卫星通信地球站与地面微波站之间协调区的确定和干扰计算方法

卫星通信地球站与地面微波站之间协调区的确定和干扰计算方法

国家标准 GB/T13620一2009 代替GB/T136201992 卫星通信地球站与地面微波站之间 协调区的确定和干扰计算方法 Determinationofcoordinationareaandpredieationmethods finterfereneebetweensatelitecommunieationearthstation andterrestrialmierowavestation 2009-05-05发布 2010-07-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/T13620一2009 目 次 前言 范围 规范性引用文件 术语和定义 干扰允许值 卫星通信系统干扰允许值 微波接力通信系统干扰允许值 地球站干扰协调区的确定 协调区划分 最小允许基本传输损耗 干扰协调基本参数 计算协调区的一般性考虑 5.4 地球站协调区的计算 地球站辅助协调区的确定和干扰预排除 10 6. 传播模式(1)辅助协调区和干扰预排除 10 传播模式(2)辅助协调区和干扰预排除 6.2 13 干扰计算方法 15 干扰计算方法 15 射频载波干扰比计算方法 16 7.3信号传播模型和传输损耗 15 附录A(规范性附录降雨率分布及确定地球站协调区所需的参数 20 降雨率R， 20 A.2确定地球站协调区所需的参数 20 附录B(规范性附录绕射损耗计算 214 B.1光滑球面绕射 214 B.2不规则地形障碍物的绕射 25 B.3多重障碍物绕射计算 26 附录c资料性附录地球站水平方向的天线增益 28 概述 28 C.2确定e(a)的数学法 28 C.3确定(a)的图解法 28 天线增益的确定 29 附录D(资料性附录雨散射干扰预排除公式的推导 3 附录E资料性附录)信号频谱密度和收信滤波器的特性 35 35 E.1信号归一化功率谱密度 35 E.2收信滤波器的特性 37 参考文献

GB/13620一2009 前 言 本标准代替GB/T13620-1992(卫星通信地球站与地面微波站之间协调区的确定和干扰计算方 法》 本标准与GB/T13620一1992相比主要变化如下 -删除了原标准中所有与模拟卫星通信系统地球站和模拟微波通信系统微波站的有关的干扰标 准、干扰计算方法及附件内容; 修改了地球站协调区计算方式,更新了计算协调区所需参数,更新了接收机输人允许干扰电 平的判断方式; -完善了协调区确定条件,修改了两种传播模式下的协调区确定方法和步骤， 在干扰预排除一节,增加了两种传播模式的辅助协调区计算原理,给出了计算方法,对干扰预 排除内容进行了简化; 细化了干扰计算采用的方法; 删除了附录A确定协调区图解法相关内容,保留了与降雨散射有关的气候区相关内容 -对附录B绕射损耗计算内容进行了修改更新 本标准在修订过程中,参考了国际电联无线电规则附录7有关卫星地球站协调区的确定方法相关 内容,二者在基本原理和方法上是一致的 因此依据本国标进行的相关计算,同样适应于我国开展卫星 地球站和微波站的国际协调 本标准的附录A.,附录B为规范性附录,附录C,附录D和附录E为资料性附录 本标准由全国无线电干扰标准化技术委员会(sAc/Tc79)提出并归口 本标准起草单位;国家无线电监测中心 本标准主要起草人:王晓冬,李景春、丛远东、黄标、潘冀、曾繁声,李建欣 本标准所代替标准的历次版本发布情况为 -GB/T136201992 业

GB/T13620一2009 卫星通信地球站与地面微波站之间 协调区的确定和干扰计算方法 范围 本标准给出在1GHz一40GHz范围内,进行同频共用的卫星通信地球站(正文简称地球站)和地面 数字微波接力系统微波站(正文简称微波站)之间的协调、干扰计算方法 对协调区的确定、干扰预排 除、干扰计算提供实用方法 本标准适用于数字体制的地球站与微波站之间的协调、干扰计算,其预测结果可为系统设计、安装 调测竣工验收提供基础数据;也可作为无线电管理主管部门进行干扰协调的依据 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准 国际电信联盟无线电规则APPENDIX7Methodsforthedeterminationofthecoordinationm areaaroundanearthstationinfrequencybandsbetween100MHzand105GHz 术语和定义 3.1 协调距离coordlinationdistanee 在某给定方位上从地球站起算的距离,位于这个距离以外的与该站共用同一个频带的地面电台所 产生的或受到的干扰电平,在特定百分比时间内,应不超过某允许值 协调等值线coordinationcontour 连接各方位上地球站协调距离端点而形成的曲线 等值线闭合且环绕协调区 3. 3 协调区eoordinationarea 地球站周围的区域,在此区域以外,与该站共用同一频带的地面电台所产生或受到的干扰电平,在 特定的百分比时间内,不超过某允许值 在该区域内,频率相关的地球站和地面电台之间应进行协调 辅助等值线asilaryentor 采用相对确定协调等值线稍许宽松的假设为依据绘出的一些等值线 3.5 自然水平线physielhorizontalline 从地球站天线中心至各方向障碍物最高点的连线 干扰预排除interferencepre-elimination 借助辅助等值线,简单快速地进行干扰排除的方法
