1、中华人民共和国国家标准卫星广播业务和地面业务间的频率共用和卫星广播业务电视和地面广播业务电视及地面无线电中继系统间的频率共用发布实施国家技术监督局发布中华人民共和国国家标准卫星广播业务和地面业务间的频率共用和卫星广播业务电视和地面广播业务电视及地面无线电中继系统间的频率共用国家技术监督局批准实施主题内容与适用范围本标准规定了卫星广播业务电视和地面广播业务电视及地面无线电中继系统间的频率共用的条件和方法本标准适用于卫星广播业务电视和地面广播业务电视及地面无线电中继系统间在频段中的频率共用在频段中则参照使用频段一般技术要求世界电信联盟的有关规定见附录参考件能量扩散在卫星广播中在无视频信息或视频信息
2、以某种方式重复时功率会集中成尖峰能量形式对一些地面业务有时要考虑受全部干扰功率的影响有时要考虑受功率频谱密度的影响从而应考虑用能量分散把卫星广播发射功率处理成不同带宽值时的功率能量扩散信号造成的峰峰频偏和带宽的功率通量密度的相对减小量如表表扩散条件峰峰频偏能量分散相对带宽的功率通量密度减小量自然扩散对卫星广播业务能量扩散频偏规定为峰峰频偏值这时每带宽内的功率通量谱密度比整个带宽时低对模拟的频分多用调频电话地面系统评估干扰电平时考虑为带宽卫星广播业务采用圆极化地面业务采用线性极化可以得到的极化鉴别卫星广播业务对地面业务的干扰卫星广播业务对地面广播业务的干扰有关卫星广播业务对地面广播业务的干扰情况
3、如图所示决定频率共用的两个基本要素卫星天线的角鉴别为偏轴角的函数和地面台接收天线的角鉴别为到达角的函数图卫星广播发射机对地面广播接收机的干扰示意图卫星天线的偏轴角波束中心到达角地面电台接收机频段地面各系统及卫星广播系统个体接收可容许的干扰功率通量密度见表表地面系统时间百分数到达角为时的最大可容许功率通量密度天线偏轴角鉴别视距内调频无线电中继线路传输电话在任何到达角度视距内调频无线电中继线路传输电视节目视距内调幅多信道系统传输电视节目地面调幅电视系统地面调频电视系统卫星广播系统个体接收对为对为例设图中波束中心对着北纬的某点波束宽度为由于卫星天线角鉴别在该点的经度上形成的功率通量密度如图中的实线所
4、示图中虚线表示一个传输电视节目的中继系统表中第行由于到达角的角鉴别而形成的可以容许的干扰功率通量密度凡虚线高于实线部分地面广播接收机在任一方位频率共用都是可行的凡实线高于虚线的地方只有当地面中继天线的指向从地球静止轨道位置移动一个适当量后频率共用才是可行的图是以等电平线形式绘制的同一例子无阴影部分频率共用是可行的并无任何限制阴影部分只有在对地面中继天线的指向加以限制后频率共用才是可行的上述例子是对单一卫星天线波束宽度对于任意的波束宽度下面以地面广播系统为例子作介绍图卫星广播设为个体接收和带电视节目中继系统同频率共用的可行性举例卫星广播的功率通量密度卫星波束指向点卫星天线波束宽传输电视节目中继系
5、统最大可容许干扰功率通量密度赤道图卫星广播功率通量密度波束指向波束宽度注图中阴影部分代表地球表面上最大可容许的干扰功率通量密度超过规定相对带电视节目的中继系统而言例设所需信号为行调幅残留边带非所需信号是标称峰峰频偏为的调频信号刚刚觉察出干扰的必需保护比为地面广播系统覆盖区边缘信号最小功率通量密度超过时间是于是一个来自最不利方向的信号其干扰功率通量密度应小于假定卫星广播波束中心在晴朗天气在地球上产生的典型功率通量密度为则必须再有约的鉴别才可频率共用再设地面广播系统接收天线旁瓣包络符合接收天线基准图形要求即它的增益和角鉴别如表从表可以看出在地面广播系统中单靠接收天线的角度影响不能得出的鉴别这样在卫
