/
Автор: Кантор Л.Я. Ноздрин В.В.
Теги: электротехника общая радиотехника электромагнетизм издательство мир спутниковая связь вещание орбиты полоса частот
ISBN: 978-5-904320-03-4
Год: 2009
Текст
УДК 621.391.82
ББК 32.841
Э45
Э45 Электромагнитная совместимость систем спутниковой связи. Под
ред. Л.Я. Кантора и В.В. Ноздрина. - М.: НИИР, 2009. - 280 с.: ил.
ISBN 978-5-904320-03-4
Предлагаемая вниманию читателя книга посвящена актуальной и сложной про-
блеме - электромагнитной совместимости (ЭМС) систем спутниковой связи и веща-
ния. Основное внимание уделено совместному использованию общей полосы частот
спутниковыми системами, так как эта проблема является наиболее острой вследствие
перегрузки геостационарной орбиты. Совмещение спутниковых систем с наземными
службами обеспечивается соблюдением определенных пределов излучения с обеих
сторон. Обеспечение ЭМС является в настоящее время главной и первоочередной
проблемой при создании новых систем спутниковой связи или вещания.
Книга знакомит читателя с основными положениями международных и внутрирос-
сийских правил и процедур заявления и регистрации полос частот для систем спут-
никовой связи, с методами достижения ЭМС. В то же время не следует рассматривать
книгу как справочник по всем деталям процедур заявления и регистрации спутниковой
связи; для этого следует обратиться к источникам, указанным в списке литературы.
Основное внимание уделено совмещению систем, использующих геостационарные
спутники связи. Проблемы ЭМС, касающиеся негеостационарных спутников, описаны
более сжато из-за громоздкости соответствующих положений и не столь массового
распространения таких систем.
Авторы посчитали также полезным привести в книге начальные сведения по орби-
там спутников связи и по технологии систем спутниковой связи, поскольку они необ-
ходимы для понимания проблем ЭМС.
Для научно-технических работников, студентов и аспирантов, занимающихся про-
ектированием и ЭМС систем спутниковой связи и вещания.
Данная книга написана авторским коллективом:
введение написано В.В.Тимофеевым;
разделы 1.1, 1.2, 1.4, 1.5, 1.7 и заключение написаны Л.Я. Кантором;
раздел 1.3 написан С.Ю. Пастухом;
раздел 1.6 написан М.Н. Дьячковой;
разделы 2.1-2.5 написаны М.В. Мысевым;
разделы 2.6 и 8.2 написаны М.М. Симоновым;
глава 4 и разделы 3.1-3.5 и 8.1 написаны В.В. Ноздриным;
разделы 3.6-3.8 написаны И.В. Желтоноговым;
главы 5 и 6 написаны Т.В. Смирновой;
разделы 7.1 и 7.2 написаны В.Т. Ермиловым совместно с Н.В. Варламовым;
раздел 7.3 написан В.Т. Ермиловым.
Общее редактирование книги, согласование содержания всех ее разделов осущест-
вляли докт. техн, наук, проф. Л.Я. Кантор и канд. техн, наук В.В. Ноздрин.
ISBN 978-5-904320-03-4
© Ордена Трудового Красного Знамени
Федеральное государственное унитарное предприятие
Научно-исследовательский интитут радио, 2009
Содержание
Введение......................................................7
Глава 1. Основные сведения о построении и параметрах систем
спутниковой связи и вещания (СССВ)....................16
1.1. Принципы построения СССВ и их функции............16
1.2. Основные определения.............................18
1.3. Международные и национальные распределения частот
для СССВ..........................................20
1.4. Орбиты спутников Земли ..........................25
1.5. Радиотехнические показатели систем спутниковой связи,
земных и космических станций (определения
и значения)..........................................33
1.6. Качественные показатели трактов в СССВ...........35
1.6.1. Качественные показатели ФСС................35
1.6.2. Нормирование показателей качества при передаче
телевизонных сигналов.............................41
1.7. Принципы распределения орбитально-частотного
ресурса (ОЧР) .......................................43
Глава 2. Распространение радиоволн и энергетические соотношения
для линий спутниковой связи..................................45
2.1. Распространение радиоволн в свободном пространстве .. .45
2.2. Затухание радиосигналов в атмосфере..............47
2.2.1. Ослабление уровня сигнала, вызванное поглощением
энергии радиоволн в газах атмосферы..........48
2.2.2. Затухание радиосигналов в гидрометеорах....55
2.3. Распространение радиоволн на наземных трассах....63
2.3.1. Распространение по линии прямой видимости...68
2.3.2. Дифракция..................................69
2.3.3. Тропосферное рассеяние.....................72
2.3.4. Волноводное распространение/отражение
от атмосферных слоев..............................73
2.4. Расчет зоны покрытия.........,............... 75
3
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
2.5. Расчет энергетическотю баланса спутниковой радиолинии 83
2.6. Современные методы передачи сигналов в системах
спутниковой связи и вещания (СССВ)................... .85
2.6.1. Влияние методов передачи сигналов на энергетиче-
ский бюджет спутниковой радиолинии...............85
2.6.2. Способы многостанционного доступа в СССВ...87
2.6.3. Методы модуляции и кодирования в СССВ......94
2.6.4. Сравнение свойств сигналов с фазовой модуляцией
(ФМ) и амплитудно-фазовой модуляцией (ЛФМ) ... 101
2.6.5. Влияние помех в канале на сигналы с ФМ....104
2.6.6. Технические возможности систем передачи сигналов
с DVB-S2....................................107
Глава 3. Методы расчета взаимных помех при совместном
использовании частот спутниковыми и наземными
сетями.................................................... 109
3.1. Общие положения..................................109
3.2. Расчет взаимных помех между геостационарными
спутниковыми системами..............................113
3.2.1. Координационная дуга......................113
3.2.2. Расчет отношения помехи к шуму ...........113
3.2.3. Расчет отношения сигнала к помехе.........120
3.3. Расчет взаимных помех между системами наземных
и спутниковых радиослужб (линия Зсмля-космос).......123
3.3.1. Расчет отношения помехи к шуму............123
3.3.2. Ограничения излучений наземных станций.....124
3.4. Расчет взаимных помех между системами наземных
и спутниковых радиослужб (линия космос-Земля)........127
3.4.1. Расчет отношения помехи к шуму............127
3.4.2. Ограничения плотности потока мощности,
создаваемой на поверхности Земли излучением
космических станций..............................129
3.4.3. Пороговые значения ограничения плотности потока
мощности на поверхности Земли....................133
3.5. Расчет взаимных помех между земными станциями
спутниковых систем и станциями наземных радиослужб 135
3.5.1. Расчет отношения помехи к шуму................135
3.5.2 Построение координационной зоны............136
3.5.3. Ограничения излучений земных станций......148
3.6. Расчет помех между негеостационарными и
геостационарными спутниковыми системами.............150
3.6.1. Принцип расчета ..........................150
3.6.2. Критерии ЭМС..............................163
4
СОДЕРЖАНИЕ
3.7. Расчет помех между негеостационарными спутниковыми
системами, работающими в одном направлении...........169
3.8. Расчет помех между негсостационарными спутниковыми
системами и наземными радиослужбами.................170
3.8.1. Принцип расчета ..........................170
3.8.2. Критерии ЭМС..............................172
Глава 4. Международное регулирование использования РЧС
для СССВ в неплановых полосах частот..................... 176
4.1. МСЭ и международная система управления
использованием РЧС и орбит.........:................176
4.2. Заявление, координация и регистрация спутниковых
систем и земных станций спутниковой связи
в неплановых полосах частот.........................180
4.2.1. Процедуры для спутниковых систем..........180
4.2.2. Процедуры для земных станций..............189
4.2.3. Общие правила представления заявок........191
4.3. Условия определения требований по координации..197
4.4. Программное обеспечение Бюро радиосвязи........197
4.5. Рекомендации по проведению международной
координации.........................................202
4.5.1. Координация спутниковых систем............202
4.5.2. Координация земных станций................203
Глава 5. План радиовещательной спутниковой службы
(План РСС).................................................205
5.1. Полосы частот Плана РСС........................205
5.2. План и Список дополнительного использования РСС ... .207
5.3. Технические характеристики Планов..............208
5.4. Критерии необходимости проведения координации...212
5.5. Процедуры внесения изменений в План для Района 2
или использования дополнительных присвоений
для Районов 1 и 3...................................214
5.6. Частотные присвоения РФ в Плане РСС............215
Глава 6. План фиксированной спутниковой службы (План ФСС).. 217
6.1. Полосы частот Плана ФСС...............................217
6.2. Технические характеристики Плана ФСС...........218
6.3. Критерии необходимости проведения координации...221
6.4. Процедуры реализации Плана ФСС.................222
6.5. Параметры национальных выделений РФ
в Плане ФСС.........................................227
5
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Глава 7. Основы национального регулирования использования РЧС
для СССВ в Российской Федерации.............................230
7.1. Структура органов и служб, осуществляющих управление
использованием радиочастотного спектра в РФ ......230
7.2. Процедуры заявления, согласования и регистрации систем
и земных станций СССВ в Российской Федерации ........232
7.2.1. Процедура получения разрешения на использование
полос радиочастот для РЭС....................233
7.2.2. Процедура получения разрешения на использование
конкретных радиочастот или радиочастотных
каналов для РЭС..............................235
7.2.3. Процедура получения Свидетельства о регистрации
РЭС...............................................239
7.3. Особенности обеспечения ЭМС станций VSAT в РФ
и других странах......................................240
Глава 8. Методы повышения эффективности использования
орбитально-частотного ресурса...............................254
8.1. Состояние загрузки системами спутниковой связи
орбитально-частотного ресурса (ОЧР) для разных
диапазонов частот и видов орбит ..................254
8.2. Технические средства повышения эффективности
использования ГСО.....................................256
Заключение и рекомендации....................................265
Список сокращений.......................................... 271
Литература (по главам)..................................... 273
6
Введение
После запуска первого советского спутника 4 октября 1957 года прошло
немногим больше пятидесяти лет - по историческим меркам ничтожный про-
межуток времени, однако уже сейчас невозможно представить жизнь совре-
менного общества без широчайшего использования спутниковых технологий
как гражданского, так и правительственного или военного назначения.
Не будем пытаться привести здесь всеобъемлющий перечень различных
спутниковых технологий на службе современного человечества, упомянем
только наиболее развитые системы спутниковой фиксированной и под-
вижной связи, телевизионного и звукового вещания, спутниковую радио-
навигацию, спутниковую метеорологию, различные системы исследования
Земли и космоса, не забывая, естественно, многочисленные радиосистемы,
обеспечивающие пилотируемую космонавтику.
По-видимому, не будет преувеличением утверждение, что в настоящее
время невозможно в полном масштабе реализовать ни одну электронную
услугу без использования спутниковых технологий, будь то электронная
медицина, электронное дистанционное образование или, наконец, элек-
тронное правительство, поскольку спутниковый участок либо входит как
неотъемлемая часть общей линии связи, либо полностью создает ее.
Решение ряда важнейших приоритетных национальных проектов
последнего времени, наиболее впечатляющим из которых был госпроект
обеспечения всех российских школ широкополосным высокоскоростным
доступом к Всемирной сети Интернет, было бы просто невозможно без
развитой национальной сети спутниковой связи, реализованной на базе
современных спутников серии «Экспресс», «Ямал» и других, выведенных в
несколько позиций на геостационарной орбите и обеспечивающих покры-
тие практически всей территории России.
Надо сказать, что в силу естественных особенностей геостационарной
орбиты (спутник, выведенный на ГО, неподвижен относительно наблюда-
теля на поверхности Земли), эта орбита является в настоящее время наи-
более востребованной и загруженной, хотя первая в мире национальная
спутниковая система распределения телевизионных программ «Орбита»,
созданная в нашей стране в 1967 году, использовала спутники «Молния»,
выводимые на высокую эллиптическую орбиту. Заметим, что на после-
7
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
дующих этапах развития национальная система спутниковой связи также
перешла на использование геостационарных спутников, сначала серий
«Экран», «Радуга» и «Горизонт», а затем на более совершенные спутники
«Экспресс» различных модификаций.
Еще в октябре 1945 года недавно скончавшийся сэр Артур Кларк, более
известный широкому кругу читателей как писатель-фантаст, опубликовал в
британском журнале «Wireless World» научную статью «Внеземная трансля-
ция: смогут ли орбитальные космические станции обеспечить глобальную
радиосвязь?». В той работе была теоретически обоснована возможность
создания всемирной сети связи и вещания на базе трех мощных косми-
ческих станций, выведенных на геостационарную орбиту в трех точках,
отстоящих друг от друга на 120°. Надо сказать, что Кларк здесь не был
абсолютно первым, так как еще в конце позапрошлого века эта же идея
занимала нашего знаменитого соотечественника Константина Эдуардовича
Циолковского, уже тогда описывающего космическую связь, реализуемую
с помощью «...параллельного пучка электромагнитных лучей с небольшой
длиной волны, электрических или даже световых...». Он же в книге «Грезы о
Земле и небе» впервые высказал идею о возможности создания искусствен-
ных спутников Земли. Правда, по современной терминологии описанный
в его книге спутник «...верст 300 от земной поверхности...» относился к
низколетящим ИСЗ, в то время как Кларк впервые рассчитал детальные
характеристики геостационарной орбиты, прикинул возможные частоты и
мощности передатчиков, а также предложил использовать солнечные бата-
реи и даже упомянул о проблеме сезонных сбоев, вызванных солнечными
затмениями во время весеннего и осеннего равноденствий.
В 1945 году статья Кларка воспринималась, скорее всего, как фантасти-
ка, а не научный прогноз. Не надо забывать, что в это время вокруг Земли
вращался только ее естественный спутник - Луна, и мало кто мог предпо-
ложить, что первый искусственный спутник будет запущен в нашей стране
через каких-нибудь двенадцать лет. Конечно, и после запуска первого спут-
ника с его знаменитым на весь мир сигналом «Бип-Бип» еще оставалось
пройти через много трудностей и испытаний, чтобы достичь сегодняшнего
уровня и заглядывать в будущее. Однако, как показала история, начало
реализации идей великого фантаста оказалось гораздо ближе, чем это виде-
лось немногим читателям его статьи в то тяжелое послевоенное время.
Жизнь, конечно, внесла свои коррективы, которые, прежде всего, выра-
зились в том, что человечеству не удалось реализовать увиденную Кларком
единую всемирную систему из ограниченного числа (трех по версии
Кларка) супермощных орбитальных станций, обслуживающих все насе-
ление Земли. Тому имеются различные технические, геополитические и
иные причины. К сожалению, реальность оказалась гораздо более сложной.
Так, в настоящее время на геостационарной орбите находятся по разным
оценкам от 240 до 260 действующих искусственных спутников, эксплуати-
руемых в национальных сетях или принадлежащих многонациональным
8
ВВЕДЕНИЕ
системам типа Интелсат, Евтелсат, Арабсат, Раском и др. И это число имеет
постоянную тенденцию роста.
Естественно, такая высокая загрузка орбиты требует тщательно отрабо-
танной системы международной координации не только между собственно
спутниковыми сетями, но и с наземными службами, так как практически
за малым исключением отсутствуют полосы частот, которые были бы выде-
лены для спутниковых систем на исключительной основе. Надо отметить,
что наши предшественники были не только фантастами и мечтателями,
как Кларк, но и очень далеко видящими прагматиками. Они практиче-
ски сразу после запуска первого ИСЗ увидели необходимость выработки
международно-признанных норм и правил использования спектра радио-
частот для спутниковых систем различного назначения.
Менее чем через два года после запуска первого спутника, уже в 1959 году
Административная конференция Международного союза электросвязи впер-
вые распределила некоторую ограниченную часть спектра радиочастот для
службы космических исследований, в основном на вторичной основе, т.е.
на основе непричинения помех первичным службам, не установив, однако,
никаких процедур заявления или регистрации новых спутниковых служб.
Затем в 1963 году на чрезвычайной Административной конференции
радиосвязи (ЧАКР 1963) в Таблицу распределения полос частот Регламента
радиосвязи были введены другие спутниковые службы и впервые сформу-
лирована процедура международной координации. С этого момента про-
ведение координации стало обязательным до введения в действие любой
новой системы с целью предотвращения вредных помех между уже суще-
ствующими и планируемыми новыми спутниковыми системами.
На Всемирной административной конференции радиосвязи 1971 года
(ВАКР-71) была снова изменена Таблица распределения полос радиочастот
в сторону дальнейшего расширения полос частот для спутниковых служб.
Впервые были выделены полосы частот для спутниковой вещательной служ-
бы, использование которых предусматривалось на плановой основе. Были
разработаны и введены в Регламент радиосвязи более подробные проце-
дуры предварительной публикации и координации частотных присвоений
спутниковых сетей, использующих геостационарную орбиту. Вводились
также процедуры координации земных станций и ограничения на плот-
ность потока мощности у поверхности Земли, создаваемой излучениями
спутников, для обеспечения совместного использования полос частот с
наземными службами. Укажем также, что после этих первых конференций
до последнего времени практически не было ни одной конференции радио-
связи МСЭ, на которой не затрагивались бы вопросы космоса.
В нижеследующих разделах книги читатель детально познакомится с осо-
бенностями, Достоинствами и недостатками применяемых процедур, поэтому
в введении мы не будем пытаться провести их подробный анализ, попробуем
только проследить наиболее важные этапы развития системы международно-
го регулирования, соответствующие развитию космических технологий.
9
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Прежде всего, уже с самого начала было очевидно, что особое значение
приобретут системы связи и вещания со спутниками на геостационарной
орбите, поэтому в первую очередь и разрабатывалось наиболее детальное
международное регулирование именно для этого типа систем. Не случайно
в Статье 1 Устава Международного союза электросвязи содержится отдель-
ный пункт 11а), относящий регулирование использования геостационар-
ной орбиты и радиочастотного спектра к одной из основных целой союза.
Л пункт 196 этого же документа МСЭ гласит: «При использовании полос
частот для радиослужб государства члены союза должны учитывать то,
что радиочастоты и связанные с ними орбиты, включая орбиту геостаци-
онарных спутников, являются ограниченными естественными ресурсами,
которые надлежит использовать рационально, эффективно и экономно, в
соответствии с положениями Регламента радиосвязи, чтобы обеспечить
справедливый доступ к этим орбитам и к этим частотам разным странам
или группам стран с учетом особых потребностей развивающихся стран
и географического положения некоторых стран».
Для реализации этих основных принципов в МСЭ были разработа-
ны и сегодня применяются два метода международного регулирования:
путем постоянно действующей процедуры координации или через создание
планов.
Процедура координации характеризуется многими участниками про-
цесса как «первый пришел - первым обслужен». Такое утверждение имеет
определенное обоснование, так как, несмотря на положения Регламента
радиосвязи, отвергающие право на постоянное занятие орбитальных пози-
ций, в процедуре заложена норма гарантированного обеспечения защиты от
помех созданной или заявленной ранее системы от любой системы, заявляе-
мой позднее. Наиболее детально процедура координации, практически дей-
ствующая до настоящего времени, была разработана и внесена в Регламент
радиосвязи на ВАКР-1979, когда небольшая, порядка 25 делегатов, рабочая
группа написала новый детальный текст, который практически сохранился
в Статье 11 Регламента радиосвязи до настоящего времени.
Необходимо указать, что эта процедура в принципе основана только
на доброй воле участников и осознании необходимости выполнения при-
нятых на междун ар одном уровне правил для обеспечения безпомеховой
работы. В возможных спорных случаях практически отсутствует междуна-
родный арбитраж, да и реальный международный мониторинг также. Но
такова была воля стран-членов МСЭ, которые не пожелали наделить эту
организацию правами ме?кдународного регулятора, ограничив ее прак-
тически только функциями посредника, обеспечивающего реализацию
процедур достижения договоренностей между суверенными участниками
процесса с последующей регистрацией частотно-орбитальных присвоений
в Международном справочном регистре частот.
Действующая процедура международной координации в силу ряда при-
чин несвободна от внутренних недостатков. Наверное, наибольшим из
10
ВВЕДЕНИЕ
них, кроме практического отсутствия независимого объективного регу-
лирования, является «бумажное» резервирование ресурса на длительный
(до семи лет) период. Это, с одной стороны, вполне понятно, ведь такие
системы не создаются мгновенно, даже просто очередь на запуск готово-
го спутника может требовать значительного времени, не говоря об обе-
спечении финансирования и производства или закупки самого ИСЗ. Но
не надо забывать, что в течение этого длительного периода времени все
приходящие позднее «новички» должны считать каждую заявленную ранее
орбитальную позицию как бы уже занятой и предусматривать в своих
планах соответствующую защиту' сети, которая, может быть, никогда не
будет реализована, так как была заявлена одновременно с несколькими
другими, имея в виду, что только одна наилучшая по результатам коорди-
нации сеть будет реально введена в эксплуатацию, в то время как другие
по истечении семи лет будут исключены из Международного справочного
регистра частот как нереализованные и «освободят» зарезервированный
ранее ресурс. Освободят, хотя для многих участников игры это будет уже
слишком поздно, так как на предыдущих этапах координации они уже были
вынуждены ввести ограничения в свои заявки и в планы реализации для
гарантии защиты такого «бумажного» спутника, который никогда не будет
реализован.
Термин «бумажный спутник» примерно пятнадцать лет назад появился в
близких к МСЭ кругах для обозначения спутников, заявляемых некоторыми
администрациями только для резервирования ресурса вообще без конкрет-
ных планов реализации. Были известны, к сожалению, даже случаи, когда
о таких «бумажных спутниках» официально уведомлялось, как о введенных
в эксплуатацию, чтобы сохранять гарантию защиты на неопределенно
длительный срок. Предлагались разные методы борьбы с этим нежелатель-
ным явлением: от создания полномасштабной системы радиоконтроля в
рамках МСЭ до требования внесения крупного залога при предваритель-
ной регистрации систем. Но ни одно из этих предложений не нашло под-
держки. Взамен были приняты требования «должного исполнения» (Рез.49
Регламента радиосвязи), согласно которым заявитель системы должен в
определенные сроки уведомлять МСЭ о заключенных контрактах, сроках
изготовления и планируемого запуска ИСЗ. Была также введена плата за
обработку заявок на координацию и регистрацию в МСЭ. Появился также
пункт 11.41 Регламента радиосвязи, разрешающий временную регистра-
цию сети, не завершившей координацию, которая впоследствии перево-
дится в постоянную, если бюро информируется о том, что новое частотное
присвоение, наряду с присвоением, послужившим основанием для неблаго-
приятного заключения, используются не менее четырех месяцев без жалоб
на вредные помехи. Хотя при этом у новой сети формально сохраняется
обязательство убрать помехи, если они когда-нибудь появятся.
Все эти меры дали определенный эффект, но не смогли окончательно
решить проблему таких «бумажных» заявок.
11
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
В то же время надо отметить, что по-прежнему сохраняется проблема
«бумажных» спутников, описанных выше, которые так сказать «в законе» и
в полном соответствии с действующей процедурой координации остаются
«бумажными» по праву и в течение семи лет делают свое «черное дело», нео-
боснованно препятствуя доступу к орбите и спектру другим пользователям.
Трудно сказать, что можно предпринять для исправления этой неэффек-
тивно действующей системы, может быть, наши читатели предложат какой-
либо оригинальный выход. К сожалению, ни авторам книги, ни участникам
исследований в МСЭ такого усовершенствования пока не известно, хотя
наличие этого недостатка действующей процедуры становится все более
очевидным.
Кроме указанного выше недостатка, процедура координации в принципе
не гарантирует долгосрочного (более семи лет) права доступа к орбите/
спектру для стран, которые в настоящее время еще не готовы к созданию
собственной спутниковой системы. В дополнение необходимо упомянуть
сложность обеспечения высокой эффективности использования орбиты и
спектра из-за естественной неоднородности параметров систем, реализуе-
мых через процедуру координации.
Как указано выше, другим путем, одобренным международным сообще-
ством, после длительных дискуссий стал плановый подход, обеспечиваю-
щий путем принятия жестких планов долгосрочную гарантию обеспечения
орбитально-частотным ресурсом всех стран независимо от сроков реали-
зации их систем. При этом сторонники введения жесткого планового под-
хода указывали во время дискуссий в начале 70-х годов прошлого века,
что, кроме долгосрочных гарантий, плановый подход обеспечит наиболее
высокую эффективность использования орбитально-частотного ресурса за
счет однородности параметров планируемых систем.
На сегодня разработаны и действуют два плана. Для радиовещательной
спутниковой службы в диапазоне 12 ГГц, первая версия которого была
принята на ВАКР 1977 года для Районов 1 и 3 и на РАКР 1983 года для
Района 2, а также для фиксированной спутниковой службы в полосах 4/6 и
11/13,14 ГГц, принятый на ВАКР-Орбита в 1988 году. Подробное описание
этих планов и их последующих изменений/усовершенствований приведе-
ны ниже в соответствующих разделах книги. Здесь мы попробуем провести
только краткое рассмотрение сложившейся ситуации с общих позиций, не
претендуя, конечно, на истину в последней инстанции, а выражая только
личную точку зрения автора в попытке найти и объяснить причины недо-
статочного масштаба реализации упомянутых планов.
Действительно, к настоящему времени процент национальных систем,
реализованных в полном соответствии с планами, ничтожно мал по сравне-
нию с так называемыми дополнительными использованиями или субре-
гиональными системами, создаваемыми в плановых полосах частот через
использование процедур модификации. Многие авторы, анализируя такую
низкую реализуемость планов, утверждают, что это естественный недо-
12
ШШТ"'
ВВЕДЕНИЕ
статок жесткого планирования и что в принципе другого результата не
следовало ожидать. Другие называют причиной недостаточный экономиче-
ский уровень многих стран, имеющих «замороженные» позиции в планах,
но неспособных на данном этапе реализовать свои права. Хотя последнее
утверждение весьма сомнительно, ведь в последние годы довольно многие
развивающиеся страны по отдельности или совместно уже создали или
планируют развертывание систем, используя, однако, не плановые, а коор-
динационные полосы частот. Эти доводы не объясняют и не доказывают
недостаточную эффективность планового подхода.
По мнению автора данного раздела, основной причиной является
принцип национального покрытия, использованный при планировании и
ограничивающий зоны обслуживания плановых систем только пределами
территории одной страны. Очевидно, что в подавляющем большинстве слу-
чаев (за исключением больших стран) такая система в принципе не может
быть экономически эффективной. Включение в план многонациональных
систем вместо национальных в принципе разрешено, однако практически
никогда не реализуется. По-видимому, здесь, как и во многих других слу-
чаях, нежелание поступиться принципами национального суверенитета
привело к замораживанию уникального ресурса и в целом к потере эффек-
тивности планирования. Заметим, к сожалению, что, несмотря на то, что
указанный недостаток давно известен многим специалистам, работающим
в нашей области, до сегодняшнего дня ни одна администрация не подни-
мала этот вопрос и не предложила никаких изменений в основной прин-
цип планирования. Наоборот, последний пересмотр самого первого плана
спутникового вещания, проведенный в 2003 году, снова был основан на том
же принципе национального покрытия. Та же ситуация повторилась и при
пересмотре процедур плана спутниковой фиксированной службы на ВКР
в 2007 году. Складывается впечатление, что для большинства участников
процесса планирования наиболее важным является формальное наличие в
плане позиции (или позиций), зафиксированной для данной страны, а не
реальные перспективы их использования.
В связи с изложенным не следует ожидать и в обозримом будущем каких-
либо существенных улучшений ситуации в плановых полосах частот, если
не будет изменен основной принцип планирования, а надеяться на это не
приходится.
Завершая краткий экскурс в сложную область международно-правового
регулирования использования орбитально-частотного ресурса, можно ска-
зать, что, несмотря на почти 50-летнюю историю, международное сообще-
ство не смогло найти идеальную систему, обеспечивающую максимально
эффективное использование ресурса при одновременной долгосрочной
гарантии доступа, хотя такая цель и сформулирована в основных докумен-
тах МСЭ - Уставе и Регламенте радиосвязи.
Обе действующие процедуры доступа несвободны от недостатков и дале-
ки от идеала, но ничего другого на сегодня не существует, да и перспектив
13
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
в обозримом будущем не просматривается, хотя, возможно, осознание
недостатков действующих правил и поможет отыскать какой-то третий
путь, например на предстоящей Всемирной конференции радиосвязи в
2011 году. В повестке дня этой конференции предусмотрено общее рас-
смотрение путей усовершенствования процедур Регламента радиосвязи,
включая анализ принципиально новых подходов к регулированию спектра,
так что поживем - увидим.
Ознакомив читателя с общими положениями системы международно-
правового регулирования спутниковых служб, отметим, что эта система
развивалась вместе с самими спутниковыми службами. Менялись приори-
теты, выдвигались новые требования и делались попытки обеспечивать
решение возникающих новых задач. Родившаяся после запуска первого
ИСЗ спутниковая связь прошла целый ряд этапов и продолжает видоиз-
меняться.
На первом этапе наиболее востребованными оказались системы, обеспе-
чившие организацию глобальной связи через геостационарные спутники.
В этих системах применялись большие антенны земных станций (от 12
до 30 м), которые обеспечивали создание межконтинентальных линий
связи через спутники, выведенные на ГО над Атлантическим, Индийским
и Тихим океанами, т.е. как бы реализуя первоначальную идею Кларка.
Одновременно строились земные станции во многих столицах удаленных
стран, впервые связывая их с глобальной сетью связи.
Сейчас, конечно, трудно себе представить, что еще в 1974 году при под-
готовке государственного визита в Египет, Сирию и Ирак для передачи
телевизионного сигнала в Москву планировалось доставить две перевози-
мые земные станции с семиметровыми антеннами в Дамаск и Багдад, а для
связи с Каиром направить в порт Александрию корабль со спутниковыми
антеннами и развернуть мобильную РРЛ между Каиром и Александрией.
В настоящее время кажется вполне естественным, что репортажи начи-
наются с момента прибытия корреспондентов на место событий, так как
развертывание репортажных станций спутниковой связи практически не
требует времени, а в те дни это было настоящей проблемой.
Надо сказать, что эпоха бесконкурентного развития спутниковой связи,
включая межконтинентальную, закончилась довольно быстро (по истори-
ческим меркам) с развитием оптико-волоконных наземных и подводных
кабельных сетей, которые в основном и перехватили на себя магистраль-
ную связь, однако это совсем не означало закат спутниковых технологий.
Наоборот, появились и начали бурно развиваться такие применения, кото-
рые в принципе нельзя реализовать через наземные сети. К ним, прежде
всего, относятся сети малых земных станций (VSAT), реализуемые как сети
конкретного профессионального применения, такие как сеть Центробанка,
Аэрофлота и многие другие в нашей стране. Упомянутый выше проект
обеспечения всех российских школ широкополосным доступом в Интернет
тоже был реализован с использованием VSAT.
14
ВВЕДЕНИЕ
Нельзя также забыть нашедшее весьма широкое применение спутнико-
вое вещание, осуществляемое либо только в полосах частот, выделенных
для радиовещательной спутниковой службы, как, например, в системе
НТВ+, либо в том числе в полосах фиксированной спутниковой службы,
как в системах Евтелсат или Астра. Сегодня во многих городах, где еще
недостаточно развита кабельная сеть, можно наблюдать картину, подоб-
ную той, которая была в наших городах много лет назад, только вместо
множества приемных метровых и дециметровых телевизионных антенн
па стенах и крышах современных городов установлены приемные спут-
никовые антенны, но тоже в очень большом количестве. Очевидно, что
такое применение спутниковых технологий также не имеет ограничений
по времени и допускает большие перспективы развития.
В последнее время также началось довольно бурное развитие спутни-
ковых сетей, предназначенных для трансляции большого числа программ
звукового вещания. Казалось бы, что в век традиционного телевизионного
вещания или вещания высокой четкости рыночная ниша для звукового
вещания довольно ограничена и не имеет больших перспектив, однако
практика последних лет говорит другое. Отмстим, что при этом также
наблюдается определенный возврат к использованию орбит, отличных от
геостационарной, тем самым подтверждая справедливость формулировки
Устава МСЭ, упоминающей орбиты вообще, а не только ГО.
Говоря о перспективах спутниковых технологий, нельзя не упомянуть
подвижную спутниковую службу, которая в свое время реализовывалась в
виде отдельных специальных сетей (Инмарсат, Волна, Иридиум, Глобалстар
и др.), а в последнее время планируется и как составная часть персональ-
ной подвижной связи будущих поколений (IMT). При этом сети подвижной
связи используют как геостационарные (Инмарсат, Волна, чурайя), так и
низколстящис спутники (Иридиум, Глобалстар).
Хорошо известны и другие довольно развитые применения, кроме чисто
связных или вещательных, а именно системы спутниковой радионавигации
(GPS, Глонасс, Галилео), метеорологические системы или системы дистан-
ционного зондирования Земли, системы предупреждения о катастрофах и
т.д. Отметим, что в данной книге основное внимание уделено ЭМС систем
спутниковой связи и вещания.
Даже такой краткий перечень современных и перспективных примене-
ний различных спутниковых технологий позволяет сделать очень оптими-
стический прогноз на будущее. Анализ же известных сегодня планов разных
администраций говорит о том, что будут востребованы все более высокие
полосы частот и различные орбиты в дополнение к уже хорошо освоенной
геостационарной спутниковой орбите. Все изложенное позволяет наде-
яться, что материал, приведенный в данной книге, не только представит
интерес сегодняшнему читателю, но будет иметь практическую ценность
для создателей будущих спутниковых систем.
15
ГЛАВА ПЕРВАЯ
Основные сведения о построении
и параметрах систем спутниковой связи
и вещания (СССВ)
1.1. Принципы построения СССВ и их функции
Потребности человечества передавать по каналам связи большие потоки
информации привели к тому, что для радиосвязи пришлось использовать
высокочастотные сигналы. Такие сигналы, к сожалению, распространяются
только по прямой, в пределах прямой видимости. Поэтому при сооружении
линий радиосвязи пришлось размещать приемопередающис станции на
высоких опорах, а затем, если видимость не достигалась, - устанавливать
промежуточные приемопередающие ретрансляторы.
Принцип спутниковых систем связи и вещания заключается в разме-
щении промежуточного ретранслятора системы связи на искуственном
спутнике Земли (ИСЗ) (рис. 1.1). Такое решение создает ряд существен-
ных преимуществ. Выведенный на достаточно высокую орбиту спутник, в
отличие от самолета, движется в безвоздушном пространстве по инерции
без затрат энергии на это движение1. Энергоснабжение бортового ретран-
слятора и других систем спутника осуществляется от солнечных батарей,
находящихся почти все время1 2 под лучами Солнца. На высокой орбите
спутник «видит» огромную территорию - около одной трети поверхности
Телецентр
?Лс%тугородная
телефонная
станция
Междугородная
телефонная
станция
Рис. 1.1. Спутниковая линия
Телецентр
1 Это утверждение справедливо, но сохранение точных парамеггров орбиты требует некоторых
затрат энергии - см. далее.
2 Имеется в виду, что спутник всегда находится над облаками. Однако имеются периоды,
когда спутник оказывается в тени Земли.
16
глава i. основные сведения о посгроении и параметрах систем спутниковой связи и вешания (сссв)
Земли, поэтому через него на этой территории могут непосредственно
связаться любые земные станции (ЗС). Трех ИСЗ практически достаточно
для создания глобальной системы связи. При этом современные техни-
ческие средства позволяют сформировать на спутнике узкий луч, чтобы
при необходимости сконцентрировать энергию передатчика спутника на
ограниченной площади. Это позволяет эффективно использовать спутнико-
вую связь для обслуживания небольших зон и/или применять небольшие
земные станции с антеннами малого размера.
Типовые варианты реализации СССВ, предназначенные для оказания
различных услуг и выполнения различных функций в составе глобальной
сети электросвязи, в настоящее время в достаточной степени определились.
Эти варианты таковы.
1. Системы для доставки и обмена телевизионными программами и про-
граммами звукового вещания между телевизионными центрами, кабельны-
ми сетями как в пределах страны, так и между странами. В настоящее время
эти задачи в подавляющем большинстве случаев осуществляются через
спутник, вследствие оперативности, надежности, невысокой стоимости.
2. Системы непосредственного телевизионного и звукового вещания на
недорогие фиксированные приемные установки.
3. Системы для предоставления услуг Интернета как в качестве маги-
стральных линий между узлами сети, так и в качестве средства непосред-
ственного соединения с абонентом. Последняя функция получает особое
распространение в районах, не обеспеченных наземными сетями или где
такое обеспечение экономически нецелесообразно, и может совмещаться
с непосредственным телевизионным вещанием.
4. Сети связи с малыми фиксированными необслуживаемыми земными
станциями, так называемыми станциями VSAT.
5. Системы для непосредственной связи с подвижными объектами.
6. Системы непосредственного звукового вещания (НЗВ) на подвижные
объекты, в некоторых системах НЗВ совмещается с телевизионным веща-
нием, Интернетом и спутниковой радионавигацией.
7. Системы спутникового сбора новостей, осуществляющие телерепор-
тажи с мест актуальных событий с помощью перевозимых станций, так
называемый спутниковый сбор новостей.
8. Магистральные и внутризоновые линии связи для передачи всех
видов информации; с этой функции начиналось развитие спутниковых
систем связи, однако сейчас роль таких связей невелика из-за преимуществ
оптоволоконных линий и сохраняется в ряде случаев в качестве гибкого
резерва наземных линий.
Чрезвычайно напряженная ситуация с занятостью радиочастотного
спектра (РЧС) привела к тому, что все полосы частот, распределенные
Регламентом радиосвязи для систем СССВ, предоставлены также другим
службам радиосвязи, и существует необходимость совместной работы с
этими службами без неприемлемых взаимных помех - обеспечения элек-
17
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
тромагнитной совместимости (ЭМС). В настоящей книге авторы попыта-
лись изложить сведения, необходимые для анализа и обеспечения ЭМС для
основных типов СССВ, выполняющих указанные функции.
1.2. Основные определения
Приведем определения основных терминов, которые будут использо-
ваться в книге, руководствуясь Международным регламентом радиосвязи
(РР) [1], Регламентом радиосвязи Российской Федерации [2] и сложившей-
ся практикой применения терминов (допуская некоторые отклонения от
официального текста РР с целью сделать определения более простыми и
не столь формальными).
Космическая радиосвязь - радиосвязь, при которой используются косми-
ческие станции.
Кослив^ская станция (КС) - станция, расположенная на объекте, который
находится за пределами основной части атмосферы Земли, например на ИСЗ.
Земная станция (ЗС) - станция, расположенная на земной поверхности и
предназначенная для связи с космическими станциями или с другими земными
станциями с помощью космических станций. В отличие от земных станций
станции наземных систем радиосвязи называются наземными станциями.
Спутниковая связь - связь между земными станциями через космиче-
ские станции. Таким образом, спутниковая связь - частный случай кос-
мической радиосвязи, предназначенный для оказания услуг, аналогичных
наземным системам связи или вещания. Спутниковая связь может быть
применена для создания автономных сетей связи или вещания либо в
качестве составной части наземных сетей связи.
Спутниковая линия - линия связи между земными станциями с помо-
щью ИСЗ, включает в себя участок Земля-космос (линия вверх) и космос-
Земля (линия вниз) (см. рис. 1.1). Земные станции соединяются линиями
связи с источниками и потребителями программ телевидения, звукового
вещания, другой информации, с междугородними телефонными станция-
ми, узлами Интернета либо устанавливаются непосредственно у источника
и потребителя программ.
Спутниковое вещание - передача радиовещательных программ (телеви-
зионных и звуковых)1 от передающих земных станций к приемным через
космическую станцию. Спутниковое вещание характеризуется тем, что
сообщения передаются только в одном направлении1 2 и прием этих сообще-
ний осуществляется большим числом станций.
1 Обратим внимание читателя, что, в отличие от бытового понимания термина «радиовеща-
ние», регламент- относит к радиовещанию как звуковое, так и телевизионное вещание.
2 За исключением интерактивного вещания, ио в этом случае обратные каналы от приемных
станций к передающей станции имеют незначительную скорость передачи по сравнению
с каналом вещания.
18
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ И ПАРАМЕТРАХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ (СССВ)
В зависимости от назначения системы (оказываемых услуг) и типа
земных станций Регламент радиосвязи [1] различает следующие службы
радиосвязи, относящиеся к спутниковой связи.
Фиксированная спутниковая служба (ФСС) - служба радиосвязи между
земными станциями, расположенными в определенных фиксированных
пунктах, с использованием космических станций на ИСЗ. К ФСС относят
также фидерные линии - линии подачи программ на спутники других
служб радиосвязи - радиовещательной спутниковой, подвижной спутни-
ковой.
Радиовещательная спутниковая служба - служба радиосвязи, в кото-
рой сигналы космических станций предназначены для непосредственного
приема населением. При этом непосредственным считается как индиви-
дуальный, так и коллективный прием, при котором программы вещания
доставляются абонентам с помощью той или иной наземной системы рас-
пределения.
Подвижная спутниковая служба (ПСС) - служба радиосвязи между под-
вижными ЗС (или между подвижными и фиксированными) через посред-
ство космических станций. В зависимости от места установки подвижной
ЗС различают сухопутную, морскую и воздушную подвижные службы.
Отметим, что линии обмена программами вещания между сетями назем-
ного вещания и системы распределения программ вещания на крупные
наземные передающие станции обычно относятся к ФСС. Отметим также,
что, хотя РСС и ФСС являются разными службами и им распределены разные
полосы частот и установлены разные правила и критерии совместимости, но
современная практика, основанная на развитии технических возможностей,
привела к тому, что в ряде случаев в полосах, распределенных ФСС, пере-
даются сигналы РСС, в том числе для непосредственного индивидуального
приема, и наоборот. В связи с этим возникает потребность в пересмотре
или некотором обобщении приведенных выше определений регламента.
Подобная задача поставлена перед исследовательскими комиссиями и пред-
стоящими конференциями МСЗ, однако какое-либо изменение действующих
правил сильно затруднено из-за существования большого числа систем,
созданных и действующих на основе сегодняшних положений Регламента
радиосвязи и основанных на нем национальных регуляторных документах.
Распределение (полосы частот) - запись в таблице распределения частот
для некоторой полосы частот радиослужб, которым предоставлено право
использования данной полосы.
Выделение (полосы частот) - а) в международных документах - запись
определенной полосы частот и позиции на орбите , в плане, принятом
конференцией, для использования конкретной администрацией или груп-
пой администраций; б) в терминологии российской системы управления
спектром - выдача пользователю разрешения на использование полосы
частот для эксплуатации, а также разработки, производства или импорта
радиоэлектронных средств.
19
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Присвоение (полосы частот или радиочастотного канала) - а) разре-
шение, выданное радиочастотным органом на использование конкретного
канала или полосы частот конкретным радиоэлектронным средством при
определенных условиях; б) в международных документах запись опреде-
ленной полосы частот и позиции на орбите в списке систем или сетей, осу-
ществивших на основании плана необходимые процедуры и реализуемых
конкретной администрацией или группой администраций.
Регистрация заявленной системы (сети) радиосвязи или радиовеща-
ния - запись системы (сети), успешно завершившей все необходимые
процессы заявления, координации и нотификации, в Международный
справочный регистр частот (МСРЧ)1.
Широко используемой на практике терминологией являются названия
диапазонов частот, используемых СССВ. Они представлены в табл. 1.1.
Таблица 1.1. Названия диапазонон частот для СССВ
Название диапазона Используемая полоса частот, ГГц
L 1-2
S 2-4
X 4-8
Ku 12-18
Ка 27-40
1.3. Международные и национальные распределения
частот для СССВ
Основным международным документом, регламентирующим исполь-
зование полос частот, является Регламент радиосвязи [1], содержащий
Международную таблицу распределения частот (МТРЧ) между радио-
службами, а также технические и процедурные условия использования
полос частот различными системами. Положения Регламента радиосвязи
призваны обеспечить потребности различных систем в радиочастотном
ресурсе при исключении или минимизации непреднамеренных помех,
которые возникают в процессе эксплуатации систем связи и вещания.
Распределение полос частот в Регламенте радиосвязи осуществляется не
для отдельных конкретных систем, а для радиослужб, которые объединяют
группы систем связи и вещания по их целевому назначению. Определения
радиослужб даны в разделе 1.2, и любая спутниковая система может быть
классифицирована по принадлежности к одной или нескольким радио-
службам.
Распределение полос частот для радиослужбы осуществляется для
Районов МСЭ. Регламент радиосвязи определяет три Района МСЭ:
1 Под нотификацией в Регламенте радиосвязи понимается процесс заявления и рассмотрения
заявки на регистрацию, точного русского эквивалента не нашлось.
20
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ И ПАРАМЕТРАХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ (СССВ)
• Район 1 - Европа, Африка, территория стран бывшего СССР;
• Район 2 - Северная и Южная Америка;
• Район 3 - Азия, Австралия и Океания (точные определения границ
районов можно найти в Регламенте радиосвязи).
Кроме того, распределение полос частот для СССВ характеризуется
направлением передачи (космос-Земля, Земля-космос или космос-космос),
а также видом используемой спутниковой орбиты (геостационарная или
негеостационарная орбита). В зависимости от данных параметров распре-
деления Регламентом радиосвязи установлены технические и процедурные
ограничения на системы спутниковой связи и вещания. Региональные или
национальные распределения частот могут определяться в примечаниях к
МТРЧ.
МТРЧ является базой для национальных таблиц распределения полос
частот, в которых определяются технические условия использования полос
частот в конкретной стране. В Российской Федерации распределение полос
частот регламентируется Таблицей распределения полос частот между
радиослужбами Российской Федерации [2] (далее таблица). Как правило,
национальное распределение полос частот очень близко к международ-
ному или совпадает с ним. Однако встречаются случаи, когда имеются и
расхождения. В том случае, если национальное распределение является
только частью (подмножеством) международного, можно говорить о более
жестких ограничениях на использование полос частот конкретной радио-
службой в стране. Тем не менее в этом случае реализация систем связи и
вещания в рамках Национальной таблицы никоим образом не ухудшает
возможности по защите от помех для этих систем со стороны зарубежных
систем.
В том случае, если национальное распределение выходит за рамки
международного (Национальной таблицей для СССВ распределены полосы
частот, которые не распределены Регламентом радиосвязи), следует учи-
тывать, что реализация спутниковой системы связи и вещания в полосах,
распределенных Национальной таблицей, не может гарантировать защиты
от помех со стороны зарубежных систем. Несоответствие национального
и международного распределения может быть вызвано такими причина-
ми, как отсутствие потребностей конкретной страны в системах заданной
радиослужбы, или отсутствием необходимости международного признания
той или иной системы, или необходимостью использования полосы частот
для других служб.
Распределение полос частот для радиослужб пересматривается, как
правило, не реже одного раза в четыре года, что позволяет учитывать воз-
никающие новые потребности систем связи и вещания в радиочастотном
ресурсе. На международном уровне распределение полос частот пересма-
тривается Всемирными конференциями по радиосвязи, а на националь-
ном уровне Правительством Российской Федерации по представлению
Государственной комиссии по радиочастотам.
21
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Ниже приводятся полосы частот, распределенные согласно Регламенту
радиосвязи и Национальной таблице распределения полос частот для
фиксированной (табл. 1.2.), радиовещательной (табл. 1.З.), подвижной
(табл. 1.4.) и радионавигационной (табл. 1.5.) спутниковых служб.
В Регламенте радиосвязи наряду с распределением полос частот для
радиослужб используется понятие идентификации полос частот для при-
ложения в рамках распределения полосы для конкретной радиослужбы.
При этом следует отметить, что четкое определение понятия идентифи-
кации полосы частот и понятия приложения в рамках радиослужбы в
Регламенте радиосвязи отсутствует. В качестве примера приложений, для
которых осуществляется идентификация полос частот, в Регламенте радио-
связи можно привести спутниковый сегмент системы IMT (идентификация
осуществляется в рамках подвижной спутниковой службы) или системы с
высокой плотностью размещения на местности земных станций - HDFSS
(идентификация осуществляется в рамках фиксированной спутниковой
службы).
Идентификация полосы частот для конкретного приложения практиче-
ски не влияет на возможность использования других приложений в рамках
одной и той же радиослужбы, для которой сделано распределение полос
частот. Идентификация требуется в большей мере для производителей обо-
рудования в качестве средства всемирной или региональной гармонизации
использования полосы частот для конкретной системы или для оборудова-
ния конкретного стандарта (например, IMT). Такая гармонизация особенно
актуальна для глобальных систем, так как позволяет добиться значительно-
го снижения стоимости оборудования для конечного пользователя системы
связи и вещания. В табл. 1.6 приведены примеры идентификации полос
частот для ряда спутниковых применений.
Идентификация полосы частот может являться также средством реше-
ния проблемы распределения полос радиочастот для систем, которые
могут работать в рамках нескольких радиослужб. Это явление отмечает-
ся при переходе от аналоговых видов сигналов к цифровым и получило
название конвергенции радиослужб. В спутниковых системах связи и
вещания отмечается конвергенция ФСС и РСС, подвижной и радиовеща-
тельной спутниковых служб, а также подвижной спутниковой и подвижной
(наземной) служб. Последнее нашло практическое применение в рамках
так называемых интегрированных (иногда называемых также гибридны-
ми - терминология нуждается в уточнении) спутниковых систем связи,
когда для обеспечения эффективного покрытия территории используется
не только спутниковый ретраслятор, но и вспомогательный наземный сег-
мент, использующий ту же полосу частот. До настоящего времени примеров
идентификации полос частот для таких систем в Регламенте радиосвязи
нет, но данный вопрос активно изучается в рамках МСЭ-Р. В табл. 1.7.
представлены наиболее вероятные полосы частот для идентификации
использования интегрированных спутниковых систем.