GB/T13620一2009 3.7 cdicatiom 干扰预测 interfereneepree 干扰预排除后,对仍没有排除掉的干扰源进行精确的计算,这个过程称为干扰预测 3.8 传播模式(1)propagationmode1 信号通过接近大圆路径的对流层进行传播 短时间内,需要考虑对流层散射和大气波导对信号传 播的影响 3.9 传播模式(2) propagationmode2 信号通过雨区而产生的散射传播 3.10 回避角aodaneeamgle 微波站天线主波束轴线的水平投影与微波站至地球站连线之间的夹角 干扰允许值 4.1卫星通信系统干扰允许值 微波接力通信系统对脉冲编码调制卫星固定业务假设参考通道64kbit/输出端引起的干扰应符 合下述要求: 任何月份2%以上时间,任一分钟射频干扰功率应不超过相当于产生1×10-"平均误码率的解 a 调器输人端的总噪声功率的10%; b任何月份0.003%以上时间,任一秒钟射频干扰功率引起的平均误码率应不超过1×10-; 任何月份由于射频干扰功率引起的误码秒积累时间应不大于0.16% 4.2微波接力通信系统干扰允许值 卫星固定业务通信系统地球站对数字微波接力系统的干扰允许值应符合下述要求 a)任何月份0.04%以上的时间,任一分钟射频干扰功率引起的平均误码率应不超过1×10-"; 任何月份0.0054%以上的时间任一秒钟射频干扰功率引起的平均误码率应不超过1X10- b 任何月份由于射频干扰功率引起的误码秒积累时间应不大于0.032% c 地球站干扰协调区的确定 5.1协调区划分 确定协调区时,应考虑两种情况 a)发射地球站协调区(可能存在地球站干扰微波站的情况); b)接收地球站协调区(可能存在微波站干扰地球站的情况. 最小允许基本传输损耗 5.2 在干扰发射机和被干扰接收机之间所需的衰减量L),由“力%时间内最小允许基本传输损耗 L(p)"给出 实际中或“预测基本传输损耗”在力%以上的时间内应大于该传输损耗值 5.2.1传播模式(1)的最小允许基本传输损耗 考虑干扰路径两端发射机和接收机的天线增益,传播模式(1)情况下的最小允许基本传输损耗 L(p)(dB)可表示为 L()=尸十G+G,一P,() dB 式中: P 在参考带宽内干扰站天线输人端最大可用发射功率,dBw
GB/T13620一2009 发射天线增益,dBi G 接收天线增益,dBi P,(p) 被干扰站天线输出端在与干扰信号同一参考带宽内,在不大于力%时间内,可以超过的来自 单一干扰源的允许干扰功率,dBw 5.2.2传播模式(2)的最小允许基本传输损耗 传播模式(2)情况下,由于地球站天线的增益与波束宽度成反比,而天线波束宽度又决定了雨散射 区域的体积的大小,所以地球站天线增益与雨区对信号散射的强弱成反比,两者构成了互补效应 因此 可简化假设路径损耗与地球站天线增益无关 信号传播模式(2)情况下的最小允许基本传输损耗 L.p)可表示为: L.,()=P十G,一P,(dB) 式中: G 地面电台最大天线增益,dBi 和P,(p)定义同前,参见公式(1 5.3干扰协调基本参数 5.3.1接收机入口干扰允许电平 接收天线输出端允许干扰电平标准可以分为长时间干扰标准和短时间干扰标准 长时间干扰标准 (一般与>20%的时间百分数相关)主要反映中长期时间内,来自所有干扰源的发射的集总的干扰效应 短时间干扰标准(一般与0.001%一1%之间时间百分数相关)则反映较短时期内,来自单一干扰源发射 的影响情况 确定地球站协调区时,主要研究对于短时间干扰标准的保护,在满足短时间干扰标准的情况下,长 时间干扰标准也将得到满足 在受到干扰影响的地球站(或微波站)的接收天线输出端,在参考带宽内不大于力%的时间内来自 一个干扰源发射的允许干扰电平P(p)(dw),按公式(3)计算 任意 (3 P,(p)=1olg(kT.B)十NL十10lg(10,10一1)-w 式中: -从一个干批颜来的干扰可以超过允许值的时间百分数 由于各干扰途径不一定会同时出 现,所以力=p/n; 从所有干扰源来的干扰可以超过允许值的时间百分数; 预期的干扰途径数目,假定这些干扰途径是互不相关的; -波尔兹曼常数1.38×10-2,J/K; T 在接收天线输出端接收系统的等效热噪声温度,K 参考带宽(被干扰系统的带宽,在该带宽内可以对干扰功率进行平均),Hz; 链路噪声贡献,dB;对于卫星固定链路:N=1,对于地面链路N=0 N M. -链路性能余量; W 来自发射干扰的干扰同在参考带宽内由于引人功率相等的额外热噪声而引起的干扰相比的 等效因数,dB 当发射干扰比热噪声引起的恶化大时,该因素为正数 对于不同频段收发地球站协调区确定所需的以上参数取值,见表A.2和表A.3 5.3.2干扰灵敏度因子 从公式(1)中分离出G,一P,(p)项,定义为被干扰站的干扰灵敏度因子s(dBw): S=G一P.( 对于地球站发射协调区,协调等值线是对应于某一最大灵敏度因子s的等值线,并用其数值作为