6、星广播服务区内要和调幅的地面业务作同频道运行就是不可能的但是在卫星广播服务区之外可利用卫星广播天线的角鉴别得到附加的鉴别表偏轴角天线增益相对无方向发射振子相对主瓣增益也假设卫星广播发射天线符合发射天线基准图形要求于是要足够得到附加的鉴别所需的值便依此而算出如表所示表接收点处卫星广播仰角发射天线角鉴别所需数值所需数值如设地面广播系统服务区边缘最小功率通量密度为这时可容许水平面最不利方向来的干扰功率通量密度便不超过这时须再有约的鉴别便可作频率共用比起前面情况这时可看出在较大的地理范围可实行频率共用卫星广播业务对固定业务的干扰卫星广播发射可以给地面无线电中继线路形成干扰世界无线电行政大会年通过的最后
7、法案规定卫星广播业务的任一空间站在相邻国家领土地面上所产生的功率通量密度限制在数量上而不管到达角度如何根据卫星广播对固定业务的总干扰容限规定这时它在一个站无线中继线路的电话信道的干扰功率就应小于而不管到达角度如何对电话信道的干扰功率用下式近似计算式中电话信道中的干扰功率电话信道中的热噪声设为地球表面可容许的功率通量密度这时为中继线路接收天线在来自空间站干扰信号方向上的增益并有如下关系其中例如在一个无线中继线路中一个接收天线和干扰源空间站方向差而其他一些天线则和空间站方向差或者所有的中继接收天线都和干扰源空间站方向差时计算结果都未超过对传输频分多路调频地面中继系统的干扰在一个电话系统中由干扰信号
8、引起的系统性能降低既和干扰信号的整个功率有关也和干扰信号的功率谱密度有关即使干扰信号整个功率很小以至于系统在高于它的门限值上运行如果此时干扰信号的功率谱密度在一些电话信道中很高也能使这些电话信道的性能严重降低先比较整个噪声功率和干扰信号功率典型的接收机带宽为和在此种带宽中整个噪声功率分别是和假定最坏月份不小于时间卫星广播业务信号的功率通量密度为这样在不同的接收天线直径和偏轴角时卫星广播信号在固定业务接收机的功率最大值如表所示并设接收机的噪声系数为接收天线的场型为固定业务用基准图形表度卫星广播信号功率可以看出整个噪声功率比表中最坏情况高几个分贝这样整个噪声功率加上干扰信号在大多数情况比只有噪声功
9、率时高左右因之在设计系统时把的裕量定的合理便可使在各种场合系统都会在门限值以上运行现在再比较干扰信号的功率谱密度和噪声的功率谱密度规划中规定卫星广播采用相当于峰峰频偏为的能量扩散作为最坏情况假设卫星广播信号的全部功率是包含在带宽内在带宽内噪声功率约为其中包括接收机有噪声功率此值和表中卫星广播信号功率值为相同数量级因此卫星干扰信号便不能忽略如干扰信号的功率谱密度和噪声的功率谱密度相等在一个电话信道中解调后的噪声加干扰功率比只为噪声时要高典型的卫星广播业务信号功率值比表中的低表和表示出根据表计算由于卫星广播业务的干扰信号而引起基带噪声功率的增加值表为低的干扰信号情况表为最大值时干扰信号情况这两个表
10、说明了卫星广播的卫星和固定业务接收天线主束之间的偏离角以及固定业务接收天线的直径在设计固定业务系统时为抗干扰所需的系统裕量在最坏情况根据表要求裕量约为随着偏离角和或天线直径增加所需裕量降低在卫星仰角为的地方不管天线直径如何所需系统裕量低于当天线直径等于或大于时即令仰角为所需的系统裕量也小于表度基带噪声功率增加量表度基带噪声功率增加量对传输调频电视的中继系统的干扰不超过接力段的中继系统也是本频段中的固定业务系统在此系统中频道带宽为对此系统的干扰考虑和对频分多路调频系统相同关于干扰信号的整个功率前节的讨论这里也适用即纵使有干扰信号系统仍可在高于门限值上运行关于干扰信号的功率频谱密度认为它在带宽中是
11、均匀的这样前节中的关于功率谱讨论这里也适用卫星广播干扰信号在受害的系统中引起基带噪声功率谱密度增加增加数同样为表和表如果系统裕量高于此数干扰便认为是可容许的频率共用就可行对传输调幅残留边带电视的中继系统的干扰为保护带有的中继系统可容许的干扰功率通量密度为到达角到达角接收天线增益为到达角接收天线半功率波束宽是用的地面广播业务和使用的中继系统的基准带宽在这两个系统之间作频率共用一般讲是可行的个别情况可能有些困难但这时采用技术解决还是可能的波束赋形天线极化鉴别改善地面天线的设计降低卫星的等效全向辐射功率对固定业务选点作限制频率规划减小服务区等但在有关主管机关之间进行双边或多边协商也是必要的表为改进频