22
Таблица 1.2. Полосы частот, распределенные для фиксированной спутниковой службы
МТРЧ, Район 1, МГц Таблица распределения частот РФ, МГц
Земля-космос Космос-Земля В обоих направлениях Земля-космос Космос-Земля В обоих направлениях
5150-5250 5725-6700 7900-8400 11700-12500 12750-13250 13750-14800 15430-15630 27500-31000 42500-43500 47200-47500 47900-48200 48540-49440 50400-51400 81000-86000 209000-226000 265000-275000 3400-4200 4500-4800 7250-7750 18400-19300 19700-21200 37500-42500 71000-76000 123000-130000 158500-164000 167000-174500 232000-240000 6700-7075 10700-11700 12500-12750 17700-18400 19300-19700 47500-47900 48200-48540 49440-50200 5725-6700 12750-14800 15430-15630 17300-17700 27500-31000 42500-43500 47200-47500 47900-48200 48540-49440 50200-51400 81000-86000 209000-226000 265000-275000 3400-4200 4500-4800 5091-5150 7250-7750 17300-17700 18400-19300 19700-21200 37500-42500 71000-76000 123000-130000 158500-164000 167000-174500 232000-240000 5150-5250 6700-7075 7900-8500 10700-12750 17700-18400 19300-19700 47500-47900 48200-48540 49440-50200
Итого: 89350 МГц Итого: 91009 МГц
Таблица 1.3. Полосы частот, распределенные для радиовещательной спутниковой службы
МТРЧ, Район 1, МГц Таблица распределения частот РФ, МГц
Космос-Земля Космос-Земля
1452-1492, 2520-2670 11700-12500, 21400-22000 40 500-41000, 41000-42 500 74000-76000 702-726, 742-766 1452-1492, 11700-12500 21400-22000, 40500-42500 47200-49200, 74000-76000
Итого: 6590 МГц Итого: 7488 МГц
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ И ПАРАМЕТРАХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ (СССВ)
Таблица 1.4. Полосы частот, распределенные для подвижной спутниковой службы
МТРЧ, Район 1, МГц Таблица распределения частот РФ, МГц
Земля-космос Космос-Земля В обоих направлениях Земля-космос Космос-Земля В обоих направлениях
149,9-150,05 312-315 399,9-400,05 406-406,1 856-890 1668-1675 1980-2010 2483,5-2500 14250-14500 20100-20200 29500-31000 50400-51400 81000-84000 252000-265000 137-138 387-390 400,15-401 806-840 1518-1559 2170-2200 2483,5-2500 2670-2690 19700-21200 29900-30000 39500-40500 71000 - 74000 123000-130000 158500-164000 148-149,9 1610,6-1660,5 14000-14250 43500-47000 66000-71000 191800-200000 406-406,1 1610-1660,5 1668-1675 1980-2010 7250-7375 14000-14500 29500-31000 50400-51400 81000-84000 252000-265000 148-149 400,15-401 1613,8-1626,5 2170-2200 2483,5-2500 7900-8025 19700-21200 29100-29500 39500-40500 71000- 74000 123000-130000 158500-164000 121,45-121,55 137-138 149,9-150,05 235-322 335,4-400,05 1518-1559 1613.8-1626,5 5150-5216 43500-47000 66000-71000 140690-140980 191800-200000
КЗ Итого: 54189,05 МГц Итого: 55061,25 МГц
Таблица 1.5. Полосы частот, распределенные для радионавигационной спутниковой службы
МТРЧ, Район 1, МГц Таблица распределения частот РФ, МГц
Земля-космос Космос-земля Космос-космос Земля-космос Космос-Земля Космос-космос
149,9-150,05 399,9-400,05 1300-1350 5000-5010 14300-14400 43500-47000 66000-71000 95000-100000 123000-130000 191800-200000 238000-240000 252000-275000 149,9-150,05 399,9-400.05 1164-1300 1559-1610 5010-5030 14300-14400 43500-47000 66000-71 000 95000-100000 123000-130000 191800-200000 238000-240000 252000-275000 149,9-150,05 399,9-400,05 1164-1300 1559-1610 5010-5030 14300-14400 43500-47000 66000-71000 95000-100000 123000-130000 191800-200000 238000-240000 252000-275000 399,9-400,05 1300-1350 5000-5010 14300-14400 43500-47000 66000-71000 95000-100000 123000-130000 191800-200000 238000-240000 252000-265000 149,9-150,5 399,7-401,2 1164-1300 1559-1610 5010-5030 14300-14400 43500-47000 66000-71000 95000-100000 123000-130000 191800-200000 238000-240000 252000-265000 399,9-400,05 1164-1300 1559-1610 5010-5030 14300-14400 43500-47000 66000-71000 95000-100000 123000-130000 191800-200000 238000-240000 252000-265000
Итого: 54117,3 МГц Итого: 44479,1 МГц
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ И ПАРАМЕТРАХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ВЫЦАНИЯ (СССВ)
Таблица 1.6. Идентификация полос частот для спутниковых приложений
8 Регламенте радиосвязи
Полоса частот Приложение
1980-2010 МГц (Земля-космос), 2170-2200 МГц (космос-Земля) 17,3-17,7 ГГц, (космос-Земля), Район 1; IMT (Примечание 5.388 РР, Резолюция 212 ) HDFSS (Примечание 5.516 В РР)
18,3-19,3 ГГц, (космос-Земля), Район 2;
19,7-20,2 ГГц, (космос-Земля), во всех Районах;
39,5-40 ГГц, (космос-Земля), Район 1;
40-40,5 ГГц, (космос-Земля), во всех Районах;
40,5-42 ГГц, (космос-Земля), Район 2;
47,5-47,9 ГГц, (космос-Земля), Район 1;
48,2-48,54 ГГц, (космос-Земля), Район 1;
49,44-50,2 ГГц, (космос-Земля), Район 1;
27,5-27,82 ГГц, (Земля-космос), Район 1;
28,35-28,45 ГГц, (Земля-космос), Район 2;
28,45-28,94 ГГц, (Земля-космос), во всех Районах;
28,94-29,1 ГГц, (Земля-космос), Район 2 и 3;
29,25-29,46 ГГц, (Земля-космос), Район 2;
29,46-30 ГГц, (Земля-космос), во всех Районах;
48,2-50,2 ГГц, (Земля-космос), Район 2.
Таблица 1.7. Полосы частот, наиболее вероятные для использования интегрированными
гибридными системами подвижной спутниковой службы
(на основе решений региональных организаций)
Космос-Земля
1518-1544 МГц
1545-1559 МГц
1613,8-1626,5 МГц
2170-2200 МГц
Земля-космос
1610-1660,5 МГц
1668-1675 МГц
2483,5-2500 МГц
1980-2010 МГц
1.4 Орбиты спутников Земли [3]
Орбитой называется траектория движения любого небесного тела, в
нашем случае искусственного спутника Земли, подверженного воздей-
ствию в основном только природных, главным образом гравитационных
сил. После вывода спутника на предназначенную ему орбиту основные
ракетные двигатели выключаются или отделяются, и спутник движется, как
и всякое небесное тело, по инерции и под воздействием гравитационных
сил, главная из которых - притяжение Земли.
Если принять, что Земля - идеальный шар и что на спутник действу-
ет только притяжение Земли, то движение спутника будет подчиняться
известным законам Кеплера. Орбита имеет форму эллипса, в одном из
фокусов которого находится Земля (рис. 1.2); плоскость орбиты проходит
через центр Земли и остается неподвижной. Поскольку движение про-
исходит в безвоздушном пространстве, трения спутник не испытывает,
25
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Рис. 1.2. Орбита ИСЗ и ее основные параметры
на достаточно высоких орбитах движение спутника будет продолжаться
сотни лет. Практически срок службы спутника определяется долговечно-
стью электронного оборудования связи и управления и солнечных батарей
либо ограниченным запасом топлива для двигателей, периодически кор-
ректирующих отклонение спутника от правильной орбиты, происходящее
из-за воздействия других небесных тел, несферичности Земли и т.п. При
удалении от Земли скорость движения спутника падает (период обращения
увеличивается), при приближении к Земле скорость движения растет.
Уравнение эллиптической орбиты спутника в полярной системе коор-
динат
г = р/(1 + ecosO), (1.1)
где г - модуль радиуса-вектора, т.е. расстояние от спутника до центра
Земли; 0 - угловая координата радиуса-вектора (истинная аномалия')-,
е - эксцентриситет орбиты; р = Ь2/а = а(1-е2) - фокальный параметр; а,
b - большая и малая полуоси эллипса.
Эксцентриситет может иметь значения в интервале 0 < е < 1. При е = О
эллипс превращается в окружность, фокусы сливаются с центром, г=р.
Точка орбиты, соответствующая минимальному расстоянию до центра
Земли, называется перигеем орбиты (г = гп), максимальному - апогеем
(г = га). Параметры эллиптической орбиты связаны между собой соотно-
шениями
« = (га + гп)/2; Ь2 = а2(1-е2); е = (а2-Ь2)1/2/а = (га-гп)/2а;
ra=p/U-e); гп=р(1 + е).
Фокусы эллипса отстоят от центра на расстояние ае. Высота спутни-
ка над поверхностью Земли Н = г-Й, где R - радиус Земли. Важнейшая
характеристика орбиты - наклонение ее плоскости к плоскости экватора
Земли, характеризуемое углом i между этими плоскостями (рис. 1.3).
По наклонению различают экваториальные (i = 0), полярные (I = 90°) и
наклонные (0 < i < 90°, 90° < i < 180°) орбиты. Регламент радиосвязи также
26
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ И НАУАМЕГРАХ СИСТЕМ СПУШИКОВОЙ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ {СССЗ)
выделяет орбиты с высоким наклонени-
ем 35°<г<1450, имеющие высоту апогея
более 18000 км; такие орбиты обычно
имеют сильно вытянутую форму из-за
большой разницы между высотой апогея
и высотой перигея и часто называют-
ся высокими эллиптическими орбитами
(ВЭО) [4].
Точка, в которой орбита пересекает
плоскость экватора и в которой спутник
движется на север, называется восходя- Рис L3> наклонение н узлы орбиты
щим узлом орбиты (А на рис. 1.3). Точка
пересечения с поверхностью Земли линии, соединяющей центр Земли с
точкой размещения спутника, называется подспутниковой точкой (точка
С на рис. 1.4). Долгота подспутниковой точки при размещении спутника
в апогее называется долготой апогея. Из подспутниковой точки С спутник
виден точно в зените, т.е. ось луча антенны земной станции при наведении
ее на спутник должна быть перпендикулярна поверхности Земли. В любой
другой точке N земной поверхности положение оси луча NB антенны ЗС
характеризуется двумя угловыми величинами - азимутом А и углом места
у (топографическая система координат) (см. рис. 1.4). Угол места (или угол
возвышения) - это угол между направлением на спутник и плоскостью,
касательной к поверхности Земли в точке N, азимут - это угол в точке N
между направлением на север и проекцией направления на спутник (NB)
на плоскость, касательную к поверхности Земли (линия ND на рис. 1.4).
Рис. 1.4. Геоцентрическая и топоцеитрическая системы координат
27
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Положение точки N на земной поверхности характеризуется ее обычными
географическими координатами - долготой X и широтой <р (геоцентриче-
ская система координат) (см. рис. 1.4). Граница зоны видимости спутника
определяется очевидным условием у = 0. Однако, учитывая возможность
затенения спутника зданиями, возвышенностями и другими предметами,
границу видимости определяют из условия у = 5° или даже у = 10°.
Важнейший параметр орбиты - период обращения Т - определяется как
время между двумя последовательными прохождениями спутника через ту
же точку орбиты. Для организации связи и наведения антенн на спутник
удобно, чтобы спутник появлялся в одной и той же точке в одно и то же
время суток. Этому требованию отвечают синхронные (или геосинхрон-
ные') орбиты с периодом обращения, кратным времени обращения Земли
вокруг своей оси (звездным суткам Т3 = 23 ч 56 мин 04 с), т.е. Т = T3/N, где
N- целое число, равное числу оборотов спутника вокруг Земли за сутки.
Чем ниже орбита спутника, тем меньше период обращения. Параметры
нескольких синхронных орбит приведены в табл. 1.8.
Таблица 1.8. Параметры синхронных орбит
Период обращения, ч Число витков в сутки N Высота круговой орбиты Н, км Высота эллиптической орбиты
Перигей НП, км Апогей На, км
4 6 6750 500 13 000
6 4 10750 500 21000
8 3 14250 500 28000
12 2 20325 500 40250
24 1 35875 25231 46340
Предпоследняя строка в этой таблице для эллиптической орбиты при
наклонении 63,4° соответствует спутникам типа «Молния» (часто такую
орбиту называют орбитой «Молния», рис. 1.5). Из приведенного выше
определения видно, что орбита «Молния» относится к классу эллиптических
орбит с высоким наклонением - ВЭО. Наклонение 63,4° выбрано потому,
что орбита при этом оказывается наиболее стабильной и требуется наи-
меньший расход энергии для сохранения ее параметров. Большая высота
апогея обеспечивает большую зону видимости. Апогей орбиты располага-
ется над северным полушарием, так что спутник в верхней части орбиты
«видит» почти все северное полушарие, в том числе всю территорию России
(рис. 1.6).
Благодаря замедленному движению спутника в области апогея такая
«видимость» длится не менее 8 ч, вследствие чего трех сменяющих друг
друга спутников достаточно для обеспечения круглосуточной связи (с
небольшими перерывами на переориентацию антенн - если они направ-
ленные - с заходящего спутника на восходящий). Часть орбиты, при движе-
нии по которой спутник используется для передачи информации, называ-
ется активной дугой (см. рис. 1.5). Анализ показывает, что при достаточно
28
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ И ПАРАМЕТРАХ GICTF.M СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ (СССВ)
Рис. 1.5. Орбита типа «Молния»
Рис. 1.6. Траектория подспутниковой точки (кривая а) и южная граница мгновенных
зон радиовидимости для орбиты типа «Молния» (числа у кривых означают время
после прохождения перигея)
малой длительности активной дуги (около 3,5 ч) спутник будет находиться
в пределах луча антенны земной станции шириной около 2,5°, т.е. возмож-
но использовать неподвижные направленные антенны ЗС с усилением до
35 дБ. Разумеется, это приведет к увеличению числа спутников до 7 или
к некруглосуточной связи.
Эллиптическая орбита, указанная в последней строке табл. 1.8, также
перспективна и используется на практике, в частности для систем непосред-
ственного звукового вещания. Эта орбита (иногда называемая «Тундра»)
имеет те же преимущества, что и «Молния», по обслуживанию северно-
го полушария, также отличается стабильностью при наклонении 63,4°,
может иметь активную дугу длительностью до 16 ч, но выгодно отлича-
ется от «Молнии» большей высотой перигея. Вследствие этого спутник
при своем движении по орбите всегда выше поясов повышенной радиа-
ции, что исключает вредное воздействие радиации на солнечные батареи
29
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
и электронное оборудование спутника, и повышает его долговечность.
Получили применение для связи и низкие орбиты, высотой до
1000-1500 км. Преимущество таких орбит заключается в меньшем рас-
стоянии от спутника до земной станции, вследствие чего уменьшается
время распространения сигнала, что для ряда применений двухсторонней
связи существенно. Кроме того, уменьшается затухание сигналов на трассе,
при меньших размерах бортовых антенн можно сформировать малую зону
покрытия, что облегчает создание систем подвижной спутниковой связи с
ненаправленной антенной у абонента. Однако спутник на низкой орбите
движется быстро, например при высоте круговой орбиты 1350 км период
обращения составляет всего 1 ч 43 мин (14 оборотов за сутки). Поэтому
для создания непрерывного канала связи необходимо запустить несколько
десятков спутников. Обычно используются полярные орбиты или близкие
к ним орбиты с высоким наклонением. Оценка экономической эффектив-
ности таких систем и их сравнение со спутниками на высоких орбитах не
входит в круг задач данной книги.
Круговая орбита с параметрами, указанными в последней строке
табл. 1.8, представляет особый интерес. При указанной в таблице высоте
период обращения спутника точно равен периоду обращения Земли вокруг
своей оси. Если спутник, выведенный на такую орбиту, движется с запада
на восток и наклонение орбиты t = 0 (экваториальная орбита), то спутник
оказывается неподвижным с точки зрения наблюдателя, находящегося на
поверхности Земли. Такой спутник называется геостационарным, а его
орбита - орбитой геостационарного спутника или проще - геостационар-
ной орбитой (ГСО).
Достоинства геостационарных спутников связи очевидны. На земных
станциях можно упростить и в ряде систем вообще исключить устройства
перемещения антенны для слежения за спутником, антенны могут быть
неподвижными, что существенно уменьшает их стоимость и упрощает
эксплуатацию. Необходимо лишь осуществить первоначальную установку
антенны, направив на спутник ее луч (главную ось диаграммы направ-
ленности) (азимут и угол места направления антенны зависят от широты
точки размещения ЗС и разности долготы этой точки и долготы спутни-
ка (рис. 1.7)). Сеанс связи становится непрерывным, круглосуточным,
не требуется переориентировать земные антенны с одного спутника на
другой. Для обслуживания территории в пределах зоны видимости доста-
точно одного спутника, вместо нескольких на ВЭО и десятков - на низких
орбитах. Зона видимости геостационарного спутника велика и составляет
около трети поверхности Земли (рис. 1.5, 1.8). Не меняются во времени
зона видимости и зона покрытия, не меняется из-за движения спутника
и затухание сигнала на трассе от спутника до любой земной станции,
что избавляет от необходимости непрерывного управления уровнем излу-
чаемых сигналов. Наконец, практически исключается так называемый
допплеровский сдвиг частоты, возникающий при движении излучающего
30
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ И ПАРАМЕТРАХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ (СССВ)
Рис. 1.7. Диаграмма для определения угла места и азимута при направлении антенны ЗС
на ГСО ИСЗ (<р0 - широта ЗС; Х-Ао- долгота ЗС относительно долготы позиции ИСЗ)
сигнал объекта. Эту замечательную орбиту впервые обнаружил и описал
известный писатель-фантаст А. Кларк.
Благодаря своим преимуществам геостационарная орбита широко
используется спутниками связи и вещания, большинство действующих
спутников находится на геостационарной орбите. Геостационарная орбита
уникальна - ни при каком другом сочетании параметров нельзя добиться
неподвижности спутника относительно земного наблюдателя. В результате
из-за неизбежных взаимных радиопомех между весьма многочисленными
системами спутниковой связи с геостационарными спутниками возник-
ло множество проблем, составляющих основное содержание настоящей
книги.
Отметим некоторые ограничения или проблемы, возникающие при
использовании геостационарной орбиты. Как уже сказано выше, ГСО -
экваториальная орбита, и вследствие шарообразности Земли в зону види-
мости геостационарного спутника не попадают приполярные области (см.
рис. 1.5, 1.8), особенно при большой разности по долготе (как указано
ранее, этого недостатка лишены ВЭО и низкие полярные орбиты). В связи
с этим вводится понятие дуги обслуживания - участка ГСО, в пределах
которого спутник можно перемещать при условии сохранения достаточно-
го угла места (угла возвышения) земных станций в пределах необходимой
зоны обслуживания.
31
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Рис. 1.8. Зона видимости ГСО с долготой точки стояния 53° в.д.
(?1 - Угол места ЗС, направленной на спутник)
Второй недостаток обусловлен большой высотой ГСО. Время распро-
странения сигнала по трассе Земля-спутник-Земля составляет около
0,25 с, что совершенно несущественно при передаче однонаправленных
сообщений, в том числе программ вещания, но вызывает некоторые неу-
добства при двухсторонней связи, поскольку обратный сигнал (в том
числе подтверждение о приеме информации) придет не ранее чем через
0,5 с. Большая высота орбиты делает более дорогим запуск спутника на
орбиту - требуются мощные многоступенчатые ракеты и высокая точ-
ность размещения. Приходится также учитывать необходимость точного
соблюдения всех параметров орбиты в процессе многолетней эксплуатации
спутника, которые изменяются вследствие ряда возмущающих факторов,
нарушающих идеальность гравитационного поля Земли - влияние при-
тяжения Луны и Солнца, неидеальность формы Земли. Неуправляемый
спутник, выведенный точно в нужную точку ГСО, будет смещаться по
долготе. Меняется и наклонение орбиты, в результате чего спутник пере-
стает быть неподвижным и начинает описывать вытянутую «восьмерку»
с размахом, равным наклонению орбиты. Для устранения этих эффектов
на спутнике устанавливаются двигатели коррекции небольшой мощности,
запас топлива для которых является главным фактором, ограничиваю*
32
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ И ПАРАМЕТРАХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ (СССВ)
щим долговечность спутника. Регламент радиосвязи устанавливает, чтобы
нестабильность положения спутника по долготе относительно зарегистри-
рованной позиции не превышала ±0,1° ([1], Статья 22), современные
спутники обычно удерживаются с точностью ±0,05°, что имеет значение
при достижении ЭМС с соседними спутниками. Допускается эксплуатация
спутников с отклонением по широте (т.е. при наклонении орбиты отлич-
ном от 0°), так как на совместимость с другими ГСО спутниками это не
оказывает вредного влияния.
Несмотря на указанные недостатки, преимущества ГСО настолько вели-
ки, что большие участки этой орбиты в разрешенных (для спутниковых
систем) полосах частот оказались загруженными до предела, определяемо-
го возможностью достижения ЭМС, а подчас и сверх того.
1.5 . Радиотехнические показатели систем спутниковой связи,
земных и космических станций (определения и значения)
В данном разделе приведены определения некоторых радиотехнических
параметров и понятий, имеющих непосредственное отношение к пробле-
мам электромагнитной совместимости.
Спутниковая система - система космической радиосвязи, использую-
щая один или несколько искусственных спутников Земли.
Спутниковая сеть - спутниковая система или се часть, состоящая только
из одного спутника и действующих совместно с ним земных станций.
Полоса частот системы - совокупность полос частот, используемых
системой на линии вверх и линии вниз. Распределенные для спутниковых
радиосистем полосы частот подробно описаны в разделе 1.3. настоящей
книги.
Зона видимости - часть поверхности земного шара, с которой спутник
виден под углом места (углом возвышения) больше некоторого минималь-
но допустимого значения (например, 5°) (см. в разделе 1.4).
Заявочная характеристика антенны космической станции - изображен-
ный на географической карте набор контуров, соответствующих некоторо-
му ослаблению усиления бортовой антенны спутника и характеризующих
диаграмму' направленности антенны. Обычно представляется в МСЭ на
этапах координации и регистрации спутниковой сети или системы.
Зона покрытия:
• на линии вниз - часть зоны видимости, на которой спутниковым
ретранслятором создается поток мощности, необходимый для приема
сигналов с заданным качеством земными станциями с определенными
параметрами;
• на линии вверх - часть зоны видимости, в пределах которой спутни-
ковый ретранслятор с определенными параметрами и позицией на орбите
способен принять с заданным качеством сигналы от ЗС с определенной
33
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
ЭИИМ. Таким образом, зона покрытия - это зона, в пределах которой
может быть установлена радиосвязь с земными станциями для приема и/
или передачи сигналов. При определении зоны покрытия расчет плотно-
сти потока мощности следует производить с учетом наклонной дальности
от спутника до данной точки земной поверхности, ослабления сигнала в
атмосфере (в том числе в дожде) с определенной вероятностью, нестабиль-
ности положения спутника и ориентации его антенны.
Зона обслуживания - часть зоны покрытия, в которой, кроме выполне-
ния условий, определяющих зону покрытия, должна обеспечиваться также
защита от помех со стороны других радиослужб. Понятие зоны обслу-
живания имеет не только технический, но и административный смысл,
поскольку при распределении диапазона частот нескольким службам на
равной основе часто только административные решения могут обеспечить
отсутствие помех. В случае, если зона обслуживания охватывает полностью
или частично территорию другой администрации связи, защита от помех
на этой территории должна быть обусловлена согласием этой администра-
ции. Кроме того, часто зона обслуживания определяется как территория,
на которой данной системе разрешено (выдана лицензия на) оказание
услуг.
Добротность станции (на прием) G/T - отношение максимального уси-
ления антенны на прием G к суммарной шумовой температуре станции Т
(определяется в дБ относительно 1 К). Современные земные станции ФСС
имеют добротность до 42-46 дБ/K для самых больших применяемых на
практике антенн, обычно добротность ЗС составляет 20-30 дБ/K, у самых
маленьких станций VSAT или станций индивидуального приема телевиде-
ния добротность может быть порядка 13 дБ/K, у абонентских переноси-
мых терминалов с ненаправленной антенной для подвижной спутниковой
связи или непосредственного радиовещания добротность снижается до
-20 дБ/K. Добротность приемного тракта космической станции снижается
из-за увеличения мощности шума вследствие приема теплового излучения
Земли и ограниченного усиления антенны спутника из-за необходимости
приема сигналов с заданной зоны обслуживания. Обычно добротность КС
составляет от -10 до +4...6 дБ.
Коэффициент усиления антенны - отношение мощности, необходимой
на входе изотропного (ненаправленного) излучателя без потерь, к мощ-
ности, подводимой ко входу данной антенны для создания в заданном
направлении той же плотности потока на том же расстоянии. Если не ука-
зано иное, усиление относится к направлению максимального излучения.
Усиление определяется для определенной поляризации сигнала.
Эквивалентная изотропно-излучаемая мощность (ЭИИМ) - произве-
дение мощности, подводимой к антенне, на коэффициент усиления этой
антенны в заданном направлении. Если не указано иное, ЭИИМ относится
к направлению максимального излучения. ЭИИМ земных станций имеет
значения от 30 дБВт (для ЗС класса VSAT) до 95 дБВт для самых больших
34
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ И ПАРАМЕТРАХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ (СССВ)
центральных станций (в расчете на стандартный ствол с шириной полосы
частот 36 МГц). ЭИИМ КС в расчете на такой же ствол обычно составляет
от 20 до 45 дБВт и достигает 63 дБВт у спутников систем непосредственного
звукового вещания или подвижной спутниковой службы. Часто использу-
ется спектральная плотность ЭИИМ (дБВт/Гц).
Спектральная плотность потока мощности (ПИМ) - мощность радио-
сигнала в некоторой точке плоскости, перпендикулярной направлению
излучения, на единицу площади в единице полосы частот (обычно изме-
ряется в Вт/м2-Гц или Вт/м2- МГц). В ряде полос частот ППМ у поверх-
ности Земли, создаваемая спутником, ограничена для защиты от помех
наземным радиослужбам (см. таблицу 21-4 Регламента радиосвязи, раздел
4.3 настоящей книги).
1.6 Качественные показатели трактов в СССВ
1.6.1 Качественные показатели ФСС
Нормирование каналов и трактов СССВ проводится для гипотетического
эталонного цифрового тракта (ГЭЦТ) (рис. 1.9) [5]. ГЭЦТ содержит лишь
одну линию Земля-космос-Земля, хотя иногда может включать также
линию космос-космос. Он состоит из трех основных функциональных
составляющих: передающей земной станции (ЗС), космической станции
(КС) и приемной земной станции. На передающей ЗС имеется модулятор
для переноса спектра основной полосы на ВЧ несущую, оборудование
цифрового уплотнения (мультиплексор), низкоскоростного кодирования
и других систем цифрового сжатия сигнала, а также оборудование много-
станционного доступа. В ГЭЦТ рассматривается КС с простым переносом
частоты без обработки сигнала. На приемной ЗС производится обратное
преобразование с ВЧ несущей на модулирующие частоты и декодирование.
Показатели качества спутникового тракта, как правило, не зависят от его
протяженности. Искажения, вносимые оборудованием соединительных
линий, идущих к ЗС от сетевого узла или потребителя, в суммарные нор-
мируемые искажения ГЭЦТ не включаются.
Рис. 1.9. Структура ГЭЦТ
35
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Качество цифровых трактов ФСС определяют следующие показатели:
• коэффициент ошибок;
• готовность,
• задержка.
Нормы на коэффициент ошибок по битам (BER) учитывают влияние
помех и шумов, обусловленных поглощением в атмосфере и дожде, но не
включают ошибки из-за отказа оборудования. Приведенные ниже требова-
ния по нормам относятся ко времени, когда система считается находящейся
в состоянии готовности [6]. В табл. 1.9 представлены нормативы, относя-
щиеся к ИКМ телефонному каналу и ISDN-каналу со скоростью передачи
64 кбит/с [7, 8].
Если ошибки возникают действительно случайным и независимым
образом (т.е. подчиняются пуассоновской вероятностной модели), то зна-
чение среднего BER полностью характеризует работу канала. Тем не менее
наблюдения за частотой появления ошибок показывают, что они часто воз-
никают пакетами, а поскольку эти пакеты затрагивают различные услуги
по-разному, для задания качества канала цифровой передачи необходимо
иметь больше информации, чем знание среднего BER. Поэтому был разра-
ботан другой подход к нормированию канала ISDN - это оценка статисти-
ческих моделей функций распределения ошибок в зависимости от процента
времени измерения [9]. В этом случае применяются такие показатели, как
секунды, пораженные ошибками (SES) (severely errored seconds), и секунды
с ошибками (ES) (errored seconds) (табл. 1.10).
Для цифровых сетевых трактов, работающих на скоростях, равных
1,5 Мбит/с и выше, данные передаются блоками. В этой связи долговремен-
ные нормы на показатели ошибок для трактов применяются не к секундам, а
к блокам [10]. Блок - это последовательность битов, ограниченная по числу
бит, относящихся к данному тракту передачи, при этом каждый бит при-
надлежит только одному блоку. Соответствующие нормы для спутникового
ГЭЦТ на национальном участке международного эталонного тракта пере-
дачи представлены в табл. 1.11, а для международного участка - в табл. 1.12
[11].
Для удовлетворения норм в терминах ESR, SESR и BBER, приведенных
в табл. 1.11 и 1.12, в МСЭ-R были разработаны [11] нормы на ошибки в
привычных долговременных критериях - в терминах вероятности ошибки
по битам (ВЕР) в определенные проценты от общего времени (наихудшего
месяца). Эти нормы представлены как в виде таблицы (табл. 1.13), так и в
виде примерного набора полученных расчетным путем при определенных
допущениях масок для различных скоростей передачи (рис. 1.10). Маска
представляет собой графическое изображение зависимости требуемой
вероятности ошибок по битам, поделенной на среднее количество ошибок
в блоке (а), от процента от общего времени, больше которого эта вероят-
ность ошибки не допускается.
В [11] дана оценка величины а для различных кодов, используемых
36
Таблица 1.9. Нормы на спутниковый ГЭЦТ для ИКМ и ISDN международных каналов
Процент времени ИКМ-тслсфония, BER ISDN-канал, BER
20% времени любого месяца (время усреднения 10 мин) S10"6
10% времени любого месяца <1О-7
2% времени любого месяца <10“
0,3% времени любого месяца (время усреднения 1 мин) 2 10“
0,05% времени любого месяца (время усреднения 1 сек) <1(Г3
0,03% времени любого месяца £10-3
Таблица 1.10. Нормы на спутниковый ГЭЦТ, составляющий часть международного соединения ISDN
Показатели Определение Норма
SES Период в 1 сек, в течение которого BER>10'3 <0,03%
ES Период в 1 сек, в течение которого наблюдалась хотя бы одна ошибка <1,6%
Таблица 1.11. Нормы на показатели ошибок спутникового ГЭЦТ, состанляющсго национальную часть международного соединения
Показатели Определение Нормы
Скорость (Мбит/с) 0,064 до 1.5 1,5 до 5 >5 до 15 >15 до 55 >55 до 160 >160 до 3500
Количество битов в блохе Не при- меняется 800- 5000 2000- 8000 4000- 20000 6000- 20000 15000- 30000
ESR Коэффициент ошибок по секундам с ошибками Отношение числа ES к общему числу секунд в период готовности в течение фиксированного интервала измерений 0,0168 0,0168 0,021 0,0315 0,0672 Не при- меняется
SESR Коэффициент ошибок по секундам, поражен- ных ошибками Отношение числа SES к общему числу' секунд в период готовности в течение фиксированного интервала измерений 0,00034 0,00084 0,00084 0,00084 0,00084 0,00084
BSER Коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками Отношение числа блоков с ошибками, не явля- ющихся частью SES (блок с фоновой ошибкой), ко всему количеству блоков в течение готовно- сти за фиксированный интервал измерений, за исключением всех блоков в течение SES Не при- меняется 0,84 10“ 0,84-10“ 0,84-10“ 0,84 10“ 0,42-10“
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ И ПАРАМЕТРАХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ВЕШАНИЯ (СССВ)
Таблица 1.12. Нормы на показатели ошибок спутникового ГЭЦТ, составляющего международную часть международного соединения
Показатели Определение Нормы
Скорость (Мбит/с) 0,064 до 1,5 1,5 до 5 >5 до 15 >15 до 55 >55 до 160 > 160 до 3500
Колшгество битов в блоке Нс при- меняется 800- SOOO 2000- 8000 4000- 20000 6000- 20000 15000- 30000
ESR Коэффициент ошибок по секундам с ошибками Отношение числа ES к общему числу секунд в пери- од готовности в течение фиксированного интервала измерений 0,014 0,014 0,0175 0,0262 0,056 Не при- меняется
SESR Коэффициент ошибок по секундам, пораженных ошибками Отношение числа SES к общему числу секунд в пери- од готовности в течение фиксированного интервала измерений 0,0007 0,0007 0,0007 0,0007 0,0007 0,0007
BBER Коэффициент ошибок по блокам с фоновыми ошибками со Отношение числа блоков с ошибками, не являющих- ся частью SES (блоков с фоновой ошибкой), ко всему' количеству блоком в течение готовности за фиксиро- ванный интервал измерений, за исключением всех блоков в течение SES Не при- меняется 0,7-КГ4 0,7-10“* 0,7-10^ 0,7-10^ 0,35-КГ5
Таблица 1.13. Допустимые вероятности ошибок в перспективных ГЭЦТ
Скорость (Мбит/с) Процент от общего времени ВЕР/а Скорость (Мбит/с) Процент от общего времени ВЕР/а
0,064 0,2 10,0 1,0 Ю4 1,0'10"* 6.0 0,2 2.0 10,0 8-Ю'7 1 • 10’s 1 • 10’9
1.5 0,2 2,0 10,0 7-10-7 з-Ю"8 5-Ю’9 51,0 0,2 2,0 10.0 4-Ю’7 2-10-’ 2-10-’а
2,0 0,2 2.0 10,0 7-10-* 2-10-4 2W9 155 0,2 2,0 10,0 1-Ю’7 1- IO’9 1-Ю’10
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
IJIAB.A, 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ И ПАРАМ ИГРАХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ (СССВ)
Л: 1,5 Мбит/е
В: 2 Мбит/с
С: 6 Мбит/с
О: 51 Мбит/С
Е: 155 Мбит/с
Рис. 1.10. Пример масок ВЕР для спутникового ГЭЦТ
для повышения помехоустойчивости. Величина а составляет от 2,75-4,5
у кодов БЧХ и 7,5-12 - у каскадных кодов.
/.(ля выполнения норм по ошибкам, возможно, придется применять
меры, направленные против замираний, в том числе адаптивное поме-
хоустойчивое кодирование (см. раздел 2.6 данной книги), автоматическое
регулирование мощности или пространственное разнесение. При использо-
вании спутниковых линий в частных сетях нормы по показателям качества
могут согласовываться между оператором и пользователем сети в рамках
соглашения об уровне обслуживания [12]. Нормы по качеству, предъяв-
ляемые к каналам и трактам спутниковых систем передачи в Российской
Федерации, и методики их измерений изложены в [13, 14].
Под готовностью понимается та доля времени, в течение которой услуга
предоставляется с желаемым качеством. Линию связи в цифровых системах
передачи следует считать находящейся в состоянии неготовности, если на
любом из приемных концов этой линии в течение 10 последовательных
секунд или более существует одно или несколько из условий, указанных
ниже:
1) цифровой сигнал прерывается (т.е. теряется кадровая или тактовая
синхронизация);
2) в цифровых системах передачи, работающих со скоростью ниже пер-
39
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
вичной (1544 или 2048 кбит/с), коэффициент ошибок по битам, усреднен-
ный в течение 1 с, превышает 10-3;
3) в случае цифровых систем передачи, работающих со скоростью рав-
ной или выше первичной, каждая секунда считается пораженной ошиб-
ками (SES), если SES определяется (по [10]) как секунда, содержащая
>30% блоков с ошибками или, как минимум, один период с серьезными
нарушениями.
Период неготовности для одного направления тракта - это период,
начинающийся с 10 последовательных секунд SES (эти 10 секунд считаются
частью периода неготовности) и заканчивающийся до 10 последователь-
ных секунд без SES (эти 10 секунд считаются частью периода готовности).
Период неготовности для тракта - это период времени, когда хотя бы одно
из его направлений передачи находится в состоянии неготовности. Обычно
неготовность выражают в процентах относительно времени наблюдения
(месяц или год).
В отношении спутниковых ГЭЦТ ФСС установлены следующие нормы
на готовность [6]:
• время неготовности ГЭЦТ в ФСС из-за отказа оборудования нс должно
превышать 0,2%. года;
♦ время неготовности из-за условий распространения, в том числе из-за
затмений Солнца и солнечных помех, не должно превышать 0,2% любого
месяца или 0,04% любого года для одного направления ГЭЦТ в ФСС.
Требования по качеству, предъявляемые к будущим системам спутнико-
вой связи, становятся более жесткими. Так время неготовности ГЭЦТ ФСС
из-за отказа оборудования не должно превышать 0,11% года [15] (было
0,2% [6]). Для учета условий распространения нормируется не только
готовность, но и количество отказов (табл. 1.14) [15].
Для спутниковых линий одним из важных показателей в связи с протя-
женными расстояниями до и от используемого спутника является задержка.
Задержка - это запаздывание принимаемого информационного сигнала от
момента его передачи до момента приема. Она складывается из следующих
составляющих:
♦ задержка в наземной сети, если таковая имеется; включает время
коммутации и время распространения;
• задержка при распространении по спутниковым линиям связи, кото-
рая определяется расстоянием от передающей аппаратуры до приемной и
с - скоростью света (с = 3-10-3 м/с). При расстоянии до спутника 35 700 км
сквозная задержка от ЗС до ЗС составляет 238 мс. Максимальная задержка
наблюдается, когда обе земные станции находятся на краю зоны покрытия
с углом места 0° и составит 278 мс;
• задержка, обусловленная временем обработки сигнала в полосе моду-
лирующих частот, происходит из-за обработки сигнала в полосе модули-
рующих частот на земных станциях и на борту регенеративного спутника
(отсутствует обработка на борту в прозрачных спутниках) и зависит от типа
40
ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ И ПАРА1МЕТРАХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ (СССВ)
Таблица 1.14. Нормы на готовность спутниковых цифровых трактов
из-за условий распространения
Скорость, передачи До 1,544 или 2,048 Мбит/с Выше 1,544 или 2,04$ Мбит/с
Параметр Готовность Интенсивность отка- зов (отказов за год) Готовность Интенсивность отка- зов (отказов за год)
Средняя величина для ГЭЦТ 99,9% 20 99,96% 20
обработки. Такая задержка наблюдается в кодерах источника сигнала в
результате сжатия информации, при осуществлении процессов уплотнения,
демодуляции и декодирования и при буферизации, связанной с коммута-
цией и многостанционным доступом;
• задержка, обусловленная протоколами. Доставка без ошибок пакетов
данных подразумевает использование протоколов автоматического запроса
на повторную передачу (ARQ) неподтвержденных сообщений (например,
в Х25, TCP), что приводит к значительной задержке получения исправлен-
ного сообщения. Другой причиной задержки может быть возникновение
временной перегрузки, которая влияет на задержку переноса данных.
Большое время распространения вызывает неприятный эффект, извест-
ный как эхо телефонного канала. Эхо возникает из-за отражения сигнала
на стыке четырех- и двухпроводной линии в связи с неидеальностыо дифе-
ренциальной системы, из-за чего абонент слышит свой собственный голос
с задержкой, равной времени прохождения сигнала туда и обратно. Эхо
наиболее заметно, когда время прохождения велико (больше 50-150 мс).
Время задержки для телефонной связи не должно превышать 400 мс. В слу-
чае, когда время задержки составляет от 150 до 400 мс, рекомендуется
использование эхоподавляющих устройств заградительного или компен-
сационного типов.
Надо отметить, что для вещательных спутниковых систем, для которых
в основном используются спутниковые средства связи, эта абсолютная
задержка сигнала несущественна.
1.6.2. Нормирование показателей качества при передаче
телевизонных сигналов
Для распространения (распределения и вещания) телевизионных сиг-
налов, сжатых по технологии MPEG-2 или MPEG-4, в спутниковых каналах
используются оптимальные методы передачи, позволяющие снизить тре-
бования на отношение сигнал/шум (соответственно требуются приемные
антенны уменьшенных диаметров или менее мощные ретрансляторы) (см.
раздел 2.6). Тем не менее ТВ-сигналы могут распространяться в одном циф-
ровом тракте с другими видами информации. В этом случае нормирование
трактов по коэффициенту ошибок будет происходить так, как описано в
разделе 1.6.1. Повышенные требования к качеству передачи ТВ-сигнала
выполнятся путем его помехоустойчивого кодирования.
41
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Для обеспечения квазибезошибочного приема изображения, когда
может появляться менее одной некорректированной ошибки в час, при
передаче по методу DVB-S [16, 17] необходимо обеспечить на выходе деко-
дера, работающего по алгоритму Витерби, коэффициент ошибок по битам
BER = 2 • 1СГ4 и на выходе декодера Рида-Соломона - BER = 1 • 10~10-ь 1 • 10-11.
Точка измерений на выходе декодера Витерби, т.е. на входе декодера
Рида-Соломона, была выбрана из тех соображений, что такую вероятность
ошибки можно измерить за достаточно короткий период времени, завися-
щий от скорости передачи. Для выполнения норм на вероятность ошиб-
ки требуется обеспечить определенные пороговые значения отношения
Eb/N0 энергии одного бита Еь к спектральной плотности мощности шума
No в трактах промежуточной частоты. Для DVB-S2 квазибезошибочный
прием приблизительно соответствует коэффициенту ошибок по пакетам
транспортного потока менее 10“7 перед демультиплексором [18].
При испытаниях цифровых каналов ТВ коэффициент ошибки по битам
обычно измеряется по встроенному в демодулятор-декодер прибору на
выходе декодера Витерби или может применяться субъективная оценка
качества изображения.
Переход канала в ходе передачи в состояние неготовности субъективно
может проявляться в следующих видах:
1) происходит резкое нарушение условий уверенного (квазибезошибоч-
ного) приема;
2) наблюдается деградация качества изображения и звука.
Первый случай обладает характерным визуальным проявлением (подер-
гивания, резкое проявление блочной структуры на изображении) и одно-
значно коррелируется с текущим значением коэффициента ошибок (BER,
Eb/No). В этом случае отражается работа тракта при приближении к порогу
и ниже порога зависимости BER от Eb/N0. Таким образом, он диагностиру-
ется сравнительно легко.
Во втором случае и причины несоответствия, и вызванные ими послед-
ствия могут быть различными как по характеру, так и по степени проявле-
ния, которое может состоять в произвольной степени деградации качества.
Это требует визуальной субъективной оценки качества, что связано, исходя
из существующих нормативных документов, с большими затратами вре-
мени, трудоемкости, наличием технических средств и т.д. [19]. Подробно
типовые дефекты ТВ-изображения с цифровой компрессией и их визу-
альное восприятие описаны в [20]. Назовем некоторые типичные виды
искажений, вызываемые внутрикадровым и межкадровым кодированием:
блокинг-эффект, мозаичный эффект, размытые изображения, окантовки на
границах, размытие цветов, искажения типа ступеньки, эффект комаров,
эффект «привидения» и т.д.
Качество ТВ-сигнала в цифровых системах передачи определяется спо-
собом и степенью сжатия исходного сигнала и при обеспечении работы
систем передачи выше порога демодуляции будет таким, как на входе
42
ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПОСТРОЕНИИ И ПАРАМЕТРАХ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯ (СССВ)
системы. При сжатии сигнала путем сокращения избыточности сигнала
испытательные строки, которые позволяют определить качество изобра-
жения в процессе передачи, не передаются. Специальные измерительные
сигналы передаются в паузе передачи и позволяют измерить качество ана-
логовых составляющих тракта, а объективные методы измерения качества
цифрового изображения еще не внедрены.
Для проверки качества цифрового звука может быть использована субъ-
ективная оценка [20]. Она заключается в проверке таких параметров звука,
как разборчивость текста, громкость, тембр, динамический диапазон,
нелинейные искажения, акустическая помеха. Кроме того, производится
оценка качества звука в зависимости от наличия дефектов по пятибалльной
системе - от оценки 1, при которой не воспринимается речь или музыка,
2 - при которой нарушается разборчивость звука разных типов передач,
до оценки 5 - при которой дефект на слух не воспринимается.
1.7. Принципы распределения орбитально-частотного
ресурса (ОЧР)
Прежде всего отметим, что распределение частот для систем спутни-
ковой связи и вещания носит принципиально международный характер,
поскольку большинство систем имеет зоны обслуживания, охватывающие
ряд стран или даже глобальные, но и в случае национальных систем из-за
неизбежного перелива энергии за пределы обслуживаемой зоны возможно
возникновение взаимных помех с десятками других сетей других адми-
нистраций связи (называемых при этом за тронут ыми). Из-за этой осо-
бенности возможности национальных органов частотного регулирования
(имеющих определенные полномочия, попросту говоря - власть) в данном
случае ограничены, проблемы совместимости приходится решать в рамках
Международного союза электросвязи (МСЭ) на основе соглашения затро-
нутых администраций связи (АС) в рамках принятых правил и процедур
[1]. В соответствии с РР распределение орбитально-частотного ресурса для
СССВ осуществляется двумя способами - координационным и лланооььн.
Отмстим, что описание этих способов в данном разделе упрощено, неко-
торые детали процедур нс упоминаются (см. ниже, главы 4, 5 и 6).
При координационном способе администрация связи (АС) страны -
члена МСЭ посылает в Бюро радиосвязи МСЭ заявку па предполагаемую
новую систему с указанием ее параметров (по установленной форме).
МСЭ определяет затронутые системы (помехи которым могут превышать
установленный критерий), зарегистрированные или заявленные ранее, и
публикует список затронутых администраций и сетей связи. Заявляющая
АС должна провести координацию со всеми затронутыми АС путем пере-
говоров и переписки, изменив при необходимости параметры или режимы
заявляемой сети, и после (в случае) успешного завершения этой процеду-
43
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
ры сообщить об этом Бюро радиосвязи (БР) МСЭ, которое регистрирует
новую систему с ее согласованными параметрами, и эта система получает
право на реализацию и право на защиту от помех со стороны всех других
систем, в том числе заявленных после нее. Этот способ часто определяют
как принцип «первый пришел - первым обслужен».
В действительности координационный способ не так прост, как кажет-
ся. Администрация, успешно завершившая координацию, почти всегда
вынуждена при этом внести изменения в некоторые заявленные пара-
метры (излучаемая мощность, размер зоны покрытия, размер антенны
земных станций, наконец, позицию на орбите) - это и позволяет решить
проблему. Если АС сообщит об этом Бюро радиосвязи, как требует пункт
9.58 РР, то может понадобиться подача повторной заявки, при этом появ-
ляется необходимость координации с новыми системами, не входившими в
первоначальный список затронутых, в том числе с заявленными уже после
первой заявки. Теоретически это может длиться бесконечно, поэтому АС
часто предпочитают не сообщать об изменениях (если это не изменение
позиции) и решать возможные проблемы взаимных помех уже по факту,
после ввода системы в действие.
Поскольку опасность полной занятости геостационарной орбиты по
координационному способу была очевидна, по требованию развивающихся
стран в специально выделенных диапазонах частот был принят плановый
подход, по которому за всеми странами была закреплена как минимум
одна позиция на геостационарной орбите (ГО), определенная полоса частот
в диапазоне, выделенном для Плана, и зона покрытия, обеспечивающая
обслуживание национальной территории данной страны. Тем самым каж-
дой стране гарантируется возможность в будущем реализовать собственную
национальную систему СССВ. Было разработано и принято два плана - для
радиовещательной спутниковой службы (РСС) (фактически для непосред-
ственного телевизионного вещания) и для фиксированной спутниковой
службы (ФСС) (т.е. для систем связи) (см, главы 5 и 6 настоящей книги).
ГЛАВА ВТОРАЯ
Распространение радиоволн
и энергетические соотношения для линий
спутниковой связи
2.1. Распространение радиоволн в свободном пространстве
Введение понятия свободного пространства позволяет выявить общие
свойства поля, которые присущи любому механизму распространения
радиоволн [1, 2]. При распространении радиоволн в свободном простран-
стве амплитуда волны убывает с увеличением расстояния от излучателя
за счет сферической расходимости фронта волны. Фаза волны изменяется
только за счет изменения расстояния.
На рис. 2.1 представлен идеальный источник, называемый изотропным
излучателем [3]. Известно, что площадь поверхности сферы радиуса d равна
4?td2. Следовательно, плотность потока мощности на расстоянии d от изо-
тропного излучателя обратно пропорциональна величине 4nd2, дБВт/м2
n0 = P3HHM-101og(W), (2.1)
где По - плотность потока мощности (ППМ), дБВт/м2; РЭИим ~ эквива-
лентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ), дБВт; d - расстояние
от излучателя, м.
Если передающая антенна имеет коэффициент усиления GMCp, дБ, то
РЭиим передатчика (излучателя) определяется выражением, дБВт
^ЭИИМ “ ^лср ^пср“^пср> (2.2)
где Р„ср - мощность передатчика, дБВт; Ьпер - потери в фидерном тракте
передатчика, дБ.
Подставив (2.2) в (2.1), получим, дБВт/м2
G0 = P„cp + G„Ep-bmp- lOlog(W). (2.3)
Па большом расстоянии от излучателя (дальняя зона) сферический
фронт волны в пределах площади приемной антенны можно считать
плоским с большой точностью. Вследствие этого мощность сигнала на
входе приемника определяется эффективной площадью приемной антенны
(рис. 2.2), дБВт/м2
Рпр = по + 10 log5np- Ьпр> (2.4)
45
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
-101og(4nd2)
Рис. 2.1. Плотность потока мощности
па расстоянии d от изотропного
излучателя
\Pnp = no+101ogSnp-bnp
/
I
1
/ Рэяим А
\Изотропный.
хизлучател^ /
Рис. 2.2. Мощность сигнала на входе
приемника
где Snp - эффективная площадь приемной антенны (сечение захвата), м2;
Ьпр - потери в фидерном тракте приемника, дБ.
Эффективная площадь антенны и ее физическая площадь поверхности
связаны коэффициентом использования поверхности апертуры (КИП), м2
5 = Мф,
где - физическая площадь апертуры антенны, м2; л - коэффициент
использования поверхности апертуры.
Отметим, что всегда ц < 1 (для зеркальной антенны порядка 0,55-0,7,
для рупорной - до 0,75), это говорит о том, что не вся попадающая на
поверхность антенны плотность потока мощности извлекается вследствие
различных потерь.
Эффективная площадь антенны связана с ее коэффициентом усиления
известным соотношением, дБм2
10 logS = G + 10 log(?«2/4n), (2.5)
где ?v - длина волны несущей, м.
Длина волны связана с частотой f соотношением, м
Х = с//,
где с - скорость света (» 3 • 10® м/с).
Подставив (2.5) в (2.4), получаем, дБВт
Р„р = По + G„p-bnp + 10 log С/.2/4п) . (2.6)
После подстановки (2.3) в (2.6) имеем окончательно, дБВт
. Лпр = ^пер + ^пер-fyiep ^пр—^пр—20 10g(4nd/X). (2.7)
Полученные выражения позволяют найти суммарные потери передачи
в свободном пространстве £0, дБ
= ^пер -Рпр = 20 log(4rtd/l) -<?пср + Ьпср- Gnp + Ьпр,
или
46
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
L0 " LbO~G пер * ^пср” Спр + ЬПр>
где
Lbo = 201og(4ndA), (2.8)
L6o - потери передачи между изотропными антеннами в свободном про-
странстве.