GB/T13620一2009 等值线之表明 辅助等值线的S值比对应协调区等值线的S值分别低5dB,,l0dB,15dB,20dB等 5.3.3等效全向辐射功率(EIRP 从公式(1)中,同样可以分离出P十G项,定义为干扰站等效全向辐射功率E(dBw): 5 E=P+G 对于地球站接收协调区,协调等值线对应于一个最大E值,并用此值在曲线上标明 辅助协调区 的E值比相应协调等值线的E值分别低5dB,10dB,15dB,20dB等 5.3.4辅助协调区 由于地球站协调区的确定是采用最大S值或最大E值 因此,实际上位于协调区内的某些地面微 波站并不一定会产生或受到干扰 为能方便地进行干扰预排除,在绘制协调等值线的同时,宜采用较确 定协调等值线稍许有利的假设为依据绘出一些辅助等值线,这些辅助等值线所包围的区域,称为辅助协 调区 辅助等值线一般以干扰灵敏度因子S或等效全向辐射功率E为参数绘制 计算协调区的一般性考虑 5 .4.1无线电气候区的划分 为了计算传播模式(1)的协调距离,划分为四个基本无线电气候区 这些气候区定义为 A1区一 --与B区或c区相邻的海岸或海湾陆地,其海拔标高低于100m,且离最近的B区或c区 的距离不超过50km的地带 A2区 -除A区之外的其他所有陆地 B区 纬度高于30"的海、洋和其他大面积水域(至少覆盖直径100km的圆面积),但不包括地中 海和黑海 C区 纬度低于30°的海、洋和其他大面积水域(至少覆盖直径100km的圆面积),包括地中海和 黑海 5 4. 2 协调距离范围 5.4.2.1最小协调距离 在计算地球站协调区时,需要设定与地面电台进行协调所需的最小协调距离在该距离之内,地球 站与微波站之间的干扰情况需要针对性地计算,如在考虑自由空间传输损耗的同时,也需要考虑信号衍 射,地形的散射等因素的影响,同时采用收发台站的实际参数进行计算 传播模式(1)和传播模式(2)的最小协调距离可按公式(6)计算 .A二 =100十- kmf<40GHz dnin 式中: -睛空反常传播特性参数,可用公式(7)计算得到 A 10l.6们一,iR; C <70" A 4.17 >70" 式中 |一1.8 orl|>1.8 forlK|<1.8 -地球站所处的纬度,度 5.4.2.2最大协调距离 同样,也给出需要考虑的最大协调距离,在该距离之外,实际或预测的基本传输损耗将超过最小允 许基本传输损耗的要求,台站之间将不存在有害干扰 传插模式(1)的最大协调距离d在表1中按不同无线电气候区给出
GB/T13620一2009 表140GHHz以下传播模式1的最大协调距离 无线电气候区 d/km 500 A2 375 B 900 1200 传播模式(2)的最大协调距离de 9 I7000R3 km dmaxe 式中: 雨区高度,km. hR 23 15一0.075(g一23 (10 hR= 5 0<<23 式中: -地球站纬度,度 5.4.3地球站自然水平特性 地球站自然水平线特性可用地球站天线中心点至各方向障碍物的水平距离小，和自然水平角e(即 天际线仰角)两个参数进行描述,d和e数值可由实测获得 一般的有 一0.5km或无水平距离信息 r0,5km 水平距离 <水平距离<5.0km d 0,5km (1l1 水平距离 水平距离5.0km 5.0km 由自然水平线特性产生的场地屏蔽效应可由公式(12)表示 dB 20lg(l十4.5eahfl)+eahfli信十A Eh A dB0” 12 3[(+1)'一0.0001-1.0487]e dB -1.5(/十1店一0.0001f一1.0487” Eh 其中: dB 13 A，=15[1一exp -exp(一ef 5.5地球站协调区的计算 在地球站周边全方位计算协调距离,形成协调等值线和辅助等值线,然后将其绘制在适当的比例尺 地图上就可以形成协调区了 由于计算较为复杂,建议采用计算机编程方式实现协调区的计算和制图 5.5.1传播模式(1)协调距离的计算 传播模式(1)情况下,电波传播主要以电波的自由传播为主,此外还受到对流层散射、地面波导、大 气层反射和衍射,大气吸收作用和地场屏蔽的综合影响 对应于短时间干扰标准,则因重点考虑对流层 反射和大气波导两种传播形式 对流层反射主要在长距离大面积陆地情况时产生,而大气波导则主要 在水域及临近水域的陆地形成 5 .5.1.1迭代法和判别标准 协调距离的计算,采用逐步增加协调距离的方式,分别计算并判断“预测基本传输损耗”何时超过 “最小允许基本传输损耗”,以此为依据来得到协调距离 具体计算步骤如下 从最小协调距离d开始，以、为步长如1km)逐次递增距离，即d，=da十iX a s(i=0,l,2,K),迭代计算步骤b)中的损耗值,直到满足步骤c)所列判别标准; 将d代人公式(I8).(26)分别计算大气波导和对流层散射两种传播形式下的“预测基本传输 b