12、率共用的一些可能性及其影响表序号改进频率共用的可能措施影响降低卫星广播的等效全向辐射功率需要大的地面接收天线个体接收可能不行使用小区域波束以降低覆盖所希望服务区中的居民可能会有未服务到的续表序号改进频率共用的可能措施影响远离区间接壤处只在高人口密集地区用个体接收在服务区其他部分可能需要用集体接收卫星发射采用赋形波束在服务区内功率通量密度较均匀在区外则不均匀重新安排卫星位置在可能有干扰的地区中固定业务接收机处可能要增加天线的角鉴别在区间交界处的一侧小部分地区对卫星广播指配一定频率而在另一侧则对固定业务指定另外频率要求世界电联或双边进行协调但不是全部交界处都进行如此考虑卫星使用和固定业务接收天线成
13、正交的极化如卫星广播采用圆极化而固定业务采用线性极化则可以得到以下的鉴别采用较好的固定业务接收天线图形降低对卫星广播的耦合固定业务接收天线回避卫星轨道可以得到高达的鉴别能量扩散在被干扰信号的基本带宽上分散干扰如基准带宽为分散到可得到的能量扩散在保护信号时无效地面业务对卫星广播业务的干扰使用并可能对卫星广播业务地面接收机形成干扰的地面业务的典型等效全向辐射功率值如表所示中式对于保护卫星系统也同样适用只是一些说明卫星系统参量的必要因子要变动当适合的保护比未知时为求地面接收机处最大干扰功率通量密度可根据接收机有效输入噪声功率采用一个变通办法如果最大可容许的干扰电平限制为接收机有效输入噪声功率的于是即
14、令所需信号有严重衰落干扰也不会使接收机的输出信噪比进一步变坏当然是假定衰落未使所需信号降低到低于载波的门限电平表业务等效全向辐射功率视距无线电中继线路电话电视节目分配电视多频道广播调幅调频调频卫星系统当保护比已知类似于图中的曲线便可绘出一个关于行系统的子如图所示取功率通量密度为抗调频干扰信号的保护比取根据地球站接收天线的仰角和卫星与干扰信号方向的方位角差值可求出最大可允许的干扰功率通量密度天线的偏轴角鉴别表达式系表示天线各旁瓣最大点的包络因而是最小的鉴别值假设在某种角度上平均鉴别值比在该角度上的最小鉴别值约大便可以说约在的地点干扰信号将不会超过最大可容许电平以下对任意方向根据图求出地球接收站处
15、最大可允许的功率通量密度后则外部链路和地球站接收机之间所需隔开距离便可根据图而求出在给定功率通量密度值的情况下图也给出了地球接收站到调幅或调频地面广播发射机之间的所需间距绘制图时使用了和的地点和时间的传播曲线从图可看出如果在该服务区内地面业务使用着卫星广播业务未曾使用的该频段中某些频率的话对大的地区在卫星广播服务区内频率共用最好是在该服务区内特定的一部分上进行图在时间以内地球站接收机处个体接收可容许一个地面发射机的干扰功率通量密度卫星的仰角在图中作为参量示出地球站接收方向和干扰信号方向间的方位角差值地球站接收天线偏轴角的增益符合基准天线方向图形个体接收图为保护地球站接收机需离开地面发射机的间距
16、根据地点时间的传播曲线三个曲线分别代表功率通量密度的产生是由于地面广播发射机地面调幅电视广播发射天线高于地面地面调频电视广播发射天线高于地面固定业务对卫星广播业务的干扰根据卫星广播业务接收机相对固定业务发射天线的位置和主波束方向在卫星广播服务区内固定业务对卫星广播业务的干扰即从固定业务发射机到卫星广播接收机是不均匀的最大可容许的干扰信号功率依卫星广播信号功率和所需保护比而定首先确定所需信号功率对于最坏月份时间在服务区边界上规定不小于利用卫星广播接收机天线的有效面积便可求出被接收的功率作为第区中的个体接收接收天线半功率波束宽规定为天线的典型直径于是有效面积为设天线效率为这样在服务区边界卫星广播接