Выражение (2.8) можно записать в более удобной для вычисления
форме, дБ
Lh0 = 20(log/+ logd) +32,45, (2.9)
где f - частота, МГц; d - расстояние, км.
В случае необходимости определения напряженности поля сигнала в
месте приема используется известное соотношение между плотностью
потока мощности и напряженностью поля, дБВт/м2
Г/о = 20 log Е-10 log со0, (2.10)
где Е - напряженность поля, В/м; ш0=120п - волновое сопротивление
свободного пространства.
Реальные условия распространения радиоволн отличаются от идеали-
зированных условий свободного пространства, однако на межспутниковых
линиях условия распространения радиоволн близки к условиям свободного
пространства и другие потери не существенны. В этом случае для расчета
мощности сигнала на входе приемника можно воспользоваться выраже-
нием (2.7).
На линиях космос-Земля и Земля-космос радиосигнал проходит сквозь
толщу атмосферы Земли, влиянием которой на его ослабление пренебречь
нельзя. Поэтому, кроме уже рассмотренных потерь передачи в свободном про-
странстве, необходимо учитывать дополнительные потери в гидрометеорах и
газах атмосферы (£доп). В этом случае выражение (2.7) примет вид, дБВт
Лф ~ ^пер С'пср”^пср + Gnp“(2.11)
где £х = £Ь0 + £доп - суммарные потери при распространении сигнала на
линиях космос-Земля или Земля-космос. На частотах выше 10 ГГц и при
малых углах места дополнительные потери в атмосфере становятся осо-
бенно существенным. В разделе 2.2 они будут подробно рассмотрены.
2.2. Затухание радиосигналов в атмосфере
Заметное влияние на распространение радиосигналов на линии космос-
Земля (Земля-космос) оказывает атмосфера Земли - как ионосфера, так и
тропосфера. Влияние ионосферы может проявляться в поглощении энер-
гии, «мерцании» уровня сигнала, вращении плоскости поляризации линей-
но поляризованной волны. Необходимо отметить, что вышеперечисленные
47
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
ионосферные явления не оказывают сколько-нибудь заметного воздействия
на уровень радиосигнала (в диапазонах частот выше 500 МГц) и поэтому
не учитываются. Подробно влияние вышеперечисленных явлений при про-
хождении радиосигналов через атмосферу Земли изложено в [1].
Наиболее существенный вклад в общее затухание сигналов в атмосфере
на линии космос-Земля (Земля-космос) вносят тропосферные явления,
поглощение энергии радиоволн в газах атмосферы, поглощение и деполя-
ризация сигнала в гидрометеорах, особенно в дожде.
2.2.1. Ослабление уровня сигнала, вызванное поглощением энергии
радиоволн в газах атмосферы
Ослабление уровня сигнала возникает из-за поглощения энергии радио-
волн в кислороде и водяных парах. Затухание в сухом воздухе (кислороде)
и за счет паров воды для любых значений давления, температуры и влаж-
ности на частотах до 1000 ГГц наиболее точно рассчитывается методом
суммирования резонансных линий кислорода и резонансных линий паров
воды. Для большей точности расчета могут' использоваться дополнитель-
ные коэффициенты, учитывающие нерезонансный (дебаевский) спектр
поглощения радиоволны кислородом на частотах ниже 10 ГГц, поглощение
молекулами азота при определенном давлении на частотах выше 100 ГГц и
добавочное поглощение в полосе непрерывного поглощения парами воды,
найденное экспериментальным путем.
Расчет затухания сигнала в газах основан на модели атмосферы, состоя-
щей из горизонтальных слоев, определяющих профиль изменения таких
метеорологических параметров, как давление, температура и влажность
вдоль трассы. Если такие данные, измеренные на месте с помощью, напри-
мер, радиозондирования, отсутствуют, то для всего земного шара или
раздельно на низких широтах (единый профиль для всего времени года),
средних широтах (профили для лета и зимы) и высоких широтах (профили
для лета и зимы) можно использовать данные среднегодовой стандартной
атмосферы. Подробное описание среднегодовой глобальной стандартной
атмосферы содержится в [4].
Для расчета общего затухания на линии космос-Земля (или Земля-
космос) необходимо знать не только погонное затухание в каждой точке
линии, но и длину трассы. Чтобы определить эту длину, необходимо учесть
искривление луча, распространяющегося над сферической Землей.
На рис. 2.3 представлен пример деления атмосферы на соответствующие
горизонтальные слои.
Общее затухание на трассе можно получить с помощью формулы, дБ
(2.12)
П«1
где ум - погонное затухание уровня сигнала в газах атмосферы, дБ/км.
48
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Рис. 2.3. Деление атмосферы на соответствующие горизонтальные слои:
- длина участка трассы в слое п, имеющем толщину 5П и индекс атмосферной рефракции
л„ (51; «л и Рп - У^ы входа и выхода луча соответственно; гп - расстояние от центра Земли до
начала слоя п
В свою очередь, погонное затухание в газах определяется по формуле,
дБ/км
Yn =?„„+?„„= 0,1820/W'(/), (2.13)
где уоя и y,VfJ - погонные затухания, дБ/км; обусловленные сухим воздухом
[(кислородом, азотом при определенном давлении и нерезонансным (деба-
евским) затуханием] и парами воды соответственно;/ - частота, ГГц
N’(.f) = XS^+N"n(f), (2.14)
I
где S, - интенсивность r-й спектральной линии; Fi - коэффициент формы
линии; N^ff) - непрерывный спектр, обусловленный затуханием в азоте при
определенном давлении и нерезонансным (дебаевским) спектром.
Интенсивность линии определяется как
St = a1-10’7p6?exp[a2(l-9T)] - для кислорода;
Si = b1‘10"le0r’5exp[b2(l-0T)] - для паров воды,
где р - давление сухого воздуха, ГПа; е - парциальное давление водяного
пара, ГПа; 0г = ЗОО/Т; Т - температура, К.
Парциальное давление паров воды, е, можно рассчитать через плотность
паров воды р, используя следующую формулу:
е = рГ/216,7. (2.15)
Коэффициент формы спектральных линий определяется по формуле
49
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
р _ / ¥-5(Л-Л + A/-8U+Z)
4(/(-/)2+#2 tfi+/)2+tf2.
(2.16)
где /( - частота линии; Д/- ширина линии;
Д/ = азЮ^СрО,0,8-04] +1,1с0т) - для кислорода;
Д/ = b310"4 (рО^.4 + bse0j6) - для паров воды.
Коэффициенты а{ и приведены в .таблицах 1 и 2 [6] соответственно.
Ширина спектральной линии Д/ изменяется с учетом доплеровского
расширения
Д/ = 7д/2 +2,25-10-6 - для кислорода;
А/ = 0,535Д/ + Ю,217Д/2 + 10—£_ _ ддЯ паров воды,
У 8т
где 8 - поправочный коэффициент, обусловленный интерференцией спек-
тральных линий кислорода
8 = (а5 + а60т)Ю"4^ + е)0?‘8 - для кислорода;
8 = 0- для паров воды.
Полоса непрерывного поглощения в сухом воздухе является следствием
существования нерезонансного, или дебаевского, спектра кислорода на
частотах ниже 10 ГГц и при определенном давлении затухания за счет
азота на частотах выше 100 ГГц.
fn«2 6,14-10^ ( l,4-10’12p61'5
d 1+ 4 1+1,910’5/1'5
(2.17)
где d - ширина дебаевского спектра
’ d = 5,6 • Ю^рО?’8.
Длину участка трассы afl можно представить следующим образом, км:
a/f =-r„cos0,t + | 74rt?cos2Pn+8rA + 45n • (2-18>
Можно принять, что толщина слоев экспоненциально возрастает в зави-
50
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
симости от высоты, начиная с минимальной величины 10 см для нижнего
слоя (уровень Земли) и заканчивая 1 км на высоте 100 км в соответствии
со следующим уравнением, км:
Sf=0,0001expQ^,
(2.19)
где i изменяется от 1 до 922 и = 1,0 км, a Xi=i =Ю0км.
При расчете затухания на трассах Земля-космос (космос-Земля) сумми-
рование должно выполняться по крайней мере до высоты 30 км и вплоть до
100 км на частотах, соответствующих центру линии поглощения кислорода
(60, 120, ... ГГц). На рис. 2.4 показано погонное затухание, рассчитанное
с помощью этой модели для частот от 0 до 1000 ГГц с шагом 1 ГГц, для
эталонной атмосферы (давление 1013 ГПа, температура 15 °C, концентра-
ция паров воды 7,5 г/м3 [4]) и для сухого воздуха (концентрация паров
воды 0 г/м3).
Рис. 2.4. Погонное затухание в атмосферных газах, включая центры линий поглощения,
рассчитанное с интервалом 1 ГГц
51
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Рис. 2.5. Погонное затухание н диапазоне 50-70 ГГц на указанных высотах, км
Около частоты 60 ГГц на уровне моря множество линий поглощения
кислорода сливаются, образуя одну широкую полосу поглощения, что в
деталях показано на рис. 2.5. На этом же рисунке показано затухание за
счет кислорода в более высоких слоях атмосферы, где давление уменьша-
ется и становятся различимы отдельные линии поглощения.
В случаях когда не требуется высокая точность результата расчета
затухания радиосигнала, в спокойной (невозмущенной) атмосфере можно
использовать упрощенные алгоритмы, основанные на определении значе-
ния эквивалентной высоты.
Значения эквивалентной высоты зависят от давления и могут исполь-
зоваться для определения затухания на трассах от уровня моря до высот
примерно 10 км. Результирующие значения затухания на трассах можно
определить с точностью ±10% для сухого воздуха и 5% для паров воды,
если использовать значения давления, температуры и плотности паров
воды, соответствующие рассматриваемой высоте. На высотах более 10 км,
и особенно для частот в пределах 0,5 ГГц, от центров резонансных линий
на любой высоте должен использоваться метод суммирования резонансных
линий кислорода и резонансных линий паров воды, описанный выше.
Концепция эквивалентной высоты основана на предположении об
52
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
обратной экспоненциальной зависимости плотности атмосферы от высоты.
Заметим, что приведенные высоты как для сухого атмосферного воздуха,
так и для паров воды могут меняться при изменении широты, времени
года и/или климата, и что распределение плотности паров воды в реаль-
ной атмосфере может сильно отклоняться от экспоненты, что тоже ведет
к соответствующим изменениям приведенных высот.
Общее затухание на наклонной трассе космос-Земля (или Земля-космос)
характеризуется следующим выражением, дБ:
_ Ао+Ду g
sine
(2.20)
где Ао = ho7o и Aw = hwfw; h0 и hw - эквивалентные высоты кислорода и водя-
ного пара соответственно, км; и - погонные ослабления в кислороде
и водяном паре соответственно, дБ/км; 9 - угол места; 5° < 9 < 90°.
Для сухого воздуха эквивалентная высота определяется как
где
4,64 , Г /-59,7
1 +0,066гр“2'3 еХР 2,87+12,4ехр(-7,9гр)
0,14ехр(2,12гр)
(/ -118,75)2 + 0,031 ехр(2,2гр) ’
0,0114 . -0,0247+0,0001/ + !,61-10 /
^”1 + 0,14гр-2’б/1-0,0169/ + 4,110’5/2+3,2-10"7/3’
при ограничении, заключающемся в том, что
/?0<10,7г°’3 для/<70 Гц,
где гр = р/1013, р - давление, ГПа.
Для водяного пара эквивалентная высота равна
l,39ow 3,37o~w
/1=1,66 1 + —---------л---------Г----- А
V [ (/-22,235)2+ 2,5бсг„ (/-183.31)2 + 4,69ow
1.580,,
(/-325Д)2+2,89о\, J
(2.22)
(2.23)
(2.24)
(2.25)
53
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Погонное затухание, дБ/км
Частота, ГГц
Рис. 2.6. Кривые погонного затухания за счет атмосферных газов
для f < 350 ГГц, где
=_________1,013________
" 1+ехр[-8,б(гр -0,57)]’
54
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Погонные ослабления в кислороде уо и водяном парс y1v, могут быть
определены из рис. 2.6. На нем представлены кривые погонного затуха-
ния в сухом воздухе и в парах воды на частотах от 1 до 350 ГГц на уровне
моря при плотности паров воды 7,5 г/м3. Из рисунка видно, что на частоте
около 22,3 ГГц вблизи максимума поглощения в водяном паре ослабление
сигнала будет порядка 4 дБ для угла места 90°. С возрастанием частоты
сигнала и уменьшением угла места затухание будет достигать еще более
значительных величин.
2.2.2. Затухание радиосигналов в гидрометеорах
Значительное ослабление сигнала может быть вызвано гидрометеорами
(дождем, градом, снегом, туманом), главным образом из-за поглощения и
рассеяния электромагнитной энергии каплями воды. Наибольшее ослабле-
ние вносят жидкие гидрометеоры (дождь, туман, мокрый снег). Ослабление
за счет твердых гидрометеоров (град, сухой снег) значительно меньше,
наконец, наличие взвешенных частиц - аэрозолей - практически не влияет
на поглощение сигнала и при обычных условиях может не учитываться.
При прохождении радиосигнала через зону дождя происходит рассеяние
электромагнитной энергии в каждой частице в разных направлениях,
вследствие чего энергия, приходящая в точку приема, уменьшается. Кроме
того, энергия поглощается в частицах дождя, что также вызывает ослабле-
ние уровня сигнала.
Необходимо отметить, что при наличии резко выделенной локали-
зованной дождевой зоны часть энергии радиосигнала может отражать-
ся в обратном направлении, также возможно отражение от «столбов»
ионизированного воздуха, образующихся вследствие разрядов молнии.
Наибольшее отрицательное влияние эффект отражения сигнала имеет в
радиолокации, когда прием и передача осуществляются одной и той же
антенной. Для ослабления этого влияния применяют радиоволны с круго-
вой поляризацией. В этом случае, как показано на рис. 2.7, направление
вращения вектора Е} по отношению к антенне в излученной и отражен-
ной волнах противоположно (максимально возможная поляризационная
развязка).
Интенсивность рассеяния и поглощения зависит от количества частиц в
единице объема, отношения размеров этих частиц к длине волны, размеров
области, занятой частицами, и их электрических свойств, зависящих от
температуры. Количество частиц в единицы объема и их размеры харак-
теризуются интенсивностью дождя.
В разных географических районах и в разное время года интенсивность
дождя различна. На рис. 2.8 и 2.9 представлены восточная и западная части
Евразии с нанесенными значениями интенсивности дождя (мм/ч), которые
могут превышаться в указанные проценты времени среднего года [7].
Очевидно, что ослабление сигнала зависит от высоты дождевой зоны,
через которую он проходит. Высота дождя определяется высотой изотермы
55
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Рис. 2.7. Изменение направления вращения вектора Е при отражении
О °C (уровень замерзания), ниже которой капли воды переходят из твердого
состояния в жидкое.
В соответствии с [9] высота дождя над средним уровнем моря опреде-
ляется выражением, км
hr = ho + O,36, (2.27)
где hr- высота дождя над средним уровнем моря, км; й0 - высота изотермы
О °C над средним уровнем моря, км.
На рис. 2.10 представлена карта мира с нанесенными на нее значениями
высот изотерм над средним уровнем моря для среднего года. Кроме того,
при расчете ослабления сигнала в дожде учитывают пространственную
неравномерность дождя в горизонтальном направлении.
На рис. 2.11. схематично представлена трасса Земля-космос с необхо-
димыми пояснениями величин, используемых при расчете ослабления
сигнала в дожде.
В [8] предложен следующий метод расчета ослабления сигнала в дожде
для частот не превышающих 55 ГГц.
Этап 1. Вычисляется эффективная высота слоя дождя hr (2.27).
Этап 2. Для углов места 0 >: 5° рассчитывается длина наклонной трассы
Ls в слое дождя, км
L = (ftr -М (2.28)
sin 9
где /?5 - высота земной станции над средним уровнем моря, км.
Для углов места 9 < 5° используется следующая формула:
56
tn
Рис 2.8. Интенсивность дождя, которая превышается для 0,01% времени среднего года
(сев. полушарие, долгота -60м - +80* вд.)
<л
со
Рис. 2.9. Интенсивность дождя, которая превышается для 0,01% времени среднего года,
(сев. полушарие, долгота 60° - 180° в.д.)
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
СП
sO
Рис. 2.10. Высота изотермы 0°С для среднего уровня моря, усредненная за год
['ЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
2(/у-М
Т/2
+ sin0
(2.29)
. 2_ 2(/v-hf)
snrO + -^----
Этап 3. Вычисляется горизонтальная проекция (Lc) длины наклонной
трассы с использованием формулы, км
Lc = Ls cosO. (2.30)
Этап 4. По рис. 2.8 и 2.9 определяется интенсивность дождя R001, пре-
вышаемая для 0,01% времени усредненного года (при времени интегри-
рования - 1 мин).
Этап 5. Вычисляется погонное ослабление уд, используя частотно-
зависимые коэффициенты (к и а), приведенные в [10], дБ/км:
Yr=Wo,01)“ (2.31)
Этап 6. Вычисляется горизонтальный коэффициент ослабления г001 для
0,01% времени
______________1______________
1 + 0,78 - 0,38 (1 - е'2^)
(2.32)
Этап 7. Вычисляется корректирующий коэффициент по вертикали v0 01
для 0,01% времени. Для этого определим величину С,, град
Рис. 2.11. Схематичное представление трассы Земля-космос:
А - осадки у виде замерзших частиц; В - высота слоя дождя; С - жидкие осадки;
D - трасса Зсмля-космос
60
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Для С, > 6, км
-1 hr-hs
г0.01
, £(?Г0,01
*“ COS9
^ = tg'
В противном случае, км
. (hr-hj
R sinO
Если |q>3C| <36°, то % = 36 - |<рзс|, град. В противном случае х = 0, где
Фзс - широта земной станции, град.
1
0,01 = "1 л, roin ft 91 < 0 > 1-е ,+х \lLRyR о 45
1 + у мп и О 1 1 с
К > f2
Этап 8. Рассчитывается эффективная длина трассы, км
Ч = Vo.or <233>
Этап 9. Вычисляется значение ослабления, превышаемое в течение
0,01% времени среднего года, дБ
™
На практике часто требуется определить ослабление радиосигнала в
дожде не только для 0,01% времени. Так если процент времени лежит в
диапазоне от 0,001 до 1, можно воспользоваться следующей оценкой, дБ:
если р > 1% или | фзс | > 36°: р = 0;
если р<1% и |фэс| <36° и 0£250:р = -0,005(|фзс|-36);
в противном случае р = -0,005(|фзс|-36) +1,8-4,25sin0.
р
0,01
.-[0,5S5+0,033ln(p)- 0.0451п<Л0/>|)- ₽(l-p}sln 0]
(2.35)
В описанном выше методе расчета необходимо знать угол места 0 антен-
ны земной станции. Его можно определить с использованием следующих
выражений:
O = arcsin
Kcosy0 -1
Vl + K2-2Kcosxp0
(2.36)
61
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
где К = НГСО/К3~6,61; ЯГСО = 42157 км; R3 = 6371 км;
\у0 = arccos (cos <рзс cosAX);
Фзс- широта земной станции; А?, - разница долгот земной станции и под-
спутниковой точки ИСЗ.
В табл. 2.1 приведены подробные результаты расчета ослабления радио-
сигнала в дожде для пяти точек на поверхности Земли.
Таблица 2.1. Примеры ослабления сигнала в дожде
Исходные данные Результаты
Широ- та L, ’с.ш. Дол- гота, '’о-Д- км Угол места е° Час- тота, ГГц л„ км *0.0! - ми/ч L„ км км Т*> ДБ/ км г0.01 v0.01 le> км Ao.oi> ДБ
-33,37 151,2 0 3 20 3,427 45,70 61,26 61,18 4,63 0,28 1,005 17,32 80,2
46,217 6,12 ОД 33 12 3,177 31,16 5,65 4,74 1,27 0,85 0,943 4,54 5,8
46,217 6,12 0,1 33 12 3,177 31,16 5,65 4,74 1,34 0,84 0,936 4,45 6,0
25,77 279,8 0 53 30 4,569 95,74 5,72 3,44 16,41 0,59 1,212 4,10 67,3
47,6 237,67 0 73 14 2,465 36,38 2,58 0,75 2,05 1,04 1,092 2,82 5,8
Из приведенных данных следует, что затухание в дожде может быть
весьма значительным и существенно влиять на энергетику спутниковых
радиолиний. Одной из мер борьбы с этим влиянием является применение
пространственно-разнесенного приема, при котором две земные станции,
удаленные одна от другой на некоторое расстояние, принимают один и
тот же сигнал от спутника. Станции соединены между собой наземной
линией, что позволяет объединить принятые ими сигналы и сформировать
суммарный сигнал, менее подверженный затуханию в дожде, чем каждый
из сигналов в отдельности. Физически это объясняется тем, что сильные
дожди имеют локализованный характер, вследствие чего вероятность
одновременного выпадения дождя в местах расположения обеих станций
будет меньше. Из экспериментальных данных следует, что пространствен-
ный разнос приемных станций на 10...20 км может дать энергетический
выигрыш порядка 10 дБ.
При планировании систем связи часто требуется знать величину осла-
бления, превышаемого для процента времени pw наихудшего месяца.
Худший месяц года - это месяц, в котором превышение заданного значения
ослабления имеет наибольшую вероятность. Связь между процентом вре-
мени среднего года р и процентом времени худшего месяца определяется
следующими выражениями:
р(%) = 0,30р,.,(%)1,15 для 1,9-10“4<рД%) <7,8 для глобального плани-
рования;
р(%) = 0,30ри,(%)1,18 для 7,7 • 10-4 < ри,(%) <7,17 для тропических, субтро-
пических и умеренных климатических регионов с частыми дождями;
62
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
р(%) = 0,19pw(%)1(12 для 1,5 • 10-3 < ри,(%) < 11,91 для засушливых уме-
ренных регионов, полярных регионов и регионов пустынь.
Важно отметить, что ослабление радиосигнала при прохождении через
атмосферу является не единственным фактором ухудшения результирую-
щего отношения сигнал/шум приемной системы. Влияние ослабления
радиосигнала сказывается и на увеличении шумовой температуры антенны
земной станции. Это влияние выражается через дополнительную (помимо
собственной шумовой температуры приемного тракта земной станции)
шумовую температуру - шумовую температуру неба.
Шумовая температура неба определяется выражением
Ts = Trn(l-10-^n/1°),
где Ts - шумовая температура неба, К; Тгп - средняя эффективная темпера-
тура (260 К - для дождя и 280 К - для облаков); £д(ж - ослабление радио-
сигнала в атмосфере (£доп = Agas + АД дБ.
2.3. Распространение радиоволн на наземных трассах
Совместное использование радиочастотного спектра наземными и спут-
никовыми службами требует оценки их электромагнитной совместимо-
сти. Важнейшей составляющей такого анализа является расчет затухания
радиосигналов при распространении вдоль наземных трасс. Необходимо
отметить, что законы такого распространения радиосигналов носят более
сложный характер в сравнении с законами, применяемыми для спутнико-
вых и межспутниковых линий.
Существенное влияние на распространение радиоволн по земле оказывает
рефракция, т.е. искривление траектории волны, вызванное неоднородным
строением тропосферы, главным образом по вертикали. Неоднородность
диэлектрической проницаемости воздуха по вертикали характеризуется
вертикальным градиентом. Диэлектрическая проницаемость изменяется
с высотой нелинейно, также может изменяться и по длине трассы. Чтобы
упростить расчет, вводят понятие эффективного вертикального градиента
диэлектрической проницаемости воздуха.
Эффективный градиент - это постоянный по высоте и по длине трас-
сы градиент, при котором напряженность поля в месте приема такая же,
какая существует в реальных условиях. Эффективный градиент изменяется
в течение суток, от месяца к месяцу и различен в разных климатических
районах. На рис. 2.12 приведена всемирная карта средних годовых значе-
ний эффективного вертикального градиента индекса рефракции радиоволн
AN. На рис. 2.13 - карта с максимальными среднемесячными значениями
этого параметра.
При расчете потерь передачи на наземных трассах, на которых станции
расположены на расстояниях в пределах прямой видимости, определяется
63
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
•wd.[ 'Bioduffi
Рис. 2.12. Средние годовые значения эффективного вертикального градиента индекса рефракции радиоволн ДМ, единиц N/km
64
Ch
СП
180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
Рис. 2.13. Максимальные среднемесячные значения эффективного вертикального градиента индекса
рефракции радиоволн АЛ', единиц N/kia
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
множитель ослабления поля свободного пространства с учетом влияния
рельефа местности. Для этого строится профиль трассы (т.е. вертикаль-
ный разрез местности между станциями) и определяется просвет, равный
расстоянию между линией, соединяющей точки расположения антенн, и
наиболее высокой точкой профиля трассы.
В зависимости от величины просвета трассы распространения радио-
волн могут быть:
• открытыми;
• полуоткрытыми;
• касательными;
• закрытыми (когда линия, соединяющая точки расположения антенн,
проходит ниже наиболее высокой точки профиля) [1].
В целом на наземных трассах может существовать несколько механиз-
мов распространения, индивидуальное влияние которых зависит от таких
факторов, как климат, радиочастота, требуемый процент готовности, рас-
стояние и топография трассы.
Рассмотрим основные механизмы распространения сигналов.
Прямая видимость (рис. 2.14). Наиболее простой механизм распро-
странения сигналов соответствует ситуации, когда распространение про-
исходит в нормальных атмосферных условиях вдоль трассы в пределах
прямой видимости. Необходимо отметить, что на таких трассах, кроме
самых коротких (протяженностью менее 5 км), уровни сигнала могут1
ощутимо повышаться на короткое время за счет явлений многолучевости
и фокусировки.
Дифракция (см. рис. 2.14). Этот механизм относится к дифракционным
явлениям, возникающим над локальным физическим горизонтом земной
станции. За пределами прямой видимости в нормальных условиях влияние
дифракции обычно является преобладающим.
Тропосферное рассеяние (см. рис. 2.14). Этот механизм определяет
уровень «фоновых» помех для более длинных трасс (более 100-150 км),
когда дифракционное поле становится очень слабым. Однако, за исклю-
чением небольшого числа особых случаев, включающих чувствительные
земные станции или системы, являющиеся мощными источниками помех
(например, системы радаров), уровень помех при тропосферном распро-
странении настолько низок, что может не приниматься во внимание.
Поверхностные волноводы (поверхностное распространение)
(рис. 2.15). Это наиболее важный механизм кратковременных помех
над водой и плоскими прибрежными зонами, который может привести
к повышению уровня сигнала на больших расстояниях (более 500 км
над морем). При определенных обстоятельствах уровень такого сигнала
может превышать эквивалентный уровень сигнала в «свободном простран-
стве».
Отражение и рефракция в верхних слоях (см. рис. 2.15). Исследование
явлений отражения и/или рефракции на высотах вплоть до нескольких
66
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
за счет многолучевости
Рис. 2.15. Механизмы распространения
кратковременных (аномальных) помех
Рис. 2.14. Механизмы распространения
долговременных помех
Таблица 2.2. Классификация механизмов распространения
Классификация Необходимые модели
Трассы прямой видимости с просве- том о первой зоне Френеля Прямая видимость (раздел 2.3.1) без учета потерь за счет отражения от местных предметов
Трассы прямой видимости с дифрак- цией на субтрассах, т.е. с частичным закрытием первой зоны Френеля земной поверхностью Прямая видимость (раздел 2.3.1). Дифракция (раздел 2.3.2). Без учета потерь за счет отражения от местных пред- метов
Загоризонтные трассы Дифракция (раздел 2.3.2 для d < 200 км). Волиопод/отражение от слоя (раздел 2.3.4). Тропосферное рассеяние (раздел 2.3.3). Без учета потерь за счет отражения от местных пред- метов
сотен метров является очень важной проблемой, поскольку при благопри-
ятной для распространения сигнала геометрии трассы эти явления позво-
ляют избежать в сигналах дифракционных потерь, обусловленных терри-
торией, расположенной под трассой. Влияние этих явлений может быть
существенным на достаточно больших расстояниях (до 250-300 км).
Рассеяние в гидрометеорах (см. рис. 2.15). Рассеяние в гидрометео-
рах может быть потенциальным источником помех между передатчиками
наземных станций и земными станциями, поскольку может действовать
изотропно и, следовательно, оказывать влияние на трассы распростра-
нения помех за пределами большого круга. Однако уровни мешающих
сигналов в этом случае невелики и, как правило, не создают серьезных
проблем.
В табл. 2.2 для каждого типа трасс, за исключением рассеяния в гидро-
метеорах, приведены соответствующие модели распространения. Модель
распространения радиосигнала в гидрометеорах требует отдельного рас-
смотрения и подробно описана в [1] и [11]. Уравнения, необходимые для
67
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
расчета распространения под влиянием каждого механизма в отдельности,
можно найти в параграфах, указанных в этой таблице, Для того чтобы
составить полный прогноз, необходимо сделать прогнозы для отдельных
механизмов распространения, а затем объединить их [И]. В табл. 2.2
при рассмотрении классификации трасс вводится понятие первой зоны
Френеля. Это вызвано тем, что для обеспечения эффективной связи на
линиях прямой видимости необходимо, чтобы некоторое пространство
вокруг прямой линии было также свободным от препятствий. Для опреде-
ления этого и используют понятие зон Френеля. Оно основано на принципе
Гюйгенса, согласно которому каждая точка среды, до которой доходит воз-
мущение, становится источником вторичных волн, и поле излучения может
рассматриваться как суперпозиция всех вторичных волн в точке приема.
Все препятствия, попадающие внутрь первой зоны Френеля, оказывают
наиболее существенное негативное влияние. Границей, определяющей
первую зону Френеля, является окружность на поверхности фронта волны,
излучение от каждой точки которой приходит в точку расположения при-
емника с фазовым сдвигом 180° относительно фазы излучения вдоль оси
диаграммы направленности.
2.3,1. Распространение по линии прямой видимости
Основные потери передачи Lbo(p)t при распространении радиосигнала в
пределах прямой видимости, не превышаемые в течение процента времени
р%, определяются, дБ
Ч,(р) = 92>5 + 2Olog(f) + 201og(d) + Es(p)+Agas, (2.37)
где Е$(р) - поправка, учитывающая эффекты многолучевости и фокусиров-
ки, дБ
ЕДр) = 2,6(1 -e^Jlogtp/SO), (2.38)
Agas - общее поглощение в атмосферных газах, дБ
^gas = (Vo + (2-39)
где */0, Уц,(р) - значение погонного ослабления в сухом воздухе и в парах
воды соответственно (рис. 2.6); р - плотность паров воды, г/м3
р = 7,5+ 2,5(0, (2.40)
о) - часть трассы, проходящая над водой, км
o> = db/d, (2.41)
где db - общая длина участков трассы, проходящих над водой, км; d - рас-
стояние вдоль дуги большого круга, км
d = 63715, (2.42)
68
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
где 5 - геоцентрический угол между двумя станциями, расположенными
на поверхности Земли, град.
d = arccos[sin<ptsin cpr + cosq>( cos<pr cos(Af-Xr)J, (2.43)
где <pt - широта передающей станции, град; <рг - широта приемной стан-
ции, град; \ - долгота передающей станции, град; Хг - долгота приемной
станции, град.
2.3.2. Дифракция
Изменение во времени величины дополнительных потерь, вызванных
механизмом дифракции, обусловлено изменением вертикального гради-
ента атмосферной рефракции, т.е. по мере уменьшения процента времени
р, в течение которого превышается некоторый уровень потерь, коэффици-
ент эквивалентного радиуса Земли к(р) увеличивается. Это справедливо
при р0 < р < 50%. Для процентов времени, меньших, чем [30, на уровень
сигнала преобладающее воздействие оказывают аномальные механизмы
распространения. Для значений р меньших, чем значение к(р) будет
равно
Значение эквивалентного радиуса Земли, используемое при расчетах
дифракции, определяется по формуле, км
ос = 6371к(р),
(2.44)
где р может принимать значения р0 < р £ 50%; = 3.
Медианное значение коэффициента для расчета эквивалентного радиуса
Земли к(50%), определяется с помощью выражения, км
157
k(50%) = l57^’ (2'45)
где Ж-соответствующее значение эффективного вертикального градиента
индекса атмосферной рефракции (см. рис. 2.12 и 2.13), единиц jV/km.
С целью определения - процента времени, в течение которого вертикаль-
ный градиент индекса рефракции в пределах нижних слоев атмосферы может
превысить 100 N единиц/км, воспользуемся следующей методикой.
1. Значение параметра аномальных условий распространения (р0, %)
для географического места, над которым расположена средняя точка трас-
сы, определяется
^Q-O.OlSlvpl.bTHtP^ , О/о
4,17М1р4, %,
для | (р|<70°;
для |<р|>70°,
(2.46)
где <р - широта средней точки трассы, град.
2. Параметр щ зависит от угла, под которым трасса проходит над сушей
(суша вдали от моря и/или побережье) и водой и определяется как
69
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
0.2
г- .
Hi =]1016"б’6т +Г ].о-(°-496+о-:
(2.47)
где значение ц: не может быть более 1, при
t=L1-c J, (2.48)
где dtm - самый длинный непрерывный участок суши (суша вдали от
моря -I- побережье), над которым проходит трасса по дуге большого круга,
км; dlm - самый длинный участок территории вдали от моря, над которым
проходит трасса по дуге большого круга, км.
Определение радиоклиматических зон приведено в табл 2.3.
Таблица 2.3. Радиоклн.матические зоны
Тил зоны Код Определение
Суша по бере- гам водоемок А1 Суша по берегам водоемов и морские побережья, т.е. суша, примы- кающая к морю вплоть до высоты 100 м относительно среднего уров- ня моря пли водоема, ио ограниченная максимальным расстоянием 50 км от ближайшего моря
Суша вдали от моря А2 Вся суша, кроме суши по берегам водоемов и морского побережья, определенной выше как «суша по берегам водоемов»
Море В Моря, океаны и другие большие водоемы (т.е. на площади не менее 100 км в диаметре)
3. Параметр ц4 определяется из выражений
10(-0.93S+0,0176(9|)1og).,
Р4=1 (2.49)
Ю°-3Чтч для|<р|>70°.
Дополнительные дифракционные потери Ld(p), определяются с помо-
щью метода, описанного в [12] (он применим для расчета дифракционных
потерь на трассах прямой видимости с затенением на субтрассах или на
загоризонтных трассах), в сочетании с использованием лог-нормального
распределения потерь в интервале между 50% и JJ0:
• для р = 50% Ld(50%) рассчитывается при медианном значении экви-
валентного радиуса Земли, п(50%);
♦ для р < ро Ld(P0) рассчитывается для значения эквивалентного радиу-
са Земли, а(Р0) при использовании клинообразных препятствий и опреде-
ляется для 50%-го (медианного) случая.
Для р0 < р < 50% Ld(p) определяется по формуле, дБ
Ld (р) = Ld(50%) - (p)[Ld(50%) - Ld (0О )], (2.50)
где F( - коэффициент интерполяции, основанный на лог-нормальном рас-
70
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
пределснии дифракционных потерь в диапазоне (50 < р < 50% и определяе-
мый из выражения
= Цр/100)
' W100)'
(2.51)
где 1(х) - функция, обратная кумулятивной функции нормального распре-
деления [11].
Основные потери передачи, на трассе вызванные дифракцией, не пре-
вышаемые для процента времени р%, определяются как, дБ
Lbd = 92,5 + 201og/ + 201ogd + Ld(p) + £J£f(p) + ^{,3S, (2.52)
где Д$а$ - общее поглощение в атмосферных газах; £^(р) - поправка, учиты-
вающая явление многолучевости между антеннами и наличие препятствий
на горизонте
/ dn+tb \
E,rf(p) = 2,6b-c’ 10 /logf-,ДБ, (2.53)
где dlt и dlr - расстояния от передающей и приемной антенн до их соот-
71
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
2.3.3. Тропосферное рассеяние
Основные потери передачи за счет тропосферного рассеяния, L^Cp),
не превышаемые в течение любого процента времени р, меньшего 50%,
определяются с помощью выражения, дБ
£bf(p) = 19O + L/+2Ologd + O,5730-O,15No +
10,7
(2.54)
где Lf - частотно-зависимые потери, дБ
L/=251og(/)-2,5[log({
(2.55)
0 - угловое расстояние на трассе, мрад (см. рис. 2.16)
0 = i^ + 0f+0r, (2.56)
где d - длина трассы вдоль дуги большого круга, км (см. рис. 2.16); 0, и
0, - углы места ио отношению к горизонту передающей и приемной антенн,
Рис. 2.17. Индекс рефракции
72
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
мрад (см. рис. 2.16); Lc - потери из-за влияния окружающей среды, дБ
Д. =0,051е°’055(С,+<'г\ (2.57)
где Gt и Gr - усиления передающей и приемной антенн в направлении
горизонта, вдоль трассы распространения, дБ; No - индекс рефракции,
учитывающий преломляющую способность поверхности на уровне моря в
середине трассы, определяется по рис. 2.17.
2.3.4. Волноводное распространение/отражение
от атмосферных слоев
Основные потери передачи, L(w(p), возникающие в периоды аномаль-
ных условий распространения радиоволн (волноводное распространение
и отражение от слоев атмосферы), определяются из выражения, дБ
ЬьаФ) =Ду+Ad(p)+А?а$, (2.58)
где Ду - сумма потерь (за исключением потерь из-за отражения от местных
предметов) с учетом аномальных условий распространения, возникающих
в атмосфере, дБ
Af= 102,45 + 201og(0 + 201og(dJt + dJr) +АЛ + Air+Acf Асг> (2.59)
где Ait и А5Г - дифракционные потери за счет экранирования местностью,
для станций передающей и принимающей сигнал соответственно
1 1
201og l+0,36ie*r(/4Mr)2 +o,2640t’z/5
о
для >0 мрад;
для 0t’r < 0 мрад,
(2.60)
где 9"r» 0Gr-0,ldJMr, мрад; Act и - поправки, учитывающие распростра-
нение сигнала по волноводам, возникающим над поверхностью моря, для
передающей и приемной станций соответственно, дБ
A«iO. =-Зе‘О'2И'»<' {1 + th[0,07(S0-hBi,r)]}, (2.61)
при со >0,75 км [определяется по (2.41)]; daa. < dll lr; dcr cr < 5 км; A<.I cr = 0
для всех остальных случаев; Ad(p) - потери, возникающие под воздействием
аномальных условий распространения и зависящие от процента времени
и углового расстояния, дБ
^(р)=уйО'+А(р),
(2.62)
73
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
где yd - погонное ослабление, дБ/мрад
Y^S-IO-V’73,
0’ - угловое расстояние, мрад
O' = io3d/at.+ o; + o;,
где
0,г,мрад
0,14,fr. мрад
для 0г>г < 0,14 tir>
для 0,z >0,14 ,г;
(2.63)
(2.64)
(2.65)
/ X ( хГ Л(р) = -12 + (1,2 + 3,7-10'3d)log^| U]2^|) , (2.66)
р _ 1,076 e-[9,Sl-4,ebgPi 0,198(1о«|Я2] ПГ6<?из (2,0058-log Р)1,012 (2.67)
Р= Р0Н2М3. %, (2.68)
где j.i2 - поправка на геометрию трассы
500 d2
. ае (x/t + V^)2.
(2.69)
Значение р2 не может быть более 1.
a = -0,6-cl0-9d3’1T, (2.70)
где с = 3,5; а - не может быть ниже, чем -3,4; т - определяется по (2.48);
Из - поправка на неровность земной поверхности
1 для 4,510 м;
ехр[-4,6-10 5(й,п -10)(43 + 6d;)] для > 10 м,
(2.71)
4 = min(d-4t“4r» 40), км; ^gas - общее поглощение в атмосферных газах.
74
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОПЛ-НИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
2.4. Расчет зоны покрытия
Одной из важнейших характеристик системы спутниковой связи явля-
ется зона покрытия. В общем случае зону покрытия определяют как часть
поверхности земного шара (или часть зоны видимости), в пределах кото-
рой обеспечивается уровень сигналов от спутника, необходимый для их
приема с заданным качеством, а также гарантируется способность приема
на входе ИСЗ сигналов от земной станции, обладающей определенными
параметрами (определенной ЭИИМ).
Наиболее широко распространенными на практике зонами покрытия
являются:
• глобальные (вся видимая с ИСЗ часть поверхности Земли при малой
неравномерности усиления бортовой антенны. Ширина луча антенны ИСЗ
при этом составляет ~ 17,4° для угла прихода 0°);
• полуглобальные;
• зональные.
Построение зоны покрытия ИСЗ на карте состоит из четырех этапов.
Этап I. Определение зоны видимости, Для этого необходимо решить
геометрическую задачу определения угла места для земной станции в
некоторой точке земной поверхности. Угол места 0 определяется выра-
жением
л . Kcosy0-1
G = aresm . - (2.72)
71 + K2“2KcosVo
где
*=“7—^6,61, (2.73)
кз
- центральный угол; R3 - средний радиус Земли (6371 км); h - высота
геостационарной орбиты (35786 км).
Для угла места равного 9 = 0° условием видимости спутника является
неравенство
cos <рзс cos ДА > 0,151, (2.74)
где <рзс - широта ЗС; ДА - разница долгот ЗС и подспутниковой точки
ИСЗ.
Однако из-за отрицательного воздействия эффектов атмосферного про-
исхождения, из-за интерференции прямого сигнала от ИСЗ с сигналом,
отраженным от Земли, а также воздействия на антенну шумов Земли через
главный лепесток се диаграммы направленности рекомендуется ограничи-
вать углы места антенны ЗС величиной 5° и более.
Тогда (2.74) примет вид
75
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Рис. 2.18. Условная зона покрытия ИСЗ для углов места 5° и более
cos (рзс cos АХ >0,236. (2.75)
На рис. 2.18 схематично представлена условная зона покрытия ИСЗ для
углов места 5° и более.
Для покрытия видимой территории Земли со спутника (глобальная зона
покрытия) при работе Земных станций сети с углами места 5° и более
ширина диаграммы направленности антенны спутника должна составлять
0О15 « 17,32°,
Этап 2. Определение зоны, в которой ИСЗ создает необходимую плот-
ность потока мощности. Для этого необходимо провести энергетический
расчет радиолинии космос-Земля по направлениям, соединяющим ИСЗ с
различными точками земной поверхности. Для приближенного построения
зоны, в которой ИСЗ создает необходимую плотность потока мощности,
можно воспользоваться представлением поверхности Земли, как она видна
с геостационарного ИСЗ. Для этого следует ввести сферическую систему
координат, начало которой совмещено с точкой С расположения ИСЗ
(рис. 2.19: W - северный полюс Земли; О - центр Земли).
Положение некоторой точки С' на земной поверхности определяется
относительно направления на центр Земли углами а (в плоскости эквато-
ра) и р (над плоскостью экватора), где С'А - перпендикуляр к плоскости
экватора из точки С; <рс. - широта точки С; ДХС - разница долгот точки
С' и подспутниковой точки ИСЗ; - средний радиус Земли (6371 км);
76
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕГИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Рис. 2.19. Сферическая система координат а и [J для точек на поверхности Земли, связанная
с ГСО ИСЗ
d - наклонная дальность от ИСЗ до точки С; Н - радиус геостационарной
орбиты (42157 км); I - расстояние от ИСЗ до проекции точки С на пло-
скость экватора.
Для проведения энергетического расчета радиолинии космос-Земля
(для антенны с эллиптическим или круговым сечением луча) для неко-
торой точки С на поверхности Земли можно воспользоваться следующей
методикой.
Этап 1. Определяем усиление бортовой антенны в направлении рас-
сматриваемой точки с земной поверхности:
• проверяем точку С на видимость
cos<pc-cosAXC/ >0,151; (2.76)
♦ определяем центральный угол \|/0 без учета нестабильности положения
ИСЗ, град
\|/0 = arccos(cosq>c-cosAXc-). (2.77)
• определяем наклонную дальность d от ИСЗ до точки С', км
77
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
d = 42 644X/1-O,2954cosv0>
(2.78)
- определяем разницу долгот точки С и подспутниковой точки ИСЗ
= I ^•с'“^,исз I * I АА^г I 180°, принимаем AX^i= 360О—1—^исз I > (2.79)
- определяем расстояние I от ИСЗ до проекции точки С на плоскость
экватора, км
I = 42157^1 + 0,02283со$2 <рс - 0,3022 cos у0, (2.80)
- определяем положение точки С в системе угловых координат ИСЗ (а
и Р), град a=arcsinK^P^; (2.81) р=агсцйз!?‘"Фс'; (2.82)
- аналогичным образом по известным географическим координатам
точки прицеливания фтп и Хгп определяем угловое положение оси луча а0
и р0, град «0 =arcsin^COS,|>”SMaXT”; (2.83) P0 = arctg Дз—р<Ртп ; (2.84)
- определяем угол цс. (рис. 2.20) с ИСЗ между точками с географиче-
скими координатами (<рс., Хс.) и (ф7П, ?пл), град
цс, = arccos[pocos0cos(«o-a) + sinp0 sinp]; (2.85)
- определяем угол <зс,3 между прямой, ограниченной точками О7П и С
и плоскотью экватора (см. рис. 2.20), град
р-р0
G^arctg—А (2.86)
а-а0
- определяем угол сгс между радиус-вектором эллипса в направлении
точки С и большой осью эллипса (см. рис. 2.20), град
°с" =<усэ~Уэ> (2.87)
где уэ - угол наклона большой оси эллипса к плоскости экватора, град.
Типичная диаграмма направленности антенны (ДНА) космической стан-
ции представлена в Приложении ЗОВ к Регламенту радиосвязи (Дополне-
ние 1, п. 1.7.2 (рис. 2.21)).
78
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Кривая Д, дБ, относительно усиления в главном луче (Gmax)
при 0<-^-<1,45,
Ф01
(2.88)
где <р01 - ширина луча по половинной мощности в поперечном сечении
в рассматриваемом направлении, град (в нашем случае Псч-з)); cPi “ внс*
осевой угол с ИСЗ между точками прицеливания и точкой, в направлении
которой необходимо узнать усиление антенны, град (в нашем случае угол
Лс'Ь
Рис. 2.21. Эталонная диаграмма направленности спутниковой антенны с крутым спадом
луча (для Шана ФСС)
79
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Поэтому для определения коэффициента усиления антенны космиче-
ской станции в заданном направлении необходимо определить ширину
диаграммы направленности антенны по уровню -3 дБ в направлении на
точку С', град
п _______________Ф01Ф02___________ Q0>
Ис'(-З) “ I——2-----------Ъ---?----‘ (2.89)
V<Poi sin CFC + <PO2 COS oc
где и (рю - ширина луча по половинной мощности в поперечном сече-
нии по большой и малой оси соответственно (рис. 2.22).
Тогда усиление антенны ИСЗ в направлении на некоторую точку С'
будет составлять, дБ
<A>(<PC’} = Gmax
-12
Пс
<Псх-з)
(2.90)
Если максимальный коэффициент усиления антенны ИСЗ не задан, его
можно определить с помощью выражения, дБ
Gmax = 44,45-10 lg(<p01<p02).
(2.91)
Этап 2. Определяем плотность потока мощности, создаваемую ИСЗ у
поверхности Земли в рассматриваемой точке, дБВт/м2. Из (2.3) можно
записать
по = Р„ер + Gncp(4>) -Ьпе|>- 101og(W) -Agas-Ap, (2.92)
где Рпср - мощность передатчика ИСЗ, дБВт; Gnep(<p) - коэффициент усиле-
ния антенны ИСЗ в направлении рассматриваемой точки на поверхности
Земли (2.90), дБ; Ьпср - потери в фидерном тракте передатчика, дБ; d -
наклонная дальность от ИСЗ до рассматриваемой точки на поверхности
Земли, м; - ослабление радиосигнала в газах атмосферы, дБ; Ар - зату-
хание радиосигналов в гидрометеорах, дБ.
В соответствии с изложенной методикой производится расчет ППМ
для набора точек, расположенных с
Рис. 2.22. К расчету коэффициента
усиления КС
некоторым шагом относительно друг
друга на земной поверхности (коор-
динатная сетка). Шаг расположения
точек определяется степенью, необ-
ходимой детализации расчета. Далее
точки с равными значениями ППМ
соединяются на карте замкнутыми
линиями. Тем самым на карте полу-
чается набор контуров с равным
уровнем ППМ.
Этап 3. Определение зоны, кото-
рая отвечает условию приема кос-
мической станцией с необходимым
качеством сигналов от находящейся
80
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕГИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИЮ1Й СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
в пределах зоны видимости земной станции с нормированной в данной
системе ЭИИМ. Это представляет собой решение задачи, обратной изло-
женной в этапе 2. По известным параметрам ЗС и заданном отношении
сигнал/шум (С/N) на входе приемника космической станции, а также
известной диаграмме направленности приемной антенны спутника необхо-
димо определить значение ЭИИМЗС> расположенной в любой точке видимой
области земной поверхности, достаточной для приема сигналов с необхо-
димым качеством, дБВт/Гц
ЭИИМ^С/N^-GM + £^, + £^,-228,6 +
+ 101og(T1UKC + 270), (2.93)
где C/NKC - отношение сигнал/шум на входе демодулятора космической
станции, дБ; GKt((p) - коэффициент усиления антенны космической станции
в направлении на конкретную контрольную точку, дБ; £0- потери передачи
в свободном пространстве, дБ.
Далее по аналогии с этапом 2 точки с равными значениями ЭИИМ
соединяются на карте замкнутой кривой.
Этап 4. На заключительном этапе на карту наносятся все три опреде-
ленные выше зоны, и строится их внутренняя огибающая. Таким обра-
зом, зоной покрытия является территория, принадлежащая каждой из
трех построенных зон, т.е. территория, на которой выполняются условия
радиовидимости и условия необходимого качества связи на линиях космос-
Земля и Земля-космос.
В некоторых системах (чаще в системах спутникового вещания) созда-
ются различные зоны покрытия для линий космос-Земля и Земля-космос.
В этом случае зоны покрытия для линий «вверх» и «вниз» будут различны.
Зона покрытия для линии «вниз» находится как объединение зон, опреде-
ленных на этапах 1 и 2, а зона покрытия на линии «вверх» - на этапах 1
и 3. Отметим, что представленный на этапах 2 и 3 расчет зон не совсем
точен, так как не учитывает нестабильность положения ИСЗ на орбите и
нестабильность ориентации его антенн.
В связи с этим для точного расчета зоны покрытия необходимо опреде-
лить ту часть поверхности Земли, где заданное качество связи обеспечи-
вается при любых, даже самых неблагоприятных, сочетаниях параметров,
характеризующих нестабильность ИСЗ и точность удержания луча. Иными
словами, необходимо определить внутреннюю огибающую зон покрытия,
определенных для разных сочетаний величин, определяющих положение
ИСЗ и положение его антенн. Такой расчет весьма громоздкий и подробно
изложен в [13].