GB/T13620一2009 损耗”;同时代人公式(24),(27)分别计算大气波导和对流层散射两种传播形式下的“最小允许 基本传输损耗” 比较步骤b)中的预测基本传输损耗和最小允许基本传输损耗值,直到满足下列判别标准为 止,否则,重复以上步骤a)和b). 迭代法的判别标准可用公式(14)表示 Lm)>L()且L()>L(p) (14 Lm(p),Ln(p),Lp)、L)各式含义和计算方法参见5.5.1.3和5.5.1.4内容 或者当 15 d>dad 时,停止计算,此时所得的d值,即为传播模式(1)协调距离,记为d,km dm为传播模式(1)的最大协调距离 下面分别介绍最小允许基本传输损耗和预测基本传输损耗的计算方法 5.5.1.2大气吸收所引起的损耗因子 由干燥空气所引起的单位距离衰减如下,(dB/km) 6.09 4.8 「7.19×10十 (16 ]尸×10了f<40GHz Y 十1.50 羊O-苏 由水蒸汽引起的单位距离衰减,(dB/km): 3.6 o×10" (17 Y.(p)=0.050十0.002lp十 F可=)" 22.22 式中: -水蒸汽密度变量(g/m) 对流层散射传插模式下,使用水蒸汽值3.0g/m,即了一y.(3.0)计算信号传插的具体损耗 波导传播方式下,使用水蒸汽值7.5g/m,即X.n=X.(7.5),计算陆地路径(A1区及A2区)的具 体损耗;使用水蒸汽值10g/m,即Y.h=y.(10.0),计算海洋路径(B区及C区)的具体损耗 5.5.1.3大气波导传播形式下的预测基本传输损耗和最小允许基本传输损耗 首先,我们需要计算传播模式(1)情况下,大气波导传播形式下的预测基本传输损耗Lu,可由公式 18)计算得到 十C(18 L()= a十力w十As土37w4)风省H台" 式中: 与频率相关的波导衰减,dB/km; a 由气体吸收引起的具体衰碱,dBkmnt 当前协调距离的迭代值,km; d 波导传播相关于路径的因子; 路径损耗的时间相关性参数; -路径中影响传输损耗最不利情况可能发生的校正因素 上述公式中各参数的取值可按下列方法计算得到 X=0.05dB/knm) 19 十7(-治 20) X=X十ywa 式中: -当前的集总陆地距离,km;沿当前路径A1区和A2区距离之和 dl 21 - 3=3.442”从 式中: -晴空反常传播特性参数,参见公式(7); A
GB/13620一2009 -(0,496+0,345r [Io兵十[lo" 了门,其中下为与区相关的参数,可用下式计算 丛 =1一 -exP[-(4.12×10'dl丽)Bl)7 .(km)为最长的连续陆地,含Al区和A2区的内陆和海岸,且4一3.4; 0-0.93s十a.ol7G;,)le 10 70° se A 10A.sle" >70" 式中参见公式(8) 1.076 1，13 = (22 mexpP[一(9.51一4.8l+0.198(lgp)')×10"d 2.0058一Ig Ca为校正因子,可用公式(23)计算: dB 23 C，=Z)(d,一dim) 其中Z(为校正常数,可用下式表示 XD z)= 375-d 其中任何频率上的标称校正值X()可用下式表示 dB 1GHzGB/T13620一2009 式中: 地球站水平仰角,度; Eh 路径中心海平面折射率,N;=330十62.6e(品 N -与频率相关的损耗,dB 29 L= 5u/-去[叫( 5.5.2传播模式(2)协调距离的计算 确定降雨散射雨散射)的协调等值线是根据路径的儿何关系加以预测的 这种路径关系完全不同 于大圆传播机理的几何关系 作为第一阶段近似,能量是由降雨而各向同性散射的 这样,在大散射角 和偏离大圆路径的射束交点都可能产生干扰 5.5.2.1迭代法和判别标准 传播模式(2)情况下,协调距离的计算,类似于传播模式(1)的计算方法,也是采用逐步增加协调距 离的方式,分别计算并判断“预测传输损耗”何时超过“最小允许传输损耗”,以此为依据,知道满足判别 标准时,即可得到协调距离 具体计算步骤如下: a)从地球站所处的雨气候区,确定降雨率R(p,)值; 从最小协调距离d开始,以s为步长(如1km)逐次递增距离,即d，=d十iXs(i=0,1, D) ,2 K),迭代计算步骤c)中的损耗值,直到满足步骤d)所列判别标准 c 将d代人下列公式(32),(33)分别计算最小允许传输损耗和预测传输损耗 d)比较步骤e)中的传输损耗和最小允许传输损耗值,直到满足下列判别标准为止,否则,重复以 上步骤b)和c). 