17、收机输入端的所需信号为根据卫星广播信号对来自地面业务的单入干扰的保护比要求参看附录同频保护比为当干扰信号是在相邻卫星广播信号的中心时即之外保护比便降到当干扰信号是在两个频道以外时保护比便降到所以只有同频道和紧接着的相邻频道的干扰才需考虑于是最大可容许的干扰信号功率便为同频道邻频道干扰信号功率决定于干扰发射机功率发射天线在朝着卫星广播接收机方向上的增益传播损耗以及卫星广播接收天线在固定业务干扰发射机方向上的增益发射机的功率则随制式的不同而不同当干扰信号带宽大于卫星广播接收机带宽时只须考虑后者带宽中的功率固定无线电中继系统中所使用的圆形天线基准图轴线上的增益为函数旁瓣包络图形是和的函数为天线直径为
18、波长为偏轴角远旁瓣上的增益认为降到无方向性情况为了简化起见设主瓣附近的增益以表示与偏轴角之间关系是抛物线形的直到第一旁瓣为止从第一旁瓣向外到增益为的那一点之间增益为恒值之后增益总是这是一个保守的假设因为实际增益将等于或小于所假设的数值传播损耗和路径的长度及类型有关利用这些关系便可计算出干扰信号功率或所需的间隔距离以干扰源位置为坐标原点对每一部干扰发射机相对其干扰天线偏轴角而绘出它同卫星广播接收机之间的最小间距这条曲线便是干扰信号达到容许限值的间距等电平线曲线之内地区信号超过限值例图是上述情况曲线的举例这里假定全为陆地损耗为同频道干扰情形为相邻频道干扰情形每个图中外面曲线对应于卫星广播天线假定仰
19、角为时的情况或者说对应于最坏的情况内边曲线对应于假定仰角为时的情况或者说对应于增益降到无方向时的仰角情况内外曲线之间可看成是因卫星广播接受天线的角鉴别的影响每个曲线在干扰天线轴向方向有一个尖峰而对应离主波束外相当远处的一些角度则是一个圆弧图所收到干扰信号功率等于其最大容许值的等电平线固定业务和卫星广播业务的频率共用固定业务对卫星广播业务的干扰是一个严重问题将地面发射机与广播卫星接收站之间保持一定距离这两种业务可以共用相同频率在给定地理区域内将所划定频段内的一些频率用于卫星广播业务而另一些频率给地面业务使用也能够做到同频段共用传播影响在作抗干扰计算时要把传播影响考虑进去特别是要考虑由于氧气和水蒸
20、气在内的大气吸收的影响在上相对于到达角和接收机处的水汽密度的大气吸收由下式给出对于对于对于水平路线距离对于完全干燥空气在空间地球路径上到达角近乎时大约为衰减随着空气中水汽增加衰减还会增大因之在确定空间地球路径上考虑衰减是最小数值附录世界电信联盟的有关规定参考件频段内为保护第一区和第三区地面业务免受第二区卫星广播空间电台干扰而规定的功率通量密度限值卫星广播空间电台使用圆极化时卫星广播空间电台使用线极化时频段卫星广播信号对来自地面业务调幅多频道电视系统除外发射的单入干扰保护比在有用信号同干扰信号的载频差在时为载频差在与之间从线性减小到载频差超过时为见图图保护比曲线频段为规划卫星广播业务的技术数据极
21、化采用圆极化载噪比在最坏月份时间内等于频道间隔两个相邻频道的指配频率之间的间隔为两个调频电视信道间保护比同频道为邻频道卫星广播业务接收设备优值个体接收为集体接收为必要带宽对行制为覆盖区边界的功率通量密度在最坏月份时间内在第一区和第三区对个体接收为对集体接收为覆盖区边界的和波束轴上的之间差值绝对值为能量扩散的使用采用的能量扩散值应使在带宽内测得的比在整个带宽内测得的值减小这一减小量相当于一个的峰峰频偏频段各业务之间的保护比要求如下表有用业务有用信号干扰业务干扰信号保护要求可接受的总干扰单入干扰不能应用的注卫星广播业务卫星固定业务广播业务固定业务电视调频频分多路四相移相键控残留边带这些极值同时包括上行线路和下行线路两者的干扰其表示是载频对干扰之比用分贝表示噪声用以皮瓦表示的加权功率频带内的功率通量密度用分贝瓦平方米千赫表示以为单位的值是表示干扰信号总和的保护率以为单位的值是由于干扰信号总和在最差话路内产生的干扰噪声对于第一第二区和第三区交界处的卫星广播业务卫星其比值应高出分贝见第号建议对于热带地区考虑到雨致衰落对该值可适当修改还可以考虑到极化鉴别作用载波对干扰比噪声功率附加说明本标准由中华人民共和国广播电影电视部提出本标准由广播电影电视部标准化规划研究所技术归口本标准由广播电影电视部标准化规划研究所负责起草本标准主要起草人陈成全