С целью наглядной демонстрации существенного влияния ослабления
сигналов в газах атмосферы и затухания в гидрометеорах при распростра-
нении на форму и размер линий равного уровня ППМ ниже представлены
рис. 2.23 и 2.24 (частота сигнала 12 ГГц).
81
ЭЛЕКТРОМг\ГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Линии vi>ij>n(rt плогноои потока мсиялости
лкякота, град
Рис. 2.23. Линии равного уровня ППМ без учета затухания сигнала в атмосфере
Линии уоовня плотности потока мощности
Долгота, nwi
Рис. 2.24. Линии ранного уровня ППМ с уютом затухания сигнала в атмосфере
82
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Напомним понятие зоны обслуживания. Зона обслуживания - это зона
на поверхности Земли, в пределах которой должна обеспечиваться желае-
мая плотность потока мощности и защита от помех на основе согласо-
ванного отношения сигнал/шум. На этой территории необходимо обеспе-
чить не только выполнение условий, определяющих зону покрытия, но и
соблюдение необходимых защитных отношений по отношению к помехам
от других радиосистем. Очевидно, что зона покрытия всегда охватывает
зону обслуживания.
2.5. Расчет энергетического баланса спутниковой
радиолинии
При проектировании спутниковых линий связи, а также для их анализа
наиболее важным параметром является отношение мощности несущей к
мощности теплового шума (отношение сигнал/шум) C/N. Это отношение
позволяет оценить энергетический запас в радиолинии и, следовательно,
определить, соответствует ли радиолиния поставленным требованиям в
условиях отсутствия помех. Мощность теплового шума определяется из
выражения, Вт:
N = kTnpW, (2.94)
где к - постоянная Больцмана, равная 1,38 • 10"23Вт/Гц град =
= -228,6 дБВт/Гц; Т,1р - шумовая температура приемника, К; И/ - ширина
полосы частот, Гц.
Или в децибелах
W = -228,6 + 101og(TIip) + 101og(W). (2.95)
Значение величины W определяется для приемного тракта земной стан-
ции на линии космос-Земля, для приемного тракта спутника на линии
Земля-космос рассматриваемой спутниковой системы. Кроме собствен-
ной шумовой температуры приемника Тпр при расчете энергетического
баланса радиолинии может использоваться понятие коэффициент шума
(шум-фактор) (дБ). Связь коэффициента шума и шумовой температуры
приемника определяется выражением, К
ТП(>=(К,П-1)290.
Мощность несущей С определяется из выражения, дБ
С ~ ^пер ^пер + ^пр—^доп»
где Рпср - мощность передатчика, дБВт; Gncp - коэффициент усиления пере-
дающей антенны, дБ; Gl)p - коэффициент усиления приемной антенны, дБ;
Lbo - потери передачи между антеннами в свободном пространстве, дБ;
(2.96)
(2.97)
83
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
1ДОП - дополнительные потери распространения радиосигнала в атмосфере,
ДБ,
Потери передачи в свободном пространстве Lb(> определяются по (2.9).
Расчет дополнительных потерь £доп представлен ввыше в разделе 2.2.
Затем определяется отношение С/N для каждой контрольной точки
линии Земля-космос и линии космос-Земля:
lOlogCC/N) = C-N,
где С - рассчитанное выше значение мощности несущей, дБВт; jV - рас-
считанное выше значение мощности шума, дБВт.
Общее отношение С/N (с учетом линий Земля-космос и космос-Земля)
рассчитывается для каждой контрольной точки соответствующей линии
(С/N),, (С/А')„
(C/N)r=-101og10L10 10 +10 10 _],дБ,
(2.98)
где (C/W)r - общее значение С/N для конкретной спутниковой линии
связи, дБ; (C/N)u- значение С/N для конкретной контрольной точки линии
Земля-космос, дБ; (C/iV)d - значение С/N для конкретной контрольной
точки линии космос-Земля, дБ.
Для обеспечения работы спутниковой системы в условиях воздействия
помех вводят понятие отношения C/(N + /CVM). Величины N и /суи обычно
складываются по мощности (см. раздел 2.6), /сум определяет допустимый
уровень помех от всех источников. Так, например, в Рекомендации БР
МСЭ S.1432 определено, что суммарная помеха от всех источников (1^,)
не может превышать 32% от уровня собственного теплового шума системы
плюс помехи (1^,) (для спутниковой системы ФСС без повторного исполь-
зования частоты). Более подробно это рассмотрено в разделе 2.6.
Дня оценки качества системы наряду с отношением С/N используется
и отношение Eb/N0 (отношение энергии бита к спектральной плотности
мощности шума). Энергия бита определяется как
Eb = СТЬ,
(2.99)
где С - мощность сигнала, Вт; Т() - время передачи одного бита, с.
Спектральная плотность мощности шума определяется из выражения
(для равномерного спектра шума)
= N/w,
(2.100)
где N - мощность теплового шума, К; IV - ширина полосы, Гц.
Следует отметить, что в качестве N может быть использовано значение
как мощности собственного теплового шума системы, так и jVx = jV + J^,.
Следовательно, отношение Eb/N0 определяется выражением
84
ГЛЛВЛ 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
А=£|М
где Rb - скорость передачи информации, бит/с.
Связь между вероятностью появления ошибочного бита Pb (BER) и
отношением E^Nq определяется свойствами выбранного сигнала, методом
кодирования и модуляции, методом приема сигналов (см. раздел 2.6).
2.6. Современные методы передачи сигналов в системах
спутниковой связи и вещания (СССВ)
2.6.1. Влияние методов передачи сигналов на энергетический
бюджет спутниковой радиолинии
Создание и применение новых систем спутниковой связи и вещания
(СССВ) возможно только на условиях непричинения вредных помех уже
реализованным спутниковым и наземным системам и обеспечения необ-
ходимой защиты от помех со стороны этих систем (обеспечения усло-
вий электромагнитной совместимости (ЭМС) затронутых систем). В этих
условиях разработчики новых СССВ решают непростую задачу выбора
ансамблей сигналов, эффективных методов их передачи и приема для
достижения максимально возможной пропускной способности СССВ при
минимальном использовании ограниченного частотного и энергетического
ресурсов (полосы и мощности) спутниковой радиолинии (СРЛ) в условиях
воздействия шума и помех на приемное оборудование космического и
земного сегментов СРЛ.
Для анализа помехоустойчивости и пропускной способности спутнико-
вой радиолинии, образованной между передающей и приемной земными
станциями (ЗС)’ через космическую станцию (КС) со спутниковым ретран-
слятором (РТР), в ее состав включают: линию «вверх» (передающая ЗС -
вход приемника КС) и линию «вниз» (КС - вход приемника приемной ЗС).
Частотно-энергетический ресурс линии «вверх» обусловлен полосой про-
пускания тракта передачи сигналов ЗС (ВУИЭС), а также значениями ЭИЙМ
передающей ЗС и добротности (G/T)IK приемника КС. Соответственно
ресурс линии «вниз» обусловлен полосой пропускания тракта приема сигна-
лов ЗС (BIVM), величинами ЭИИМ РТР КС и добротности (6/Т)зс приемной
ЗС. Собственно РТР КС характеризуется значениями полосы пропускания
ствола ВкУргр(МГц) и максимальной выходной мощности Рртр(Вт) в точке
насыщения.
При простейшем методе обработки сигнала на КС - прямом усилении
сигналов в РТР без регенерации, совокупный частотно-энергетический
ресурс СРЛ (между передающей и приемной ЗС) зависит от характери-
стик каждого из двух упомянутых участков радиолинии. Применение РТР
85
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
с обработкой (регенерацией) сигналов на борту КА позволяет проводить
независимую оптимизацию методов передачи сигналов на участках СРЛ
«вверх» и «вниз» для достижения максимальной пропускной способности
системы связи. Эффективность использования ресурса СРЛ, при заданных
характеристиках ЗС и РТР КС, можно повысить соответствующим выбором
оптимальных методов передачи (кодирования и модуляции) сигналов и
способа многостанционного доступа ЗС к РТР КС.
Для повышения помехоустойчивости и эффективности передачи инфор-
мации в современных СССВ применяют цифровые методы передачи
(помехоустойчивого кодирования-модуляции) и приема (демодуляции-
декодирования) сигналов. При сравнении цифровых методов передачи
сигналов по СРЛ в присутствии шумов (jV) и помех (/) обычно используют
два основных показателя: полосу частот BWC, занимаемую передаваемым
сигналом при заданной скорости передачи информации Ru, и необходимое
отношение несущей (С) к сумме шума и помехи C/(/+jV) (дБ) в этой полосе
частот для достижения требуемого качества приема информации (вероят-
ности ошибки на бит - BER).
На основе этих показателей рассчитывается энергетический бюджет
цифровой СРЛ - основной фундаментальный показатель, зависящий от
характеристик земных и космической станций, а также от условий распро-
странения сигналов в СРЛ с учетом специфики используемых диапазонов
частот [34]. Наиболее часто для оценки энергетического бюджета циф-
ровой СРЛ используют отношения мощностей полезного сигнала к шуму
на входе приемника: (C/N), (C/No) или (Eb/W0), в которых: N0 = N/BWw-
спектральная плотность мощности (СПМ) шума (Вт/Гц); BWK, - шумовая
полоса приемника сигналов (Гц); - энергия каждого информационного
бита полезного сигнала (Дж).
Различные комбинации методов модуляции и кодирования сигналов
позволяют при заданных значениях и Рртр реализовать максималь-
но возможную скорость передачи информации и/или снизить влияние
помех за счет рационального использования полосы частот и энергетики
СРЛ. Решение этих задач достигается выбором оптимальных ансамблей
сигналов с необходимыми показателями спектральной и энергетической
эффективности, методов их передачи и приема, при которых необходимая
полоса частот ствола РТР КС и его мощность (BWp7p и Рртр) использовались
бы наиболее эффективно, поскольку экономия одного ресурса может обе-
спечиваться за счет большего расхода другого ресурса [15].
Например, при дефиците энергетики в канале передачи применяют
методы модуляции с минимальными требованиями по величине Е?1/Дг0 и
помехоустойчивое кодирование с высокой избыточностью, обеспечивая
энергетический выигрыш в обмен на расширение требуемой полосы частот
канала. В условиях дефицита полосы частот и достаточной энергетики при-
меняют многопозиционные методы модуляции с высокими показателями
спектральной эффективности (по величине бит/с/Гц), способные обеспс-
86
ГЛЛМ 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИ01ЮМ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
чить передачу сигналов с необходимой информационной скоростью в огра-
ниченной полосе частот. В первом случае в большей степени расходуется
полоса частот ствола РТР, во втором - его энергетический ресурс. Выбор
оптимального по критериям спектральной и энергетической эффективно-
сти ансамбля сигналов позволяет использовать ресурсы полосы и мощности
ствола РТР наиболее эффективно и в равной степени, достигая требуемой
достоверности и скорости передачи информации в канале.
Реализованную при выбранных методах передачи и приема сигналов
величину пропускной способности СРЛ удобно сравнить с теоретическим
пределом (по Шеннону) для канала с ограниченной средней мощностью
сигналов, который определяется в виде
Cs = BWlog2(l + C/N), (2.102)
где Ст - предельная пропускная способность канала связи, бит/с; BW -
полоса пропускания канала связи, Гц; С - мощность полезного сигнала, Вт;
N - мощность аддитивного белого Гауссового шума (АБГШ), Вт.
Граница Шеннона в (2.102) обозначает теоретический предел пропуск-
ной способности канала связи, достижимый для заданного отношения
C/W при неограниченной задержке кодирования-декодирования инфор-
мации и сколь угодно малой вероятности ошибки на бит. Для реальных
сигналов с ограниченной средней мощностью достижимое значение про-
пускной способности при заданном отношении C/(J + N), определяющем
эксплуатационные показатели качества и готовность СССВ, будет всегда
меньше теоретического предела (по Шеннону). Минимизация различия
показателей предельной и достигнутой пропускной способности системы
связи решается в каждом конкретном случае путем согласования методов
многостанционного доступа, кодирования и модуляции сигналов с харак-
теристиками канала передачи.
2.6.2. Способы многостанционного доступа в СССВ
Обеспечение доступа множества земных станций (ЗС) к спутниковому
ретранслятору КС в СССВ решается выбором такого ансамбля сигналов,
который позволяет разделить сигналы отдельных ЗС при их совместной
передаче в общем стволе спутникового РТР. Базовыми на сегодня являют-
ся способы многостанционного доступа (МД) с частотным, временным и
кодовым разделением сигналов (МДЧР, МДВР и МДКР). В зависимости от
применяемого способа МД различают односигнальный и многосигнальный
режимы работы стволов РТР КС, которые существенно влияют на энерге-
тический бюджет спутниковой радиолинии [2]. X
МДЧР - способ многостанционного доступа с частотным разделением
сигналов, при котором сигналы отдельных земных станций ЗС,- (i = 1, 2,
..., N) передаются на разных несущих частотах Fi в пределах общей поло-
сы частот ствола РТР КС, рис. 2.25. МДЧР широко применяется в СССВ по
ряду технико-экономических причин: простоты аппаратурной реализации,
87
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Рис. 2.25. Принцип передачи сигналов в стволе РТР КС с МДЧР
невысоких требований к параметрам сквозного тракта СРЛ (ЗС,-РТР-ЗСК.)
и меньшей, чем при МДВР, необходимой мощности передатчиков ЗС для
передачи каждого сигнала в ограниченной полосе частот BWci < ВРУртр, про-
порциональной требуемой скорости передачи информации (ЯД-, рис. 2.25.
Реальная пропускная способность ствола РТР КС в режиме МДЧР соответ-
ствует сумме парциальных значений Яртр = S(KM)f.
Основным недостатком МДЧР является низкая эффективность использо-
вания ресурса выходной мощности (Вт) ствола РТР, работающего при
МДЧР в многосигнальном режиме усиления. Как известно, при большом
числе совместно ретранслируемых сигналов (л >10) групповой сигнал на
выходе ствола РТР с МДЧР с достаточной точностью можно представить
Гауссовым шумом с равномерной спектральной плотностью мощности в
полосе частот ВУУртр и пик-фактором порядка 8-11 дБ [2]. Из-за появления
взаимных помех между сигналами в нелинейном усилителе мощности РТР
КС последний должен использоваться в квазилинейном режиме со сниже-
нием выходной мощности (ОБО-4,0-6,0 дБ), при котором обеспечивается
допустимый уровень комбинационных помех между ретранслируемыми
сигналами. При этом почти на такую же величину (4,0-6,0 дБ) уменьшает-
ся пропускная способность ствола РТР КС по сравнению с односигнальным
режимом его работы. Этот фактор определяет энергетические преимуще-
ства односигнального режима (с МДВР) перед многосигнальным (с МДЧР
и МДКР).
Возможная при МДЧР передача на каждой несущей Ff как одиночных
каналов [например, телефонных (ТФ) каналов с ИКМ в режиме один канал
на несущую О КН-64 кбит/с], так и многоканальных сообщений (например,
88
ГЛА1$А 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРПГГИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
группового потока 30 ТФ-каналов с ИКМ на скорости 2048 кбит/с) при
выбранных методах модуляции приводит к существенным различиям по
мощности и полосе частот отдельных ретранслируемых сигналов. Кроме
того, передаваемые в общем стволе сигналы могут отличаться не только
занимаемой полосой частот BWch но и спектральной плотностью мощности
СПМ;, если они предназначены для приемных ЗС с различной добротно-
стью G/T (дБ/K), см. рис. 2.25. Во всех случаях нелинейность спутникового
РТР КС и других усилителей в тракте передачи группового многочастотного
сигнала существенно влияет на искажения передаваемых сигналов, вызы-
вая их взаимное подавление и появление продуктов интермодуляции.
Анализ зависимости уровня интермодуляционных помех на выходе РТР
с МДЧР от уровня загрузки УМ для шумовой модели группового сигнала
показывает, что отношение сигнал/помеха на средней частоте ствола
РТР КС не превышает C/I - 12 дБ при работе УМ в точке насыщения
(ОБО = 0 дБ) и возрастает до значений C/I = 16 дБ и 20 дБ при снижении
уровня загрузки УМ (ОВО = 2 дБ и 6 дБ соответственно). Для крайних
частот ствола РТР значения C/I будут лучше на 2 дБ. Более подробные
данные по оценке максимального уровня единичных продуктов интер-
модуляции 3-го порядка типа (2о\-®р и (св, 4-со,-со*), составляющих при
МДЧР основную долю интермодуляционных помех в полосах частот
ретранслируемых сигналов, и их распределение в полосе частот ствола РТР
КС приведены в [2].
На помехоустойчивость и качество передачи сигналов с МДЧР также
влияют линейные характеристики СРЛ [неравномерность амплитудно-
частотной (АЧХ) и нелинейность фазо-частотной (ФЧХ/ГВЗ) характеристик
тракта передачи], однако их влияние сказывается в пределах ограниченной
полосы частот BWci каждого из ретранслируемых сигналов, которые не
столь широкополосны, как при МДВР, рис. 2.26.
Эффективность использования частотного ресурса ствола РТР с МДЧР
зависит от расстановки сигналов всех ЗС в общей полосе частот РТР, исходя
из допустимых искажений передаваемых сигналов и уровня межканальных
помех (от соседних каналов). Для снижения межканальных помех необ-
ходимы защитные частотные интервалы Д/Эащ (см. рис. 2.25) между сиг-
налами, передаваемыми в соседних каналах, что снижает эффективность
использования полосы частот ствола РТР. Величина защитных интервалов
ДГзащ СГц) в определенной степени зависит от остаточных боковых полос
спектра каждого передаваемого сигнала и может быть оптимизирова-
на применением сигналов с более «компактной» формой энергетическо-
го спектра, например сигналов с манипуляцией минимальным сдвигом
(ММС) и/или применением в тракте передачи ЗС фильтрации модулиро-
ванных сигналов для снижения уровня боковых полос их энергетического
спектра [15, 16].
Повысить пропускную способность ствола РТР КС с МДЧР можно путем
уменьшения частотного разноса между соседними каналами. Однако более
89
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ совместимость СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Рис. 2.26. Принцип передачи сигналов в стволе ИГР КС с МДВР
плотная расстановка передаваемых сигналов приводит к росту межканаль-
ных помех и требует применения более сложных фильтров в трактах пере-
дачи и приема сигналов, которые, в свою очередь, ухудшают помехоустой-
чивость приема за счет появления межсимвольной интерференции. Выбор
оптимальных параметров канальных фильтров спутниковых модемов и их
комбинаций для реализации наилучшей помехоустойчивости при МДЧР и
МДВР представлен в [15].
МДВР - способ многостанционного доступа, при котором ретрансля-
ция спутником сжатых во времени (пакетированных) широкополосных
сигналов отдельных ЗС, (i=l, 2, ..., W) (рис. 2.26) произ-
водится поочередно в неперекрывающиеся моменты времени. Это позво-
ляет обеспечить односигнальный режим РТР КС, исключить продукты
искажений, возникающих в нелинейном УМ ствола РТР и максимально
использовать его выходную мощность, работая вблизи точки насыщения
(ОВО® 0-1,0 дБ). Показатель эффективности использования мощности РТР
КС в односигнальном режиме с МДВР достигает значений 90% и более
(потери < 0,5 дБ). Результатом этого является существенное (по сравнению
с МДЧР) увеличение возможной мощности передачи полезного сигнала со
спутника.
Кроме того, МДВР позволяет реализовать высокую эффективность
90
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
использования полосы частот ствола РТР, поскольку защитные частотные
интервалы Д/защ между сигналами отдельных ЗС не требуются, а потери
на защитные временные интервалы At, см. рис. 2.26, между соседними по
времени сигналами ЗС могут быть уменьшены точными методами кадро-
вой синхронизации. Необходимые защитные интервалы предусмотрены
во всех системах с МДВР для исключения взаимного наложения сигналов
отдельных ЗС, передаваемых в общем временном кадре. Их величина (At)
обусловлена неидеальностью системы кадровой синхронизации в условиях
воздействия на нее межстанционной расстройки и нестабильности частот
тактовых генераторов ведущей ЗС (формирующей опорный кадр МДВР)
и всех ведомых ЗС сети МДВР, а также наличия эффекта Доплера и его
производных из-за циклического суточного дрейфа положения спутника
на ГСО [2, 16].
Реализуемая при МДВР эффективность использования мощности РТР
зависит также от показателя кадровой эффективности системы - соотно-
шения долей времени передачи в кадре МДВР сигналов полезной инфор-
мации и служебных сигналов, рис. 2.26, необходимых для обеспечения
синхронизации и поддержания штатной работы оборудования ЗС системы.
В общем виде показатель кадровой эффективности (ц) при МДВР опреде-
ляется следующим выражением:
ц = 1-(Д/Тк)Х(А^ + Р; + ^ + £р, i = (l-N), (2.103)
где Ts - длительность символа, с, определяемая скоростью передачи инфор-
мации, бит/с; Тк - длительность временного кадра системы с МДВР, с; Atf -
защитный временной интервал между соседними по времени сигналами
ЗС, символ; Р; - преамбула для восстановления в демодуляторе ЗС несущей
и тактовой опорных частот из каждого принимаемого сигнала, символ; -
синхросигнал - код начала информационного пакета для синхронизации
и фазирования канального оборудования МДВР на ЗС, символ; Li - допол-
нительная служебная информация, используемая для сервисных целей,
символ; N - количество сигналов, передаваемых в кадре МДВР земными
станциями, входящими в состав сети связи с МДВР.
Общий удельный вес совокупности всех необходимых служебных сигна-
лов (Atj + Pj + Ki + Li), представленных под знаком суммы в (2.103) в боль-
шинстве реализованных систем с МДВР не превышает (5-10)% и может
оптимизироваться путем изменения длительности кадра (Тк) [2, 16].
При МДВР сигналы каждой ЗС с учетом их временного сжатия при
передаче всегда широкополосные и занимают практически всю полосу
ствола РТР (BWC ~ ВШртр). Это предъявляет жесткие требования к харак-
теристикам тракта СРЛ (ЗС;-РТР-ЗСк) в целом. На помехоустойчивость и
качество передачи широкополосных сигналов с МДВР в основном влияют
линейные характеристики СРЛ - неидеальность амплитудно-частотной
(АЧХ) и фазо-частотной (ФЧХ/ГВЗ) характеристик тракта во всей поло-
се частот BWpTp. Кроме того, есть влияние нелинейности амплитудной
91
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
и фазовой характеристик УМ РТР КС, которые сопровождаются искаже-
ниями типа АМ-ЛМ - появлением внеполосных продуктов модуляции и
АМ-ФМ - нелинейной межсимвольной интерференцией из-за преобразова-
ния амплитудной модуляции в фазовую, приводящими к дополнительным
энергетическим потерям [2].
МДВР получил практическое применение в СССВ позже МДЧР с реализа-
цией в аппаратуре ЗС полностью цифровых методов передачи и обработки
информации: сжатия информации во времени при передаче (временной
компрессии) и восстановления исходной непрерывной формы сигнала на
приеме (временного экспандирования). Важным условием практической
реализации систем с МДВР было достижение высокого качества ампли-
тудных характеристик УМ передатчиков ЗС и линейных параметров (АЧХ/
ГВЗ) сквозных трактов передачи (ЗС,-РТР-3СЛ) в полосах стволов РТР (С и
Ku диапазонов частот) для снижения энергетических потерь. Примерами
практической реализации систем с МДВР служат: система TDMA-INTELSAT
(США), Лм = 120 Мбит/с в полосе ствола 72 МГц и отечественная система
МДВР-40 (СССР), Ям = 40 Мбит/с в полосе ствола 36 МГц [2].
Необходимо отметить, что широкому внедрению МДВР на спутниковых
линиях связи не способствовали сложность и дороговизна аппаратуры
МДВР и оборудования ЗС (мощные передатчики, большие антенны), необ-
ходимого для обеспечения высоких значений ЭИИМ и G/Т на ЗС сети при
передаче сигналов с МДВР во всей полосе частот ствола РТР КС.
Многостанционный доступ с комбинированным разделением сигналов
по частоте и по времени (МДЧВР/MF-TDMA) применяется в мультисер-
висных спутниковых сетях на основе технологии VSAT, где объем трафика
передачи разных ЗС существенно различен и часто меняется во времени
в широких пределах в зависимости от набора предоставляемых сервисов
(видео, Интернет, данные, речь) [17].
При МДЧВР передача сигналов станциями VSAT ведется в ограниченной
части полосы частот ствола РТР на нескольких несущих частотах, к кото-
рым организуется временной доступ в соответствии с частотно-временной
матрицей «слотов», выделенных каждой ЗС для передачи информации, как
показано в упрощенном виде на рис.
Рис. 2.27. Частотно-временная матрица
МДЧВР с фиксированными «слотами»
2.27.
Стрелки на клетках матрицы пока-
зывают последовательность занятия
конкретной ЗС временных «слотов»
и несущих частот при передаче тра-
фика. Количество и частота заня-
тия «слотов» станциями зависят от
объема передаваемого ими трафика.
При передаче сигналов с МДЧВР при-
меняются временная компрессия и
экспандирование информационных
сигналов, но с меньшим, чем при
92
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДНЯ ЛИНИЙ СПУПП1КОВОЙ СВЯЗИ
МДВР, коэффициентом сжатия, пропорционально выделенной в стволе
полосе частот каждого из каналов передачи. Это позволяет исключить
слишком узкополосные сигналы при передаче низкоскоростного трафика
отдельных станций VSAT.
МДЧВР по эффективности использования мощности РТР КС аналоги-
чен МДЧР, но позволяет более гибко (по частоте и по времени) управлять
использованием полосы частот ствола РТР в сетях VSAT с переменным
трафиком. ЗС при МДЧВР оказываются более простыми и экономичными,
чем при МДВР, поскольку передача пакетированных сигналов на несу-
щих частотах в ограниченной части полосы ствола РТР (BlVct- < BWplp) нс
требует применения высокой ЭИИМ, как для передачи широкополосных
сигналов с МДВР во всей полосе частот ствола РТР. Параметры радиоин-
терфейса ЗС в спутниковых сетях с МДЧВР для обеспечения интерактивных
широкополосных услуг на основе спутникового Интернет-протокола (IPoS)
представлены в Рекомендациях МСЭ-R серии ВО [18].
МДКР/CDMA - способ многостанционного доступа, при котором в
общей полосе частот ствола РТР одновременно передается ансамбль широ-
кополосных кодовых последовательностей с необходимыми взаимокорре-
ляционными свойствами для разделения сигналов на приеме [15]. Режим
работы РТР КС при МДКР - многосигнальный, со всеми присущими ему
искажениями передаваемых сигналов и энергетическими потерями, свя-
занными с нелинейностью РТР. В упрощенном виде идея передачи сигна-
лов в системе с МДКР/CDMA и ее отличие от МДЧР/FDMA и МДВР/TDMA
показаны на рис. 2.28.
Передаваемые при МДКР в общем стволе РТР КС сигналы каждой ЗС
должны иметь большую баз}' (произведение полосы частот на длительность
сигнала BWci‘Tci), при которой сигналы выбранного ансамбля становятся
квазиортогональными и появляется возможность их разделения (по форме)
методами корреляционного приема [15]. Основную долю помех, возникаю-
щих при разделении реальных сигналов с МДКР на приеме, составляют
внутрисистемные помехи, уровень которых обусловлен неидсальной вза-
имной ортогональностью сигналов, одновременно передаваемых в стволе
РТР КС.
Рис. 2.28. Принцип передачи сигналов в системах с МДЧР, МДВР и МДКР
93
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
В связи с недостаточно высокой пропускной способностью СССВ, реали-
зуемой при МДКР, данный способ многостанционного доступа не получил
широкого распространения, хотя примеры его практического применения
в спутниковых сетях имеются, например в спутниковой системе персональ-
ной подвижной связи «Глобалстар» (США), работающей в ПСС в диапазонах
частот 1,6/2,4 ГГц.
2.6.3. Методы модуляции и кодирования в СССВ
В СССВ обычно применяют методы модуляции сигналов с наиболее
высокими показателями энергетической и спектральной эффективности
[2, 15, 19]. Наиболее распространены методы фазовой модуляции ФМ-М,
при которых сигнал имеет постоянную огибающую и относительно малую
ширину полосы частот при заданной скорости передачи информации R.(.
Спектральная эффективность сигналов ФМ-М возрастает с увеличением
кратности модуляции (М = 2Г,!, ги - кратность модуляции), позволяя эко-
номить полосу частот, необходимую для передачи сигнала с заданной
скоростью R,„ но проигрывая при этом в эффективности использования
мощности (требуется более высокое отношение E(/No для достижения
необходимой вероятности ошибки).
Как было показано в разделе 2.6.2, в односигнальном режиме РТР КС
с учетом эффективною использования его мощности (по критерию Ej/NJ
целесообразно применение методов фазовой модуляции с постоянной оги-
бающей сигнала. Наилучший компромисс по спектральной и энергетической
эффективности для большинства применений дает ФМ-4, что объясняет ее
широкое использование в различных спутниковых системах связи и веща-
ния.
При МДЧР и работе РТР КС в квазилинейном режиме выбор методов
модуляции более гибкий, но и здесь из-за присутствия продуктов искаже-
ний, свойственных МДЧР, применение отличных от ФМ-методов, напри-
мер многоуровневой AM, ограничено из-за се высокой чувствительности
к помехам. Однако в ряде случаев при остром дефиците полосы частот и
достаточной энергетике применяют спектрально эффективную квадратур-
ную AM (8/16-QAM). Например, СКК с модуляцией 16-QAM применяют для
передачи сигналов цифрового телевидения с перевозимых репортажных
станций DVB-DSNG в расчете на прием этих сигналов на профессиональные
приемные антенны ЗС с высокой добротностью (G/T)3C при экономном
использовании полосы частот РТР КС [20].
Объективно в каждой СРЛ присутствуют факторы, влияющие на каче-
ство передачи сигналов. К ним относятся: флуктуации фазы и расстройки
частоты генераторов, фазовые шумы, искажения в фильтрах и помехи из-за
межсимвольной интерференции. С целью минимизации этих факторов в
современных СССВ наибольшее распространение получили методы пере-
дачи с фазовой модуляцией при когерентном приеме с восстановлением из
принимаемого ФМ-сигнала несущей и тактовой опорных частот, необходи-
94
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
мых для когерентного детектирования и синхронизации ФМ-демодулятора.
Методы когерентного приема ФМ-сигналов среди прочих обладают наи-
большей помехоустойчивостью и обеспечивают наилучшее качество при-
ема сигнала (минимальную вероятность ошибки) в условиях воздействия
перечисленных помеховых факторов реального спутникового канала при
приемлемой сложности (стоимости) реализации и допустимом уровне соб-
ственных энергетических потерь реального ФМ-демодулятора [15].
Собственные энергетические потери модема показывают величину
необходимого увеличения отношения C/(/+N) (дБ) на входе реального
ФМ-демодулятора по сравнению с идеальным приемником, чтобы вероят-
ность ошибки приема выбранного сигнала оставалась на прежнем уровне,
Величина потерь позволяет оценить необходимое значение отношения
C/(/+N) в реальных условиях и служит объективным показателем каче-
ства реализации ФМ-модемов. Для современных аппаратурных решений
собственные потери модемов ФМ-М (М = 2, 4, 8) удалось понизить до
0,8-1,5 дБ, а модемов 8/16-QAM - до 1,5-2,1 дБ (при измерениях по ПЧ)
[20, 21].
Как известно [15], применение методов многопозиционной ФМ повы-
шает удельную скорость передачи (спектральную эффективность), а
помехоустойчивое кодирование (FEC) обеспечивает рост энергетической
эффективности в обмен на снижение скорости передачи информации.
Количественной оценкой эффективности различных типов FEC-кодов явля-
ется «энергетический выигрыш кодирования - ЭВК» - снижение необходи-
мого отношения С/Ц + N) в полосе сигнала BWC по сравнению с не коди-
рованной передачей при вносимой кодером избыточности, определяемой
относительной скоростью кода (г).
В современных спутниковых модемах широко применяются сигнально-
кодовые конструкции (СКК) на основе сочетания модуляции ФМ-М
с разными видами помехоустойчивых кодов с различной избыточностью
(г) для достижения требуемого значения ЭВК. К наиболее популярным
FEC-кодам относятся: V+RS - каскадный код с внутренним сверточным
кодом с декодированием по Витерби и внешним блочным кодом Рида-
Соломона, ТСМ - решетчатый код, TCM+RS - каскадный код с внутренним
решетчатым кодом и внешним блочным кодом Рида-Соломона, ТРС -
блочный турбокод, LDPC - блочный код с малой плотностью проверок на
четность. Примеры реализации СКК в спутниковых модемах известных
фирм-производителей (Comtech EF Data, Radyne, ComStream, Datum System,
Paradise Datacom) представлены в табл. 2.4 [22].
Отношения C/N и Eb/No, используемые для сравнительной оценки
энергетической эффективности сигнально-кодовых конструкций, связаны
между собой следующим образом, дБ:
C/N = Et/N0 + 101g (_Ru/BWc-)t (2.104)
где С - мощность сигнала, Вт; jV - мощность шума, Вт; Еь - энергия каждого
95
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Таблица 2.4. Характеристики СКК современных спутниковых модемов с ФМ
№ Параметры СКК дБ
СКК m г тг ю-5 IO'7 Ю-*
1 ТРС 5/16, ФМ-2 1 0,3125 0,3125 1,9 2,3 2,6
2 V+RS 1/2, ФМ-2 1 0,4545 0,4545 4,0 4,2 4,4
3 ТРС 0,495, ФМ-2 1 0,4950 0,4950 2,5 2,7 з.о
4 LDPC 1/2, ФМ-2 1 0,5000 0,5000 1,7 1,8 2,0
5 ТРС 0,793, ФМ-2 1 0,7930 0,7930 3,4 3,8 4,2
б V+RS 1/2» ФМ-4 2 0,4444 0,8889 3,1 3,4 3,8
7 ТРС 0,495, ФМ-4 2 0,4950 0,9900 2,5 2,7 3,0
8 LDPC 1/2, ФМ-4 2 0,5000 1,0000 1,7 1.8 2,0
9 ТРС 1/2, ФМ-4 2 0,5000 1,0000 2,2 2,8 3,4
10 LDPC 2/3, ФМ-4 2 0,6667 1,3333 2,0 2,2 2,3
11 V+RS 3/4, ФМ-4 2 0,6818 1,3636 4,7 5,2 5,7
12 ТРС 0,495, ФМ-8 3 0,4950 1,4850 2,5 2,7 3,0
13 LDPC 3/4, ФМ-4 2 0,7500 1,5000 2,6 2,8 3,0
14 ТРС 3/4, ФМ-4 2 0,7500 1,5000 2,9 3,3 3,9
15 V+RS 7/8, ФМ-4 2 0,7778 1,5556 5,4 6,о 6,6
16 ТРС 0,793, ФМ-4 2 0,7930 1,5860 3,4 3,8 4,2
17 ТРС 7/8, ФМ-4 2 0,8750 1,7500 3,6 3,7 3,9
18 TCM+RS 2/3, ФМ-8 3 0,6119 1,8356 5.4 5,8 6,2
19 ТРС 0,95, ФМ-4 2 0,9500 1,9000 5,8 6,3 6.9
20 ТСМ 2/3, ФМ-8 3 0,6667 2,0000 7,2 8,7 10,2
21 ТРС 3/4, ФМ-8 3 0,7500 2,2500 5,5 6,0 6,7
22 ТРС 0,793, ФМ-8 3 0,7930 2,3790 5,8 6,4 6,9
23 ТРС 7/8. ФМ-8 3 0,8750 2,6250 6,5 6,7 6,9
24 ТРС 0,95, ФМ-8 3 0,9500 2,8500 8,7 9,4 10,5
Примечание: СКК расположены в порядке возрастания их спектральной эффективности (тг).
Значения Eb/N0 (дБ) соответствуют вероятности ошибки на бит (BER): 1O'S, 10'7 и 10г9.
информационного бита сигнала, Дж; No - спектральная плотность мощно-
сти шума на входе демодулятора, Вт/Гц; Ru - скорость передачи информа-
ции, бит/с, реализуемая при выбранном сочетании методов модуляции и
кодирования; BWC = й5(1 + о.) - полоса частот, занимаемая передаваемым
сигналом, Гц.
Реализуемое на практике значение RU/BWC зависит от нескольких пока-
зателей: спектральной эффективности применяемого метода модуляции
(ш), относительной скорости FEC-кода (г) и величины показателя скру-
гления ЛЧХ фильтра модулятора (а). Например, при модуляции ФМ-4
(т==2), относительной скорости FEC-кода (г = 3/4) и показателе скругле-
ния (о = 0,25) значение RU/BWC будет равно (2-3/4) • (1/1,25) = 1,2, а для
спектрально эффективной модуляции АФМ-16 (пт = 4) с малоизбыточным
96
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
кодом (г = 9/10) и скруглением (а = 0,25) величина RU/BWC возрастет до
(4*9/10) • (1/1,25) = 2,88. Для этих примеров величина C/N возрастет по
отношению к Eb/N0 на 0,8 и 4,6 дБ соответственно.
Совместная оптимизация по критериям спектральной и энергетической
эффективности ансамблей сигналов ФМ-М с представленными в табл. 2.4
FEC-кодами позволяет достигать максимально возможной скорости пере-
дачи информации по СРЛ с различным частотно-энергетическим ресурсом.
При избытке полосы частот и дефиците энергетики необходимо примене-
ние модуляции ФМ-2 (т = 1) и кодов с высокой избыточностью (г = 5/16
или 1/2), а при дефиците полосы частот и достаточно высокой энерге-
тике - сигналов с модуляцией ФМ-8 (т=3) и малоизбыточных кодов для
увеличения спектральной эффективности до (шг) = 2,0-2,85 бит/с/Гц.
В первом случае (ФМ-2) требуемое качество передачи информации
достигается при пониженном до 2,3-3,8 дБ отношении Eb/No, облегчая про-
блему ЭМС с другими спутниковыми сетями, а во втором случае (ФМ-8)
экономится необходимая для передачи сигналов полоса частот (максималь-
но в 2,85/0,3125 = 9,1 раза, см. табл. 2.4), что позволяет обеспечить ЭМС
затронутых систем за счет частотного разноса.
Наряду с модемами со сравнительно простыми СКК на основе сочета-
ния модуляции ФМ-4 с каскадным кодом (V+RS), способными обеспечить
спектральную эффективность (/иг) =0,9-е-1,55 бит/с/Гц при значениях
£h/No = 3,4-6,0 дБ, в настоящее время реализованы спутниковые модемы
с более эффективными СКК на основе ФМ-8, амплитудно-фазовой модуля-
ции (М-АФМ) и кодов с малой плотностью проверок на четность (LDPC) с
высоким ЭВК. Эти СКК способны при прочих равных условиях обеспечить
передачу сигналов с меньшими энергетическими затратами по величине
C/(/ + W) в более узкой полосе частот.
В кодеках этих модемов применяются новые каскадные коды: внутрен-
ний блочный код с малой плотностью проверок на четность (LDPC-код) с
большой длиной кодового блока в сочетании с внешним блочным кодером
БЧХ (ВСН - Bose-Chaudhuri-Hocquenghem) для улучшения энергетической
эффективности. Максимальная длина кодового блока достигает 64800 бит
в тех случаях, когда задержка сигнала в декодере не критична, в других
случаях используют LDPC-код с укороченной длиной кодового блока 16200
бит, при которой деградация ЭВК не превосходит 0,2-0,3 дБ [19, 22].
Широкий выбор возможных кодовых скоростей LDPC-кода: (г) = 1/4, 1/3,
2/5, 1/2, 3/5, 2/3, 3/4, 4/5, 5/6, 8/9 и 9/10 (всего 11 опций), показан-
ных на рис. 2.29, позволяет добиться высоких показателей спектральной
и энергетической эффективности СКК с ФМ и АФМ для применения на
спутниковых линиях с различным частотно-энергетическим ресурсом.
При реализации итеративного алгоритма декодирования LDPC-кодов с
наиболее высокой избыточностью (г =1/4, 1/3, 2/5) возможно достиже-
ние высоких значений ЭВК, сопоставимых с ЭВК турбокодов, при высокой
скорости передачи информации в канале.
97
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Рис. 2.29. Примеры возможных показателей удельной спектральной эффективности
(Я„/Л;) LDPC-кодон
Основные показатели частотной и энергетической эффективности
СКК с каскадным кодом (LDPC-BCH) по стандарту DVB-S2 приведены на
рис. 2.30. Показатели эффективности применяемых СКК, см. рис. 2.30,
получены путем компьютерного моделирования в линейном канале с
АБГШ при идеальной демодуляции сигналов и в отсутствие фазовых шумов.
Применяемый каскадный код обеспечивает квазибезошибочный прием
сигналов при энергетических потерях 0,7-1,2 дБ от предела Шеннона для
линейного канала с модуляцией ФМ-4/8 и 16/32-ЛФМ [19]. Пунктиром
обозначены предельные значения удельной скорости передачи Ru/Rx (но
Шеннону) для видов модуляции ФМ-4/8 и 16/32-ЛФМ. Применение СКК
возможно в широком диапазоне отношений C/N: от -2,35 дБ (ФМ-4;
г= 1/4) до +16,05 дБ (32-ЛФМ; г = 9/10), где величина C/N определяется
отношением средней мощности модулированного сигнала к мощности
АБГШ, а спектральная эффективность этих СКК изменяется от 0,5 до 4,45
бит/с/Гц.
Коды с высокой избыточностью (г = 1/4, 1/3 и 2/5) в сочетании с моду-
ляцией ФМ-4 обеспечивают высокую энергетическую эффективность на
спутниковых линиях с напряженным энергетическим бюджетом при значе-
ниях C/N от -2,35 дБ до -0,3 дБ и спектральную эффективность (0,49-0,79)
бит/с/Гц. Максимально достижимая спектральная эффективность при
ФМ-4 с малоизбыточным кодом (г = 9/10) достигает 1,79 бит/с/Гц при
C/jV = 6,42 дБ, табл. 2.5.
СКК с ФМ-8 и опциями кодовых скоростей г = 3/5, 2/3, 3/4, 5/6,
98
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Рис. 2.30. Показатели частотной и энергетической эффективности методов модуляции
ФМ-4/8 и 16/32-ЛФМ с каскадным кодированием (LDPG-BCH):
R,, - информационная скорость передачи (бит/с), достижимая для разных сочетаний модуля-
ции и кодирования при заданной символьной скорости Я,; Rt - символьная скорость передачи
(символ/с), численно равная полосе модулированною сигнала по уровню -3 дБ (т.н. полоса
Найквиста)
8/9, 9/10 позволяют повысить спектральную эффективность передачи до
(1,78-2,68) бит/с/Гц при более высоких значениях C/N = 5,5-11 дБ. Еще
более существенный прирост удельной скорости передачи до значений
2,64-4,45 бит/с/Гц возможен на основе применения СКК с модуляцией
16/32-АФМ, пригодных только для СРЛ с высокой энергетикой (C/N =
= 9,0-16,1 дБ) и высокой линейностью спутникового канала передачи.
В табл. 2.5. показаны спектрально-энергетические характеристики 8 из
Таблица 2.5. Характеристики эффективности СКК по стандарту DVB-S2
Режим модуляция/кодированне (г) Показатель спектральной эффективности (т| tot) Значение Е,/МО,ДБ Значение
ФМ-4; (1/4) 0,490243 -2,35 0.75
ФМ-4; (9/10) 1,788612 6,42 3,89
ФМ-8; (3/5) 1,779991 5,50 3,00
ФМ-8: (9/10) 2,679207 10,98 6,70
16-АФМ; (2/3) 2,637201 8,97 4,76
16-АФМ; (9/10) 3,567342 13,13 7,61
32-АФМ; (3/4) 3,703295 12,73 7,04
32-АФМ; (9/10) 4,453027 16,05 9,56
Ei,/^ = Ef/Wfl-101og(n toi)
99
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
28 опций СКК, предусмотренных стандартом DVB-S2. Они соответствуют
граничным значениям (минимальному и максимальному) избыточности
каскадного (LDPC-BCH) кода, применяемого со стандартными видами
модуляции ФМ-4/-8 и 16/32-АФМ. Показатели эффективности этих СКК рас-
считаны для режима приема пакетов транспортного потока при PER= 10-7,
где PER - соотношение между числом правильно принятых транспортных
пакетов и пакетов с ошибками после помехоустойчивого декодирования
[один транспортный пакет (188 байтов) с неисправленными ошибками за
один часовой интервал передачи в потоке 5 Мбит/с]. Полная информация
по возможным опциям СКК стандарта DVB-S2 приведена в [19].
Огибающая спектра модулированного сигнала в этих СКК может изме-
няться в процессе передачи (в покадровом режиме - от кадра к кадру) и
имеет три варианта показателя скругления «roll-off» АЧХ фильтра модуля-
тора: 1-й вариант (о. = 0,35), как в стандарте DVB-S, и два дополнительных
(а = 0,2/0,25) для более плотной расстановки несущих в полосе частот
спутникового радиоканала. В одночастотном режиме работы РТР КС при-
менение пониженных значений а = 0,2/0,25 позволяет увеличить удельную
скорость передачи R5/BWprp по сравнению с « = 0,35, но по мере увеличе-
ния символьной скорости передаваемого сигнала приводит к росту потерь
из-за нелинейности амплитудной и фазовой характеристик РТР КС.
Представленные опции СКК на основе ФМ- и АФМ-сигналов с каскадным
кодированием (LDPC-BCH) обеспечивают наиболее эффективную переда-
чу цифровых сигналов в возможных режимах работы РТР КС и реальное
сокращение необходимого частотного и энергетического ресурсов СРЛ
при оптимальном сочетании методов модуляции и помехоустойчивого
кодирования. По спектрально-энергетическим показателям методы пере-
дачи информации по стандарту DVB-S2 превосходят существующие СКК с
модуляцией ФМ-4/8, 16-QAM и каскадным кодом (сверточный код и код
Рида-Соломона), обозначенные на рис. 2.30 линиями DVB-S и DVB-DSNG.
Важным этапом обработки цифровых сигналов при передаче по СРЛ,
наряду с помехоустойчивым кодированием и модуляцией, является опе-
рация перемежения (перестановки) закодированных информационных
символов на выходе кодера канала с последующим восстановлением исхо-
дной последовательности символов перед их декодированием на приеме.
Перемежение обеспечивает декорреляцию пакетов ошибок, возникающих в
реальном канале передачи под влиянием искажений и негауссовых помех,
приближая параметры реального спутникового канала к идеальной модели
двоичного симметричного канала с независимыми ошибками (канал без
памяти), в котором применение ФМ-сигналов с помехоустойчивым коди-
рованием наиболее эффективно. В связи с этим в современных цифровых
спутниковых модемах получили распространение блоковые (матричные) и
сверточные периодические перемежители с различной глубиной переме-
жения в зависимости от типа используемых помехоустойчивых FEC-кодов
[23].
100
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
2.6.4. Сравнение свойств сигналов с фазовой модуляцией (ФМ)
и амплитудно-фазовой модуляцией (АФМ)
. Для достижения максимально возможной пропускной способности в
современных СССВ применяются СКК на основе ФМ-сигналов различной
кратности (ФМ-2, ФМ-4, ФМ-8), а также с более сложными методами много-
позиционной квадратурной AM (8/16-QAM) и амплитудно-фазовой моду-
ляции (16/32-АФМ) в сочетании с разнообразными помехоустойчивыми
кодами [19, 20, 21]. Помехоустойчивость различных ФМ- и АФМ-сигналов
удобно сравнивать на основе геометрического представления сигнальных
точек в системе координат, в которой каждый сигнал ансамбля изображают
вектором с нормированной удельной энергией Es. Такое геометрическое
представление ансамблей сигналов с ФМ и АФМ показано на рис. 2.31, где
/, Q - синфазный и квадратурный фазовые компоненты модулированного
сигнала; р - радиус сферы расположения сигнальных точек ФМ-сигналов
с нормированной удельной энергией Ел на символ, соответствующей усло-
вию р2 =1; R,- (i = 1, 2, 3) - геометрический радиус сфер, на которых рас-
положены сигнальные точки ансамбля сигналов при модуляции 16-АФМ и
32-АФМ.
Реализация высокоэффективных методов передачи достигается таким
расположением сигнальных точек, при котором одновременно обеспечи-
ваются высокая удельная скорость (характеризуется плотностью располо-
жения точек в сигнальном пространстве) и высокая помехоустойчивость
(отражается достаточным разнесением сигнальных точек между собой).
В качестве примера рассмотрим ансамбли сигналов с ФМ и ЛФМ.
Поскольку сигнальные точки при модуляции ФМ-2, ФМ-4 и ФМ-8,
рис. 2.31,а, б равноудалены от начала координат, энергия сигналов при
модуляции не меняется и сигналы имеют постоянную огибающую, что
позволяет применять их при работе РТР КС вблизи точки насыщения. При
этом следует учитывать, что при прохождении ФМ-сигналов через полосо-
вые фильтры спутникового тракта (передающей ЗС, приемной ЗС и РТР
КС) появляются нежелательные изменения их огибающей с глубиной моду-
ляции, зависящей от величины скачков фазы ФМ-сигнала. Например, при
изменении фазы ФМ-сигнала на ±180° глубина амплитудной модуляции
сигнала достигает 100%, что приводит к возникновению дополнительных
искажений из-за нелинейности РТР КС и соответствующих энергетических
потерь, которые необходимо учитывать при расчете энергетического бюд-
жета СРЛ [2].
Расчет вероятности ошибки при передаче сигналов методами ФМ раз-
личной кратности показывает одинаковую помехоустойчивость (значе-
ние BER при заданной величине £b/Wo) сигналов ФМ-2 (п? = 1) и ФМ-4
(т = 2). С ростом числа фаз (т>3) помехоустойчивость сигналов ФМ-8/
ФМ-16 быстро снижается, возрастают также собственные энергетические
потери модемов. Энергетическая эффективность сигналов ФМ-2 и ФМ-4
101
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
совпадают, но удельная скорость передачи (спектральная эффективность)
при ФМ-4 вдвое выше, чем при ФМ-2, поскольку сигнал ФМ-4 представля-
ет суперпозицию двух ортогональных сигналов ФМ-2. Этим объясняется
широкое применение модуляции ФМ-4 в различных СССВ [1, 2].
Энергия сигналов с АФМ не постоянна и зависит от конкретной реали-
зации передаваемого сигнала. Сигналы 16-АФМ и 32-АФМ содержат точки,
находящиеся на сферах с разными радиусами К2 и Й3, см. рис. 2.31,в,г,
что обеспечивает1 более эффективную объемно-сферическую укладку сиг-
налов по сравнению с сигналами ФМ-16 и ФМ-32 и позволяет их оптими-
зировать по критериям частотной и энергетической эффективности путем
введения помехоустойчивого кодирования.