迭代法的判别标准可用公式(30)表示 30 L(p)>L,(p 或者当 (31 d>dm8 时,停止计算,此时所得的d值,即为传播模式(1)协调距离,记为d" ，km dm为传播模式(2)得最大协调距离 L,()、L.()各式含义和计算方法参见5.5.2.2和5.5.2.3内容 下面分别介绍传输损耗和最小允许传输损耗和的计算方法 5.5.2.2最小允许传输损耗L(p 为了确定与雨散射有关的协调等值线,必须确定“最小允许传输损耗” 它表示最小允许基本传输 损耗对<户<20%的积累分布 32 L.p=尸十G,一P(p)dB) 上式各参数含义同公式(2) 5.5.2.3传输损耗的数值计算 传输损耗是距离(km),频率GHa) 、和表面降雨率R(mm/h)的函数 l68十20lgr;一20lgf一13.2lgR一G十A，一l0lgR、十L十'十Y.d.十Ywd.dB 33 式中 -降雨散射距离,km:; 表面降雨率(mm/h),附录A给出各个雨区的R值; G 微波站天线增益; 偏离瑞利散射的附加衰减,由公式(34)给出 A
GB/T13620一2009 0.005f一10)'R"t10GHzhe R 37 s o 6(r,一50'×10340km 由干燥空气引起的单位距离损耗(dB/km );参见公式(16); 由水蒸气吸收引起的单位距离损耗(水蒸气密度取7.5g/m'),(dB/km) w 3.6 39 Y=[o.06575十 fF7.5×10 一22.2)十8.5 水蒸气吸收的有效路径长度,由公式(40)给出: 0.7r十32r<240knm km dl 40) 240km 200 表 2 各种频率的K,a K 频率/GHz 0.0000352 0.88 0.000591 1.075 0.00155 1.265 0.00395 1.31 10 0.00887 1.264 12 0.0168 1.2" 14 0.029 l.15 18 0.055 l.09 20 0.0691 l.065 22. 1.05 0.09 25 0.113 1.03 28 0.15 1.01
GB/T13620一2009 表2(续 K 频率/GHz 30 0.167 35 0.233 0.963 40 0,31 0,929 传播模式(2)的协调区等值线为一圆,其半径为d,(ktm),圆心为沿地球站天线主波束方向上,距离 地球站A(km)的位置 " l= ctgE (41 式中: 地球站天线波束仰角,度; E 雨区高度,(km);参见公式(10). h 沿地球站通信方位,以距离地球站Al处为圆心,r为半径画圆,此圆就是雨散射协调等值线 在所 有方位上,传播模式(2)的协调距离就是从地球站到协调等值线间的距离,记为d 不同纬度区域的最 大雨散射距离如表3 表3最大雨散射距离 纬度/(") 最大雨散射距离 八kn 35o 030 3040 360 4050 340 5060 310 60 280 5.5.3协调区的确定 在任意一个方位角上,传播模式(l)的协调距离d和传播模式(2)的协调距离d中较大的一个就 是协调区的协调距离 协调区总是被限制在最小协调距离和最大协调距离之间的 地球站辅助协调区的确定和干扰预排除 地球站协调区等值线是在假设传播模式(1)采用最大的E值和S值,而传播模式(2)在地球站与微 波站主波束在雨散射区内正好正交的情况下计算最小允许基本传输损耗而得到的 实际情况下,所有 不利的假设情况很小概率能够同时发生,因此做地球站协调区时,还考虑计算辅助等值线,用来还原当 实际情况比以上假设稍许有利时,对于协调距离的影响,这将直接导致协调距离的减小,利用协调辅助 等值线作为参考进行干扰预排除的方法,也往往更加有用 传播模式(1)辅助协调区和干扰预排除 传播模式(1)辅助协调区确定 传播模式(1)的辅助等值线的确定,同正文中传播模式(1)协调等值线的计算方法基本相同 所不 同的是辅助协调距离的计算是通过将传插模式(1)中最小允许基本传输损耗的数值衰减5dB,10dB 15dB.,20dB等数值分别进行计算而得到的,图1给出了不同衰减数值下传插模式(1)的协调区示例 一般的,辅助等值线采用负数形式的衰减量进行标识 表示实际情况中E和天线增益的减小对协 图 调距离减小的贡献 在计算传播模式()辅助协调距离时,公式(a8)和(ca0)中的c取值为0 因此,只有当衰减量取值 10