Сигнальные точки ансамбля 16-АФМ, см. рис. 2.31,в, расположены на
двух концентрических сферах: с радиусом Ry - 4 точки и с радиусом R2- 12
точек, а при модуляции 32-АФМ, см. рис. 2.31,г, сигнальные точки располо-
жены на трех сферах: с радиусом R} - 4 точки, с радиусом R2- 12 точек и
01 on
а) г)
Рис. 2.31. Геометрическое представление пространства сигнальных точек
при использовании методов модуляции:
а - ФМ-2, ФМ-4; б - ФМ-8; в - 16-АФМ; г - 32-АФМ. Сигнальные точки ансамбля ФМ-2 соот-
ветствуют противоположным точкам (00-11) и (01-10) на рис. а
102
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Таблица 2.6. Оптимальные структуры сигналов АФМ
Виды СКК 16-АФМ 32-АФМ
Кодовая скорость PRC (г) Спектральная эффективное!-», ' Rz/Ri Спектральная эффективность Bj/Ri Я3/Я,
2/3 2,66 3,15 — — -
3/4 2,99 2,85 3,74 2,84 5,27
4/5 3,19 2,75 3,99 2,72 4,87
5/6 3,32 2,70 4,15 2,64 4,64
8/9 3,55 2,60 4,43 2,54 4,33
9/10 3,59 2,57 4,49 2,53 4,30
с радиусом R3 - 16 точек. Значения радиусов R2> R3 влияют на среднюю
энергию АФМ-сигнала, причем оптимальная пространственно-сферическая
укладка ансамблей сигналов 16-АФМ и 32-АФМ с учетом относительной
скорости (г) применяемого LDPC-кода достигается при соотношении радиу-
сов сфер R2/Ri и R3/R]> согласно табл. 2.6. Данные значения применяются
в си гнал ьно-кодовых конструкциях для спутникового цифрового вещания
на основе стандарта DVB-S2 [19].
Как показано на рис. 2.30, сигналы 16-АФМ и 32-АФМ требуют обеспе-
чения в канале передачи более высоких по сравнению с ФМ-4 значений
(C//V) = 9-16 дБ, где величина С определяется средней мощностью моду-
лированного сигнала. Уступая методу ФМ-4 по энергетической эффектив-
ности, методы модуляции 16-АФМ и 32-АФМ имеют значительно более
высокие показатели спектральной эффективности (2,66-4,49 бит/с/Гц)
и могут при соответствующей энергетике СРЛ обеспечить существенную
экономию необходимого частотного ресурса СССВ. Объемно-сферическое
расположение сигнальных точек делает применение сигналов 16/32-АФМ в
нелинейных спутниковых стволах РТР более предпочтительным по сравне-
нию с квадратурной AM (16/32-QAM), при этом в линейных каналах харак-
теристики ансамблей сигналов М-АФМ и M-QAM сопоставимы.
По сравнению с обычными ФМ-сигналами с постоянной огибающей
сигналы 16/32-АФМ более чувствительны к нелинейным искажениям и
требуют значительного снижения выходной мощности РТР КС от насыще-
ния (ОВО = 3-6 дБ). Для уменьшения влияния нелинейности РТР КС на
эти сигналы возможно применение динамических предискажений в моду-
ляторе передающей ЗС, позволяющих за счет линеаризации совокупной
характеристики нелинейности тракта передачи (передающая ЗС + РТР КС)
понизить энергетические потери в спутниковом канале на 1,7-3,4 дБ при
оптимальном выборе рабочей точки на РТР КС [19].
Удобной мерой потенциальной помехоустойчивости выбранных ансам-
блей ФМ- и АФМ-сигналов служит минимальное энергетическое расстояние
между сигнальными точками (d), зависящее от средней энергии сигнала,
расходуемой на передачу одной двоичной единицы (бита). Для идеального
приема сигналов с ФМ и АФМ различной кратности, величины d опреде-
лены в [15]
103
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
<1(ФМ-2/ФМ-4) = 2/^; сЦФМ-8) = 1,325^; сГ(ФМ-16) = 0,78/ЁЗ;
Л(АФМ-8) = 1,549/Щ; Н(АФМ-16) = 1,265/^.
Сравнение потенциальной помехоустойчивости сигналов ЛФМ-8/16 и
ФМ-8/16 (в линейном канале) по критерию энергетической эффективности
свидетельствует в пользу АФМ, требующей меньшее значение Еб/ЛГо (соот-
ветственно в 1,17/1,62 раза) для достижения нужной вероятности ошибки.
Причина преимущества АФМ перед ФМ в более плотном и равномерном
распределении сигнальных точек по пространству сигналов, что при рав-
ной средней энергии сигналов обеспечивает увеличение минимального
расстояния (d) между сигналами и, следовательно, более высокую поме-
хоустойчивость.
2.6.5. Влияние помех в канале на сигналы с ФМ
При анализе ЭМС СССВ и их координации необходимо учитывать воз-
действие внешних и внутренних (внутрисистемных) помех, которые в ряде
случаев оказывают доминирующее влияние на качество системы передачи.
Источниками внешних помех в СССВ, независимых от ретранслируемого
спутником полезного сигнала, могут быть главным образом помехи от
излучения ЗС и КС других спутниковых систем, сигналы наземных РЭС
фиксированной службы, работающих в общих полосах частот с сетями ФСС
и др. (см. главу 3 настоящей книги).
Внутрисистемная доля помех в СССВ обусловлена помехами от боковых
полос сигнала мешающей ЗС, неидеальной ортогональностью передавае-
мых сигналов при МДКР или продуктами нелинейных искажений, возни-
кающих в РТР КС при МДЧР. Кроме того, независимой помехой полезно-
му сигналу может быть сигнал ортогональной поляризации, излучаемый
спутником в той же полосе частот (при использовании поляризационного
уплотнения).
На практике при анализе ЭМС СССВ обычно складывают помехи (Г)
и шумы (W) по мощности, определяя суммарную величину отношения
С/(1 + Л0, и рассматривают сумму шума и помехи NE=N + 1, как Гауссов
шум, однако это не всегда справедливо. В общем случае влияние одиночных
помех ограниченного (малого и среднего) уровня на прием ФМ-сигналов
при их когерентном детектировании можно представить в виде требуемого
увеличения мощности полезного сигнала (увеличения отношения C/N на
входе демодулятора ЗС), необходимого для достижения той же вероятности
ошибки на бит (BER(Pb)) или на символ (Р5) в принятом сигнале, как и при
отсутствии помехи [24].
Результаты анализа помехоустойчивости приема сигналов ФМ-М (М =
= 2,4, 8,16) для простейшего случая воздействия помехи в виде одиночной
немодулированной несущей со случайной фазой на центральной часто-
те сл0 спектра ФМ-сигнала представлены в [24] графиками зависимости
104
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОПОЙ СВЯЗИ
Рис. 2.32. Характеристики помехоустойчивости при идеальном приеме сигналов ФМ-М и воз-
действии помехи в виде одиночной немодулиропаниой несущей со случайном фазой на цен-
тральной частоте <оо спектра ФМ-сигнала: а - ФМ-2; б - ФМ-4; в - ФМ-8; г - ФМ-16
вероятности ошибки на символ Ps от отношения С/N при разных уровнях
помехи (в диапазоне значений C/I от 5 дБ до со), рис. 2.32,а-г. При этом
для сигналов ФМ-М расчетные показатели вероятности ошибки в приеме
символа (Ps) и битовой вероятности ошибки (BER) связаны следующим
соотношением, которое превращается в равенство для случая сигналов с
ФМ-2:
Ps-(log2M)-1 < BER (Pft) < Ps. (2.105)
Эффект воздействия помехи на прием ФМ-сигнала мало изменяется и
в том случае, когда помехой, действующей в полосе ФМ-сигнала, является
узкополосный сигнал (по сравнению с полосой полезного ФМ-сигнала) с
постоянной огибающей и случайной угловой модуляцией, что лодтверж-
105
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Рис. 2.33. Ухудшение помехоустойчивости
приема сигналов ФМ-М при воздействии гар-
монической помехи различной мощности;
Рс/Рп _ отношение мощностей сигнала и поме-
хи (С/Г)
дается результатами эксперимен-
тального моделирования [24].
В более удобном виде зависи-
мость ухудшения помехоустой-
чивости приема из-за влияния
одиночной гармонической поме-
хи в канале с ФМ-М (М = 2, 4, 8,
16) при вероятности символьных
ошибок в канале Ps = 1 • 10-6 пока-
зана на рис. 2.33.
По оси ординат на рис. 2.33
отложена величина необходимо-
го прироста мощности полезно-
го сигнала ФМ-М при заданном
уровне шума (прирост C/N, дБ)
для компенсации снижения поме-
хоустойчивости в зависимости от
отношения сигнала к гармониче-
ской помехе С/1 (дБ), действую-
щей в полосе сигнала ФМ-М.
Как видно, при отношении
С/1 > 20 дБ, ухудшение помехоу-
стойчивости не превышает 0,5 дБ
(при ФМ-2) и 0,8 дБ (при ФМ-4). Сигналы ФМ-8 и ФМ-16 более чувстви-
тельны к помехе, ухудшение для них достигает соответственно 2 и 5,3 дБ.
Чтобы понизить ухудшение до 0,8 дБ при ФМ-16, необходимо обеспечить
отношение сигнала к помехе С/1 > 30 дБ, что на практике трудно осуще-
ствимо и препятствует применению в СССВ спектрально эффективных
многопозиционных методов ФМ-М (М >16) в условиях реальных помех как
между спутниковыми сетями, так и Помех от РЭС сетей ФС, работающих в
совмещенных полосах частот.
Из рис. 2.32 и 2.33 следует, что одиночная гармоническая помеха малого
и среднего уровня мощности (С/1 > 10-15 дБ) менее опасна, чем помеха в
виде Гауссового шума той же мощности. Например, при отношении мощ-
ности сигнала ФМ-4 к одиночной помехе С/1 =10 дБ требуемое для компен-
сации гармонической помехи увеличение отношения C/N достигает 4,5 дБ,
рис. 2.33 (при сохранении величины Ps=l-10“6). Если эквивалентная по
мощности помеха (С/1 = 10 дБ) будет Гауссовым шумом (АБГШ), то для
ее компенсации мощность полезного сигнала необходимо увеличить на 5,1
дБ (дополнительно на 0,6 дБ). При меньшем уровне помех (С/1 =15 дБ)
компенсация шумовой помехи потребует увеличения уровня сигнала ФМ-4
на 0,3 дБ больше, чем гармонической помехи.
При моделировании воздействия гармонических помех среднего уровня
(С/1 = 10-20 дБ) различной частоты на помехоустойчивость реального
106
ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ЛИНИЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
ФМ-демодулятора также отмечено дополнительное увеличение уровня
деградации Ps с уменьшением расстройки частоты помехи относительно
центральной частоты спектра ФМ-сигнала из-за влияния помехи на
схему восстановления опорной несущей частоты из принимаемого сигнала
при его когерентной демодуляции.
В случае одновременного воздействия на сигнал ФМ-М нескольких
помех большого уровня (С// ® 5-10 дБ) точных аналитических выражений
для анализа помехоустойчивости не существует и используются результаты
моделирования [24]. С ростом числа таких помех их влияние приближается
к влиянию Гауссового шума с эквивалентной мощностью.
2.6.6. Технические возможности систем передачи
сигналов с DVB-S2
В современных СССВ передача практически всех видов информации, в
том числе телевидения (видео и звука), телефонии, Интернета, данных и
других, обеспечивается цифровыми методами с применением спектрально
эффективных методов модуляции и помехоустойчивого кодирования, что
способствует повышению однородности спутниковых сетей, работающих в
совмещенных полосах частот. Международная стандартизация современ-
ного спутникового оборудования (сигнальные кодеки (АЦП/ЦАП), кодеки
помехоустойчивого кодирования (FEC), модемы, мультиплексоры), реали-
зующего наиболее эффективные цифровые методы обработки и передачи
информации, позволяет создавать на его основе как специализированные
по отдельным видам услуг сети, так и мультисервисные сети для предо-
ставления потребителям комплекса различных сервисов (ТВ стандартной и
высокой четкости, мультимедиа, Интернета), выдвигающих различные тре-
бования к показателям качества и защиты от ошибок в каналах СССВ.
В мультисервисных спутниковых сетях для защиты от помех сигналов
цифрового вещания, наряду с традиционными методами кодирования и
модуляции (метод ССМ по стандартам DVB-S/DVB-SNG), применяются
новые методы передачи с изменяемым и адаптивным (при наличии обрат-
ного канала у приемной ЗС) кодированием-модуляцией сигналов (методы
VCM/ACM по стандарту DVB-S2). Целью их применения является обеспече-
ние необходимых уровней защиты от ошибок для сигналов различных сер-
висов и динамической адаптации уровня защиты передаваемых сигналов
к текущим условиям распространения сигналов в диапазонах частот (6/4,
14/11, 18/12 и 30/20 ГГц), выделенных ФСС и РСС, рис. 2.34.
Режим VCM (изменяемые кодирование и модуляция) применяется с
целью обеспечения различного уровня защиты от ошибок для разных
сервисных компонент (стандартное ТВ и ТВЧ, звук, мультимедиа), пере-
даваемых в общем транспортном потоке DVB по СРЛ.
Режим АСМ (адаптивные кодирование и модуляция) используется для
интерактивных применений при передаче данных, позволяя в покадровом
режиме динамически перестраивать используемые методы модуляции и
107
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Рис. 2.34. Принципы изменяемого и адаптивного кодирования и модуляции (VCM/ACM)
сигналов, передаваемых по стандарту DVB-S2
кодирования сигналов, исходя из показателя качества приема сигнала
(по критерию С/ДО+/)земными станциями, при наличии у них обратного
канала.
Для реализации методов управления передачей сигналов в направле-
нии отдельных ЗС или групп ЗС, см. рис. 2.34, значения относительной
скорости помехоустойчивого кода (г) и вид модуляции сигналов каждого
из сервисов, передаваемых в общем транспортном потоке DVB, имеющем
периодическую пакетную структуру, могут меняться от кадра к кадру. При
этом, по экспертным оценкам, экономится до 4-8 дБ энергетического запа-
са в условиях «ясного неба», который теряется при традиционном методе
передачи с ССМ (постоянное кодирование и модуляция) и достигаются
необходимые показатели качества и готовности спутниковой сети при
использовании ЗС с минимальными размерами антенн.
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
Методы расчета взаимных помех при
совместном использовании частот
спутниковыми и наземными сетями
3.1. Общие положения
Оценка возможности совмещения различных РЭС в общей поло-
се частот требует проведения анализа электромагнитной обстановки.
Электромагнитной обстановкой принято называть совокупность мешаю-
щих радиосигналов от служб радиосвязи, работающих в рассматриваемой
полосе (или полосах) частот, влияющих вместе с полезным сигналом на
функционирование определенной радиосистемы. Для большинства радио-
служб установлены нормы и стандарты качества работы, учитывающие
техническую осуществимость и экономический фактор.
Совместное использование частот неизбежно ведет к возникновению
взаимных помех. Для обеспечения нормальной работы совмещаемых служб
устанавливаются критерии электромагнитной совместимости (ЭМС). ЭМС
называется способность РЭС одновременно функционировать в реальных
условиях эксплуатации с заданным качеством при воздействии на них
радиопомех и при этом не создавать вредных помех другим РЭС. Критерии
ЭМС по возможности нс должны затруднять развитие совмещаемых РЭС
и должны быть основаны на оценке допустимого уровня помехи и уровня
мощности полезного сигнала, обеспечивающих заданное качество работы.
Под допустимым уровнем помехи следует понимать наблюдаемую или
прогнозируемую помеху, удовлетворяющую количественным критериям
помехи и критериям совместного использования частот, содержащимся
в Регламенте радиосвязи, или в Рекомендациях МСЭ-R, или в специ-
альных соглашениях, которые предусмотрены Регламентом радиосвязи.
Критериями ЭМС служат такие значения взаимных помех, при которых
обеспечивается нормальная работа совмещаемых радиослужб. Обычно
это доля от допустимого уровня шума, разность уровней полезного и
мешающего сигнала или уровень мощности помехи на входе приемника.
Некоторое ухудшение качества работы радиослужб при их совмещении,
вызванное, например, увеличением уровня шума, должно быть скомпен-
сировано улучшением технических характеристик систем, повышением их
энергетических параметров.
109
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Совместное использование частот спутниковыми системами на ГСО
определяет несколько возможных сценариев возникновения помехи
(рис. 3.1), в частности:
• передача наземной станции создает помеху приему земной станции
(А1);
• передача земной станции создает помеху приему наземной станции
(А2);
• передача спутника одной системы создает помеху приему земной
станции другой системы (В1);
• передача земной станции одной системы создает помеху приему спут-
ника другой системы (В2);
• передача наземной станции создает помеху приему спутника (С1);
• передача спутника создает помеху приему наземной станции (С2);
• передача спутника одной системы создает помеху приему спутника
другой системы (Е);
• передача земной станции одной системы создает помеху приему зем-
ной станции другой системы (Г).
При координации частотных присвоений станций совмещаемых радио-
служб руководствуются критериями ЭМС и на их основе в зависимости
от сценария совмещения определяют необходимые условия, например
расположение спутниковых станций, ограничение излучаемой мощности,
разнос рабочих частот, разнос зон обслуживания и др. В некоторых случаях
координация частотных присвоений очень затруднена или практически
невозможна. Такое положение существует, например, при совмещении
систем фиксированной и фиксированной спутниковой службы. Для таких
случаев разработаны определенные условия, например соблюдение макси-
110
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
мально допустимых значений плотности потока мощности, создаваемой на
поверхности Земли излучениями космических станций, и мощности, излу-
чаемой наземными передающими станциями, что гарантирует выполнение
принятых критериев ЭМС.
Основой для расчета ЭМС может служить следующая формула
ко =р; + + Gr(0)-br-Lbo-Afli-At(O, (3.1)
где /(с) - уровень мощности мешающего сигнала на входе приемника
станции, подверженной помехе, дБВт; Р/ - мощность передатчика, соз-
дающего помеху, дБВт; Gfr((p) - усиление передающей антенны источника
мешающего сигнала в направлении на станцию, подверженную помехе,
дБ; (р - угол между направлением максимального излучения мешающего
сигнала и направлением на станцию, подверженную помехе; G,.(0) - уси-
ление приемной антенны станции, подверженной помехе, в направлении
на источник мешающего сигнала, дБ; 0 - угол между направлением мак-
симума диаграммы направленности и направлением на источник мешаю-
щего сигнала; Ьп Ь(' - потери в фидерном тракте передатчика и приемника
соответственно, дБ; LhG - потери передачи в свободном пространстве (2.8),
дБ; Ам - затухание мешающего сигнала в газах (2.12), дБ; At(г) - затухание
мешающего сигнала в дожде, превышаемое в течение г% времени (2.34),
дБ. На практике часто критерии ЭМС для спутниковых систем нормируются
при ясной погоде, тогда и Аг(г) не учитываются. Нормативная величина
/тах(0 определяется по критерию ЭМС. В тех случаях, когда критерием ЭМС
является допустимое значение отношения мощностей полезного и мешаю-
щего сигналов на входе приемника, так называемое защитное отношение
K(t), дБ, определяемое для t°/o времени, то
R(t) = C(O-7max(t), (3.2)
где C(t) - минимальный уровень мощности полезного сигнала на входе
приемника, который может быть меньше в течение не более чем t% вре-
мени, дБ.
Подчеркнем, что во всех рассматриваемых ниже сценариях мощность
мешающего сигнала следует определять в полосе частот, выделяемой филь-
трами приемника для оптимального приема полезного сигнала. В общем
случае при спектральной плотности мощности мешающего сигнала $,-(/)
1= jStfkffW, (3.3)
где k(f) - нормированный относительно сигнала коэффициент передачи
фильтра приемника.
Так, например, если в полосу полезного сигнала Afc попадает только
часть Aft всей полосы мешающего сигнала Д/(, а спектр мешающего сиг-
нала равномерный, то общую мощность помехи I, определенную по (3.1),
111
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Полезный сигнал
Мешающий сигнал
Рис. 3.2. Иллюстрация расчета величины
помехи при частичном перекрытии
используемых частот
следует пересчитать по очевидному
соотношению (рис. 3.2)
(з.4)
В самом простом случае, когда
полосы частот полезного и мешаю-
щего сигналов совпадают, а их спек-
тральная плотность постоянна в
пределах полосы частот, отношение
сигнала к помехе равно отношению
их спектральных плотностей
C/I = Sc/S{, (3.5)
Часто в качестве критерия допу-
стимой помехи служит отношение
мощностей теплового шума прием-
ника и мешающего сигнала на входе
приемника и собственного теплово-
го шума приемного тракта станции,
также приведенного к входу приемника, дБ:
= (3.6)
где N - мощность теплового шума приемника, дБ; N = 101ogkTA/np, дБ;
к=1,38-10“23 - постоянная Больцмана, Дж/К; Т - температура шума при-
емника, К; Д/пр - ширина полосы приемника, Гц. Этот критерий удобен
потому, что он сразу показывает, какую долю энергетического баланса
линии связи составляет помеха, так как пропускная способность линии
определяется отношением полезного сигнала к сумме помехи и теплово-
го шума C/(7 + W). Поэтому помеху можно рассматривать как некоторую
добавку к собственному шуму линии связи, так что в ряде случаев, в том
числе при координации между сетями спутниковой связи, используется
критерий Д7’/Т, эквивалентный I/N.
В случае, когда спектральную полосу помехи можно считать постоянной
в полосе полезного сигнала, по аналогии с (3.5)
7/N = Sr./N0, (3.7)
где - спектральная плотность теплового шума.
Критерии C/I и I/N связаны между собой очевидным соотношением
C/7=(C/W)/a/W), (3.8)
где C/N - отношение сигнала к собственному шуму линии связи в отсут-
ствие помех.
С помощью выражения (3.1) можно найти любую одну из входящих
в него величин при прочих заданных. Рассчитав сумму величин 1^,
112
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
и А, (г), можно затем найти допустимое расстояние между источником
мешающего сигнала и станцией, подверженной помехе, оценить возмож-
ность совмещения земной станции и наземных станций (сценарии А1, А2,
F). Рассчитав величину /(f), можно проверить выполнение критерия ЭМС
в заданной электромагнитной обстановке. Определив 6г(0), можно рас-
считать необходимый угловой разнос спутников 6. Наконец, вычислив Р'(>
можно определить необходимое ограничение ЭИИМ станции - источника
мешающего сигнала в направлении на станцию, подверженную помехе.
Практическое применение общей формулы (3.1) для конкретных условий
при различных сценариях совмещения рассмотрено в последующих раз-
делах настоящей главы.
3.2. Расчет взаимных помех между геостационарными
спутниковыми системами
3.2.1. Координационная дуга
Упрощенная оценка совместимости спутниковых систем на ГСО может
быть проведена на основе критерия координационной дуги. Считается,
что в случае, если угловой разнос между двумя геостационарными спут-
никовыми системами меньше определенного значения, установленного
Регламентом радиосвязи, они могут создавать друг другу вредные помехи
и необходимо проведение координации. Помехами от спутников с угловым
разносом более пределов координационной дуги ради упрощения расчетов
решено пренебречь. Проведенные на основе типовых параметров спут-
никовых сетей расчеты показали, что 80% сетей, для которых изменение
эквивалентной шумовой температуры не превышает нормы, находится за
границей координационной дуги [1]. Это послужило основанием принять
ее в качестве технического условия определения требований по коорди-
нации в ряде полос частот.
Пределы координационной дуги для неплановых полос частот установ-
лены в пределах от 8° до 16° в зависимости от используемого диапазона
частот и вида службы (см. главу 4, табл. 4.5). Для Плана ФСС координаци-
онная дуга принята равной 9° или 10° в зависимости от диапазона частот.
Однако помехи от спутников, находящихся в пределах координационной
дуги, также могут быть приемлемыми, что выявляется после проведения
оценки соответствия критериям I/N или C/I.
3.2.2. Расчет отношения помехи к шуму
Оценка совместимости между геостационарными системами спутнико-
вой связи (сценарии Bl, В2 и Е) основана на расчете отношения величины
помехи I к шуму N на входе приемника анализируемой системы. Методика
расчета зависит от того, в каком направлении мешающая и полезная спут-
никовые системы совместно используют полосы частот. При совмещении
113
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
на линии вверх (рис. 3.3), мощность помехи 1ир, дБВт (без учета затухания
в дожде и газах атмосферы) можно выразить следующим выражением:
'ир = ?*+ G€f(0f) -L't + G(0')sr, (3.9)
где Ре'г - максимальная мощность передатчика, подводимая к антенне
земной станции спутниковой системы, создающей помеху, дБВт; -
коэффициент усиления антенны земной станции мешающей спутниковой
системы в направлении на спутник, для которого создается помеха, дБ;
О,— топоцентрический угловой разнос между спутниками с учетом допусков
на удержание спутников по долготе, град
2 2 (
d12+d*-|84322sin-^-J
0,- = arccos
(3.10)
2^4,
- геоцентрический угловой разнос между спутниками с учетом допусков
на удержание спутников по долготе, который определяется разностью
орбитальных позиций рассматриваемых спутников, град; L’r - потери на
передачу в свободном пространстве (см. раздел 2.1), дБ, определяемые по
формулам
£'= 101og(4nd//c)2 (3.11)
или
L't = 20(log/+ logd’) + 32,45,
(3.12)
где/ - частота несущей, МГц; d' - расстояние между спутником, для кото-
рого создается помеха, и мешающей земной станцией, км
(Г = 42 64471-0,2954cosy, (3.13)
cos y = cos (p cos А(3.14)
114
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
Земная станция
Рис. 3.4. Возникновений помех на линии космос-Земля (сценарий В2)
где ф - географическая широта рассматриваемой земной станции (если
cosxp < 0,151, то спутник находится под плоскостью горизонта и не виден
с данной ЗС), град; ДХ - разность по долготе между спутником и зем-
ной станцией, град; G(0%. - коэффициент усиления приемной антенны
спутника, которому создается помеха, в направлении на мешающую зем-
ную станцию, дБ; 0' - угол, отсчитываемый от оси приемной антенны этого
спутника в направлении на мешающую земную станцию, град.
Мощность шума N определяется по приведенной выше формуле, кото-
рую можно записать также в виде, дБВт
Nup = k + 10(lgr, + lgBw), (3.15)
где Bwup - ширина полосы частот полезного сигнала, Гц; к - постоянная
Больцмана, равная -228,5 дБ (Дж/К); Ts - шумовая температура приемника
спутника, К.
Далее определяется отношение I/N (3.6).
При совмещении на линии вниз, что соответствует сценарию В1
(рис. 3.4), помеха (без учета ослабления в атмосфере) определяется сле-
дующим выражением, дБВт
Abvn = Pst + ^Wst + G(6')er“-4> (3.16)
где P/r - максимальная мощность передачи, подводимая к входу антенны
мешающего спутника, дБВт; G'(q>)st ~ коэффициент усиления передающей
антенны мешающего спутника в направлении на земную станцию системы,
которой создается помеха, дБ; G'(9')er - коэффициент усиления приемной
антенны земной станции, которой создается помеха, в направлении па
115
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
мешающий спутник, дБ; Lf' - потери на передачу в свободном пространстве,
дБ (3.11, 3.12).
Мощность шума, дБВт
= к + l<We + lgBwdown), (3.17)
где Bivdmvn - ширина полосы частот полезного сигнала, Гц; Тс - шумовая
температура приемника земной станции, для которой создается помеха, К.
Если системы совместно используют частоты как на линии Земля-
космос, так и на линии космос-Земля, искомое общее значение помеха/
шум, дБ, находится по формуле, дБ
( J&L (3.18)
(I/N\. = -101g|J0 10 +10 10 J.
В сценарии Е рассматривается случай, когда спутники используют
одни и те же частоты в разных направлениях (рис. 3.5), т.е. один спутник
использует полосу частот для передачи, а другой - для приема сигналов.
Это может случиться при распределении той же полосы частот для спут-
никовой службы как в направлении вверх, так и в направлении вниз на
одинаковой основе в разных Районах.
Для этого случая мощность помехи, дБВт
Г = P;r+ G'(<P)„ + G(G’)„- (3.19)
где Е(0% = P'st + Gr((p)sr - ЭИИМ мешающего спутника в направлении на
спутник, для которого создается помеха; G(0')jr - коэффициент усиления
приемной антенны спутника системы, которой создается помеха, в направ-
лении на метающий спутник, определяется по (3.12), где d - расстояние
между спутниками.
116
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
Мощность шума N рассчитывается по (3.15).
В Регламенте радиосвязи ДНА определяется следующими уравнениями
[4], определяющими также область главного лепестка, дБ:
для >100 (максимальное усиление 48 дБ)
(Г) I
-о , о°<е<е„1,
32-251og0,
-10,
еР1<е<ег,
0г<0<48,
48°<6<180°,
(3.20)
для D А < 100 (максимальное усиление < 48 дБ)
^тах
J[) У2
-2.5-10"3 —6 ,
U )
0°<0<0Dl,
g„ ет(„5е<1оо£,
52-101og—-251og0, 100- <0<48°,
X- D
(3.21)
10-101ogy,
48°<0<180о,
где
Gj = 2+151og(DA);
Ofll=2o£jGmax-Gi;
( DT0,6
.0,. =15,85 - ;
ш
(3.22)
Gm.)X - максимальное усиление антенны; если отношение D/Х не дано,
тогда 201og(DA)sGmax - 7,7; 0 - угол отсчитываемый от оси главного луча
антенны.
При координации спутниковых сетей и расчете помех стороны часто
соглашаются определять усиление современных антенн земных станций с
улучшенной пространственной избирательностью в направлении, отлич-
ном от главной оси, по эталонной диаграмме направленности антенны
[3], дБ
29-25 log 0,
G = J32-25 logO,
20°<0<48°,
0rojn =max(l°;100X./D).
(3.23)
-10, 48° <0<180°,
117
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Следует отметить, что выбор антенны с более высокой пространствен-
ной избирательностью может несколько облегчить достижение согласия
при координации.
Справочная диаграмма излучения антенны на спутнике, рекомендуемая
для проведения анализа ЭМС и разработки антенн, представлена в [5]. Для
антенны с одним лучом эллиптической или круговой формы выражение
для G(y), дБ, выглядит следующим образом:
<*(ЧО = Gm-3(y/yb)c> при yft < у — аУь» (3.24)
G(y) = Gm + Ln 4- 20 log z, при ay6 < у < 0,5byb,
G(y) = G,„+LjV, при 0,5byh < V
G(y) =X- 25logy, при byb < у < Y,
G(y) = Lf, при Y < у < 90°,
G(y) =LB, при 90° < у < 180°;
X=G„, + Lw + 251og(bV|,) и y=bVl10°>M<G"+I''-w, (3.25)
где Gm - максимальное усиление антенны, дБ, определяемое по формуле
[4]
Gm = 44,45-10 log а-10 log [3, (3.26)
где аир- углы раскрыва сечения луча диаграммы направленности на
уровне -3 дБ, соответствующие большой и малой оси эллипса в сечении
главного луча, град. При этом принимается, что эффективность антенны
(коэффициент использования площади раскрыва) составляет 55%; уь -
половина ширины главного луча (по уровню 3 дБ) в рассматриваемой
плоскости, град; LN - уровень ближнего лепестка диаграммы излучения, дБ,
относительно максимального усиления, дБ; LF = 0 дБ - уровень последнего
лепестка диаграммы направленности, дБ; z = a/p;
£б = тах(15 +£w + 0,25Gm+5logz; 0),
а, b, с- коэффициенты, значения которых представлены в табл. 3.1.
Таблица 3.1. Коэффициенты для определения эталонной диаграммы
направленности спутниковой антенны
Av> ДБ а b с
-20 2.S3./I - logs 6,32 2
-25 6,32 2
-30 - 6,32 —
118
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
Если известны сведения об используемой в анализируемых системах
поляризации и если сигнал и помеха имеют разную поляризацию, в рас-
четах может быть дополнительно учтена поляризационная развязка Z
(табл. 3.2.) [6] (мощность помехи следует уменьшить в Z раз).
Таблица 3.2. Коэффициент развязки по поляризации Z
Поляризация системы Коэффициент развязки
Полезной Мешающей по поляризации Z
Левосторонняя круговая (1.НС) Правосторонняя круговая (RHC) 4
Левосторонняя круговая (1.КС) Линейная (L) 1.4
Правосторонпая круговая (RHC) Линейная (1,) 1,4
Левосторонняя круговая (1.НС) Левосторонняя круговая (t.MC) 1
Правосторонная круговая (RHC) Правосторонняя круговая (RHC) 1
Линейная (L) Линейная {(.) 1
Принятые в рекомендациях МСЭ-Р нормы допустимого отношения поме-
хи к шуму приведены в табл. 3.3. Следует отметить, что при оценке ЭМС
между системами ПСС также нормируется время (для суммарной
помехи) и У% (для единичной помехи), в течение которого возможно
превышение предельной относительной величины помех. Для различных
систем ПСС и У% определяются на основе требований к готовности
системы [7-13].
Таблица 3.3. Нормы ЭМС (отношение помеха/шум)
Защищаемая служба Критерий ЭМС I/N Источник МСЭ-Р
ФСС Мощность суммарной помехи не превышает 25% (20% для систем с повторным использованием полосы частот в одной системе (ПИПЧ)) от величины общих шумов на входе демодулятора (при максимально допустимой вероятности ошибки 10 6 - Рек. S.523-4), ие более б% - от любой одной системы ФСС Рек. S.523, S.735, S.1323, S.1432
ПСС Мощность суммарной помехи не превышает 24% (20% для систем с ПИПЧ) от величины общих шумов на входе демодулятора в (100 - Х)% времени. Мощность единичной помехи не превышает 6% от величины общих шумов на входе демодулятора в (100-У)% времени Рек. М.1183
Пример оценки ЭМС на основе расчета отношения помехи к шуму пред-
ставлен в табл. 3.4.
Таблица 3.4. Пример расчета ЭМС (//N)
Исходные данные Система, подверженная помехе Мешающая система
Служба ФСС
Орбитальная позиция 66uE±0,lo 64,5°Е±О,1°
Сценарий совместного использования На линии вверх
119
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Окончание табл. 3.4
Исходные данные Система, подверженная помехе Мешающая система
Зоны обслуживания Перекрываются
Полоса частот Совпадают
Диаграмма направленности антенны ЗС (3.20)
Т5 160 К
Р* 24 дБВт
0.- 1,5°
G;t(i,s°) 27 дБ
21 дБ
L's (3.6) 199,7 дБ
106 Гц
Расчетные формулы (3.9-3.15)
ш 87,1%
Норма i/N (табл. 3.3) 25%
Вывод. При заданных параметрах мешающей системы критерий ЭМС
не выполняется, совместимость анализируемых систем не обеспечивается.
Основная причина несовместимости заключается в том, что позиция для
мешающего спутника выбрана близко к положению спутника, для которого
создается помеха, и зоны обслуживания совпадают.
Защита пассивных служб. Для нормирования допустимого уровня поме-
хи, создаваемой спутниками ФСС и ПСС пассивным сенсорам, расположен-
ным на борту спутников, которые используются в спутниковых службах
исследования Земли (ССИЗ), космических исследований (СКИ) и метео-
рологии (МетСС), применяется величина порогового уровня радиометра
ДР, Вт [14]:
AP = K&TeBwrr (3.27)
где К - постоянная Больцмана; ДТе - радиометрическое разрешение сенсо-
ра, К; Bwr - эталонная полоса частот радиометрического канала, Гц.
Норма ЭМС приведена в табл. 3.5.
Таблица 3.5. Норма ЭМС
Защищаемая служба Норма ЭМС Источник МСЭ-Р
СКИ, ССИЗ, МетСС Максимальный уровень помехи не превышает 20% от ДР Рек. RS. 1029-2 Реэ.(ВКР-07) 750, 751, 752 Отчет SM.2092
3.2.3. Расчет отношения сигнала к помехе
Как указано в начале данной главы, часто используемым на практике
методом оценки ЭМС является расчет отношения сигнала к помехе [15,
16]. Критерий ЭМС в данном случае можно записать как
120
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
(C/D-(C/Dn>0, (3.28)
где C/I - действующее значение отношения сигнала к помехе, дБ; (С/0п -
нормативное значение отношения сигнала к помехе, дБ.
В том случае, если неравенство выполняется, создаваемые между сетями
помехи считаются допустимыми. Если оно не выполняется, тогда требуется
проведение координации для согласования рабочих характеристик и необ-
ходимых ограничений на параметры спутниковых систем.
Действующее значение помехи 1 в зависимости от сценария совмещения
рассчитывается по формулам (3.9, 3.16). Действующее значение сигнала
при совместном использовании частот на линии вверх (сценарий В2, см.
рис. 3.3), дБВт
= Pcf + Ga-L(-A^-At(t) + G,r, (3.29)
где Рег- мощность передачи, подводимая ко входу антенны земной станции
полезной спутниковой системы, дБВт; Gc( - максимальный коэффициент
усиления антенны земной станции полезной спутниковой системы, кото-
рой создается помеха, дБ; Lt - потери на передачу в свободном простран-
стве, дБ; А^ - затухание сигнала в газах, дБ; А{(г) - затухание сигнала в
дожде, превышаемое в течение времени; Gsr - коэффициент усиления
приемной антенны спутника в зоне обслуживания, дБ.
Мощность мешающего сигнала I определяется по приведенной выше
формуле (3.9) или (3.16) в зависимости от сценария совмещения и затем
по (3.28) оценивается соблюдение критерия.
Отмстим, что на линии вверх затухание сигнала и помехи некоррели-
ровано, поскольку земные станции, излучающие полезный и мешающий
сигналы, как правило, располагаются далеко друг от друга. Поэтому наи-
худшее (наименьшее) отношение С/I будет наблюдаться при максималь-
ном (соответствующем необходимой готовности) затухании полезного сиг-
нала и при отсутствии дополнительного ослабления мешающего сигнала в
атмосфере. Однако обычно этим обстоятельством пренебрегают, и крите-
рий С/I определяется в условиях ясного неба для полезного и мешающего
сигнала, только в Плане РСС 2-го Района предусмотрено нормирование
отношения С/I для указанного выше худшего случая.
При совмещении на линии вниз, что соответствует сценарию В1 (рис. 3.4),
величина сигнала определяется следующим выражением, дБВт:
Q0lwl = Prt + <?(e)sf + Gre-Lt, (3.30)
где Ps( - максимальная мощность передачи, подводимая к входу антенны
спутника полезной системы, которой создается помеха, дБВт; С(0)я - коэф-
фициент усиления передающей антенны спутника системы, которой созда-
ется помеха, дБ в зоне обслуживания; Lc - потери на передачу в свободном
пространстве, дБ; Ger - максимальный коэффициент усиления приемной
антенны земной станции, которой создается помеха, дБ.
121
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Если системы совместно используют частоты как на линии вверх, так
и на линии вниз, общее значение отношения сигнал/помеха находится по
формуле, дБВт,
Wy <c/i^
10
C//v=-101og[10 10 +10
(3.31)
Принятые нормы ЭМС при оценке отношения сигнал/помеха приведены
в табл. 3.7.
Таблица 3.7. Нормы ЭМС (С//)
Защищаемая служба I !ор.ма ЭМС, дБ Источник МСЭ-Р
ФСС «?//)„= C/N+Y2.2 Рек. S.739, 740, 741
РСС (звук) (С/Л„=16,9 - 36.3 (в зависимости от типа системы) Рек. ВО. 1504
РСС 21,7-22 ГГц (С/0Р=29,5 Рек. ВО. 1785
План ФСС (С//)п=21 (суммарная помеха), (C//)r=25 (единичная помеха, в том числе 26,65 на линии вверх, 30 на линии вниз) Прил. ЗОВ
План РСС Район 1,3 На линии вниз: (С/!)„ = 21 дБ (совмещенный канал), (С7П„= 16 дБ (соседний канал). На линии вверх: (С//)п= 27 дБ (совмещенный канал) Прил. 30, ЗОА
План РСС Район 2 Общее для линий вверх и вниз: (С//)п=28 дБ (совмещенный канал), (С//)„ = 13,6 дБ (соседний канал) Прил. 30, ЗОЛ
Примечание. Данные но Плану РСС представляют собой критерии для расчета эквивалент-
ного запаса по защите, применяемые в случае цифровых сигналов.
Пример оценки ЭМС на основе расчета отношения сигнал/помеха при-
веден в табл. 3.8.
Таблица 3.8. Пример расчета ЭМС (С/1)
Исходные данные Система, подверженная помехе Мешающая система
Орбитальная позиция 1° в.д Г в.д
Полоса частот 14±0,40 ГГцТ 14*0,40 ГГц?
Сценарий совмещения Линия вверх
Зоны обслуживания Перекрываются
Prt 17 дБВт
G/r 59,5 дБ
206 дБ 206 дБ
36,5 дБ
24 дБВт
g;(6°) (3.22) 12,5 дБ
21 дБ
Вид сигнала Цифровой
В,л., полоса частот сигнала 26 МГц 26 МГц
122
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
Окончание табл. 3.8
Исходные данные Система, подверженная помехе Мешающая система
R„ требуемая скорость передачи 40 Мбит/с 40 Мбит/с
Модуляция Чстздрехпозиционная фазовая манипуляция
C|ii?Ain 44,9 дБ
Eh/Nn (10'6) (табл. 2.4, глава 2) 10,8 дБ
C/N (2.104, глава 2) 14,7 дБ
(С/0п (табл. 3.7) (C//)„ = C/N + 12,2 = 26,9 ДБ
С/! (3.9,3.29) 36.3 дБ
C/f-(C//)„ 9,4 дБ
Критерии ЭМС выполняются, величина создаваемой помехи не превы-
шает допустимой нормы, совмещение систем возможно без изменения
эксплуатационных характеристик рассматриваемых сетей, соглашение о
завершении координации может быть заключено.
3.3. Расчет взаимных помех между системами наземных и
спутниковых радиослужб (линия Земля-космос)
3.3.1. Расчет отношения помехи к шуму
Нормирование отношения помехи к шуму является основным критери-
ем и при оценке ЭМС между наземными и спутниковыми сетями на линии
Земля-космос (сценарий С1, рис. 3.6).
Рис. 3.6. Возникновение помех между наземной и спутшпсовой системами на линии
Земля-космос (сценарий С1)
123
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Мощность мешающего сигнала на входе приемника космической стан-
ции можно найти по формуле, дБВт
Аф = -Ц + g ; (0), (3.32)
где Р'\ - максимальная мощность передатчика, подводимая к антенне
наземной станции фиксированной или подвижной службы, дБВт; G'f(0,) -
коэффициент усиления антенны наземной станции в направлении на спут-
ник, которому создается помеха, дБ. При расчетах могут использоваться
эталонные модели [17-19]; L\ - потери распространения в свободном про-
странстве определяются по формулам (3.11, 3.12), дБ; б£г(0) - коэффици-
ент усиления приемной антенны спутниковой системы, которой создается
помеха, в направлении на мешающую наземную станцию, дБ.
Мощность шума Лг приемного тракта бортового ретранслятора косми-
ческой станции определяется по (3.15). Принятые нормы ЭМС при оценке
отношения помеха/шум приведены в табл. 3.9.
Таблица 3.9. Нормы ЭМС
Защищаемая служба Норма ЭМС Источник МСЭ-Р
ФСС Мощность помехи не превышает 6% от величины общих шумов системы при ясном небе Рек. S.1432-1
ФСС Мощность помехи, усредненной в любой десятиминутный период времени, не превышает 10% от общих шумов на входе демодулятора для более чем 20% времени любого месяца Рек. SF.558-2 Рек. SF.1486
СКИ (активная), ССИЗ (актинная) 5250-5350 МГц Максимальное отношение помехи к шуму ня входе при- емника спутниковой системы не превышает -6 дБ. Рек. Р.1613
Примечание. Очевидное расхождение между Рек. 8.1432 и Рек. SF.558 ангоры разрешить
нс могут; практического значения это не имеет, поскольку в работе ограничиваются соблю-
дением пределов излучения наземных станций, указанных в следующем разделе, и реальной
координации между системами ФС и ФСС не проводят.
3.3.2. Ограничения излучений наземных станций
В связи с большим количеством наземных систем, работающих в полосах
частот, также распределенных на равной основе для спутниковых служб,
координация каждой отдельной системы не представляется возможной. В
этой связи выполнение норм ЭМС достигается за счет условий, устанавли-
ваемых Регламентом радиосвязи. Эти условия заключаются в специальных
требованиях к направлению максимального излучения антенны наземной
станции и ограничении ЭИИМ и мощности передачи, излучаемой в сторону
геостационарной орбиты.
Требования к направлению максимального излучения антенны пред-
ставлены в табл. 3.10 [20, 21]. Они состоят в том, что места расположения
передающих станций фиксированной и подвижной служб должны выби-
124
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
раться, насколько это практически возможно, так, чтобы при превышении
указанной максимальной ЭИИМ направление максимального излучения
любой передающей антенны отличалось от направления на геостационар-
ную орбиту по крайней мере на величину указанного угла, принимая во
внимание атмосферную рефракцию.
Помимо этого, максимальная ЭИИМ станции фиксированной или под-
вижной службы не должна превышать +55 дБВт, а мощность передатчика,
подводимая к антенне станции фиксированной или подвижной службы, не
должна превышать +13 дБВт в диапазоне от 1-10 ГГц и +10 дБВт в диа-
пазоне выше 10 ГГц.
Таблица 3.10. Ограничения ЭИИМ и направления максимального излучения
для наземных станций
Диапазон частот, ГГц ЭИИМ (дБВт) Минимальный угол, град
1-10 10-15 25,25-27,5 Выше 15 за исключением 25,25-27,5 +35 +45 +24 (в любой полосе 1 МГц) +55 2 1,5 1.5 Нет ограничений
Если выполнение представленных выше ограничений по направлению
максимального излучения практически неосуществимо в связи с условиями
эксплуатации, то к станциям наземных систем применяются более жесткие
требования по ограничению максимальной мощности (табл. 3.11).
Таблица 3.11. Ограничения мощности наземных станций
Диапазон частот, ГГц Угол в любом направлении от ГСО, 5, град Максимальная ЭИИМ, дБВт Максимальная мощность, дБВт
1-10 5 < 0,50 47 13
0,50 < 8 < 1,50 47 + 8(5 - 0,5)
>10 8 < 1,50 - 10
При создании новой РРЛ трасса должна проектироваться так, чтобы
представленные выше требования строго выполнялись. Дня этого в каждом
месте расположения наземной станции можно найти азимуты двух точек
прицеливания передающих антенн, которых следует избегать как минимум
на 2°. Азимут рассчитывается по формуле [22]
л (£(Р
А = arccos —=----- ---г, (3.33)
tg [arccos(cos а/6,63) - а]
где А - азимут или его дополнение до 360°, измеряемые от направления на
юг в северном полушарии и от направления на север в южном полушарии;
Ф - широта наземной станции; а - геометрический угол места точки на
ГСО.
125
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Азимут следует определять с учетом атмосферной рефракции, влияние
которой проявляется в изгибе радиолуча в сторону Земли таким образом,
что луч под углом места с может достичь ГСО под углом места а = а-т,
где т - абсолютная величина коррекции. Значение т зависит от клима-
тической зоны, в которой расположена станция, ее высоты над уровнем
моря, атмосферных условий и может достигать нескольких десятых долей
градуса. На станциях РРЛ, расположенных на средних и высоких широтах,
небольшие изменения т вызывают значительные изменения азимутов двух
соответствующих точек на ГСО, куда направляется луч антенны станции.
В каждом месте предполагаемого расположения станции РРЛ необходимо
определять зоны углов, в пределах которых могут находиться азимуты А,
и направление антенн выбирать вне границ этих зон.
В большинстве случаев величина коррекции может быть рассчитана на
основе предположения об экспоненциальной закономерности изменения
показателя преломления. Необходимая информация для учета влияния
рефракции содержится в [22] и Рек. Р.453-8, Р.834-3.
Рис. 3.7. ['рафики для выбора направления антенны РРЛ в зависимости от широты
установки передающей наземной станции
На рис. 3.7 представлены графики, с помощью которых можно выбирать
направление антенны станции РРЛ, отличающиеся от направления на ГСО
по крайней мере на 2°, не производя расчеты. Графики можно исполь-
зовать, если угол места антенны наземной станции лежит между +3° и
-1°, что является наиболее часто встречающимся на практике случаем.
Кривая А дает азимуг при угле места +3°, отстоящий на 2° от ГСО при
минимальном изгибе трассы луча из-за рефракции (No = 250, AN = минус
30, h = 0), Nq - показатель преломления на уровне моря; AN - градиент
экспоненты показателя преломления. Кривая В дает азимут при угле места
антенны минус 1° и при максимальном изгибе трассы луча из-за рефракции
126
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
(ДГ0 = 400, AN = минус 68, h = 1,5 км). Кривая С определяет азимут без учета
влияния рефракции при нулевом угле места. Если азимут антенны станции
РРЛ выбирается вне границ, обозначенных А и В, то при выполнении усло-
вий относительно угла места и показателя преломления гарантируется, что
угол между направлением максимального излучения антенны и направле-
нием на ГСО будет нс менее 2°.
В настоящее время получили широкое распространение наземные систе-
мы беспроводного доступа, работающие в полосах частот ФС. Эти системы
часто используют антенны с весьма широким лучом и возможность выпол-
нения приведенных выше норм вызывает сомнение. Разработка соответ-
ствующих норм пока не сделана.
3.4. Расчет взаимных помех между системами наземных
и спутниковых радиослужб (линия космос-Земля)
3.4.1. Расчет отношения помехи к шуму
Методика оценки ЭМС при совмещении спутниковых и наземных систем
на линии космос-Земля иллюстрируется рис. 3.8 (сценарий С2).
Мощность помехи на входе приемника наземной станции рассчитыва-
ется, дБВт
U*.n = P«-»-^(8) + Gt,.(0')-LJ, (3.34)
Рис. 3.8. Возникновение помех медду наземной и спутниковой системами па линии
космос-Земля (сценарий С2)
127
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
где P’t - максимальная мощность передачи, подводимая ко входу антенны
мешающего спутника, дБВт; G'/S) - коэффициент усиления передающей
антенны мешающего спутника в направлении на наземную станцию систе-
мы, которой создается помеха, дБ; G;r(0') - коэффициент усиления прием-
ной антенны наземной станции, которой создается помеха, в направлении
на мешающий спутник, дБ; L't - потери на передачу в свободном простран-
стве, дБ (3.11, 3.12).
Мощность шума N определяется по формуле, дБВт
Ar=k + 10(logT4 + logB„(), (3.35)
где Вм - ширина полосы частот наземной станции, Гц; Т( - шумовая тем-
пература приемника наземной станции, которой создается помеха; к -
постоянная Больцмана.
Нормы ЭМС при оценке отношения помеха/шум приведены в табл. 3.12.