GB/T13620一2009 超过C值时,辅助协调距离才有实际意义 例如,当传播模式(1)中的衰减因子为10dB时,第一个辅 助等值线将是按照最小所需损耗衰减5dB,从而辅助等值线标识应为-15dB. 6.1.2传播模式(1)干扰预排除 由传插模式(I)最小允许基本传输损耗公式 Lp)=P,+G十G一P, 可以看出,L()的大小取决于实际干扰发射机等效全向辐射功率E=P十G，和接收机干扰灵敏 度因子s=G,一P,(p)的值 采用干扰协调区等值线以及辅助等值线进行干扰预排除时,可以通过较 实际台站的E和s因子的减小量与相应协调辅助等值线衰减量的关系进行判断 主等值线 600km 辅助等值线 -10B 一20dB 400km 一30dB 一40dB 200kmm 图1最小允许基本传输损耗进行-10dB、一20dB、-30dB和一40dB衰减后的 传播模式(1)辅助等值线 在接收地球站协调区内,考虑地面微波站的等效全向辐射功率E=P十G 当E减小时(由于实际 的发射功率和天线增益比协调用的数值小),允许的传输损耗将减小 这样,微被站与地球站之间的协调 距离就可以减小而不致对地球站产生超过允许的干扰(即协调区可以缩小,以辅助协调区为判断依据). 在某一方位角协调等值线上,接收地球站的最小允许基本传输损耗为L(p);地面微波站等效全向 辐射功率为E等做线,协调距离为d 某一辅助等值线上,允许基本传输损耗为Lw(),等效全向辐射功 率为Ea的我,协调距离为d 辅助等值线上的E的减小量为公Een自我=Et一Ea的有信线,实际微谈 站E的减小量为AE实际=E等镇线一E实际 在干扰预排除时,如果某一微波站满足: AE实斥>AE物 "辅助等值线 ld实际>d 1l
GB/T13620一2009 则此站不会对地球站产生超过允许的干扰 在发射地球站协调区内,考虑地面微波站的干扰灵敏度因子S=G一Pp) 设某一方位角协调 等值线上干扰灵敏度因子为S等似线 协调距离为d;某一辅助等值线上,干扰灵敏度因子为S铺助等值线 协调距离为d, 辅助等值线上的S的减小量为AS脑助等值线=S尊航线-S着助等航线,实际微波站S的减小量 为AS实解=S -S,t行 等值线 原理同上,在干扰预排除时,如果某一微波站满足 AS实际多 Ase的才s 43 d ld 则此站不会受到地球站超过允许的干扰. 在实际应用中,为了能快速方便地进行干扰预排除,常以微波站和地球站之间的回避角为参数,见 图2示例 -5dB1 -10dB[1.7 -15dB[2.7” 传播模式1 -20dB[ 传播模式2 传播模式(1)--- 传播模式(2) 图2以回避角p为参数的辅助等值线的例子 如果某一微波站满足: 9实际 44 d实际d. 则此站不会产生或受到超过允许的干扰 某一辅助等值线上微波站的回避角,(") p一 某一辅助等值线与地球站间的距离， km 为了分析方便,对接收地球站协调区,如果同时存在等效全向辐射功率的减小和回避角时,可将回 避角记人E内 此时，E=P+G(p) 同理,对发射地球站协调区,可将记人回避角的灵敏度因子等 效为:s=G,(9)一P() 这样可利用E、S的等值线同时排除包括回避角及有关协调参数的减小而引 12
GB/T13620一2009 起的各个干扰源,提高计算速度 6.2传播模式(2)辅助协调区和干扰预排除 6.2.1传播模式(2)辅助协调区确定 实际情况下,两站波束在雨散射区内正交的可能性很小,所以传播模式(2)可以考虑当微波站天线 波束与协调地球站之间角度上的不同偏差分量情况下的辅助等值线 对于因全向等效辐射功率或接收 天线增益减小情况所导致的协调距离的减小,可以视为传播模式(2)在最小允许基本传输损耗有相应程 度降低情况下的协调等值线计算,计算方法相同,此处不再详述 要考虑以微波站天线主波束与地球站位置之间的波束回避角为参数的辅助协调等值线的计算原理 和方法,首先可以分析发生传播模式(2)情况下的水平面投影图,见图3 图中地球站和微波站分别位于A点和B点,C点为传播模式(2)协调区,以及辅助协调区的中心 从C点看微波站位于与地球站主波束成w角的圆弧上 图中阴影部分代表地球站主波束轴与雨区高度共同构建的临界区域,也就是形成雨散射的区域 临界区域长度为b,临界区域两端点在水平面上的投影为A和M点 对于传播模式(2)中协调区内的 任一给定点-临界区域与其所成交角为临界角更,微波站主波束与偏离临界区域的角度为保护角 微 波站主波束与地球站位置之间的波束回避角为 它是重和》之利,且对于某一具体的辅助等值线,其 值固定 微波站B 微波站天线 主波束轴 地球站天线 波束辅 地球站 图3传播模式(2)水平投影图 传播模式(2)对于某一给定波束回避角必的辅助等值线具体计算方法如下 首先,计算辅助协调区中心点C的距离,b/2=l,方法同传播模式2雨散射协调区中心点计算方 法 其次,对于给定的波束回避角g,求取w值从0"到180)对应的辅助等值线 如下 将r赋值为辅助等值线距离d. a b 从公式(45)~(47)计算出W bsino 45 =arctan 2r bcoso bsino =arctanl 46 2干Os .(47 更=十Y 如果w>9,则辅助等值线正好重合于当前值的主等值线，且如计算o值完成,继续以下d)至 c 13