Таблица 3.12. Нормы ЭМС (J/N)
Защищаемая служба Норма ЭМС Источник МСЭ-Р
ФС Отношение помехи к шуму на входе приемника ФС не должно быть выше чем -6 или -10 дБ в зависимости от типа системы в течение не более чем 20% времени Рек. F.758-4
ФС 17,7-19,3 ГГц Отношение помехи к шуму па входе приемника ФС нс должно быть выше чем -10 дБ в течение не более чем 20% времени; отношение помехи к шуму на входе приемника ФС нс должно быть выше чем +14 дБ к течение не более чем 0,01% времени; отношение помехи к шуму не должно превы- шать + 18 дБ в течение не более чем 0,0003% времени Рек. F.1495
ФС 10,7-12,75 ГГц Отношение краткосрочной помехи к шуму не должно превы- шать 20 дБ Рек. F.1495
Приведенные критерии с огромным превышением помехи над шумом
в малом проценте времени противоречат всему предыдущему материалу
и нуждаются в некотором разъяснении. Дело в том, что распростране-
ние радиосигнала в наземных линиях фиксированной службы существен-
но отличается от его распространения в системах спутниковой связи.
Вследствие отражений от поверхности Земли и от слоев атмосферы сум-
марный полезный сигнал на входе приемника подвержен глубоким зами-
раниям, в том числе весьма быстрым (этот процесс рассмотрен в главе 2
настоящей книги). Поэтому энергетический баланс наземной линии ФС
выбирается так, чтобы огромный запас был достаточен для обеспечения
нужного отношения сигнала к шуму в малые доли времени, определен-
ные коэффициентом готовности. В остальное время на линии ФС имеется
очень высокое, избыточное отношение сигнала к шуму, и в это время
может быть допущен аномально высокий уровень помех от спутниковых
128
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
систем при условии, конечно, что моменты возрастания помехи и глубо-
кого ослабления полезного сигнала не совпадают во времени. Переменная
помеха, возрастающая в малую долю времени, может возникать только
от негеостационарных спутников, процессы движения спутника и зами-
рания наземного сигнала - процессы независимые и некоррелированные,
поэтому вероятность совпадения выбросов помехи и провалов сигнала
пренебрежимо мала.
3.4.2. Ограничения плотности потока мощности, создаваемой
на поверхности Земли излучением космических станций
Наиболее широко используемым на практике методом выполнения
норм ЭМС для данного сценария совмещения является ограничение ППМ,
создаваемой космическими станциями на поверхности Земли [23-25].
Считается, что выполнение установленных пределов гарантирует, что уро-
вень создаваемых помех не превысит допустимых норм ЭМС. Регламент
радиосвязи не разрешает использование излучений СССВ, которые не
удовлетворяют установленным ограничениям. Расчет ППМ (без учета зату-
хания в дожде и газах атмосферы) проводится по формуле, дБВт/м2 (см.
раздел 2.1 данной книги)
ППМ = + G't(5) - lOlogW, (3.36)
где P/f, дБВт, принимается равной максимальной мощности, подводимой к
входу антенны анализируемого спутника, в случае, если эталонная полоса,
в которой нормируется предельное значение ППМ, шире, чем полоса частот
сигнала BW4. В остальных случаях, когда рассматриваются широкополосные
сигналы, P/t определяется по формуле, дБВт
Р'=$5 + Внт, (3.37)
где S£-спектральная плотность мощности передатчика спутника, дБВт/Гц;
B1W. - эталонная ширина полосы частот, дБГц; G;t(6) - коэффициент уси-
ления передающей антенны анализируемого спутника в направлении на
наиболее неблагоприятно расположенную станцию наземных служб на
анализируемой территории, дБ; d - расстояние между спутником и рас-
сматриваемой точкой на поверхности Земли (3.13, 3.14), м.
Применяемые предельные значения ППМ приведены в табл. 3.13.
Пример расчета ЭМС представлен в табл. 3.14.
129
130
Таблица 3.13. Пределы ППМ для геостационарных систем
Диапазон частот Служба Предел, дБ(Вт/м2), при угле прихода (8) относительно ropnaoirra Эталонная ширина полосы частот
О’-5* 53-25° 25e-90°
1670-1700 МГц ССИЗ МетСС -133 1,5 МГц
1518-1525 МГц (применима к тер- ритории США между 71° з. д. и 125° э. д. в Районе 2) псс (космос-Земля) 0os8s4° 4°<8<20° 20Э<8<60’ 60’< 8 £90’ 4 кГц
-181,0 -193,0 +20 logS -213,3 + 35,6 logo -150,0
1518-1525 МГц (применима ко всей остальной территории США в Районе 2) ПСС (космос-Земля) 0^8^43,4° 43,4’<5<60’ 603<6<90° 4 кГц
-155,0 -213,3 + 35,6 logS -150,0
1525-1530 МГц (Район 1. Район 3) 1670-1690 МГц 1690-1700 МГц 1700-1710 МГц 2025-2110 МГц 2200-2300 МГц МетСС (космос-Земля) ССКИ (космос-Земля) (космос-космос) ССКЭ (космос-Земля) (космос-космос) ССИЗ (космос-Земля) (космос-космос) О’-5° 5’-25° 25°-90’ 4 кГц
-154 -154 + 0,5(3-5) -144
2500-2690 МГц 2520-2670 МГц 2500-2516,5 МГц 2500-2520 МГц 2520-2535 МГц ФСС РСС ПСС Спутниковая служба радиоопределения -136 -136+11/20(8-5) -125 1 МГц
3400-4200 МГц ФСС (космос-Земля) (ГСО) -152 -152 + 0,5(8-5) -142 4 кГц
4500-4800 МГц 5670-5725 МГц 7250-7850 МГц ФСС (космос-Земля) МетСС (космос-Земля) ПСС, ССКИ -152 -152 + 0,5(8-5) -142 4 кГц
5150-5216 МГц ФСС (космос-Земля) -164 4 кГц
6700-6825 МГц ФСС (космос-Земля) -137 -137 + 0,5(8-5) -127 1 МГц
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
131
Диапазон частот Служба
6825-7075 МГц ФСС (космос-Земля)
8025-8500 МГц ССИЗ (космос-Земля) ССКИ (космос-Земля)
10,7-11,7 ГГц ФСС (космос-Земля)
12,2-12,75 ГГц (Район 3) 12,5-12,75 ГГц ФСС (космос-Земля)
15,43-15,63 ГГц ФСС (космос-Земля)
17,7-19,3 ГГц ФСС (космос-Земля) МетСС (космос-Земля)
19,3-19,7 ГГц 22,55-23,55 ГГц 24,45-24,75 ГГц 25,25-27,5 ГГц 27,500-27,501 ГГц ФСС (космос-Земля) ССИЗ (космос-Земля) Межспутии ковая служба ССКИ (космос-Земля)
31,0-31,3 ГГц 34,7-35,2 ГГц ССКИ
31,8-32,3 ГГц ССКИ
32,3-33 ГГц Межспутниковая служба
37-38 ГГц СКИ
37,5-40 ГГц ФСС ПСС
40-40,5 ГГц ФСС
Продолжение табл. 3.13
Предел, дБ(Вт/м2), при угле прихода (б) относительно горизонта Эталонная ширима полосы частот
0=-5° 5°-25° 25°-90°
-154 и-134 -154 + 0,5(5-5) и 134 + 0,5(5 - 5) -144 и -124 4 кГц 1 МГц
-150 -150 + 0,5(5-5) -140 4 кГц
-150 -150 + 0,5(5-5) -140 4 кГц
-148 -148 + 0,5(5 - 5) -138 4 кГц
-127 5*-20а: -127 20°-25’: -127 + 0,56 (5-20) 25’-29°: -113 29°-ЗГ: -136,9 + +251og(5-20) ЗГ-90’: -111 1 МГц
-115 -115 + 0,5 (5-5) -105 1 МГц
0*-5в 5е-25° -105 1 МГц
-115 -115 + 0,5(5 - 5)
-115 -115 + 0,5(5-5) -105 1 МГц
-120 -120 + 0,75(5 - 5) -105 1 МГц
-135 -135 + (5 - 5) -115 1 МГц
-125 -125 + (5 - 5) -105 1 МГц
О’-5” 5°-20° 20°-25° 25э-90’ 1 МГц
-127 -127+(4/3) (5-5) -107+0,4(5-20) -105
-115 5-25° -105 1 МГц
-115+0,5(5-5)
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
132
Окончание табл. 3.13
Диапазон частот Служба Предел, дБСВт/м2), при угле прихода (б) относительно горизонта Эталонная ширина полосы частот
0°-5° 5°-25° 25°-90й
40,3-42 ГГц ФСС РСС -120 5°-15° 15’-25° -105 1 МГц
-120 + (5 - 5) -110 + 0,5(5-15)
42-42,5 ГГц ФСС РСС -127’6 5°-20° 20°-25° -105 1 МГц
-127 + (4/3)(5-5) -107 + 0,4(5-20)
В Районе 1: 47,5-47,9 ГГц 48,2-48,54 ГГц 49,44-50,2 ГГц ФСС -115 5°-25с -105 1 МГц
-115 + 0,5(5-5)
Таблица 3.14. Расчет ЭМС (Ограничения ППМ)
Исходные данные Спутниковая система
Диапазон частот 10700-11200 МГц
Служба ФСС
Орбитальная позиция спутника 42» в.д.
Защищаемая территория Территория, видимая со спутника
Координаты анализируемой позиции 117,24° в.д; 20,43° ю.ш.
21,7 дБВт
-52,6 дБВт/Гц
27 МГц
^Irir 4 кГц (36 дБГц)
-16,6 дБВт
g-(-p<s% = g;xx 33 дБ
101og4-rd2 -162,1 дБ
Предел ППМ -150 дБВт/м2 в 4 кГц
Действующее значение ППМ -145,7 дБВт/м2 в 4 кГц
Вывод. Нормы ППМ нарушаются, рассмотренное частотное присвоение не может использоваться с данными
энергетическими параметрами. Необходимо уменьшить коэффициент усиления антенны или мощность сигнала по
меньшей мерс на 4,3 дБ с тем, чтобы установленные oi-раничения ППМ выполнялись.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
3.4.3. Пороговые значения ограничения плотности потока
мощности на поверхности Земли
Для ряда полос частот в диапазоне ниже 3 ГГц, распределенных на рав-
ной основе ПСС или РСС и наземным службам, выполнение условия ЭМС в
некоторых случаях требует проведения координации. Техническим услови-
ем определения необходимости координации является превышение поро-
гового предела ППМ на поверхности Земли. Если они не превышаются,
координация рассматриваемой системы по соответствующему положению
Регламента радиосвязи не требуется [26]. Действующие пороговые преде-
лы ППМ, применяемые к спутниковым системам на ГСО, представлены в
табл. 3.15 [27].
Таблица 3.15. Пороговые пределы ППМ (ГСО)
Полоса частот, МГц Служба, к кото- рой приме- няется Защищаемая служба Пороговые пределы ППМ, дБ(Вт/м2) Эта- лон- ная полоса
Угол прихода 3
0<6<5° 5 <8525° 25<6s90°
137-138 400,15-401 ПСС Все наземные за исключением воздушной под- вижной (OR) -125 4 кГц
137-138 ПСС Воздушная под- вижная (OR) -140 4 кГц
1492-1525 псс /Чналогооая ФС Телефония -146 -146 + 0,5(8-5) -136 4 кГц
-128 -128+0,5(8-5) -118 1 МГц
Все другие наземные -128 -128 + 0,5(8-5) -118 1 МГц
1518-1525 псс Аналоговая ФС Телефония -146 -146 + 0,5(8-5) -136 4 кГц
-128 -128 + 0,5(6-5) -118 1 МГц
Все другие наземные -128 -128 + 0,5(8-5) -118 1 МГц
1525-1530 псс Аналоговая ФС Телефония -146 -146 + 0,5(6-5) -136 4 кГц
-128 -128 + 0,5(6-5) -118 1 МГц
Все другие наземные -128 -128+0,5(6-5) -118 1 МГц
2160-2200 псс Аналоговая ФС Телефония -146 -146 + 0,5(6-5) -136 4 кГц
-128 -128 + 0,5(8-5) -118 1 МГц
Вес другие наземные -128 -128 + 0,5(6-5) -118 I МГц
2483,5-2500 псс Все наземные -146 -146+0,5(8-5) -136 4 кГц
-128 -128 + 0,5(8-5) -118 1 МГц
133
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Пример расчета ЭМС представлен в табл. 3.16.
Таблица 3.16. Расчет ЭМС (Координационные пределы ППМ)
Исходные данные Спутниковая система LDR
Диапазон частот 1525-1530 МГц
Служба ПСС
Орбитальная позиция спутника 164° в.д.
Защищаемая территория Россия
Координаты анализируемой позиции (Владивосток) 43,8° с.ш. 131,54° в.д.
Pf( 13,6 дБВт
st -25,5 дБВт/Гц
820 кГц
1 МГц
р« 13,6 дБВт
G'('P)M = G^« (рис. 3.9) 28,9 дБ
101og4nd2 -162,0 дБ
Пороговое значение ППМ (о £ 5°, цифровал ФС) -128 дБВт/м2 в 1 МГц
Действующее значение ППМ -119,5 дБВт/м2 в 1 МГц
Notice ID : 107520226
Administration: F
Satellite Network : DRN-D3
Beam : LDR
Emission / Reception : E
Polarization: C
Service Area Number : 0
Service Area Name:
Reason : C
Satellite Position: -164.000
Antenna boresight
-------- QdB
Рис. 3.9. Диаграмма направленности передающего луча LDR
Вывод. Для обеспечения ЭМС рассматриваемой спутниковой сети и наземных сегсй на тер-
ритории Российской Федерации необходимо проведение координации.
134
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
3.5. Расчет взаимных помех между земными станциями
спутниковых систем и станциями наземных радиослужб
3.5.1. Расчет отношения помехи к шуму
Сценарии возникновения помехи на наземных трассах между земны-
ми станциями разных спутниковых систем, работающих на совпадающих
частотах в противоположных направлениях (сценарий F), а также между
земными станциями и наземными системами, иллюстрируются рис. ЗЛО
(сценарий А1 и А2).
При сценарии совмещения А1 (передающая наземная станция создает
помеху приемной земной станции) мощность помехи, дБВт, можно рас-
считать следующим образом:
I = P' + G'-Lb(t) + G;r, (3.39)
где Р'и - максимальная мощность передатчика наземной станции, дБВт;
G', - коэффициент усиления антенны наземной станции по направлению
к анализируемой ЗС, дБ; Lh(t) - затухание радиосигнала при распростра-
нении вдоль трассы от наземной станции до земной станции, дБ. В целом
на наземных трассах может существовать несколько механизмов распро-
странения, индивидуальный вклад которых в общее затухание зависит от
таких факторов, как климат, радиочастота, требуемый процент готовности,
Рис. 3.10. Возникновение помех между земными станциями, работающими на совпадающих
частотах в противоположных направлениях, а также между земными и наземными станциями
(сценарии Al, Л2, Г)
135
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
расстояние и топография трассы (см. раздел 2.3). Также большое влияние
может оказать учет профиля местности; напомним, что из-за многолучевого
характера распространения полезный и мешающий сигналы, приходящие
по наземным трассам, подвержены глубоким быстрым замираниям (в слу-
чае сценариев А1 и F полезный сигнал - спутниковый и быстрым замирани-
ям не подвержен). G'(r - коэффициент усиления приемной антенны земной
станции по направлению к мешающей наземной станции, дБ.
Шум ЗС определяется по (3.17). Нормы ЭМС были представлены в
табл. 3.9.
Для сценария А2 (передающая земная станция создает помеху приемной
наземной станции) мощность помехи, дБВт, можно определить как
7(t) = P; + G' -VO + G,;, (3.40)
где Pt'f - максимальная мощность передатчика земной станции, дБВт;
G^ - коэффициент усиления антенны земной станции по направлению к
анализируемой наземной станции, дБ; G,r - коэффициент усиления при-
емной антенны наземной станции по направлению к мешающей земной
станции, дБ.
Шум наземной станции определяется по (3.35). Нормы ЭМС представ-
лены в табл. 3.12.
Для сценария F (передающая земная станция создает помеху приемной
земной станции) расчет помехи проводится следущим образом, дБВт
Z(t)=^ + Gc'r-Mf) + G;r, (3.41)
где Get - коэффициент усиления антенны земной станции по направле-
нию к анализируемой приемной земной станции, дБ; С'г - коэффициент
усиления приемной земной станции по направлению к мешающей земной
станции, дБ.
Шум ЗС, как и в сценарии А1, определяется по (3.17), нормы ЭМС пред-
ставлены в табл. 3.9. Отметим, что сценарий F может иметь место только
в случае, если земные станции используют обратное распределение частот
на линиях вверх и вниз (как говорят, работают в реверсе).
3.5.2 Построение координационной зоны
Общие положения. Обеспечение норм ЭМС между земными станция-
ми и наземными системами в совместно используемых полосах частот на
национальной территории является прерогативой национальной адми-
нистрации. Обычно на практике для этого применяются нормы частотно-
территориального разноса (см. раздел 7.3).
В том случае, если земная станция располагается вблизи государствен-
ной границы, для совместимости с наземными системами и ЗС, располо-
женными на территории других государств, может понадобиться проведе-
ние международной координации. Совместимость между ЗС, использующи-
ми одну и ту же полосу частот в разных направлениях, обычно решается
136
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
при координации спутниковых сетей. Тем не менее ввод в эксплутацию
конкретной станции в новом месте расположения или типовых станций
с параметрами, отличными от указанных в заявке на координацию сети,
будет также требовать проведения координации этих земных станций.
Определение требований по координации земных станций и наземных
систем, совместно использующих полосу частот с одинаковым приорите-
том, основано на построении координационных зон [27-29]. Регламент
радиосвязи дает определение терминов:
• координационная зона - зона вокруг земной станции, совместно
использующей частоты с наземными станциями, или вокруг передающей
земной станции, совместно использующей частоты, распределенные для
спутниковой службы в обоих направлениях, с приемными земными стан-
циями, за пределами которой уровень допустимых помех не превышается,
и, следовательно, координации нс требуется;
• координационный контур - линия, ограничивающая координацион-
ную зону;
• координационное расстояние - расстояние в данном азимутальном
направлении от земной станции, совместно использующей одну поло-
су частот с наземными станциями, или от передающей земной стан-
ции, совместно использующей одну полосу частот, распределенную в двух
направлениях, с приемными земными станциями, за пределами которого
уровень допустимых помех не превышается и, следовательно, координации
не требуется.
Принцип использования координационной зоны основан на техниче-
ских оценках того, что РЭС могут испытывать помехи, уровень которых
выше допустимого предела только в том случае, если они находятся внутри
координационной зоны. Координационный контур строится путем расчета
и построения координационных расстояний во всех направлениях азиму-
та от анализируемой земной или наземной станции. В том случае, если
какие-либо РЭС расположены вне координационной зоны, считается, что
вероятность создания для них помехи выше допустимого уровня пренебре-
жимо мала, и они нс учитываются при координации.
Координационная зона служит только для определения стран, которые
могут быть потенциально затронуты и которым должны быть посланы
запросы о координации. Решение вопросов совместной работы реальных
систем, попадающих в координационную зону, должно быть основано на
проведении двусторонних переговоров по условиям совместного исполь-
зования частот с учетом технических характеристик затронутых РЭС, их
расположения, рельефа местности и атмосферных условий.
В соответствии с Регламентом радиосвязи в зависимости от сценария
совмещения координационная зона определяется одним из следующих
способов:
• расчетом координационных расстояний для каждого из направлений
азимута;
137
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
• расчетом максимального значения координационного расстояния и
его применением для всех направлений азимута;
• использованием во всех направлениях предварительно определенного
координационного расстояния.
Расчет координационного расстояния. Определение координацион-
ного расстояния основано на расчете мощности допустимой помехи на
входе антенны приемной наземной или земной станции в зависимости от
рассматриваемого сценария совмещения. Требуемое значение ослабления
мешающего сигнала от выхода мешающего передатчика до входа при-
емника, подверженного пемехе, определяется минимально допустимыми
потерями передачи для р% времени. Таким образом, координация между
системами не требуется, если предполагаемые потери распространения
мешающего сигнала между двумя РЭС равны или больше, чем минималь-
но требуемые для установленного процента времени. Как и во всех других
методах предварительной оценки совместимости РЭС, метод определения
координационной зоны основан на ряде предположений, в частности:
♦ затухание мешающего сигнала является равномерно убывающей
функцией расстояния;
♦ местоположение наземных станций или земных станций, с которыми
должна осуществляться координация, неизвестно;
• угол места приемных земных или наземных станций не учитывается;
• анализируемые РЭС расположены на одной высоте.
В зависимости от сценария совмещения оценка распространения меша-
ющего сигнала проводится на основе двух типов распространения (см.
раздел 2.3):
• тип 1, распространение по дуге большого круга, когда учитывается
рефракция, т.е. искривление траектории волны, вызванное неоднородным
строением тропосферы, волноводное распространение, отражение и пре-
ломление в слоях атмосферы, поглощение в газах и экранирование за счет
рельефа местности;
• тип 2, когда учитывается рассеяние мешающего сигнала гидрометео-
рами. Помехи, вызванные этим механизмом распространения радиоволн,
могут возникать между земной станцией и наземными станциями на боль-
ших расстояниях, если приемные и передающие лучи антенн пересекаются
в зоне интенсивного дождя.
Расчет координационного расстояния может быть разбит на следующие
этапы:
♦ рассчитываются минимально требуемые потери передачи;
• определяются минимальное и максимальное координационные рас-
стояния;
• проводится итерация с одинаковым шагом, обычно 1 км, на каждом
шаге рассчитывая значение действительных потерь передачи и сравнивая
их с требуемыми. Отсчет начинается в сторону повышения от минималь-
ного координационного расстояния. Итерация прекращается при условии,
138
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
что величина действительных потерь равна или превышает минимально
требуемые, а также если анализируемое расстояние превышает макси-
мальное.
Для распространения типа 1 формулу для определения минимально
требуемых потерь передачи, дБ, можно записать как
Lb(p}=Pt + Gt + Gr-1г(р), (3.42)
р - процент времени, в течение которого уровень допустимой помехи от
одного источника может быть превышен р =р0/л, %; р0 - процент времени,
в течение которого помеха от всех источников может превысить предельно
допустимый уровень; п - количество источников помех с эквивалентным
одинаковым уровнем, которые считаются некоррелированными для малых
процентов времени; L&(p) - минимально требуемые потери для р% време-
ни, дБ; Рг - максимальная мощность передачи в эталонной полосе на входе
антенны наземной или земной станции, которая создает помеху, дБВт;
Zr(p) - допустимый уровень мешающего сигнала, дБВт, в эталонной полосе
частот, который может быть превышен не более чем в р% времени на выхо-
де приемной антенны станции; G, - коэффициент усиления передающей
антенны наземной или земной станции, дБ; Gr - коэффициент усиления
приемной антенны земной или наземной станции, для которой создается
помеха, дБ. При определении Gt и Gr для наземной станции используется
максимальный коэффициент усиления антенны, для земной - коэфициент
усиления антенны в направлении горизонта.
Для модели распространения типа 2 используется более простое выра-
жение, так как принимается, что минимальные потери, дБ, не зависят от
коэффициента усиления антенны земной станции
Lx(p)=Pt + Gx-/r(p), (3.43)
Lx(p) - минимально требуемые потери для р% времени, дБ; Gx - макси-
мальное усиление антенны наземной станции, дБ.
Предположение о независимости затухания сигнала от усиления антен-
ны земной станции является, конечно, серьезным упрощением, но имеет
обоснование, связанное с тем, что по мере уменьшения усиления проис-
ходит расширение луча антенны и, следовательно, растет объем простран-
ства, рассеяние от которого создает мешающий сигнал.
Предельно допустимый уровень мешающего сигнала, дБВт, может быть
определен по формуле
/г(р) = 101og(/cTeB) +NL+101og(10M,/1°-l)-W, (3.44)
где к - постоянная Больцмана, 1,38 • 10"23 Дж/К; Те - шумовая температура
приемной станции, К, отнесенная к выходу приемной антенны. Для боль-
шинства сценариев в расчетах используется предварительно рассчитанный
параметр, тем не менее в том случае, если известны реальные параметры,
139
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
можно использовать формулу
Те = Te+ (/d-1)290+ 1ПТГ,
(3.45)
Та - шумовая температура, вносимая приемной антенной, К; Zfl - численное
значение потерь в линии передачи (например, в волноводе) между выходом
антенны и входом приемника; Тг - эквивалентная шумовая температура
приемника, К.
Для случаев, когда рассматривается
совместная работа двух земных станций,
работающих в различных направлениях,
Таблица 3.15. Эталонные значения
эквивалентной шумоной
температуры приемников ЗС
Диапазоны частот, ГГц тг, к
F<10 75
10 £/<17 150
/>17 300
могут использоваться эталонные значения
Тг (табл. 3.15).
В (3.44) имеем: NL - шум, вносимый
линией, дБ. Для спутникового ствола, он,
в частности, учитывает шумы на
вверх и интермодуляцию. В общем
принимается, что NL = 1 дБ для спутниковой линии и NL = 0 дБ для
ной линии; В - эталонная полоса частот, Гц, т.е. ширина полосы
системы, подверженной помехе, в пределах которой мощность мешающего
линии
случае
назем-
частот
излучения может быть усреднена; Ms - эксплуатационный запас линии, дБ.
Это величина, на которую шум в линии в условиях ясного неба может быть
увеличен из-за действия мешающего сигнала при выполнении требований
по качеству работы системы, для которой создается помеха (учитывается
энергетический запас на замирания, имеющийся в линии, подверженной
помехе). Для аналоговых наземных систем принимается, что М5 = 33 дБ и
для цифровых Ms = 25-40 дБ. Для аналоговых ФСС М, = 7 дБ. Для цифровых
ФСС в диапазоне ниже 10 ГГц Ms = 2 дБ, от 10 до 17 ГГц - = 4 дБ и выше
17 ГГц - М5 = 6 дБ. Можно рассчитывать Ms непосредственно на основе
норм на относительную величину допустимой помехи (табл. 3.9, 3.12).
Формулу для расчета эксплуатационного запаса можно выразить как, дБ,
Ms = 10 log( ДМ/100 + 1), (3.46)
W - показатель эквивалентности тепловому шуму мешающих излучений в
эталонной полосе. Он определяет величину теплового шума, эквивалент-
ного величине мощности помехи и приводящего к тому же ухудшению
качества работы системы, как и тепловой шум (подробнее см. раздел 2.6.5).
При расчете координационной зоны коэффициент W можно принять рав-
ным 0 дБ, т.е. не принимать во внимание. Если полосы частот полезного
и мешающего сигнала не полностью совпадают, необходимо принимать во
внимание ту часть мощности помехи, которая попадает в полосу частот
полезного сигнала, как это указывалось ранее (3.4).
Типовые параметры РЭС, используемые для расчетов предельно допу-
стимого уровня мешающего сигнала, представлены в [27].
140
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
Коэффицент усиления антенны земной станции (Gt или Gr в зависи-
мости от рассматриваемого случая) по направлению к горизонту является
функцией угла между главной осью антенны и направлением к горизонту в
рассматриваемом направлении ф(а) (3.20-3.22). При расчетах ф(а) можно
не учитывать неизбежное на практике отклонение параметров орбиты
спутника от установленных, поскольку в настоящее время нестабильность
положения геостационарных спутников весьма мала. Для расчета ф(а) при-
меняются следующие основные формулы:
\|//i,S) = arccos(sincpsin i + cos <p cos i cos 6);
(3.47)
Es(i,3) = arcsin<
Kcos^(t,8)-1
[l + K2-2Kcosvs(i,6)]1/2
a*(i,8) = arccos
sin i-cos 7, sin ф
sinys cos<0
(3.48)
(3.49)
0.5(1,6) = aj(i,8) для спутников, расположенных к востоку от земной станции
(8^0); a,(i,8) = 360°-a*(i,8) для спутников, расположенных к западу от
земной станции (8 < 0);
ф(а, i,8) = arccos {cos q, (а) cos (г, 8) cos [а - а, (t, 8)] + sin£h(a)sin е, (i, 8)}, (3.50)
где <р - широта земной станции (положительная для северного полушария,
отрицательная для южного полушария), град; 8 - разница по долготе между
земной станцией и спутником, град; i - широта подспутниковой точки
(положительная для северного полушария, отрицательная для южного
полушария), град; характеризующая отклонение от строгой экваториталь-
ности; vs(i’,8) - дуга большого круга между земной станцией и подспутни-
ковой точкой; аД(,8) - азимут1 спутника при наблюдении с земной станции,
град; £$(i,3) - угол наклона спутника при наблюдении с земной станции,
град; ф(а,1,8) - угол между осью основного луча антенны и направлением
на горизонт, град; а - азимут спутника в рассматриваемом направлении,
град; eh - угол места горизонта в рассматриваемом направлении, град;
К - отношение радиуса орбиты к радиусу Земли принимается равным
6,62.
На практике полагаем достаточным рассмотреть вариант расчета ф(а),
когда земная станция работает с одним спутником, который идеально распо-
ложен на ГСО, т.е. наклонение орбиты отсутствует, i = 0. Из (3.47-3.S0):
ф(а)= ф(а,0,80), град. (3.51)
141
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Минимально допустимые координационные расстояния <^п, км, для
обоих типов распространения можно рассчитать по следующим форму-
лам:
4in=ioo+bzZ для 7< 40 ГГц; (3.52)
, _(54-Ж+10(/-40) для 40 ГГц <7 < 54 ГГц; (3.53)
amin - . 14
^min = Ю для 54 ГГц<7<66 ГГц; (3.54)
д _ 10(75-Л+ 45С/-66) для 66 ГГц<7<75 ГГц; (3.55)
“min
^min = 45 для 75 ГГц <7< 90 ГГц; (3.56)
<U=45-^° для 90 ГГц<7<105 ГГц, (3.57)
где f - несущая частота, ГГц; - радиоклиматический параметр, учиты-
вающий возможные аномальные условия распространения при условии
ясного неба, %
201,67-0,015^ фг<70°;
4,17, <рг>70°;
(3.58)
ПО, |<₽г|<1,8«, (3'59)
где ф - широта земной станции, град.
При оценке распространения по типу 1, в частности для расчета макси-
мально допустимого расстояния, большую роль играет тип поверхности
Земли на трассе распространения сигнала. В этой связи земной шар раз-
делен на четыре радиоклиматические зоны, в частности:
• зона А1 - побережье, до уровня 100 м выше уровня моря и до 50 км
от границы моря;
♦ зона Л2 - вся суша, за исключением зоны А1;
♦ зона В - «холодные моря» и большие водные пространства, рас-
положенные выше 30° широты, за исключением Средиземного и Черного
морей;
• зона С - «теплые моря» и большие водные пространства, располо-
женные ниже 30° широты, а также Средиземное и Черное моря. Под
большими водными пространствами подразумеваются озера, имеющие
142
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
площадь больше чем 7800 км2. Максимальные
координационные расстояния для диапазона
частот ниже 60 ГГц в зависимости от зоны
представлены в табл. 3.16. В том случае, если
анализируется тракт распространения, про-
ходящий по разным зонам, выбирается наи-
большая величина из указанных значений для
соответствующих зон.
Для частот выше 60 ГГц максимальное
координационное расстояние, км, можно рас-
считать по формуле
d,naxl = 80-lOlogp,
Таблица 3.16. Максимальные
координационные расстояния
(распространение тина 1)
Зона Максимальное координационное расстояние, км
А1 500
А2 375
В 900
С 1200
(3.60)
где р - процент времени, %, в течение которого помеха от всех источников
может превышать предельно допустимый уровень.
Максимальное координационное расстояние при распространении
типа 2 в зависимости от широты расположения земной станции представ-
лено в табл. 3.17.
Таблица 3.17. Максимальные координационные расстояния (распространение тина 2)
Широта, град 0-30 30-40 40-50 50-60 >60
Максимальное расстояние, J,nax2, км 350 360 340 310 280
Методика расчета потерь передачи при распространении типа 1 раз-
личается в зависимости от диапазона частот в связи с разной спецификой
затухания волн. В этой связи спектр разделен на три диапазона: 100-790
МГц; 790 МГц - 60 ГГц и 60-105 ГГц.
В диапазоне 100-790 МГн модель распространения основана на эмпи-
рической оценке статистических результатов измерений. Для трасс рас-
пространения, полностью находящихся в радиоклиматических зонах А1 и
А2, расчет потерь, дБ, осуществляется по формуле
1ы(р) = 142,8 + 20 log/ + lOlogp + df + 4, (3-61)
для трактов распространения, полностью находящихся в радиоклимати-
ческой зоне В,
4<(p) = 49,911ogWf+1840/1'76)+l,195/)'w3(logp),’39di(l'w+(0<01d;-70)x
x(f-0,1581) + (0,02-2- 10-5p2)dl + 9)72-10‘9d2p2+20,2+AJl, (3.62)
для трактов распространения, полностью находящихся в радиоклиматиче-
ской зоне С,
143
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
£^(p)=49,3431og(4+1840/1?S8)+l,266(logp)^68+2,598^d/>’453+
+ (0,0374-70) (/-0,1581) +1,95 • 10’1042р3+20,2+Ah. (3.63)
В том случае, если тракт распространения проходит по разным зонам,
общие потери, дБ, рассчитываются как
\U‘
Ах=МР)+ 1-ехр -5,5^
k Ъ J
x[£w(p)-Ih<(p)], (3.64)
где р - процент времени, в течение которого помеха от всех источников
может превысить предельно допустимый уровень, %; 4 - расстояние, ана-
лизируемое на i-м шагу; 4 = dmin + is; i = 0,1,2...,s - шаг итерации; d^ - наи-
большая непрерывная протяженность тракта передачи над сушей (А1+А2),
км; - потери распространения экранирования местностью, дБ
Д,=201г(1+4,5е^/2)+еь/1л+А^ для е„>0°, (3.65)
A„ = 3[(f+ 1)1/2-0,0001/-1,0487]е(, для O°>0h >-0,5°, (3.66)
4=-1,5[(f+l),/2-0,0001/-1,0487] для 0„ <-0,5°, (3.67)
dh - расстояние до радиогоризонта, км. Минимальное значение принима-
ется 0,5 км, максимальное - 5 км. В случае, если реальное значение неиз-
вестно, используется минимальное; Gh - угол места горизонта, т.е. угол
из центра антенны земной станции между горизонтальной плоскостью и
физическим горизонтом, град; Ad - поправка, учитывающая расстояние до
радиогоризонта, дБ
Ad=15 1-ехр
[l-expt-O^3)].
(3.68)
Ддя_диапазона 790 МГц - 60 ГГц модель распространения должна учи-
тывать тропосферное рассеяние, волноводное распространение и эффект
преломления на границе различных слоев атмосферы. Потери, дБ, учиты-
вающие волноводное распространение, рассчитываются по формуле
Цр)=(7d+ Гя)й,- + (1,2 + 3,7 10"3d() log(p/p) + 12(р/р)г' + Са+А„ (3.69)
где - составляющая, учитывающая зависимость волноводного распро-
странения от частоты, дБ/км
УсГ = 0,05/1/э,
/- несущая частот, Гц; ys - затухание в газах, дБ/км [30];
/g 7о 4* Y, vdi (df/dt) + 7 lV(js (1 df/d(-),
(3.70)
(3.71)
144
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
dt - суммарная протяженность тракта распространения над сушей (зоны
Д1 и А2), км; у0 - затухание в сухом воздухе, дБ/км, [30];
Уо =
7,19-10-3
6,09 4,81
' /2+0,227 ' (/-57)М,50
/2-10’3 дляЛ 56,77 ГГц;
(3.72)
10, для/>56,77 ГГц,
Ylvd/ - затухание в водяных парах для зон А1 и А2, дБ/км
K^=Ylv(7,5);
'fwds “ затухание в водяных парах, дБ/км, для зон В и С, дБ/км
bwff =Ь(Ю,О);
(3.73)
(3.74)
y,v - затухание в водяных парах, дБ/км, является функцией табличного
значения плотности водяных паров р [31], дБ/КМ
Ylv(p) = | 0,050+ 0,0021р +--------
V (/-57)2 + 8,5
/2р-10"4;
(3.75)
Р - изменение условий волноводного распространения, дБ,
Р = РсИ1Р2Р4- (3.76)
Необходимые коэффициенты и связанный с р коэффициент Г! расчиты-
ваются следующим образом:
Р1 = —— г -1*5 ^д 16-6,6т Г496+0,345тП 0,2 > (3.77)
р2= (2,48-10-^; (3.78)
ц4=< 1О(-о,935+0,017бФг)1о»ц, днд <70о. Ю^’о^ч дляфг>70°; (3.79)
о = -0,6- 8,5 • 10-9d3,lx; (3.80)
т=1-ехр[-(4,12-10-^*)];
(3.81)
^.pJ0|Ltm'-°^-exP{-C9>51-4>81ogP+0-19S<1°gP^]10'6rf‘'13}’ 0.82)
\.Z, иио О — log Р)
d, - расстояние, анализируемое на i-м шагу; df = dmin+is; f = 0,l,2..., обыч-
но шаг итерации 5 = 1 км; dfm - наибольшая непрерывная протяженность
тракта передачи над сушей (Д1 +Л2), км; Р€ - радиоклиматический пара-
метр (3.58); <рг - параметр, зависящий от широты земной станции (3.59);
145
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
C2i - корректирующий фактор, дБ, служит для того, чтобы не получались
чрезвычайно большие координационные расстояния, противоречащие
практическом}' опыту совмещения РЭС (3.69)
C21. = Z(/)(d;-dmin)T; (3.83)
Z(f) = O дБ/км для /< 0,4 ГГц и /> 60 ГГц; (3.84)
Z(f) = 3,3833X(log/+0,3979)7(375-dmin) для 0,4 ГГц </<0,79 ГГц ; (3.85)
Z(f) =Х для 0,79 ГГц < /< 4,2 ГГц; (3.86)
Х(/) = -0,8659X(log/-1,7781)7(375-dmin) для 4,2 ГГц < /<60 ГГц. (3.87)
X принимается равным 15 дБ для передающих земных станций и 25 дБ для
приемных земных станций; Aj в (3.69) - поправка, учитывающая волно-
водное распространение над морскими поверхностями, дБ
Aj = 122,43 + 16,5Iog/+A;,+-—(3.88)
1 + ас
dc - расстояние от ЗС до береговой линии моря в рассматриваемом направ-
лении; Ah - потери распространения из-за экранирования местностью, дБ,
(3.65-3.67).
Потери для тропосферного рассеяния, дБ
Lr(p) = 201og(df) + 5,73-10-',(112-15cos(2(p))d1.+(Yo + r,w)df-A1; (3.89)
yM = Y„3,0 [см. (3.78)]. (3.90)
Для диапазона частот от 60-105 ГГц модель распространения основана
на оценке затухания сигнала в свободном пространстве и оценке поглоще-
ния газами. Потери в общем виде можно записать как
Мр) = + 201og(df)+2,6[l -exp(-d,/10)log(p/50)+£v дБ, (3.91)
- удельная величина, учитывающая поглощение в газах, дБ/км
Ygm — Yo?n 4 Yim» (3.92)
yom “ удельное затухание в сухом воздухе, дБ/км
Ywn = [2 • 10"4 (1 -1,2-КГ5/1*5)+-т---+----------------- х
(/-63)2 + О,936 (/-118;75)2+1,771
х/26,24-10~4 для/>63,26 ГГц; (3.93)
?0П1= 10 для /< 63,26 ГГц; (3.94)
146
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
Тм-пг ~ удельное затухание в водяных парах, дБ/км
ynw = (0,039 + 7,7-10-y)’5V22,369 - IO"4; (3.95)
Ls - величина, дБ, учитывающая экранирование местностью,
Ls = 92,5 + 20 log/4-/^. (3.96)
Расчет основных потерь при распространении типа 2 основан на оцен-
ке геометрического объема рассеяния и характеристиках отражения и
затухания в осадках (см. раздел 2.2.2). В общем виде потери, дБ, можно
записать
£г = 168 + 201ogrl—201о§/ -13,21gR-Gx+-
- 101ogR<.0+Г2+Lar + yodo+yWJdv, (3.97)
rf - расстояние, анализируемое на i-м шагу; rf = dmin+is; t = 0,1, 2 ...; s - шаг
итерации; К - интенсивность дождя (мм/час), превышаемая в определен-
ный процент времени года, определяемая для климатической дождевой
зоны, в которой находится анализируемая земная станция (см. рис. 2.8,
2.9); Gx - коэффициент усиления антенны наземной станции; Аь - допуск,
дБ, на отклонения от закона Релея при рассеяних только на частотах выше
10 ГГц
Аь = 0,005(f-lO)1’7*0’4 для 10 ГГц </<40,5 ГГц; (3.98)
Reo - эффективный коэффициент дождевого рассеяния
^=^(1-10~), (3.99)
ds - эффективный диаметр зоны дождя, км
ds = 3,5R-°*0S; (3.100)
уг - погонное ослабление в дожде, дБ/км
уг=№, (3.101)
к и а - табличные коэффициенты, которые определены для разных диа-
пазонов частот [32]; Г2 - дополнительное затухание в дожде вне объема
рассеяния, дБ
r,=631kR(«-o-5’10-<R*1’M’;
Lar - затухание выше высоты дождя, дБ, учитывается только в случае, если
высота дождя Ьг<6(гг— 50)2-Ю"5. Тогда
1сг = 6,5[6(гг-50)2-10-5-5]; (3.103)
147
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
hr - высота дождя, км, определяется широтой и долготой земной станции
(2.27); 70 - удельное затухание в сухом воздухе, дБ/км (3.72); d0 - эквива-
лентная длина трассы для учета затухания в сухом воздухе, км
d0 = 0,7г,- + 32 для г{ < 340; (3.104)
d0 = 270 для г,-> 340; (3.105)
ylvr - удельное затухание в водяных парах, ywr =у,/7,5 для плотности водя-
ных паров 7,5 г/м3 [см. (3.751.
Как упоминалось выше, для ряда сценариев совместной работы, когда
расчетный метод применять сложно или вообще невозможно, приняты
предварительно определенные координационные расстояния. Они пред-
ставлены в табл. 3.18.
Таблица 3.18. Предварительно определенные координационные расстояния
Сценарии совместной работы Координационное расстояние, км
Тип земной станции Тил наземной станции
Сухопутная в диапазоне ниже 1 ГГц, к кото- рой применяется п. 9.11Л. Сухопутная под- вижная в диапазоне 1-3 ГГц, к которой при- меняется п. 9.11А ПС (воздушное судно) 500
Воздушное судно (подвижное) (псе полосы) Сухопутная 500
Воздушное судно (подвижное) (псе полосы) Подвижная (воздушное судно) 1000
Сухопутные в полосах 400,15-401 и 1668,4-1675 МГц Служба метеорологиче- ской помощи (радио- зонды) 1080
Сухопутные, спутниковая служба радио- определения в полосах: 1610-1626,5; 2483,5-2500; 2500-2516,5 МГц Сухопутная 100
Сорговая станция на воздушном судне в спуг- никовой службе радиоопределения в полосах 1610-1626,5; 2483,5-2500; 2500-2516,5 МГц Сухопутная 400
Приемная земная станция в метеорологиче- ской спутниковой службе Станция службы мете- орологической помощи От 100 до 582 в за- висимости от уела места горизонта
Фидерные линии НГСО ФСС (все полосы) Подвижная (воздушное судно) 500
3.5.3. Ограничения излучений земных станций
С тем, чтобы по возможности избежать необходимости координации и
выполнить требования по ЭМС, введены специальные ограничения мощ-
ности, излучаемой земной станцией в направлении к горизонту [33, 34].
При разработке ограничений были учтены перспективы использования
ФСС, чтобы вводимые ограничения не создавали препятствии для будущего
развития данной службы.
148
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
В табл. 3.19. представлены пределы ЭИИМ, применяемые к земным стан-
циям практически всех служб, в любом направлении к горизонту. Под углом
места следует понимать угол, наблюдаемый из центра излучения антенны
земной станции, между горизонтальной плоскостью и направлением мак-
симального излучения. Он имеет положительные значения над горизон-
тальной плоскостью и отрицательные под ней. При углах места горизонта,
превышающих 5°, значение ЭИИМ не ограничивается. В виде исключения
ЭИИМ земной станции службы космических исследований (дальний кос-
мос) в направлении к горизонту в диапазоне 1-15 ГГц не должна превы-
шать + 55 дБВт в любой полосе шириной 4 кГц или +79 дБВт в диапазоне
выше 15 ГГц в любой полосе шириной 1 МГц. Указанные пределы могут
превышаться не более чем на 10 дБ. Однако, если при этом координаци-
онная зона захватывает территорию другой страны, такое превышение
должно быть согласовано с администрацией этой страны.
Таблица 3.19. Ограничения ЭИИМ ЗС
Диапазон, ГГц Угол места горизонта, град Эталонная полоса, кГц Максимальная ЭИИМ, дБВт
1-15 <0 А +40
0<0<5 4 +40+30
>15 <0 1000 +64
0<0<5 1000 +64+30
Антенны земных станций не должны использоваться для передачи при
углах места менее 3°, за исключением тех случаев, когда это согласовано
с аминистрациями, чьи службы могут быть затронуты. Исключением к
этому правилу являются более жесткие требования, накладываемые на
антенны земных станций службы космических исследований. Если они
используются для околоземных исследований, то угол места не должен
быть менее 5°, а для дальнего космоса - не менее 10°. В случае приемной
земной станции указанные выше величины должны использоваться для
целей определения необходимости координации в том случае, если рабочий
угол места меньше этих величин.
В связи с особыми требованиями по защите систем радиолокации и
радионавигации в полосе 13,75-14 ГГц принят ряд норм, ограничиваю-
щих характеристики земных станций ФСС, работающих в этом диапазоне
[35-38]. В частности, установлен минимальный диаметр антенны, для
сетей ГСО это 1,2 м, для НГСО - 4,5 м. Для земных станций ФСС с диаме-
тром антенны больше чем 4,5 м ЭИИМ любого присвоения должно быть
не меньше чем 68 дБВт, и не больше чем 85 дБВт. Ограничения ЭИИМ в
любом направлении от максимального излучения для земных станций с
диаметром антенны меньше чем 4,5 м представлены в табл. 3.20.
149
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Таблица 3.20. Ограничения ЭИИМ ЗС, 13,75-14 ГГц
Угол между направлением излучения и направлением максимального излучения, град Максимальная ЭИИМ в любой полосе 1 МГц, дБВт
7 43-25 logcp
7<ф<9,2 22
9,2 < гр <48 46-2510gq>
ср >48 4
3.6. Расчет помех между негеостационарными
и геостационарными спутниковыми системами
3.6.1. Принцип расчета
При расчете помех между негсостационарными и геостационарными
спутниковыми системами могут быть применимы те же сценарии помех,
что и для систем на ГСО (см. раздел 3.1, 3.2), с той разницей, что одна из
геостационарных (ГС) систем заменяется не геостационарной (НГС) систе-
мой. При совместном использовании частот получим следующие сценарии
помех (рис.3.11):
а) помехи на линии вверх:
• А1 - земные станции НГС системы создают помеху спутнику на
ГСО;
• А2 - земная станция ГС системы создает помеху спутнику на
НГСО;
Ь) помехи на линии вниз:
• В1 - спутники на НГСО создают помехи земной станции ГС системы;
• В2 - спутник на ГСО создает помеху земной станции НГС системы;
с) помехи на линии «космос-космос»:
• С1 - спутники на НГСО создают помехи космической станции ГС
системы;
• С2 - спутник на ГСО создает помеху космической станции НГС
системы;
d) помехи на линии «Земля-Земля»:
• D1 - земные станции НГС системы создают помехи земной станции
ГС системы;
• 02 - земные станции ГС системы создают помехи земной станции
НГС системы.
Принципиальное отличие расчета помех в указанных сценариях от рас-
чета помех между двумя ГС системами заключается в том, что при про-
ведении оценок необходимо учитывать постоянные изменения уровней
мощности полезного и мешающего сигналов (в зависимости от того, на
какую сеть оцениваются помехи). Эти изменения обусловлены постоянным
150
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
——а—— Полезная радиолиния
Космическая станция
Земные станции негсоегационарной системы
Рис. 3.11. Сценарии возможных помех между НГС и ГС системами
изменением взаимного положения источника помехи и станции, подвер-
женной помехам. Кроме того, НГС системы часто являются многоспутни-
ковыми системами, и в этом случае необходимо учитывать особенности
алгоритмов функционирования и организации связи в данных системах
с тем, чтобы корректно учесть множественность помех от космических и
земных станций НГС системы.
В связи со сложностью оценки совместимости и проведения координации
спутниковых сетей, использующих негеостационарную орбиту, выполнение
ЭМС в большинстве диапазонов частот достигается за счет специальных регу-
лирующих и технических ограничений. Прежде всего, Регламент радиосвязи
устанавливает приоритет сетей, использующих ГСО, над сетями на НГСО. В
соответствии со Статьей 22 системы, использующие НГСО, не могут создавать
помеху выше допустимой величины спутникам ФСС и РСС на ГСО.
Расчет помех между НГС и ГС системами, работающими в одном направ-
лении. Для расчета помех между НГС и ГС системами, работающими в
одном направлении (помехи на линиях вверх и вниз, сценарии Al, А2,
В1 и В2), применяются различные подходы и методы, которые во многом
зависят от характеристик НГС и ГС систем, которые в свою очередь опреде-
ляются типом радиослужб и используемыми диапазонами частот. Можно
выделить два наиболее часто применяемых на практике подхода к оценке
помех между НГС и ГС системами:
151
152
Земные станции негеостациокарных систем
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
а)
в)
Рис. 3.12,а,в. Возникновение помех между НГС и ГС системами при совместном использовании частот в одном направлении на линиях вверх и вниз:
о - сценарий А1 - земные станции Ж'С системы создают помеху спутнику на ГСО;
& - сценарий В1 - спутники на НГСО создают помехи земной станции ГС системы
153
б)
Рис. 3.12,б,г. Возникновение помех НГС и ГС системами при совместном использовании частот в одном направлении на линиях вверх и вниз:
б - сценарий Л2 - земная станция ГС системы создает помеху спутнику на НГСО;
г - сценарий В2 - спутник на ГСО создает помеху земной станции НГС системы
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
• предварительные оценки помех на основе «худшего случая»;
• детальные оценки помех на основе детерминированных или вероят-
ностных методов.
Расчет помех между НГС и ГС системами на основе сценария «худшего
случая». Расчет помех на основе сценария «худшего случая» применяется
при первичном (упрощенном) анализе ЭМС между НГС и ГС системами,
которые имеют общую зону обслуживания. Под сценарием «худшего слу-
чая» понимается ситуация, когда активный (работающий на излучение или
прием) спутник НГС системы находится на минимальном угловом разносе
от спутника ГС системы относительно земной станции, на которую или от
которой действует помеха, а сама земная станция находится в главном луче
(в зоне покрытия) космической станции другой системы (рис. 3,12).
В случаях применения в НГС системах субсинхронных1 орбит мини-
мальный угловой разнос 0min (град) между спутником на ГСО и активным
спутником на НГСО будет определяться орбитальными параметрами кос-
мических станций, и его значение будет постоянным для общего перио-
да повторения орбитальных группировок. Это обусловлено постоянным
повторением положения орбитальной группировки субсинхронной НГС
системы относительно поверхности Земли (трассы спутников неизменны и
повторяются). Вычисление минимального углового разноса в этом случае
проводится, как правило, с применением компьютерного моделирования
движения спутников в течение общего периода повторения орбитальных
группировок. Для всех остальных типов НГС систем (системы на несуб-
синхронных орбитах) минимальный угловой разнос между спутниками
па НГСО и ГСО при этом упрощенном подходе принимается равным нулю
(0mjn = 0°) (в предположении постоянной активности спутника на НГСО),
что обусловлено непрерывным изменением местоположения спутников
НГС системы относительно поверхности Земли и неизбежным наступлени-
ем случая нахождения спутников НГС и ГС систем на одной линии относи-
тельно земной станции, принимающей или создающей помехи.
Затем для полученного минимального углового разноса определяется
коэффициент усиления земной станции Се(0^п), создающей (при оценке
помех на линии вверх) или принимающей (при оценке помех на линии
вниз) помехи. Для этого применяют реальные диаграммы направленности
или выражения, аппроксимирующие диаграмму направленности антенны
земной станции. Примеры таких выражений приведены в (3.20-3.23).
Используя рассчитанный коэффициент усиления антенны земной стан-
ции <7е(0Ш|П), можно провести оценки помех системе на ГСО или НГСО с
применением показателей и расчетных выражений, приведенных ранее
1 Под субсиихрониыми орбитами понимаются орбиты, для которых отношение сидерического
периода обращения спутника вокруг Земли к периоду вращения Земли будет равен целому
или дробному числу. Частными случаями сибсинхронных орбит являются геостационарная
орбита, а также высокоэллиптические орбиты типа «Молния» (период обращения 12 ч),
«'[ундра* (период обращения 24 ч) и др.
154
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
Рис, 3.13. Определение расстояния до спутника на НГСО от земной станции
для расчета помех между ГС системами (ДТ/Т, C/I, C/(N+I) или I/N, см.
раздел 3.2).
При этом в случае рассмотрения НГС систем на круговых несубсинхрон-
ных орбитах для расчета расстояния d, км, между спутником на НГСО и
земной станцией НГС и/или ГС системы вместо (3.13) можно использовать
выражение (рис. 3.13)
d = (h + Rj)cos(e + 5)/cose, (3.106)
где h - высота орбиты рассматриваемой космической станции, км; R3 -
радиус Земли, км; е - угол места земной станции, создающей или при-
нимающей помеху в зависимости от рассматриваемого сценария, град;
5 - угол относительно рассматриваемой космической станции между
направлением в подспутниковую точку (на центр Земли) и направлением
на земную станцию, создающую или принимающую помехи в зависимости
от рассматриваемого сценария, град
R-> cose
6=arcsin-——. (3.107)
/i+R3
Для НГС систем на субсинхронных орбитах расстояние d между спутни-
ком НГС системы и земной станцией НГС и/или ГС системы определяется
в результате компьютерного моделирования движения спутника и соот-
ветствует случаю, при котором достигается минимальный угловой разнос
между спутником на ГСО и активным спутником на НГСО.
Для определения суммарных помех от множества мешающих станций
рассчитанный уровень мощности помех (дБ) увеличивается на lOlogN,
где /V - максимальное количество одновременно работающих активных
станций мешающей системы, расположенных в зоне видимости прием-
155
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
ной станции, испытывающей помехи, и работающих в полосе частот этой
приемной станции. Полученная оценка будет завышенной, однако при
выполнении установленных критериев она гарантирует совместимость
НГС и ГС систем.
Оценки помех на основе вероятностных методов. В случаях, когда пред-
варительные оценки помех между НГС и ГС системами, проведенные на
основе «худшего случая» не дали положительного результата или когда
требуются более точные расчеты, применяют вероятностные методы,
которые позволяют учесть не только уровень действующих помех, но и
длительность и частоту их действия.
В качестве показателя оценки помех, как правило, используется t(Q < Q'),
%, - процент времени [или P(Q < Q*) - вероятность] действия помех, не
превышающих определенный (допустимый) уровень, где Q - энергетиче-
ский показатель помех, характеризующий уровень помех; Q* - допустимый
уровень помех, который определяется требуемым качеством функциони-
рования спутниковых систем [40, 48].
В качестве показателя Q могут использоваться те же показатели, что и
для расчета помех между ГСО системами (ДТ/Г, C/I, C/(N+I) или I/N, см.
раздел 3.2) [39-42, 45, 46], или связанные с ними показатели, такие как
1 - суммарная мощность помех на входе демодулятора приемной системы
или epfd - эквивалентная плотность потока мощности помех.
При оценке помех от НГС систем на ГС системы (см. рис. 3.12, сцена-
рии А1 и В1) в качестве показателя Q наиболее часто используется epfd -
эквивалентная плотность потока мощности помех, которая определяется
как сумма плотностей потоков мощности, создаваемых в точке размеще-
ния приемной станции на поверхности Земли или ГСО (в зависимости от
сценария) всеми передающими станциями НГС системы с учетом избира-
тельности приемной антенны станции, подверженной помехе (с предпо-
ложением ее направленности в номинальном направлении) [42, 43, 47],
дБ(Вт/м2) в полосе В,
(з.1О8)
где Na - число передающих станций мешающей спутниковой системы,
видимых с приемной станции, подверженной помехам; i - индекс рассма-
триваемой передающей станции мешающей системы; Р£ - мощность на
входе антенны i-й передающей станции мешающей системы в эталонной
ширине полосы В, Вт; - угол между направлением прицеливания антенны
i-й передающей станции мешающей системы и направлением на приемную
станцию, подверженную помехам, град; G'(-(0-) - усиление антенны i-й пере-
дающей станции мешающей системы в направлении приемной станции,
подверженной помехам, разы; - расстояние в метрах между i-й передаю-
щей станцией мешающей системы и приемной станцией, подверженной
156
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
помехам;-9t- - угол между направлением прицеливания антенны приемной
станции, подверженной помехам, и направлением на i-ю передающую
станцию мешающей системы, град; Gr(9f) - усиление антенны приемной
станции, подверженной помехам, в направлении i-й передающей станции
мешающей системы, разы; Gr- максимальное усиление антенны приемной
станции, подверженной помехам, разы.
Для рассматриваемого случая под мешающей системой понимается НГС
система, а под приемной станцией, подверженной помехам, понимается
приемная земная станция ГС системы.
Мощность помех I, дБВт, от НГС системы на входе демодулятора при-
емной станции ГС системы может быть рассчитана по формуле
X
X
MIOlog
<ф/<* ->2
10 10 сг —
4я
= 101og
(3.109)
1-1
где а. - длина волны, м; - потери распространения сигнала помехи от
i-й мешающей станции до станции, подверженной помехам, разы (может
быть вычислено в соответствии с выражениями (3.11, 3.12).
При использовании в качестве показателя Q эквивалентной плотности
потока мощности (Q=ep/d), критерий оценки ЭМС НГС и ГС систем может
быть представлен в виде условия, при котором epfd от всех мешающих стан-
ций не должна превышать определенного предела epfd' в течение заданного
процента времени с* [47]
t(epfd <epfd*)>f, (3.110)
где t* - минимально необходимый процент времени, в течение которого
помехи не должны превышать допустимый уровень epfd', %. Данный кри-
терий широко используется на практике при задании требований на НГС
системы при их совместной работе с ГС системами. Конкретные значения
epfd* и t‘ для различных полос частот представлены в Статье 22 Регламента
радиосвязи (см. раздел 3.6.2).
При использовании в качестве показателя Q отношения «сигнал/поме-
ха» (Q = C/1) критерием оценки ЭМС может служить условие, при котором
требуемое отношение C/f в радиолинии должно выполняться с вероятно-
стью не ниже заданной Ря [40].
р(с/;>с/Г)>р’, (з.ш)
где Р' - минимально допустимая вероятность того, что требуемое отноше-
ние C/f в радиолинии будет превышено.
Для удобства проведения оценок на практике рассчитывают и строят
функции распределения показателя Q и сравнивают их с заданными допу-
стимыми значениям в контрольных точках (рис. 3.14).
157
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Г, дБ Вт
Рис. 3.34. Пример функции распределения суммарной мощности помех, создаваемых НГС
системой в сторону ГС системы па линии вниз
Таких контрольных точек, как правило, применяется несколько, и они
определяются совокупностью требований, характеризующих различные
составляющие качества функционирования радиолинии [40]2.
Для расчета описанных выше показателей оценки помех между НГС и
ГС системами широко применяются как аналитические методы [39, 41,
45], так и методы компьютерного моделирования [42-44].
Аналитические методы расчета применяются в случаях, когда требуется
достаточно быстро провести расчеты помех и/или когда отсутствует спе-
циальное программное обеспечение для расчета помех методом компью-
терного моделирования. В отличие от имитационных моделей, где процесс
описывается в зависимости от времени, аналитические методы описывают
процесс функционирования НГС системы в зависимости от положения эта-
лонного спутника, что ускоряет процесс расчета помех, разделяя расчет
на два этапа.
На первом этапе для заданного положения эталонного спутника НГС
системы определяются положения взаимодействующих (полезных и меша-
ющих) земных и космических станций НГС и ГС системы и проводится
расчет энергетического уровня помех с применением тех же показателей,
что и для сценария «худшего случая» (см.выше). При этом в случае действия
2 Например, в соответсгвии с Рекомендациями МСЭ-Р S.1062 и S.1323 требование к каче-
ству функционирования цифровой радиолинии в НГСС с модуляцией QPSK 1/2 может
быть задано множеством P(C/Wt ^6.3) >0,9; Р(С/А'га 5,7) > 0,98; Р(С/АГ, > 3,8) > 0,9997;
P(C/Wf^3.5)->l.
158
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
помех от нескольких источников определяется суммарная мощность помех,
как сумма мощностей помех от каждого источника.
На втором этапе определяется вероятность действия рассчитанных
помех через вероятность нахождения эталонного спутника НГС системы
в заданной области космического пространства, которая определяется с
помощью аналитического выражения [45]. Для случая круговых орбит это
выражение имеет вид
рх(Х,ф) = ’
1_______costp
2*2 ^sin2t-sin2<p
для -1<ф<1,
-л<Х<п;
(3.112)
О
в других случаях,
где i - наклонение орбиты негеостационарных спутников, рад; <р - широта
подспутниковой точки негеостационарного спутника, рад; л-долгота под-
спутниковой точки негеостационарного спутника, рад.
Таким образом, изменяя с определенным шагом положение орбитальной
группировки НГС системы путем поочередного перебора всех возмож-
ных положений эталонного спутника НГС системы на орбите (например,
изменяя широту и долготу подспутниковой точки) можно рассчитать все
возможные энергетические уровни помех и определить вероятности этих
помех, т.е. построить функцию плотности вероятности помех.
На основе полученных данных строится интегральная функция распре-
деления P(Q^Q') или t(Q^Q*), %, которую затем сравнивают с допусти-
мыми уровнями в контрольных точках.
Подробно аналитический метод расчета помех между НГС и ГС система-
ми представлен в [45], а частный случай этого метода представлен в [41].
Однако аналитические методы обладают рядом недостатков, связанных со
сложностью учета в них различных особенностей функционирования НГС
систем, что приводит к неточностям вычислений.
Для более полного и точного расчета помех между НГС и ГС системами
используют методы имитационного компьютерного моделирования. При
проведении расчетов с помощью данных методов применяется примерно
следующий алгоритм действий:
• на основе модели движения спутников НГС и ГС систем для каждого
момента времени рассчитывается местоположение и коэффициенты уси-
ления антенн всех взаимодействующих космических и земных станций в
направлении друг на друга;
• для рассчитанного положения космических станций НГС и ГС систем
определяются станции, которые будут учитываться при оценке помех. К
таким станциям, как правило, относят станции, находящиеся в зоне види-
мости станции, подверженной помехам, и находящиеся в активном режи-
ме (работающие на передачу в данный момент времени) в соответствии
алгоритмом работы системы в общих полосах частот;
159
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
• на основе полученных данных для каждого момента времени опреде-
ляется уровень помех, действующих на станцию НГС или ГС системы с
учетом принятою в системе закона изменения мощности, излучаемой
негсостационарными спутниками, если такое изменение используется
(например, в зависимости от высоты спутника). Для определения уров-
ня помех могут применяться те же показатели и выражения, что и для
оценки помех в сценарии «худшего случая» Q = (ДТ/Т, C/1, C/(N+I), I/N,
I, или epfd). При этом в случае действия помех от нескольких источников
определяется суммарная мощность помех как сумма мощностей помех от
каждого источника;
• расчеты повторяют в течение определенного времени (время моде-
лирования) для всех последующих моментов времени с определенным
шагом (шаг моделирования). Время и шаг моделирования выбираются
в зависимости от орбитальных параметров НГС системы и ширины луча
антенны земной станции, создающей или принимающей помехи [42]. Для
суб синхронных орбит время моделирования ограничивается временем
общего периода повторения положения спутников в орбитальных груп-
пировках НГС и ГС систем. Выбор интервала времени между моментами
моделирования должен быть достаточно мал, чтобы не пропустить момен-
ты наибольшей помехи;
• на основе полученных значений показателя Q строят функцию плот-
ности вероятности, а на ее основе функции распределения P(Q < Q*) или
t(Q < Q*),% и сравнивают их с допустимыми значениями в контрольных
точках, на основании чего делается вывод об ЭМС между НГС и ГС систе-
мами.
Методы расчета помех между НГС и ГС системами на основе имитацион-
ного компьютерного моделирования наиболее полно описаны в [42, 43].
Основными достоинствами методов компьютерного моделирования
являются: универсальность применения и возможность адаптации к раз-
личным типам и характеристикам взаимодействующих систем, достаточно
высокая точность расчетов и возможность учета дополнительных факто-
ров, влияющих на оценку ЭМС. К основным недостаткам таких методов
относятся: необходимость наличия достаточно сложного специального
программною обеспечения, необходимость знания точных орбитальных
параметров спутниковых группировок, а также относительно большое
время подготовки модели и непосредственного моделирования (в сравне-
нии с аналитическими методами). Однако последний фактор все меньше
сказывается на выборе метода расчета, так как с развитием вычислитель-
ной техники время моделирования значительно сократилось.
Расчет помех между НГС и ГС системами, работающими в противо-
положных направлениях. При работе НГС и ГС систем в противополож-
ных направлениях возможно возникновение взаимных помех на линиях
«космос-космос» и «Земля-Земля» (рис. 3.11, сценарии Cl, С2, D1, 02).
Расчет помех на линиях «Земля-Земля» производится так же, как это
160
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
делается для земных станций двух ГС систем, работающих в противополож-
ном направлении (см. раздел 3.5), с той разницей, что для земной станции
НГС системы усиление антенны в направлении горизонта будет меняться
в зависимости от времени и поэтому данные значения определяются в
соответствии с методологией, изложенной в Приложении 7 Регламента
радиосвязи [50] (см. раздел 3.5.2).
При рассмотрении помех между НГС и ГС системами по линии «космос-
космос» возможны два сценария помех (см. рис. 3.15):
• космические станции НГС системы создают помехи космической
станции ГС системы (сценарий С1);
• космическая станция ГС системы создает помехи космической стан-
ции НГС системы (сценарий С2).
В качестве показателя помех используется суммарная плотность потока
мощности (ППМ^) или эквивалентная плотность потока мощности (ep/d),
создаваемая от всех видимых активных спутников мешающей спутни-
ковой системы в любой точке орбиты спутниковой сети, испытываю-
щей помехи. Показатель epfd предпочтительнее использовать при расчете
помех космической станции с антенной, обладающей достаточно высокой
избирательностью, когда часть источников помех находится вне главного
луча диаграммы направленности. В общем случае для расчета epfd можно
использовать формулу (3.108), или применительно к ППМ^ эта формула
преобразуется в следующий вид, дБ(Вт/м2) в полосе В (см. рис. 3.15)
nnMv=10log
(3.113)
м 4nd2
Расчет помех между космическими станциями НГС и ГС систем по
линии «космос-космос» в общем случае проводят на основе компьютер-
ного моделирования, в ходе которого:
• определяется взаимное расположение приемной космической стан-
ции полезной системы и передающих космических станций мешающей
системы в заданные моменты времени;
• для рассчитанных положений полезной и мешающих космических
станций определяются коэффициенты усиления антенн в направлении друг
друга и вычисляются суммарные значения показателя помех в соответствии
с выражениями (3.108) или (3.113) (при расчете помех от ГС системы на
НГС систему рассчитываются помехи от одного источника i = l);
• расчеты повторяются в течение заданного периода времени с опре-
деленным шагом моделирования. Время и шаг моделирования, а также
начальные условия выбираются в зависимости от построения орбитальной
группировки НГС системы и ширины диаграмм направленности антенн
взаимодействующих космических станций;
• на основе рассчитанных данных определяется максимальный уро-
вень ППМ^ или epfd (если допустимый уровень помех не должен превы-
161
Рис. 3.15. Возникновение помех между НГС и ГС системами иа линии «космос-космос» и при совместном использовании частот
в противоположных направлениях:
о - сценарий С1 - космические станции НГС системы создают помехи космической станции ГС системы; б - сценарий С2 - космическая
станция ГС системы создаст помехи космической станции НГС системы
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
шаться в течение 100% времени) или строится функция распределения
Р(ППМ£<ППМ£) или P(epfd<epfd'~), которые потом сравниваются с допу-
стимыми значениями.
Пример методологии расчета помех от НГС системы на ГС систему
представлен в [49].
Если в НГС системах применяются круговые орбиты с высотой ниже
ГСО, то помехи от космической станции ГС системы на космическую стан-
цию НГС системы или от одной космической станции НГС системы на
космическую станцию ГС системы3 могут быть рассчитаны более простым
способом. По существу упрощенный подход заключается в определении
плотности потока мощности на орбите спутника, подверженного помехам,
создаваемой излучениями мешающей космической станции при различных
углах прихода мешающего сигнала. Плотность потока мощности можно
рассчитать с помощью формулы (3.113) при i = 1, а расстояние между спут-
никами с помощью выражения (3.106), где под й следует понимать высоту
ГСО, а вместо радиуса Земли (R,) необходимо использовать расстояние
от центра Земли до негеостационарной орбиты.
3.6.2. Критерии ЭМС
В качестве критериев оценки ЭМС между НГС и ГС системами в основ-
ном применяются допустимые уровни ППМ^ и epfd, которые не должны
превышаться в течение определенных процентов времени. Конкретные зна-
чения допустимых уровней ППМ^, epfd и соответствующие им допустимые
проценты времени, установленные для НГС систем с целью совмещения
с ГС системами, содержащиеся в Статье 22 Регламента радиосвязи [47],
представлены в табл. 3.21. Также для определения допустимых уровней
ППМЕ и epfd и оценки ЭМС между НГС и ГС системами могут применяться
критерии, представленные в табл. 3.22. Подробная методика определения
критериев ЭМС НГС и ГС систем изложена в [40].
3 8 случае, когда помехи на геостационарный спугни к действуют только от одного спутника
НГС системы.
163
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Таблица 3.21. Критерии ЭМС НГС и ГС систем
Совмещаемые служ- бы, полосы частот Критерий ЭМС
Линия «космос-Земля»
НГСО ФСС
(космос-Земля) ->
ГСО ФСС
(космос-Земля),
10,7-11,7 ГГц (во
всех Районах);
11,7-12,2 ГГц
(Район 2);
12,2-12,5 ГГц
(Район 3);
12,5-12,75 ГГц
(Районы 1 и 3)
epfdl на выходе эталонной антенны земной сганции ГС системы
(Рекомендация МСЭ-R S.1428-1), расположенной в любой точке
Земли, видимой с ГСО, создаваемая всеми космическими станциями
НГС системы ФСС, не должна превышать указанных ниже пределов
для заданных процентов времени:
дБ(Вт/м2) в 40 кГц t, % дБ(Вт/м2) в 40 кГц с, %
для антенн 60 см для антенн 1,2 м
-175,4 0 -181,9 0
-174,0 90 -178,4 99,5
-170,8 99 -173,4 99,74
-165,3 99,73 -173,0 99,857
-160,4 99,991 -164,0 99,954
-160,0 99,997 -161,6 99,984
-160,0 100 -161,4 99,991
-160,8 99,997
-160,5 99,997
-160,0 99,9993
-160,0 100
для антенн 3 м для антенн 10 м
-190,45 0 -195,45 0
-189,45 90 -195,45 99
-187,45 99,5 -190,00 99,65
-182,40 99,7 -190,00 99,71
-182,00 99,855 -172,50 99,99
-168,00 99,971 -160,00 99,998
-164,00 99,988 -160,00 100
-162,00 99,995
-160,00 99,999
-160,00 100
epfd г на выходе антенны земной станции ГС системы с диаметром
более 60 см не должна превышать указанных ниже значений:
ep/di, для 100% времени, дБ(Вт/м2) в 40 кГц <pat - широта,'
-160 -160+3,4(57,5- |фа,|)/4 -165,3 0<|фа, 1557,5 57,5< |<р„| 563,75 63,75<|<р4,|
164
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
Продолжение табл. 3.21
Совмещаемые служ- бы, полосы частот Критерий ЭМС
НГСО ФСС (космос-Земля) -> ГСО ФСС (космос-Земля), 17,8-18,6 ГГц ep/dJ* иа выходе эт<тлонной антенны (Рекомендация МСЭ-К S.1428-1) земной станции ГС системы, расположенной в любой точке Земли, видимой с ГСО, создаваемая всеми космическими станциями НГС системы ФСС, не должна превышать указанных ниже пределов для заданных процентов времени:
epfd!,, „ дБ(Вт/м2) Г, % tpfih. , дБ(Вт/м2) t, % cp/dx, дБ(Вт/м2) Г, %
для антенн 1 м для антенн 2 м для антенн 5 м
в 40 кГц в 1 МГц в 40 кГц в 1 МГц в 40 кГц в 1 МГц
-175,4 -175,4 -172,5 -167,0 -164,0 -164,0 -161,4 -161,4 -158,5 -153,0 -150,0 -150,0 0 90 99 99,714 99,971 100 -178,4 -178,4 -171,4 -170,5 -166,0 -164,0 -164,0 -164,4 -164,4 -157,4 -156,5 -152,0 -150,0 -150,0 0 99,4 99,9 99,913 99,971 99,977 100 -185,4 -185,4 -180,0 -180,0 -172,0 -164,0 -164,0 -171,4 -171,4 -166,0 -166,0 -158,0 -150,0 -150,0 0 99,8 99,8 99,943 99,943 99,998 100
НГСО ФСС (космос-Земля) —> ГСО ФСС (космос-Земля), 19,7-20,2 ГГц ер/di на выходе эталонной антенны (Рекомендация МСЭ-R S.1428-1) земной станции ГС системы, расположенной в любой точке Земли, видимой с ГСО, создаваемая всеми космическими станциями НГС системы ФСС, не должна превышать указанных ниже пределов для заданных процентов времени:
ep/dt, дБ(Вт/м2) 1, % ep/cii,, дБ(Вт/м2) С, %
в 40 кГц в 1 МГц в 40 кГц в 1 МГц
для антенн 70 см для антенн 2,5 м
-187,4 -182,0 -172,0 -154,0 -154,0 -173,4 -168,0 -158,0 -140,0 -140,0 0 71,429 97,143 99,983 100 -196,4 -162,0 -154,0 -154,0 -182,4 -148,0 -140,0 -140,0 0 99,98 99,99943 100
для антенн 90 см для антенн 5 м
-190,4 -181,4 -170,4 -168,6 -165,0 -160,0 -154,0 -154,0 -176,4 -167,4 -156,4 -154,6 -151,0 -146,0 -140,0 -140,0 0 91 99,8 99,8 99,943 99,943 99,997 100 -200,4 -189,4 -187,8 -184,0 -175,0 -164,2 -154,6 -154,0 -154,0 -186,4 -175,4 -173,8 -170,0 -161,0 -150,2 -140,6 -140,0 -140,0 0 90 94 97,143 99,886 99,99 99,999 99,9992 100
165
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Продолжение табл. 3.21
Совмещаемые служ- бы, полосы частот Критерий ЭМС
НГСО ФСС (космос-Земля) -> ГСО РСС (космос-Земля), 11,7-12,5 ГГц (Район 1); 11,7-12,2 ГГц и 12,5-12,75 ГГц (Район 3); 12,2-12,7 ГГц (Район 2) epfdi на выходе эталонной антенны (Рекомендация МСЭ-R ВО. 1443-2, Дополнение 1) земной станции ГС системы, расположенной в любой точке Земли, видимой с ГСО, создаваемая всеми космическими стан- циями НГС системы ФСС, не должна превышать указанных ниже пределов для заданных процентов времени:
ep/dj, дБСВт/м2) в 40 кГц Г, % epfii,„ дБ(Вт/м2) в 40 кГц t, % ep/db „ дБ(Вт/м2) в 40 кГц Г, %
для антенн 30 см для антенн 45 см для антенн 60 см
-165,841 -165,541 -164,041 -158,6 -158,6 -158,33 -158,33 0 25 96 98,857 99,429 99,429 100 -175,441 -172,441 -169,441 -164,0 -160,75 -160,0 -160,0 0 66 97,75 99,357 99,809 99,986 100 -176,441 -173,191 -167,75 -162,0 -161,0 -160,2 -160,0 -160,0 0 97,8 99,371 99,886 99,943 99,971 99,997 100
для антенн 90 см для антенн 120 см для антенн 180 см
-178,94 -178,44 -176,44 -171,0 -165,5 -163,0 -161,0 -160,0 -160,0 0 33 98 99,429 99,714 99,857 99,943 99,991 100 -182,44 -180,69 -179,19 -178,44 -174,94 -173,75 -173,0 -169,5 -167,8 -164,0 -161,9 -161,0 -160,4 -160,0 0 90 98,9 98,9 99,5 99,68 99,68 99,85 99,915 99,94 99,97 99,99 99,998 100 -184,941 -184,101 -181,691 -176,25 -163,25 -161,5 -160,35 -160,0 -160,0 0 33 98,5 99,571 99,946 99,974 99,993 99,999 100
для антенн 240 см для антенн 300 см
। 1 1 1 1 1 1 ' н-. • ф Со со О О О 4* СО -о 0 33 99,25 99,786 99,957 99,983 99,994 99,999 100 100 -191,941 -189,441 -185,941 -180,5 -173,0 -167,0 -162,0 -160,0 -160,0 0 33 99,5 99,857 99,914 99,951 99,983 99,991 100
epfd;, на выходе антенны земной станции 1*С системы РСС с антенной диаметром 180, 240 и 300 см не должна превышать указанных ниже значений:
epfdi для 100% времени, дБ(Вт/(м2) в 40 кГц <pnt - широта, °
-160 -1604-3,4(57,5 -|фм|)/4 -165,3 0<|<рм|$57,5 57,5<|фа1| 563,75
4 Данный продел применяется в полосе 12,2-12,7 ГГц в отношении земных станций ГСО, рас-
положенных в Районе 2 западнее 140е вд. и севернее 60° с.ш., с ориентацией на спутники ГСО
РСС в точках 91* 101е 110°, 119° и 148е в.д. при значениях угла места более 5°.
166
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
Продолжение табл. 3.21
Совмещаемые служ- бы, полосы частот Критерий ЭМС
НГСО ФСС (космос-Земля) -> ГСО ФСС (космос-Земля), 3700-4200 МГц ep/dl па выходе эталонной антенны (п. 22.5С.12 РР) земной станции ГС системы, расположенной в любой точке Земли, видимой с ГСО, создаваемая всеми космическими станциями НГС системы ФСС не должна превышать указанных ниже пределов для заданных процентов времени:
ePfdi. дБ(Вт/мг) в 4 кГц С, % Диаметр эталонной антенны, м
-195,4 100 1.8
-197,9 100 2,4
-201,6 100 3,7
-203,3 100 4,5
-204,5 100 5,5
-207,5 100 8
-208,5 -212,0 100 10
100 15
Линия «Земля-космос»
НГСО ФСС (Земля-космос) -> ГСО ФСС (Земля-космос), 5925-6725 МГц ep/dt, создаваемая в любой точке ГСО излучениями всех земных стан- ций НГС системы ФСС не должна превышать пределов, приведенных ниже для заданных процентов времени:
ep/d г. дБ (Вт/м2) в 4 кГц с, % Ширина луча эталонной антенны и ее диаграмма
-183 100 1,5й Рекомендация МСЭ-R S.672-4, Ь « -20
НГСО ФСС (Земля-космос) -> ГСО ФСС (Земля-космос), 12,50-12,75 ГГц; 12,75-13,25 ГГц; 13,75-14,5 ГГц; 17,3-18,1 ГГц (Районы 1 и 3); 17,3-17,8 ГГц и 17,8-18,1 ГГц (Район 2); ep/dt, создаваемая в любой точке ГСО излучениями всех земных стан- ций НГС системы ФСС не должна превышать пределов, приведенных ниже для заданных процентов времени:
cPfdt дБ(Вт/мг) в 40 кГц г, % Ширина луча эталонной антенны и ее диаграмма
-160 100 4° Рекомендация МСЭ-R 5.672-4, Ls = -20
НГСО ФСС (Земля- космос) -> ГСО ФСС (Земля-космос), 27,5-28,6 ГГц; 29,5-30 ГГц ep/dt, создаваемая в любой точке ГСО излучениями всех земных стан- ций НГС системы ФСС не должна превышать пределов, приведенных ниже для заданных процентов времени:
ep/dt дБ(Вт/м2) в 40 кГц t, % Ширина луча эталонной антенны и ее диаграмма
-162 100 1,55° Рекомендация МСЭ-R S.672-4, Ls = -10
167
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Ококчакие табл. 3.21
Совмещаемые служ- бы, полосы частот Критерии ЭМС
Линия «космос-космос»
НГСО ФСС (космос-Земля) -> ГСО ФСС (Земля-космос), 6700-7075 МГц Максимальная ППМ& создаваемая на ГСО и в пределах наклонения ±5Я от спутника на ГСО не должна превышать -168 дБВт/м2 в любой полосе шириной 4 кГц
НГСО ССИЗ (космос-Земля) -> ГСО ФСС (Земля-космос) и ГСО МетСС (Земля-космос), 8025-8400 МГц Максимальная ППМ на ГСО от космической станции ССИЗ не должна превышать -174 дБВт/м2 в любой полосе шириной 4 кГц
НГСО ФСС (космос-Земля) -> ГСО ФСС (Земля-космос), 10,7-11,7 ГГц (Район 1); 12,5-12,75 ГГц (Район 1); 12,7-12,75 ГГц (Район 2); 17,8-18,4 ГГц ep/dMC, создаваемая в любой точке ГСО излучениями всех космических станций НГС системы ФСС не должна превышать пределов, указанных ниже в течение заданных процентов времени:
ерДхсдБ(Вт/м2) в 40 кГц г, % Ширина луча эталон- ной антенны и ее диаграмма
-160 100 4° Рекомендация МСЭ-R $.672-4, Ls = -20
Таблица 3.22. Рекомендуемые критерии ЭМС для НГС и ГС систем
Совмещаемые службы, полосы частот Критерий ЭМС Источник
ФЛ НГСО ПСС-> ГСО ФСС, 11/14 ГГц Спектральная плотность мощности помех на входе приемника не должна превышать: - 0,06 от мощности шума в 0,87% времени, - 0,26 от мощности шума в 0,119% времени; - мощности шумя в 0,029% времени; - 2,16 мощности шума в 0,0004% времени Рек. S.1324
НГСО любой радиослужбы -> ГСО ФСС Помехи от всех НГС систем, работающих в той же самой полосе частот, должны: - отвечать самое большее за 10% от допуска на время, установленного для коэффициента ошибок на бит (или значения C/W), заданного в нормах на каче- ство для малых процентов времени в рассматриваемой сети и соответствующего самым малым процентам времени (наименьшему значению C/N); - в случае сетей, использующих адаптивное кодиро- вание, отвечать самое большее за 10% уменьшения резервной пропускной способности, доступной линиям для компенсации замираний в дожде. Совокупная долговременная помеха не должна пре- вышать 6% полной мощности шума .системы в течение больше чем 10% времени Рек. S. 1323-2
168
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
Окончание табл. 3.22
Совмещаемые службы, полосы частот Критерии ЭМС Источник
ГСО ФСС-> НГСО ФСС, ФЛ НГСО ПСС В полосах частот, используемых по 9.11А РР (где не действуют пн. 22.5С, 22.5D и 22.5F РР) помехи, вызванные совокупными излучения?™ земных и кос- мических станций всех сетей ФСС ГСО, работающих в той же самой полосе частот, должны: - отвечать самое большее за 10% от допуска на время, установленного для коэффициента ошибок на бит (или значения C/N), заданного в нормах на каче- ство для малых процентов времени в рассматриваемой сети и соответствующего самым малым процентам времени (наименьшему значению C/N); - в случае сетей, использующих адаптивное коди- рование, отвечать самое большее за 10% уменьшения резервной пропускной способности, доступной лилиям для компенсации замираний в дожде. Совокупная долговременная помеха ле должна пре- высить 6% полной мощности шума системы в течение больше чем 10% времени Рек. S. 1323-2
НГСО ПСС-> ГСО ПСС 1545-1555 МГц и 1646,5-1656,5 МГц Общий уровень мощности помехи в цифровом канале BnCC(R) на входе демодулятора от всех ПСС и ФСС систем не должен превышать 20% общей мощности шума, которая соответствует коэффициенту ошибок на бит, определенному в Рекомендации МСЭ-R М. 1037. Максимальный уровень мощности помехи в любо?л цифронога канале ВПСС(И) на входе демодулятора от другой ПСС или ФСС системы не должен превы- шать 6% общей мощности шума, которая соответ- ствует коэффициенту ошибок на бит, определеному в Рекомендации МСЭ-R. М.1037 Рек. М.1234
3.7. Расчет помех между негеостационарными спутниковыми
системами, работающими в одном направлении
Сценарии помех между негеостационарными системами во многом
схожи со сценариями, рассмотренными в предыдущем разделе при расчете
помех от НГС системы на ГС систему (см. рис. 3.12, Сценарии А1 и В2).
Отличие указанных сценариев заключается в том, что полезный спутник
НГС системы меняет свое местоположение относительно взаимодействую-
щих земных станций, а спутник на ГСО рассматривается как неподвижный.
Поэтому при расчете помех между НГС системами необходимо учитывать
изменение уровня полезного сигнала, если не применяются специальные
меры по его поддержанию на постоянном уровне.
Для предварительной (упрощенной) оценки помех между НГС система-
ми применяется тот же метод «наихудшего случая», который используется
при расчетах помех между НГС и ГС системами (только вместо станций
ГС системы рассматриваются станции второй НГС системы).
169
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Более точные расчеты помех между НГС системами проводятся на осно-
ве вероятностных методов, рассмотренных в разделе 3.6. При этом расчет
помех на линии вниз осуществляется так же, как от НГС системы на ГС
систему (раздел 3.6, сценарий В1) с применением показателей, которые не
зависят от уровня полезного сигнала (ДТ/7*, I/N, I или epfd). При расчете
помех между НГС системами на линии вверх дополнительно (в сравнении
расчетами помех от НГС системы на ГС систему) учитывают меняющееся
положение космической станции полезной НГС системы относительно
взаимодействующих земных станций.
Для оценки ЭМС между НГС системами применяют критерии, пред-
ставленные в табл. 3.23
Таблица 3.23. Рекомендуемые критерии ЭМС для НГС систем
Совмещаемые служ- бы, полосы частот Критерий ЭМС Источник
ИГС любой радио- службы -> НГС ФСС, ФЛ НГС ПСС Помехи от всех земных и космических станций всех других НГС сетей, работающих в той же самой поло- се частот, должны: - отвечать самое большее за 10% от допуска на время, установленного для коэффициента ошибок на бит (или значения C/N), заданного в нормах на качество для малых процентов времени в рассматри- ваемой сети и соответствующего самым малым про- центам времени (наименьшему значению C/W); - в случае сетей, использующих адаптивное коди- рование, отвечать самое большее за 10% уменьше- ния резервной пропускной способности, доступной линиям для компенсации замираний в дожде. Совокупная долговременная помеха не должна превысить 6% полкой мощности шума системы в течение больше чем 10% времени Рек. 5. 1323-2
3.8. Расчет помех между негеостационарными спутниковыми
системами и наземными радиослужбами
3.8.1. Принцип расчета
При расчете помех между НГС системами и наземными радиослужбами
возможны четыре сценария помех (рис. 3.16):
• земные станции НГС системы создают помехи станции наземной
радиослужбы (сценарий А1);
• станции наземных радиослужб создают помехи земной станции НГС
системы (сценарий Л2).
• космические станции НГС системы создают помехи станции наземной
радиослужбы (сценарий В1);
• станции наземных радиослужб создают помехи космической станции
НГС системы (сценарий В2).
170
ГЛАВА 3- МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
Рис. 3.16. Сценарии возникновения помех между НГС
системой и станциями наземных радиослужб
Расчет помех между станциями наземных радиослужб и земными стан-
циями НГС системы (сценарии А1 и А2) осуществляется так же, как между
земными станциями ГС системы и станциями наземных радиослужб (см.
раздел 3.5) с той разницей, что для земной станции НГС системы усиление
антенны в направлении горизонта будет меняться в зависимости от време-
ни, и поэтому данные значения определяются в соответствии с методоло-
гией, изложенной в Приложении 7 Регламента радиосвязи [50].
Расчет помех от станций наземных радиослужб на космическую стан-
цию НГС системы (сценарий В2) также проводится аналогично тому, как
это делается при расчете помех от наземных радиослужб на спутник ГС
системы (см. раздел 3.3). При этом негеостационарный спутник размеща-
ется на минимальной высоте активного участка своей орбиты и вместо
расстояния от наземных станций до спутника на ГСО используется рас-
стояние до спутника на негеостационарной орбите.
Расчет помех от космических станций НГС системы на станции назем-
ной радиослужбы (сценарий В1, рис. 3.17) проводится, как правило, на
основе методов компьютерного моделирования.
В качестве показателей оценки помех в основном используется ППМ
от одного спутника. В некоторых случаях, например в полосе частот
1164-1215 МГц, в качестве показателя оценки помех применяется экви-
валентная плотность потока мощности (epfd) [51], создаваемая от всех
171
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Рис. 3.17. Совмещение НГС системы и станции наземной радиослужбы
на линии «космос-Земля»
видимых активных спутников НГС системы в точке размещения станции
наземной радиослужбы.
В общем случае значения ППМ рассчитываются по формуле (3.113)
(при i=l) с применением метода компьютерного моделирования (см.
раздел 3.6) в течение одного периода обращения спутника НГС системы
(см. также рис. 3.17). Для случая НГС системы на круговых орбитах ППМ
для всех углов прихода мешающего сигнала можно рассчитать, используя
выражения (3.113) и (3.106), а также диаграмму направленности антенны
космической станции.
Расчет epfd, создаваемой НГС системой, проводится по формуле 3.108
с применением метода компьютерного моделирования. Подробная мето-
дика расчета epfd при совмещении с наземной радиослужбой приведена
в [52].
3.8.2. Критерии ЭМС
В качестве критериев оценки ЭМС между НГС системами и наземны-
ми радиослужбами применяются допустимые уровни ППМ, приведенные
в Статье 21 Регламента радиосвязи для различных радиослужб и полос
радиочастот [47]. Пределы ППМ, установленные в Регламенте радиосвязи
для спутников НГС систем в некоторых полосах частот, представлены в
табл. 3.24.
172
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
Таблица 3.24. Критерии ЭМС НГС систем и наземных радиослужб
Полоса частот Служба Предел ППМ при угле прихода (3) над горизонтальной плоскостью, дВ(Вт/м2) в 1 МГц
0-5° 5-25° 25-90°
3400-4200 МГц ФСС (НГСО) -138-У J>” -138 - У+(]2+У)(8 - 5)/20а,ь -126b
10,7-11,7 ГГц 11,7-12,5 ГГц (Район 1) 12,5-12,75 ГГц (страны Района 1, перечисленные в пп. 5.494 и 5.496) 11,7-12,7 ГГц (Район 2) 11,7-12,75 ГГц (Район 3) ФСС (НГСО)' -129h -129+0,75(8 -5)* -114b
10,7-11,7 ГГц ФСС (НГСО)Й -126 -126 + 0,5(8-5) -116
11,7-12,5 ГГц (Район 1) 12,5-12,75 ГГц (страны Района 1, перечисленные в лп. 5.494 и 5.496) 11,7-12,7 ГГц (Район 2) 11,7-12,75 ГГц (Район 3) ФСС (НГСО)*1 -124 -124 + 0,5(8 - 5) -114
17,7-19,3 ГГц ФСС МсС -115 г* или -115 -Xе -115 + 0,5(8- 5)ь? или -115 - X + ((10 + 20/20) (б - 5)е -105f-« или -105е
17,7-19,3 ГГц ФСС 0-3° -120h 3-12’ -120+(8/9)(8-3)h 12-25° -112+ (7/13) (6-12)h -105h
19,3-19,7 ГГц • ФСС 0-3° -120h 3-12° -120+(8/9)(8-3)h 12-25° -112+(7/13)(5-12)h -105h
19,3-19,7 ГГц 22,55-23,55 ГГц 24,45-24,75 ГГц 25,25-27,5 ГГц 27,500-27,501 ГГц ФСС ССИЗ МсС СКИ -115« -] 15+0,5(8-S)2 -105*
Примечание.
0 Величина У определяется как У = О при max(WN, Ns) s 2;У = 5 log (max (Wf,., Ns)) при
max(A'w, Ws) > 2, где Nt: - это максимальное количество космических станций в системе ФСС,
осуществляющих одновременные передачи на одной и той же частоте в северном полушарии,
a Ns - это максимальное количество космических станций в той же системе ФСС, осущест-
вляющих одновременные передачи на одной и той же частоте в южном полушарии. При
определении А'л. и Ws две космические станции, осуществляющие одновременные передачи в
течение небольших периодов при переключении сигналов с одного спутника на другой, рас-
сматриваются как один спутник.
’’ Применимость этих пределов может потребовать пересмотра какой-либо будущей компетентной
конференцией, если количество введенных в действие негеостационарных систем, работающих на
одних и тех же частотах одновременно в одном и том же полушарии, станет боиьше пяти.
173
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
с Данные пределы применяются к космическим станциям НГС систе?л ФСС, использующим
орбиту с углом наклона между 35 и 145° и высотой апогея более 18000 км.
d Данные пределы применяются к космическим станциям НГС систем ФСС за исключением
тех, которые изложены в с.
е Функция X определяется как функция числа Аг спутников в группировке НГС системы ФСС
следующим образом, дБ:
- при А'< 50 Х = 0;
- при 50 < W £ 288 X=(5/119)(N-50);
- при А'>288 Х= (1/69)(N + 402).
В полосе 18,8-19,3 ГГц данные ограничения применяются к излучениям любой космической
станции в НГС системе ФСС, для которой полная информация для координации или регистра-
ции, в зависимости от случал, была получена Бюро радиосвязи после 17 ноября 1995 года, и
которая не находилась в эксплуатации на указанную дату (ВКР-2000).
'Данные ограничения применяются к излучениям космической станции на борту' мегеороло-
гичсского спутника и спутника ГСО ФСС. Они применяются также к излучениям любой косми-
ческой станции й НГС системе ФСС в полосе 18,8-19,3 ГГц, для которой полная информация
для координации или регистрации была получена Бюро радиосвязи к 17 ноября 1995 года,
или которая находилась в эксплуатации на указанную дату (ВКР-2000).
* Эти пределы также применяются к космическим станциям фиксированной спутнико-
вой службы, использующим орбиты с большим углом наклонения с высотой в апогее более
18000 юл в полосе 17,7-19,7 ГГц и наклонением орбиты 35-145°, к которым применяется
Резолюция 147 (ВКР-07).
h Эти пределы применяются ио всем космическим станциям фиксированной спутниковой
службы, которые используют орбиты с большим углом наклонения с высотой в апогее более
18000 км и наклонением орбиты 35-145° в полосе частот 17,7-19,7 ГГц, не охватываемые
Резолюцией 147 (ВКР-07), и по которым полная информация для координации и заявления, в
зависимости от случая, была получена Бюро радиосвязи после 16 ноября 2007 г. (ВКР-07)
Также для определения допустимых уровней ППМ и оценки ЭМС между
НГС системами и наземными радиослужбами могут применяться критерии,
представленные в табл. 3.25.
Таблица 3,25. Рекомендуемые критерии ЭМС для НГСО систем
и наземных радиослужб
Совмещаемые службы, полосы частот Критерий ЭМС Источник
НГСО ПСС->ФС, 1-3 ГГц Для аналоговых систем ФС значения ППМ от спутника НГСО системы ПСС не должны превышать уровней, определенных в Рек, М.1141-2 для различных углов места. Для цифровых систем ФС частичное ухудшение пока- зателя качества (FDP) для эталонной полосы 1 МГц при действии помех от спутника НГСО системы ПСС не должно превышать 25%. Расчет FDP содержится в Рекомендации МС-Р F.1108 Рек. М.1141-2
НГСО любой радиослужбы ->ФС Отношение помехи к шуму на входе приемника ФС нс должно быть выше чем -6 или -10 дБ в зависи- мости от типа системы в течение не более чем 20% времени Рек. F.758-4
174
ГЛАВА 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВЗАИМНЫХ
ПОМЕХ ПРИ СОВМЕСТНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЧАСТОТ СПУТНИКОВЫМИ И НАЗЕМНЫМИ СЕТЯМИ
Окончание табл. 3.25
Совмещаемые службы, полосы частот Критерий ЭМС Источник
НГСО ФСС-»ФС, 10,7-12,75 ГГц Для кратковременной помехи отношение помехи к шуму не должно превышать +20 дБ. Для долговременной помехи FDP не должно превы- шать 10%. Расчет FDP содержится в Рекомендации МСЭ-R F.110S Рек. F.1494
НГСО ФСС->ФС, 17,7-19,3 ГГц Отношение помехи к шуму иа входе приемника ФС не должно быть выше чем: -10 дБ в течение не более чем 20% времени; + 14 дБ в течение не более чем 0,01% времени; +18 дБ в течение не более чем 0,0003% времени Рек. F.1495
ФС-»ГСО и НГСО ФСС Суммарные помехи от станций ФС не должны превы- шать: I/N-Q дБ для 0,005% времени любого месяца; //jV = -2,4 дБ для 0,03% времени любого месяца; //jV = -10 дБ для 20% времени любого месяца; //N = -12 дБ для 100% времени любого месяца Рек. S.1432-1
ПС->НГСО ПСС, 1668,4-1675 МГц Максимальная мощность помехи на входе приемника ПСС не должна превышать -177,6 дБВт в 4 кГц Рек. М.1799
ФС->СКИ (активная), ССИЗ (активная), 5250-5350 МГц Максимальное отношение помехи к шуму иа входе приемника спутниковой системы не должно превы- шать -6 дБ Рек. F.1613
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
Международное регулирование
использования РЧС для СССВ
в неплановых полосах частот
4.1. МСЭ и международная система управления
использованием РЧС и орбит
Регулирование использования космического пространства, в частности
спутниковых орбит и РЧС, которые представляют собой во многих отноше-
ниях специфическую среду, является уникальной деятельностью с правовой
точки зрения. Лишь совсем недавно человеческая активность и междуна-
родное взаимодействие в космическом пространстве стали реальностью
и было положено начало разработке международных норм. К основным
положениям международного права, касающимся использования орбит
и радиочастотного спектра для спутниковых систем связи, относятся сле-
дующие [1-5]:
• исследование и использование космического пространства должны
осуществляться на благо и в интересах всего человечества;
• космическое пространство и небесные тела открыты для исследования
и использования всеми государствами на основе равенства и в соответ-
ствии с международным правом;
• деятельность государств по исследованию и использованию косми-
ческого пространства должна осуществляться в соответствии с междуна-
родным правом;
• государства несут международную ответственность за национальную
деятельность в космическом пространстве независимо от того, осущест-
вляется ли она правительственными органами или неправительственными
юридическими лицами;
• при исследовании и использовании космического пространства госу-
дарства должны руководствоваться принципом сотрудничества и взаим-
ной помощи и должны осуществлять всю свою деятельность с должным
учетом соответствующих интересов других государств. Если какое-либо
государство имеет основания полагать, что деятельность в космосе или
эксперимент, запланированные государством и гражданами этого госу-
дарства, создадут потенциально вредные помехи деятельности других
государств в деле мирного исследования и использования космического
пространства, то оно должно провести соответствующие международные
176
ГЛАВА 4.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В НЕПЛАНОВЫХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ
консультации, прежде чем приступить к такой деятельности или экспе-
рименту.
Рассмотрение всех вопросов, связанных с техническими аспектами
использования РЧС и орбит для спутниковых систем, подпадает под компе-
тенцию Международного союза электросвязи (МСЭ), специализированного
агентства ООН, которое осуществляет координацию создания и эксплуа-
тации всех сетей и служб связи во всемирном масштабе [6]. В частности,
международное право декларирует, что «в отношении неизбежного пере-
лива сигнала, излучаемого со спутника (имеется в виду через националь-
ные границы), применяются исключительно соответствующие документы
Международного союза электросвязи» [7].
МСЭ является самой первой международной организацией, созданной
17 мая 1865 г. и объединяющей в настоящее время около 190 стран-членов.
К числу основных функций союза относятся [8]:
• осуществление распределения РЧС, выделение радиочастот и реги-
страция радиочастотных присвоений и для космических служб, соответ-
ствующих позиций на орбите геостационарных спутников или соответству-
ющих характеристик спутников на других орбитах таким образом, чтобы
избежать вредных помех между радиосистемами разных стран;
• координация усилий, направленных на устранение вредных помех
между радиосистемами различных стран и на улучшение использования
РЧС и орбиты геостационарных спутников и других спутниковых орбит
для служб радиосвязи и радиовещания.
В рамках МСЭ данные функции выполняются Сектором радиосвязи, в
состав которого входят (рис. 4.1):
• Всемирные конференции радиосвязи;
• Региональные конференции радиосвязи;
• Радиорегламентарный комитет;
• Ассамблеи радиосвязи;
• Исследовательские комиссии и Специальный комитет по регулятор-
ным и процедурным вопросам;
• Собрания по подготовке к конференции;
• Бюро радиосвязи;
• Консультативная группа по радиосвязи.