GB/T13620一2009 i)步,直到步骤)和)所述终止条件能有一个满足; d)将n从当前值减少0.2km 利用上述方法继续计算 e) f 如果0.5sinw/sinw)GB/T13620一2009 6.2.2传播模式(2)的干扰预排除 利用传播模式(2)协调区辅助等值线进行干扰预排除,可以方便的通过微波站与地球站间的实际波 束回避角与辅助等值线标识的波束回避角进行判断 当某一微波站满足 9实际 9 .( 50 al实斥lo 则此站不会产生或受到超过允许的干扰 某一辅助等值线上微波站的回避角,(); 某一辅助等值线与地球站间的距离,ktm 干扰计算方法 在协调区内经过干扰预排除后,仍有少数地球站与微波站之间互相干扰超过干扰容限 这时必须 -步计算实际干扰电平,以便进行干扰恶化的定量分析 进 干扰分析的原则是由不同时间百分比的数字系统误码率干扰允许标准,按照不同调制特性计算系 统的载干比 以此为标准去衡量由具体计算得到的被干扰站载干比,从而判断干扰是否超过标准 实 际载干比计算与可能发生干扰的地球站和微波站的发射特性、收发设备参数,以及路径损耗等因素有 关下面给出具体说明 干扰计算方法 干扰效应 数字系统的干扰效应可以用误码率门限载波干扰比允许值或中断率允许值表示 根据第4节有关 数字通信系统干扰允许值要求,在外部干扰电平小于系统本身的噪声电平时,数字系统的载波干扰比允 许值可采用统一的公式表示 51 (C/) =(C/I);+10 式中: C/I) -误码率门限载波干扰比允许值,dB; c/I) 对应于某一误码率门限值例如:10-,10-)的实际载噪比,dlB c/N);=c/N十4 (52 c/N对应于某一误码率门限值(例如;10 ,l0)载噪比(理论值); -设备及传输系统恶化量,厂家给定 7.1.2误码率计算公式 7.1.2.1MIPSK调制误码率表达式 Trefkco) P 今 log" /logM sin i、 V 'd山 erfc(r e 式中: erfc(.r 余误差函数; 导 -信号单位比特能量与噪声功率密度比; 载噪比; 15
GB/T13620一2009 M -调相相数,M=4,8,16, M=2时,使用公式(54)计算 (是士w(- P = 54 7.1.2.2NoAM调制误码率表达式 M P = -erfc(.r 55) 2、M /ogM E ,、S V2N M- VM 式中 M 调制电平数 7.1.3同邻频载干比计算 7.1.3.1同频干扰计算 当同时存在多个干扰信号的载波频率与有用的数字信道载波频率相同,且每个干扰源的干扰电平 均小于数字信道接收机的干扰噪声电平时,多个干扰源的干扰电平可按功率叠加计算 56 (G)--1li习( 式中 干扰源的个数; -第i个干扰源的载干比,dB; (别 总的载干比,dlB 7.1.3.2异频干扰计算 当同时存在的多个干扰信号的载波频率与有用数字信道载波频率不完全相同,且每个干扰源的干 扰电平均小于数字信道接收机的噪声电平时,多个干扰源的干扰电平在相加时应记及干扰降低因子 ( dB 57 -10lg习10晚I[()+质r] = 式中: IRF -第i个干扰源的干扰降低因子 干扰降低因子按公式(58)计算 |w()Y()df dB) 58 IRF=lolg w,(f一f.)Y(f)df 式中: w( 信号功率归一化频谱密度,Hz1; w() 干扰功率归一化频谱密度,H2 干扰源载波频率与数字信号载波频率的差值,Hz; fo Y) 信号滤波器选择性 关于信号归一化频谱密度和信号滤波器的选择性,可参考附录E 2 7. 射频载波干扰比计算方法 7.2.1地球站干扰微波站 图5为地球站D干扰微波站B的一个平面投影图,图中: 16
GB/T13620一2009 水平仰角修正值,dB:; 带宽因子,dlB A 7.2.1.3c/I的计算 由前面计算所得的C和1值,计算C/1得 c'/I=4G(p)十AL十公E十A，十XPDdB) . 61 式中: Ge=G一G(e -B站接收天线在有用信号方向上的天线增益.dB; -B站接收天线在干扰信号方向上的天线增益,dB Gg 距离去耦,dB;由干扰线路和有用线路的长度关系,以及路径是否存在绕射,可分为如下4 AL 种情况 当d.=AB<100km,d=DB<100km时 a) 62 AL一20l“ b)当d.=AB>100l DB>100km时: km,dl一 63 AL=B(d一d 当d.=AB<100km,d=DB>100km时 !=27.5十A一20lgdl 64) 当d=AB>l00ktm,d=DB<100km时 d L=20lgd一 一27.5 65 式中: -距离,km l,dl. 水和氧气吸收系数,dB/km; XPD 交叉极化去耦,dB; 地球站水平仰角修正值,dB; A E=EIRP)c一EIRP) 66 A站信号发射的等效全向辐射功率,dBw.; EIRP)e -D站干扰发射在D方向的等效全向帮射功率,dBw EIRP) =尸 EIRP)e= 十G 67 EIRP)=P十G.中 68 式中: P -为A站天线发射端的发射功率,dBw; G -为A站的发射天线增益,dB; P -为D站天线输人端的发射功率,dBw; GG -为D站发射天线在BD方向上的增益,dB. 7.2.2微波站干扰地球站 如图5,此时假设A为通信卫星,B为地球站,D为微波站 此时微波站干扰地球站的情形与上述分析类似,可得相同的C/1计算公式,只需注意路径损耗的 如下两种情况 当微波站至地球站的距离d<100km时 a -u" (69) Al= b)当微波站至地球站的距离d>l00km时: 18
GB/T13620一2009 70 AL=27.5十一20lgd 71 MGC(p)=G-Gia 中 式中: 地球站接收天线增益,dB G,(p) -地球站在接收天线在干扰方向上的增益,dB. 7.3信号传播模型和传输损耗 传输损耗的计算是确定地球站协调区等值线和分析具体台站间是否存在干扰的重要步骤,而传输 损耗的计算,需要首先明确信号在干扰路径上的传播模型 地球站和微波站之间出现干扰时,可能由视距传播和超视距传播两种方式引起 7.3.1视距路径传输损耗计算 视距路径传输损耗主要包括自由空间传输损耗及氧气和水汽的吸收损耗 72 L =L十(.十X.)d L=92.45十20lgf十20lgd ...( 式中; 视距路径传输损耗,dB. 自由空间传输扒耗,lB L 频率,GHz; 路径长度,kmr 水汽吸收衰诚系数,dBy/km; 氧气吸收衰减系数,dB/lkm r. 7.3.2超视距路径传输损耗计算 超视距传播机制主要是绕射包括障碍物绕射和光滑球面绕射)和对流层散射,但在较少的时间里 也可能出现超折射与对流层波导之类的反常传播机制 对于距离稍超过视距的传输路径,在大多数情 况下绕射是主要传播机制,散射可忽略不计 相反,对很长的路径来说,绕射场比散射场可能弱几百个 分贝,因此,绕射传播机制可忽略不计 对于中等长度的路径两种传播机制都需考虑,在干扰计算中,可 取传输损耗较少的为主要传播机制 超视距模式的绕射传输损耗计算见附录B 19
GB/T13620?2009 ? Ix 21
GB/T13620一2009 10 10 A,B c,D,E F,G,H,,K L,M N,P 10- 0 10 时间百分比p/% 图A.2各雨区降雨率的统一积累分布图 表A.2确定接收地球站协调距离的参数 空间无线电业务 卫星固定业务数字 2.5003.400~ 4.5006.700 7.250~ 10.7" 17.718.818.8一 37.5 频段/GH2 2.690 4.200 4.800 7.075 7.750 12.7519,319," 19.3 40.5 p/% 0.003 0.003 0.003 0.003 0.005 0.005 0.005 0.005 0.003 N p/% 0.001 0.0017 0.00170.00170.00170.0015 0.00150.00150.0015 地球站干扰 参数和标准 NL/dB M./dB w/dB E/dBw 76 42 42 42 42 43 40 35 40 地面电台 P,/dBw 32 10 参数 42 42 42 45 47 45 G,/dBi 44 45 参考带宽 B/HH2 0° 10" 10 1o' 10" 0° 10° 10" 10 允许干扰 P,) -151.2 -140 功率 dBw 22
GB/T13620一2009 表A.3确定发射地球站协调距离的参数 地面电台类型 地面数字微波接力系统 24.75一25.25 频段/GHz I5.7257.0757.9008.40o10.711.712.514.813.7514.317.718.4 27.0~29,5 /% 0.005 0.005 0.005 0.005 0.01 0.005 0.005 / N 地面电台 p/% 0.0025 0.0025 0,0025 0,0025 0.01 0.0025 0.005 干扰参数 NL/d4B 0 0 0 和标准 37 37 40 M,/dB 40 25 25 0 W/dB 50 36 50 46 46 52 48 地面电台G,/dlB 参数 75o 750 ！ K l00 100 2636 1l00 2000 10 109 参考带宽B/H2 10" 10 10 10° 10° 干扰灵敏 S/dB 149 149 l48 150 l67 151 16们 度因子 允许干扰P,(p -103 -103 -98 -98 -131 -l13 -ll1 dBW 功率 23
GB/T13620一2009 B 附 录 规范性附录 绕射损耗计算 B.1光滑球面绕射 光滑球面附加绕射损耗的近似计算公式如下 B.1) [F()+GHY)十GHY)7 Ld= 式中: 光滑球面绕射损耗,单位为dlB LL F(X -距离项函数,单位为dB; GH(Y 高度增益项函数,单位为dB; 两天线间的归一化距离 Y(i=1,2 天线的归一化高度 X=2.29fla-"d B.2 Y =9.6×109r:"a-1h B.3) 式中 路径长度,单位为ktm; 等效地球半径,单位为km l6 天线距离地面高度,单位为m; 频率,单位为MHz; 是一个与地形、频率和极化类型有关的参数,对于本标准所考虑的频段8可近似为1 F(X)=11十10lgX一17.6x B.4 Y 17.6(Y一1.I)1a一5g(Y一1.1)一8 20lg(Y十0.1Y 0K1