Всемирные конференции радиосвязи (ВКР) являются высшим органом
Сектора радиосвязи. ВКР разрабатывают и пересматривают содержание
Регламента радиосвязи [9], главного нормативно-правового документа по
управлению использованием РЧС. Первый текст Регламента радиосвязи
был принят в 1906 г. Он обладает статусом международного договора, в
котором содержится Международная таблица распределения частот (МТРЧ)
и основные принципы совместного использования РЧС различными радио-
службами. На ВКР согласовываются потребности в частотах, а также техни-
ческие и нормативные условия использования различных диапазонов. Если
одна страна или группа стран высказывает пожелание использовать полосу
177
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Рис. 4.1. Структура Сектора радиосвязи МСЭ
частот службой, отличной от разрешенной в МТРЧ, то такое использование
может быть включено в саму МТРЧ, или добавлено к ней в виде приме-
чания, или разрешено специальной процедурой Регламента радиосвязи.
Помимо МТРЧ Регламент радиосвязи содержит процедуры, технические
принципы и правовые положения, определяющие порядок международной
координации и записи частотных присвоений РЭС различного назначения
в Международный справочный регистр частот (МСРЧ).
Региональные конференции радиосвязи рассматривают специфические
проблемы и потребности в использовании РЧС стран, отдельных регионов
и государств - членов этого региона. Так, в 2006 г. на Региональной кон-
ференции МСЭ было принято Региональное соглашение (Женева-06) [10],
которое определяет принципы использования и приграничной координации
полос частот 174-230 и 470-862 МГц в большей части Района 1 (Европа,
Африка и большая часть России) и в Исламской Республике Иран.
Ассамблея радиосвязи отвечает за структуру, программу и рассмотрение
результатов исследований, проводимых Сектором радиосвязи. Ассамблея
утверждает, в случае необходимости Рекомендации, разработанные в иссле-
довательских комиссиях, и одобряет план их работы. Она обычно созы-
вается перед ВКР. Собрания по подготовке к конференциям обсуждают и
дорабатывают материалы исследовательских комиссий и Специального
комитета и готовят обобщенный отчет по вопросам повестки дня ВКР.
Этот отчет является одним из основных документов для принятия решений
на ВКР. Консультативная группа по радиосвязи определяет стратегии и
приоритеты работы Сектора, а также следит за работой исследовательских
178
ГЛАВА 4.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В НЕПЛАНОВЫХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ
комиссий. Деятельность Исследовательских комиссий (ИК) Бюро радио-
связи направлена на разработку технических, эксплуатационных и про-
цедурных норм эффективного использования радиочастотного спектра и
орбиты. На момент написания настоящей книги существовало шесть ИК,
две из которых занимаются непосредственно изучением вопросов развития
спутниковой связи и вещания [11]. Это прежде всего ИК 4 «Спутниковые
службы», в компетенцию которой входит изучение фиксированной, под-
вижной и радионавигационной спутниковых служб, а также ИК 7 «Научные
службы», рассматривающая системы служб космической эксплуатации,
исследования Земли и радиоастрономию. Результатом их работы является
согласование технических принципов для принятия решений на ВКР, раз-
работка рекомендаций и написание отчетов и справочников.
Административные функции Сектора радиосвязи осуществляются
Радиорегламентарным комитетом и Бюро радиосвязи. Радиорегламентар-
ный комитет, состоящий из двенадцати членов, представляющих все адми-
нистративные Районы мира, утверждает и разрабатывает Правила процедур
[12], которые используются при применении Регламента радиосвязи для
регистрации частотных присвоений, а также рассматривает случаи, которые
не могут быть решены за счет вышеназванных Правил, и решает все спорные
вопросы, связанные с использованием РЧС и спутниковых орбит. По просьбе
одного или нескольких членов МСЭ он также обсуждает конфликты при воз-
никновении вредных помех и формулирует рекомендации по их устранению,
а также предоставляет консультативную помощь на ВКР.
Бюро радиосвязи (БР) входит в состав Сектора радиосвязи и возглав-
ляется директором. К числу основных функций Бюро радиосвязи можно
отнести регистрацию частотных присвоений в два МСРЧ соответственно
для наземных и космических служб, разработку специальных программ,
административное обеспечение работы ВКР, Исследовательских комиссий
и других мероприятий Сектора радиосвязи и оказание администрациям
содействия в выполнении процедур Регламента радиосвязи [14].
Следует также отметить два международных соглашения, которые каса-
ются специальных процедур использования частот для подвижной спутни-
ковой и для радионавигационной спутниковой служб. Прежде всего это
связано с тем, что полосы частот, распределенные этим службам согласно
Регламенту радиосвязи, очень ограничены, и совмещение между система-
ми крайне затруднительно в связи с тем, что в качестве земных станций
используются переносные или подвижные устройства с низкой избиратель-
ностью антенны. Учитывая то, что большинство существующих систем ПСС
и РНСС использует негеостационарные орбиты, на практике это означает,
что достигнуть выполнения норм по ЭМС зачастую можно только благо-
даря частотному разносу.
В 1999 г. было принято специальное соглашение между операторами
систем ПСС, согласно которому они решили проводить ежегодные собра-
ния (Operator review meeting). На них определяются технические усло-
179
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
вия совместного использования полос частот, распределенных для ПСС в
L-диапазоне и фактически согласовывается распределение ресурса между
реально действующими системами.
ВКР-ОЗ приняла ряд основополагающих решений, определяющих буду-
щее развитие радионавигационной спутниковой службы. В частности,
была принята Резолюция 609, согласно которой был создан еще один опе-
раторский клуб, которому было поручено рассматривать условия исполь-
зования полосы 1164-1215 МГц системами спутниковой радионавигации.
Конференция установила два технических критерия, в частности это пре-
дельная величина суммарной эквивалентной плотности потока мощности
минус 121,5 дБВт/м2-МГц, излучаемой всеми спутниками для защиты
воздушной радионавигационной службы, и предел плотности потока мощ-
ности минус 129 дБВт/м2-МГц для каждого спутника РНСС. Соблюдение
данных норм должно быть обеспечено за счет совместных соглашений
между всеми операторами систем РЫСС, которые они перидически пере-
сматривают на своих собраниях.
4.2. Заявление, координация и регистрация спутниковых
систем и земных станций спутниковой связи
в неплановых полосах частот
4.2.1. Процедуры для спутниковых систем
Общие положения. Для того чтобы получить возможность использова-
ния орбитально-частотного ресурса для любой новой спутниковой системы
во внеплановых полосах частот, необходимо выполнить следующие про-
цедуры:
• предварительную публикацию;
• координацию;
• регистрацию;
• параллельно осуществляемую процедуру «административной должной
исполнительности».
Их успешное завершение ведет к записи частотного присвоения в МСРЧ,
специальную базу данных орбитально-частотных присвоений, которая
поддерживается Бюро радиосвязи МСЭ. С точки зрения международного
права это обеспечивает спутниковой системе статус международного при-
знания и защиты и дает заявляющей администрации право использования
орбитальной позиции и частотного ресурса с согласованными техниче-
скими параметрами. В табл. 4.1 представлена необходимая информация,
помогающая при выполнении каждой из процедур, в частности, где в
Регламенте радиосвязи можно найти их описание, какие данные необхо-
димо предоставлять в заявке и для каких систем и при каких условиях они
применяются.
180
ГЛАВА 4.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В НЕПЛАНОВЫХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ
Таблица 4.1. Процедуры записи в МСРЧ
Процедуры Требуемые технические данные Положения Регламента радиосвязи Для каких систем применяется Условия
Предваритель- ная публикация Приложение 4 Статья 9, Часть 1 Для всех спутниковых сетей -
Координация 9.7 ГСО системы —
9.11 Для ГСО и НГСО систем Совместное использование по- лосы РСС и наземными служба- ми на равной основе
9.11А (12, 12А,13.14) Для ГСО и НГСО систем Примечание со ссылкой на 9.11А(12,12А, 13,14)
Статья 7 Приложения 30 Для ГСО систем Использование полос частот, распределенных в других рай- онах для Плана РСС
Статья 7 Приложения 30 А Для ГСО систем Использование полос частот, распределенных в других райо- нах или в другом направлении для фидерных линий Плана РСС
Резолюция 539 Для НГСО систем РСС (звук) Использование полосы 2605- 2655 МГц
9.21 Для ГСО и НГСО систем Примечание со ссылкой на 9.21
Регистрация Статья 11 Для всех спутниковых систем -
Административ- ная должная ис- полнительность Резолюция 49 Резолюция 49 Для ГСО и НГСО систем ФСС, ПСС, РСС Применение процедуры коор- динации
Процедура предварительной публикации. Предварительная публика-
ция (API) (Advance Publication Information) является обязательной процеду-
рой для всех неплановых полос частот и типов спутниковых сетей. В ней
заявляющая администрация информирует страны мирового сообщества
о планах запуска спутниковой системы и ее основных характеристиках.
Данная процедура обеспечивает начало формального механизма для пред-
варительной оценки потенциального воздействия заявляемой системы на
существующие и планируемые системы как спутниковых, так и наземных
служб и представления соответствующих комментариев.
Для того чтобы начать процедуру, заявляющая администрация должна
представить в Бюро радиосвязи электронную заявку на предварительную
публикацию. Обработка в Бюро радиосвязи всех типов заявок в неплано-
вых полосах основана на принципе «первый пришел - первого обслужи-
ли». Существует две основные формы заявок, существенно отличающиеся
требованиями к содержанию. В первом случае для полос частот, для кото-
181
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
рых существует процедура координации, заявка должна содержать самую
общую информацию, такую как название спутниковой системы, планируе-
мую орбитальную позицию, время введения в эксплуатацию, рабочий диа-
пазон частот, тип службы и зону обслуживания. Во втором случае, который
касается только некоторых полос частот, распределенных для НГСО систем
и для которых процедуры координации не существует, заявка должна содер-
жать более подробную информацию, в частности тип излучений и харак-
теристики земных станций. Несмотря на то, что для заполнения заявки
необходимы самые общие данные, их выбор требует большой подготови-
тельной работы по анализу загрузки орбиты и частот, с тем чтобы найти
такие параметры и позицию, которые максимизируют шансы заявляющей
администрации на успешное завершение координации.
Бюро проверяет правильность заполнения заявки и публикует ее в
Специальной секции API/А Международного частотного информационного
циркуляра Бюро радиосвязи (БР ИФИК) (Космические службы). Такие цир-
куляры рассылаются всем АС - членам МСЭ и публикуются на сайте МСЭ.
Правила подготовки заявок и программы, которые для этого используются,
рассматриваются в разделах 4.2.3 и 4.4 данной книги. Администрации, счита-
ющие, что внедрение новой системы может повлиять на работу спутниковых
систем, заявленных ранее, могут отправить свои комментарии заявляющей
администрации и их копии в Бюро радиосвязи. Заявляющая администрация
может их учесть при подаче заявки на координацию. Если системы использу-
ют полосы частот, для которых процедуры координации нс существует, заяв-
ляющая администрация должна предпринять все возможные действия с тем,
чтобы решить с администрациями, от которых она получила комментарии,
все обозначенные проблемы по ЭМС.
В случае изменения или дополнения различных параметров системы
предварительная публикация может изменяться на основе дополнительных
заявок, представленных в Бюро радиосвязи по тем же правилам, как перво-
начальная заявка. Новая API требуется в следующих случаях [14]:
• заявляются новые полосы частот;
• орбитальная позиция спутника изменяется более чем на ±6°.
Процедура координации. Процедура координации состоит из следую-
щих основных этапов:
• администрация представляет в Бюро радиосвязи заявку на координа-
цию;
• Бюро радиосвязи проводит ее проверку, определяет предварительный
список затронутых администраций и публикует результаты;
• Бюро радиосвязи собирает комментарии на публикацию, уточняет
требования по координации и публикует окончательный перечень затро-
нутых администраций;
• администрация начинает двусторонние контакты (переписку и/или
переговоры) с каждой из затронутых администраций, чтобы получить их
согласие на внедрение новой системы.
182
ГЛАВА 4.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В НЕПЛАНОВЫХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ
В соответствии в Регламентом радиосвязи международная координа-
ция спутниковых систем должна проводиться для следующих сценариев
совместного использования частот:
• любая геостационарная сеть по отношению к другим геостационар-
ным сетям (п. 9.7);
• негеостационарная сеть по отношению к другим негеостационарным
и геостационарным сетям или геостационарная сеть по отношению к
негеостационарным сетям в соответствии с примечанием Таблицы распре-
деления частот Статьи 5 Регламента радиосвязи (п. 9.НА, п. 9.12, п. 9.12А,
п. 9.13);
• космические станции спутниковых служб по отношению к наземным
службам в случае превышения пороговых пределов (п. 9.14);
• космические станции РСС (неплановые) по отношению к наземным
службам (п. 9.11);
• космические станции ГСО ФСС (неплановые) (Земля-космос) по отно-
шению к космическим станциям РСС (плановым) (космос-Земля) (Статья 7
Приложения 30);
• космические станции ГСО ФСС (неплановые) (космос-Земля) по отно-
шению к космическим станциям РСС (плановые) (Земля-космос) (Статья 7
Приложения ЗОА);
• космические станции НГСО РСС по отношению к наземным службам
в полосе 2605-2655 МГц (Резолюция 539);
• любая станция, для которой требование о необходимости согласия
о координации с другими администрациями включено в примечание к
Таблице распределения частот Статьи 5 (п. 9.21).
Для всех перечисленных случаев координации заявляющая администра-
ция должна послать в Бюро радиосвязи электронную заявку на координа-
цию, а также графическую информацию, в частности зону обслуживания и
контуры усиления передающей спутниковой антенны, в электронном или
бумажном виде. Как уже упоминалось выше, правила подготовки заявок и
программы, которые для этого используются, рассматриваются в разделах
4.2.3. и 4.4. данной книги. Для некоторых полос частот, распределенных
для спутниковых служб в обоих направлениях на равной основе (табл. 4.2),
также требуется графическое представление диаграммы усиления спутни-
ковой антенны в направлении геостационарной орбиты для анализа помех
между спутниками, использующими одну и ту же полосу частот в разных
направлениях передачи.
Если заявка содержит все требуемые данные и соответствует информа-
ции, представленной в API, Бюро радиосвязи проводит ее проверку на соот-
ветствие положениям Регламента радиосвязи, в частности МТРЧ и ограни-
чениям энергетических параметров, если такие имеются для заявляемых
служб и полос частот. Если нет нарушений, Бюро радиосвязи определяет
требования по координации, т.е. список администраций, от которых заяв-
ляющая администрация должна получить согласие на введение системы
183
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Таблица 4.2. Полосы частот, распределенные для СССВ
в разных направлениях передачи
/min* МГц 399,9 401 1164 1S2S 1559 1613,8 1670 2025 2200 5830
мгц 400,5 402 13030 1535 1610 1626,5 1675 2110 2290 5850
/min. МГц 8025 8175 8215 10700 12500 12750 13400 15630 17300 19300
МГц 8175 8215 8400 11700 12750 132S0 14470 15650 18400 19700
/т-п> МГц 24650 25250 34700 40000 47500 48200 49440 81000
Лпзх» МГц 24750 31300 35200 40500 47900 48540 50200 84000
в эксплуатацию. При этом учитываются частотные присвоения земных
и космических станций спутниковых служб и станций наземных служб в
полосах частот, распределенных на равной или более высокой основе по
отношению к статусу спутниковой службы заявляемой системы, которые
должны [15]:
• соответствовать Уставу МСЭ, МТРЧ и другим положениями Регламента
радиосвязи и должны быть записаны в МСРЧ с положительными заключе-
ниями, или
• находиться на стадии координации с более ранней датой регистрации,
чем рассматриваемая система, или
• соответствовать всемирным или региональным плановым распределе-
ниям и соответствующим этому положениям, или
• (только для наземных сетей) работать в соответствии с Регламентом
радиосвязи или планироваться для работы в соответствии с Регламентом
радиосвязи в течение ближайших трех лет после регистрации заявки и
• быть затронутыми на основе расчета пороговых пределов плотности
потока мощности.
Если заявляемые присвоения не удовлетворяют существующим нормам
и правилам, требования по координации для них не определяются и даль-
нейшее их рассмотрение не проводится. Полная информация о результатах
обработки заявки публикуется в Специальной секции CR/C БР ИФИК. Она
включает в себя данные о сети, графическую информацию, применяе-
мые положения Регламента радиосвязи, определенные Бюро радиосвязи
требования по координации, т.е. список стран, с которыми заявляющая
администрация должна провести координацию. Также публикуются заклю-
чения Бюро радиосвязи по результатам экзаменации, в частности причины
отрицательных заключений, если таковые имеют место быть.
Требования по координации представлены в CR/C в двух таблицах.
Первая таблица включает в себя обязательные требования, т.е. для запи-
си в МСРЧ необходимым условием является согласие от всех упомянутых
администраций. Во второй таблице страны указываются только для того,
чтобы проинформировать их о необходимости проведения оценки помехи
от внедрения новой системы на свои наземные и спутниковые сети.
184
. ГЛАВА 4.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В НЕПЛАНОВЫХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ
Те страны, которые определены как потенциально затронутые в пер-
вой таблице Специальной секции CR/C, в течение четырех месяцев после
публикации должны предпринять следующие действия:
• в случае, когда помеха является незначительной и ею можно прене-
бречь, отправить заявляющей администрации с копией в Бюро радиосвязи
свое согласие на координацию;
• в случае, когда помеха является неприемлемой, послать заявляющей
администрации с копией в Бюро радиосвязи свое несогласие с техниче-
ским обоснованием причин и предложениями по решению существующих
проблем.
Если никакого ответа от какой-либо затронутой страны не поступило,
заявляющая администрация может обратиться в Бюро радиосвязи за помо-
щью [16]. Бюро радиосвязи, в свою очередь, направляет запрос затронутой
администрации. Если ответа на письмо Бюро радиосвязи не последует в
течение месяца после его отправки, считается, что координация законче-
на и что сети этой администрации не будут требовать защиты от новой
системы и создавать ей помех [17].
Администрации, которые не были определены в требованиях по коорди-
нации, но после проведения собственных расчетов считают, что их системы
должны также быть скоординированы, имеют право послать заявляющей
администрации соответствующую просьбу. Копия данного письма должна
быть направлена в Бюро радиосвязи. Заявляющая администрация должна
рассмотреть эту просьбу и в случае наличия достаточной технической
обоснованности учитывать ее при проведении координации. Бюро радио-
связи не меняет требования по координации в первой таблице на основе
полученных комментариев, но проверяет достижение договоренности по
ним на этапе регистрации.
Срок для представления комментариев администрациями, которые опре-
делены как потенциально затронутые во второй таблице, также составляет
четыре месяца. Принципиальным отличием от вышеописанной процедуры
является то, что администрации, которые не присылают свои комментарии
с подтверждением включения в процесс координации в установленный
срок, автоматически теряют это право [18]. Бюро анализирует полученные
комментарии, уточняет список затронутых администраций, т.е. исключа-
ет из него страны, которые не ответили, и публикует его в Специальной
секции CR/D ИФИК БР.
После этого заявляющая администрация может непосредственно пере-
ходить к проведению двусторонних переговоров с каждой из затронутых
администраций с тем, чтобы согласовать условия совместного использова-
ния частот и получить согласие на работу своей системы. Существует ряд
методов для достижения согласия, в частности изменение орбитальной
позиции, частотный или пространственный разнос, сегментация используе-
мой полосы частот, поляризационная развязка, снижение защитных отно-
шений и т.д. [19, 20]. Практические советы по проведению координации
185
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
представлены в разделе 4.5 данной книги. Бюро радиосвязи участвует в
этом процессе только по просьбе участвующей в координации админи-
страции, например в случае, если между администрациями отсутствуют
дипломатические связи, или одна из администраций требует специальной
помощи по вопросам применения тех или иных процедур, или админи-
страции не могут договориться об условиях совместного использования
частот [21].
Процедура регистрации и записи в Международный справочный
регистр частот. Заключительной и обязательной для всех спутниковых
сетей процедурой, успешное выполнение которой ведет к записи в МСРЧ,
является регистрация. Основное отличие требований по заполнению заяв-
ки на регистрацию от заявки на координацию состоит в том, что она
должна содержать отчет о завершении координации в соответствии с тре-
бованиями, определенными Бюро радиосвязи и опубликованными в CR/C
и CR/D. Как и в случае обработки заявки на координацию, экзаменация
проводится для каждого конкретного присвоения.
После устранения нарушений и недостатков по заполнению заявка
публикуется в Специальной секции Часть I-S ИФИК БР. Это дает возмож-
ность всем заинтересованным операторам и администрациям проверить,
как в результате координации изменились заявляемые параметры, учи-
тывает ли заявка достигнутые в ходе двусторонних переговоров догово-
ренности и вся ли информация о завершении координации достоверна.
Администрации могут представить в Бюро радиосвязи свои комментарии
на публикацию с тем, чтобы они были учтены при экзаменации заявки. К
сожалению, не все администрации и не всегда полностью отражают при
регистрации изменения и ограничения, принятые в ходе координации, что
создает реальную возможность возникновения конфликтов после ввода
регистрируемой системы в действие.
В связи с тем, что в результате координации параметры заявки могут
быть изменены, заявка снова проверяется на соответствие Регламенту
радиосвязи. В том случае, если в результате получены отрицательные
заключения по всем присвоениям или их части, соответственно заявка
целиком или частично возвращается обратно заявляющей администрации.
Если опа тем не менее настаивает на записи заявки в МСРЧ без каких-либо
изменений, это может быть сделано, но только для информационных целей
[22]. При этом будет отмечено, что заявка не соответствует Регламенту
радиосвязи и не имеет права как на защиту от помехи, так и на ее созда-
ние для других систем.
Для систем, которые используют полосы частот, где процедура коорди-
нации не предусмотрена, выполнение всех требований Регламента радио-
связи является условием записи в МСРЧ. Если заявляющая администрация
после публикации API получила комментарии от других стран с требова-
ниями координации, проведение ее является проявлением доброй воли, но
не обязательным условием записи в МСРЧ.
186
ГЛАВА -1.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В НЕПЛАНОВЫХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ
Далее проводится проверка выполнения требований по координации.
Если она показывает, что требования по координации нс выполнены цели-
ком или частично, соответствующие присвоения получают отрицательные
заключения и Бюро радиосвязи должно направить заявляющей админи-
страции письмо с объяснением их причин. В течение шести месяцев после
отправки этого письма администрация получает возможность закончить
координацию и повторно представить заявку на регистрацию. В этом слу-
чае первичная дата ее регистрации сохраняется.
Следует отмстить специфику проверки заявки, если в нее включе-
ны полосы частот, к которым применяется координация по пункту 9.21
Регламента радиосвязи. Эта процедура позволяет использовать полосу
частот для службы, которой она не распределена в соответствии с МТРЧ.
В том случае, если процедура не начата, хотя это требуется, считается,
что заявка не соответствует Таблице распределения частот и возвращается
администрации с отрицательными заключениями. При этом администра-
ция не имеет права ее повторно представить, сохраняя дату регистрации
первой заявки. Если она начата, но не закончена, т.е. в соответствующем
CR./D требования о необходимой координации были опубликованы, но на
момент регистрации получено согласие не от всех затронутых админи-
страций, то заявка получает положительное заключение. Тем не менее при
записи в МСРЧ соответствующих присвоений указывается список стран,
от которых не было получено разрешение на использование частот по
п. 9.21. Это дает администрациям этих стран право независимо от статуса
заявки в МСРЧ, в любое время эксплуатации спутниковой системы требо-
вать защиты и не рассматривать ее жалобы на помехи со стороны сетей,
координация с которыми не закончена.
Если администрация соглашается, что координационные требования
не выполнены целиком или частично, и отмечает, что координация не
может быть закончена по разным причинам, она может попросить Бюро
радиосвязи провести детальные расчеты потенциальной помехи, осно-
ванные на анализе более точных критериев совмещения, в частности
оценки отношения сигнал/помсха [23]. Если результаты расчетов пока-
зывают, что помеха, создаваемая системам, администрации которых не
согласились на координацию, незначительна, то Бюро радиосвязи может
пересмотреть свои заключения, посчитав, что координация, как было
определено ранее, не требуется. В этом случае заявка получает поло-
жительные заключения и вносится в МСРЧ. Если расчеты показывают,
что установленные нормы ЭМС не выполняются, заявка опять получает
отрицательные заключения и возвращается заявляющей администрации
с объяснительным письмом.
В некоторых случаях завершение всех процедур и запись в МСРЧ на
практике требует больше времени, чем процесс производства, запуска и
ввода в эксплуатацию спутника. Для того чтобы реальные спутниковые
проекты имели правовую базу начать работу до полного завершения коор-
187
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
динации, существует специальная процедура, которая предоставляет воз-
можность записи в МСРЧ. Если администрация получила отрицательные
заключения после того, как Бюро радиосвязи провело анализ отношения
сигнал /помеха, администрация может настаивать на внесении заявленной
системы в МСРЧ по пункту 11.41 РР, ссылаясь на то, что система уже вве-
дена в эксплуатацию. Бюро радиосвязи соответственно записывает ее, но
на временной основе со специальными примечаниями для соответствую-
щих присвоений, указывающих страны, с которыми координация не была
завершена. По истечении четырех месяцев одновременной работы заявляе-
мой и потенциально затронутой систем, если не поступает информации о
возникновении вредной помехи, статус системы формально изменяется на
постоянный. Однако следует отметить, что это не отменяет необходимости
завершения координации и устранения помех, если они возникнут позже.
Вышеупомянутое примечание по п. 11.41 исключается из заявки только в
случае получения искомого согласия затронутой администрации. До этого
момента она имеет право в любой момент требовать защиту от помехи от
записанной в МСРЧ сети.
Положительные заключения по окончании проверки заявки на реги-
страцию ведут к тому, что она публикуется в Специальной секции Часть
II-S ИФИК БР и заносится в МСРЧ. При отрицательных заключениях на
любом из этапов проверки проведения экзаменации соответствующие
частотные присвоения и режимы публикуются в Специальной секции Часть
Ш-S ИФИК БР. Бюро радиосвязи направляет заявляющей администрации
письмо с объяснением принятия такого решения. За исключением случаев,
когда это было сделано по причине несоответствия Регламенту радиосвязи,
администрация имеет шесть месяцев после даты его отправки для того,
чтобы послать в Бюро радиосвязи повторную заявку с дополнениями или
объяснениями. Если администрация укладывается в этот срок, то дата
регистрации первичной заявки будет сохраняться. По истечении этого
срока предыдущие заявки теряют свою юридическую силу, и любая новая
заявка регистрируется по фактическому времени приема.
Процедура «административной должной исполнительности».
Ограниченность орбитально-частотного ресурса и недостатки процедур
заявления спутниковых систем привели к тому, что некоторые админи-
страции стали заявлять не предполагаемые к реализации («бумажные»)
системы с целью резервирования ресурса для своих возможных будущих
потребностей. Это стало значительно усложнять процесс регистрации
заявок и затруднять доступ реальных спутниковых операторов к исполь-
зованию этого ресурса. В этой связи Всемирная конференция радиосвязи
в 1997 г. приняла новую процедуру, получившую название «администра-
тивная должная исполнительность» [25]. Она касается всех спутниковых
сетей ФСС, ПСС и РСС в полосах частот, к которым применяется процедура
координации. Заявляющие администрации должны представить в Бюро
радиосвязи заявку специальной формы, содержащей информацию, под-
188
ГЛАВА 4.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В НЕПЛАНОВЫХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ
тверждающую реальность своих планов но развитию спутниковой сети.
Информация должна включать три основные раздела:
• определение сети (название спутника, заявляющая администрация,
ссылка на специальную секцию публикации в ИФИК БР, используемые
полосы частот, орбитальные характеристики);
• данные о производителе спутника (название фирмы-производителя,
дата завершения контракта, количество заказанных спутников);
• информацию о запуске (название компании, обеспечивающей запуск,
название ракетоносителя, время запуска и географическое положение пло-
щадки запуска).
Данная информация должна быть представлена в Бюро радиосвязи нс
позднее даты ввода системы в эксплуатацию. За шесть месяцев до установ-
ленной даты Бюро радиосвязи посылает напоминание соответствующей
администрации. В том случае, если информация послана в Бюро радио-
связи, она проверяется на полноту и публикуется в Специальной секции
RES49 ИФИК БР. При условии, если данная информация не представляется
в установленные сроки, система исключается из рассмотрения на любом
из этапов координации и регистрации или из МСРЧ. Администрация имеет
право изменить установленную дату ввода в эксплуатацию, но не более чем
на два года. Для этого она также должна представить в Бюро радиосвязи
заявку административного должного исполнения, а также обоснованную
причину данной просьбы.
4.2.2. Процедуры для земных станций
Для того чтобы получить возможность использования частотного ресур-
са для любой земной станции и внести се в МСРЧ, необходимо выполнить
следующие процедуры:
♦ определение необходимости координации;
♦ если необходимо - проведение координации;
• регистрацию и запись в МСРЧ.
В соответствии с Регламентом радиосвязи международная координация
земных станций проводится для следующих сценариев совместного исполь-
зования частот:
• для конкретной земной станции1 либо типовой1 2 земной станции
негеостационарной спутниковой сети, необходимость координации для
которой указана в примечании к Таблице распределения частот со ссыл-
кой на п. 9.15 или на п. 9.11 А, в отношении наземных станций в полосах
частот, распределенных на равной основе космическим и наземным служ-
бам, если координационная зона земной станции (см. раздел 3.4 данной
книги) включает часть территории другой страны;
• для любой конкретной земной станции или для типовой подвижной
1 Земная станция, которая имеет конкретные i-eoi-рафические координаты.
2 Земная станция, которая может быть расположена в любом пункте зоны обслуживания
спутниковой системы.
189
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
земной станции в полосах частот выше 100 МГц, распределенных на равной
основе космическим и наземным службам, в отношении наземных станций
в тех случаях, когда координационная зона земной станции включает часть
территории другой страны (п. 9.17);
• для любой конкретной земной станции в отношении других земных
станций, работающих в противоположном направлении передачи, или
для любой типовой подвижной земной станции в отношении конкретных
земных станций, работающих в противоположном направлении передачи,
в полосах частот, распределенных на равной основе спутниковым службам
в обоих направлениях передачи, и в тех случаях, когда координационная
зона земной станции охватывает территорию другой страны или земная
станция находится в пределах координационной зоны другой земной стан-
ции (п. 9.17А);
• для любой передающей станции наземной службы или любой пере-
дающей земной станции ФСС (Земля-космос) в полосе частот, используе-
мой совместно на равной первичной основе с РСС, в отношении типовых
земных станций, попадающих в зону обслуживания космической радио-
вещательной станции спутниковой службы (п. 9.19).
Главным отличием процесса заявления земных станций от спутниковых
сетей является то, что требования по координации определяются самой
администрацией на основе технических условий, изложенных в Регламенте
радиосвязи, в частности построения координационных зон. Если предвари-
тельный анализ показывает, что радиосистемы соседних стран могут как
испытывать, так и создавать помехи, заявляющая администрация должна
инициировать механизм координации. Для этого необходимо подготовить
заявку, содержащую основные технические данные земной станции, и разо-
слать ее затронутым администрациям. После этого процедуры аналогичны
тем, которые применяются после публикации запроса на координацию
спутниковых систем. В течение тридцати дней после даты приема соот-
ветствующие администрации должны подтвердить заявителю получение
завки. Если такое подтверждение не получено, заявляющая администрация
должна послать повторный запрос тем, кто не отвечает. Если затронутая
администрация опять не отвечает в течение пятнадцати дней, администра-
ция, отвечающая за земную станцию, может послать просьбу в БР об оказа-
нии помощи в координации. БР посылает свой запрос о координации. Если
ответ на него не поступает в течение тридцати дней после даты отправле-
ния, считается, что затронутая администрация не будет требовать защиты
от заявляемой земной станции и не будет создавать ей помех [17].
В ситуации, когда затронутая администрация получает письмо и под-
тверждает его получение, она должна провести оценку возможности
совместного использования заявляемой системы со своими националь-
ными системами, попадающими в координационную зону. Анализ должен
касаться не только существующих систем, но и заявленных и планируе-
мых к вводу в эксплуатацию. В частности, должны учитываться наземные
190
ГЛАВА И.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ- ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В НЕПЛАНОВЫХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ
системы с планируемым сроком ввода в эксплуатацию в течение трех
месяцев с даты получения запроса на координацию и земные станции - в
течение трех лет. Затронутая администрация может согласиться на успеш-
ное завершение координации, если ее оценки реальной электромагнитной
обстановки покажут, что уровень помехи приемлем. Если требуются более
детальные исследования и затронутая администрация не может сразу
согласиться на завершение координации, она должна в течение четырех
месяцев после получения запроса на координацию проинформировать об
этом заявляющую администрацию, представить техническую информацию
о системах, которые она хочет координировать и сделать предложения о
возможных путях решения существующих проблем. Копия данного письма
должна быть послана в Бюро радиосвязи. Далее проводятся совместные
работы и двухсторонние переговоры по определению условий ЭМС. Если
администрации не могут договориться, они могут обратиться за помощью
в Бюро радиосвязи, которое должно провести анализ электромагнитной
обстановки и предложить варианты достижения согласия.
По окончании координации земная станция может быть записана в
МСРЧ. Процесс регистрации земных станций идет по тем же правилам, что
и в случае со спутниковыми сетями, т.е. нужно послать заявку на регистра-
цию. К специфическим требованиям к земным станциям, которые учитыва-
ются при обработке заявки, помимо соответствия заявки Регламенту радио-
связи и выполнения требований по координации, относятся следующие:
• земная станция должна находиться в зоне обслуживания спутника,
указанного в заявке;
• этот спутник должен быть записан в МСРЧ с положительным заклю-
чением;
• заявка должна поступить в Бюро радиосвязи не раньше, чем за три
года до ввода земной станции в эксплуатацию.
Помимо электронной заявки на регистрацию в Бюро радиосвязи необ-
ходимо представить координационную зону в бумажной или электронной
форме для каждого диапазона частот. По получении заявки Бюро радиосвя-
зи процесс обработки, проверки и публикации проходит точно так же, как
в случае с заявками на спутниковые сети. В случае успешного завершения
регистрации и записи системы в МСРЧ она получает статус международ-
ного признания и право на работ}" с зарегистрированными параметрами.
В частности, это означает, что если соседняя d-рана захочет создать новую
систему в границах координационной зоны, она должна будет проводить
координацию с зарегистрированной системой, так как не имеет права
требовать от нее защиты или создавать ей помехи. •
4.2.3. Общие правила представления заявок
Заявки на предварительную публикацию, координацию и нотификацию
должны быть представлены в Бюро радиосвязи только в установленной
электронной форме (MS Access), которая должна быть подготовлена с
191
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
помощью специального программного обеспечения, разработанного Бюро
радиосвязи (см. раздел 4.4). Бюро радиосвязи периодически публикует
расшифровки всех полей и обозначений, используемых в заявке, помо-
гающие при их заполнении [25]. Заявки могут быть отосланы или по
электронной почте, или по почте на электронном носителе. Если заявка
отослана по электронной почте, заявляющая администрация должна при-
слать по факсу или почте подтверждение, чтобы подтвердить ее легитим-
ность. Бюро радиосвязи должно незамедлительно подтвердить получение
заявки по электронной почте. Все публикации Бюро радиосвязи выходят
в соответствующих секциях Международного информационного циркуляра
по частотам (космические службы) Бюро радиосвязи (ИФИК БР) с перио-
дичностью два раза в месяц.
Все заявки рассматриваются в порядке очередности, исходя из даты
их получения Бюро радиосвязи. В целях установления опрсдслснной дис-
циплины в выполнении процедур существует ряд требований, определяю-
щих правила представления заявок, касающихся спутниковых сетей, и их
получения Бюро радиосвязи (рис. 4.1). Их нарушение может привести к
тому, что независимо от результатов обработки заявки она может быть
исключена из рассмотрения на любом этапе.
Заявка о предварительной публикации должна быть послана в Бюро
радиосвязи не раньше чем за семь лет и предпочтительно не позднее чем
за два года до срока ввода сети в эксплуатацию. Нарушение первого огра-
ничения ведет к тому, что заявка возвращается обратно администрации.
Второе ограничение носит рекомендательный характер.
Заявка на координацию должна быть послана в Бюро радиосвязи не
ранее чем через шесть месяцев после даты приема API и не позднее, чем
через двадцать четыре месяца после этой даты. В данном случае первое
правило имеет рекомендательный характер, т.е. администрация может
послать заявку ранее этого срока, но датой ее приема Бюро радиосвязи
будет считать не фактическое время приема, а дату получения API плюс
шесть месяцев. Если же нарушается второе правило, заявка не принимается
и сответствующая API также исключается из рассмотрения. Следует еще
раз подчеркнуть, что дата приема запроса на координацию имеет принци-
пиальное значение, так как она определяет тот момент, с которого заявка
начинает учитываться при определении требований по координации для
полученных позднее систем.
Для полос частот и систем, требующих координации, заявка на реги-
страцию может быть послана вместе с координационной, т.е. через шесть
месяцев после получения API. Если это сделано раньше, применяются тс
же правила определения получения этой заявки, т.е. к дате получения API
прибавляется шесть месяцев. Если координация не требуется, правила
установления времени получения заявки на регистрацию несколько отли-
чаются: также действует правило шести месяцев, но отсчет начинается со
времени публикации API.
192
ГЛАВА 4.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В НЕПЛАНОВЫХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ
Заявка на регистрацию должна быть получена Бюро радиосвязи не
позднее чем через семь лет после срока регистрации API. В том случае,
если это правило не выполняется или срок ввода в эксплуатацию системы,
указанный в заявке, выходит за рамки этого срока, она не принимается и
все соответствующие предыдущие заявки исключаются из рассмотрения
Бюро радиосвязи.
Информация административного должного исполнения может быть
представлена в любое время со времени получения API до даты ввода
в эксплуатацию системы, как определено в заявках. Тем не менее, если
администрация вовремя нс подтверждает ввод системы в эксплуатацию и
не присылает информацию административного должного исполнения, то
Бюро радиосвязи исключает все соответствующие заявки из рассмотре-
ния независимо от этапа обработки, на котором они находятся, вплоть до
исключения из МСРЧ.
Бюро радиосвязи взимает плату за обработку ряда категорий заявок, в
частности [26]:
• заявок на предварительную публикацию спутниковых систем, которые
не требуют проведения координации;
♦ всех заявок на координацию;
• всех заявок на регистрацию.
Правила определения платы за обработку представлены в табл. 4.3. Для
API и запросов на регистрацию НГСО сетей, для которых не существует
процедуры координации или координация проводится лишь по п. 9.21,
применяется фиксированная ставка за заявку. Для всех остальных случаев,
в частности при расчете платы за заявку на координацию или регистра-
цию, применяются два подхода. Если объем заявки больше ста единиц,
взимается фиксированная плата за заявку без учета реального объема. Если
меньше, то плата определяется суммой двух слагаемых - базовой платы и
произведения объема заявки в единицах на удельную плату за единицу. Под
единицей подразумевается произведение числа частотных присвоений на
количество типов земных станций и на количество излучений. Для полу-
чения объема заявки суммируются объемы всех частотных групп. Каждая
администрация имеет право на одну бесплатную заявку в год.
Выбор категории зависит от того, сколько видов координации при-
меняются к рассматриваемой заявке. В табл. 4.4 иллюстрируется данный
подход. Все виды координации разбиты на шесть групп: А, В, С, D, Е, Е
Категория для координации (Cl, С2, СЗ) и категория для заявления (N1,
N2, N3) определяются следующим образом:
• С1 и N1 соответствуют заявкам спутниковых сетей, требующих про-
ведения только одного вида координации. Эти же категории применяются,
если заявки получили отрицательные заключения в связи с тем, что они
не соответствуют Регламенту радиосвязи;
• С2 и N2 соответствуют заявкам, требующим проведения двух или трех
любых видов координации;
193
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
S
194
Рис. 4.2. Требования к выполнению процедур заявления и регистрации спутниковых систем связи
Таблица 4.3. Расценки БР за обработку заявок
Тил Категория Плата за одну заявку (шв. фр.) (объем аявки > ио еди- ниц, если применимо) Базовая гагата за заявку (шв. фр.) (объем заявки < 100 единиц) Плата за единицу (ШВ. фр.) (< 100 единиц) Расчет объема заявки
1 Предварительная публикация (А) А1 Предварительная публикация по негеостационарным спутниковым сетям, в отношении которых, согласно Подразделу IA Статьи 9, не применяется координация; предварительная публикация по линиям межспутни- ковой связи геостационарной космической спутнико- вой станции, осуществляющей связь с негеостацио- нарной космической спутниковой станцией, в отно- шении которой по предварительным данным не при- меняется координация, согласно Правилу процедуры по п. 11.3, § 6 (ИЗМ РРК04/35) 570 Не применяется
2 Координация (С) С1 Заявка о координации спутниковой сети в соответствии с п. 9.6, а также одним или более из пп. 9.7, 9.7А, 9.7В, 9-11, 9.11А, 9.12, 9.12А, 9.13, 9.14 и 9-21 Раздела П Статьи 9, § 7.1 Статьи 7 Приложения 30, § 7.1 Статьи 7 Приложения ЗОА, Резолюцией 33 (Переем. ВКР-03) и Резолюцией 539 (Переем. ВКР-03) 20 560 5560 150 Произведение числа частотных присвоений, числа классов станций и числа излучений, суммируемых для всех групп частотных при- своений
С2 24 620 9620
СЗ 33 467 18 467
3 Регистрация (N) N1 Заявка на регистрацию в МСРЧ частотных присвое- ний спутниковой сети, в отношении которых, соглас- но Разделу П Статьи 9, применяется координация (за исключением нсгсостационарной спутниковой сети, к которой применяется только п. 9.21) 30 910 15 910
N2 57 920 42 920
N3 57 920 42 920
N4 Заявка на регистрацию в МСРЧ частотных присвое- ний негеостационариой спутниковой сети, в отноше- нии которых не применяется координация, согласно Разделу II Статьи 9, или применяется только п. 9.21 7030 Не применяется
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
ГЛАВА 4.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В НЕПЛАНОВЫХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ
Таблица 4.4. Категории
для определения расцепок
за обработку заявок в БР
Группы Вид координации
А п. 9.7, Рез.33.3
В Статья 7 Приложений 30 и ЗОА
С п. 9.11, Рез. 539
D пп. 9.7В, 9.11А, 9.12, 9.12А, 9.13, 9.14
Е п. 9.7А
F и. 9.21
• СЗ и N3 соответствуют заявкам спутни-
ковых сетей, требующих проведения четырех
и более видов координации.
Например, если к заявке на координацию
применяются- пункты 9.7, 9.11 и 9.21 РР, она
относится к категории С2.
Счета выставляются только за те заяв-
ки, которые прошли проверку на полнот}' и
правильность заполнения. Как правило, они
выставляются не позднее чем через месяц
после формальной даты получения заявки
или публикации заявки заявляющей админи-
страции или, если администрация того поже-
лает, оператору заявляемой спутниковой сети. Соответствующая просьба
должна быть направлена в Бюро радиосвязи до подачи заявки, иначе счет
будет выставлен администрации. Дата первоначального счета изменению
не подлежит. В том случае, если оплата не поступила в течение указанного
в счете срока, Бюро радиосвязи аннулирует соответствующую заявку.
4.3. Условия определения требований по координации
Технические условия, используемые Бюро радиосвязи при определении
требований по координации, основаны на оценке худших условий возник-
новения помехи и в ряде случаев являются упрощенными, основанными на
обобщенных параметрах. С одной стороны, это оставляет за администра-
циями решение вопроса по условиям совместного использования частот
на основе двусторонних переговоров и анализа реального использования
РЧС и орбиты. С другой стороны, оценка, проводимая Бюро радиосвязи,
очень консервативна, т.е. выполнение принятого критерия гарантирует,
что величина создаваемой помехи не превышает допустимого значения.
Технические условия определения требований по координации, приме-
няемые Бюро радиосвязи в соответствии с Регламентом радиосвязи, пред-
ставлены в табл. 4.5 (27, 28, 29, 30].
4.4. Программное обеспечение Бюро радиосвязи
Подготовка и проверка заявок во внеплановых полосах частот и ком-
ментариев на публикации, оценка их соответствия положениям Регламента
радиосвязи и анализ электромагнитной совместимости сетей, как описано
выше, требует проведения большой подготовительной работы и сложных
технических расчетов. Бюро радиосвязи разработало ряд программных
продуктов, позволяющих упростить эту работу для администраций. Часть
197
198
Таблица 4.5. Условия определения требований по координации
Положение Регламента радиосвязи Полосы частот (и Район), для которых проводится координация Условия определения требований по координации
п. 9.7 1) 3400-4200 МГц; 5725-5850 МГц (Район 1) и 5850-6725 МГц; 7025-7075 МГц - перекрытие полос частот; и - координационная дуга ±10° от номинальной орбитальной позиции предлагаемой сети ФСС
2) 10,95-11,2 ГГц; 11,45-11,7 ГГц; 11,7-12,2 ГГц (Район 2); 12,2-12,5 ГГц (Район 3); 12,5-12,75 ГГц (Районы 1 и 3); 12,7-12,75 ГГц (Район 2) и 13,75-14,5 ГГц - перекрытие полос частот; и - координационная дута ±9и от номинальной орбитальной пози- ции предлагаемой сети ФСС или неплановой РСС
3) 17,7-20.2 ГГц (Районы 2 и 3), 17,3-20,2 ГГц (Район 1) и 27,5-30 ГГц - перекрытие полос частот; и - координационная дута ±8° от номинальной орбитальной пози- ции предлагаемой сети ФСС
4) 17,3-17,7 ГГц (Район 1 и 2) - перекрытие полос частот; и - координационная дуга ±8° от номинальной орбитальной пози- ции предлагаемой сети ФСС или РСС
5) 17,7-17,8 ГГц - перекрытие полос частот; и - координационная дута ±8° от номинальной орбитальной пози- ции предлагаемой сети РСС или ФСС
6) 18,0-18,3 ГГц (Район 2); 18,1-18,4 ГГц (Район 1 и 3) - перекрытие полос частот; и - координационная дуга ±8° от номинальной орбитальной пози- ции предлагаемой сети ФСС
7) Полосы частот выше 17,3 ГГц. кроме полос, указанных в §3) и 6) - перекрытие полос частот; и - координационная дута ±8° от номинальной орбитальной пози- ции предлагаемой сети ФСС
8) Полосы частот выше 17,3 ГГц - перекрытие полос частот; и - ксхзрдинационная дута ±16° от номинальной орбитальной пози- ции предлагаемой сети ФСС или РСС, не подчиненной Плану, за исключением случая сети ФСС относительно сета ФСС
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
199
Положение Регламента радиосвязи Полосы частот (и Район), для которых проводится координация
п. 9.7 9) Все полосы частот за исключением перечисленных и 1)-8) и полосы, перечисленные в 1)-8), в случае анали- за совмещения систем, использующих частоты в разных направлениях (см. табл. 4.2)
п. 9.11 620-790 МГц 1452-1492 МГц 2310-2360 МГц 2535-2655 МГц (пп. 5.417А и 5.418) 12,5-12,75 ГГц (Район 3) 17,3-17,8 ГГц (Район 2) 21,4-22 ГГц (Районы 1 и 3) 74-76 ГГц
п. 9.12 Полосы частот, для которых в примечании имеется ссылка на п. 9.11А или п. 9.12
п. 9.12А Полосы частот, для которых в примечании имеется ссылка на п. 9.11А или п. 9.12А
п.9.13 Полосы частот, для которых в примечании имеется ссылка на п. 9.11А или п. 9.13
п. 9.14 Полосы частот, для которых в примечании имеется ссылка на п. 9.11А или п. 9.14
Рез. 539 2605-2655 МГц Район 3
Статья 7 Прил.ЗО 11,7-12,2 ГГц (Район 2) 12,2-12,7 ГГц (Район 3) 12,5-12,7 ГГц (Район 1)
Продолжение табл. 4.5
Условия определения требований по координации
- перекрытие полос частот; и
- изменение шумовой температуры ДТ/Т превышает 6%
- перекрытие полос частот; и
- для ГСО спутников зона видимости или
для полос частот 17,7-17,8 и 2630-2655 ГГц - превышение
координационных пределов ППМ
- перекрытие полос частот
- перекрытие полос частот
- перекрытие полос частот; и
- для полосы 1668-1668,4 МГц - превышение координационных
пределов ЭИИМ
- перекрытие полос частот; и
- для ГСО спутников зона видимости или
для полос частот 1492-1530, 2160-2200, 2483,5-2500,
2500-2535, 11,7-12,2 МГц - превышение пороговых пределов
ППМ
- перекрытие полос частот и
- превышение пороговых пределов ППМ
- перекрытие полос частот и
- превышение пороговых пределов ППМ
ГЛАВА 4.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В НЕПЛАНОВЫХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ
200
Положение Регламента радиосвязи Полосы частот (и Район), для которых проводится координация
Статья 7 Прил. ЗОА 17,3-18,1 ГГц (Район 1) 17,7-18,1 ГГц (Районы 2 и 3)
п. 9.15 Конкретная или типовая земная станция в отношении наземных станций в полосах частот, к которым применяет- ся п. 9.11А
п. 9.17 Конкретная или типовая земная станция в отношении наземных станций в полосах частот выше 100 МГц
п. 9.17А Конкретная земная станция в отношении другой земной станции, работающей в противоположном направлении, или любая подвижная земная станция по отношению к конкретной земной станции
п. 9.19 Любая передающая станция наземной службы или переда- ющая земная станция в ФСС (Земля-космос), в отношении типовых земных станций РСС в зоне обслуживания косми- ческой станции РСС
п. 9.21 Полосы частот, для которых примечание требует примене- ния п. 9.21
п. 11.32А Все полосы частот, к которым применяется п.9.7
Окончание табл. 4.5
Условия определения требований по координации
- перекрытие полос частот; и
- изменение шумовой температуры ДГ/Т превышает 6%
- ссылка в примечание на применение п. 9.11А;
- распределение полос частот на одинаковой основе для назем*
пых и спутниковых служб;
- координационная зона земной станции захватывает террито-
рию хотя бы одного соседнего государства
- распределение полос частот на одинаковой основе для назем*
ных и спутниковых служб; и
- координационная зона земной станции захватывает террито-
рию хотя бы одного соседнего государства
- распределение полос частот на одинаковой основе для спутни-
ковых служб в обоих направлениях; и
- координационная зона земной станции захватывает террито-
рию хотя бы одного соседнего государства
- ссылка в примечании на применение п. 9.11А или
полоса 11,7—12,7 ГГц;
- перекрытие полос частот; и
- превышение пороговых пределов ППМ, создаваемой метаю-
щей станцией на границе зоны обслуживания РСС
- перекрытие полос частот; и
- для ГСО спутников зона видимости или
превышение пороговых пределов ППМ
- перекрытие полос частот; и
- превышение порогового значения С/1
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
ГЛАВА 4.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В НЕПЛАНОВЫХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ
Таблица 4.6. Программные продукты БР
Название программы Краткое описание
ITU IDWM (Digitized World Map) База данных МСЭ, содержащая информацию о национальных грани- цах, географическую информацию и некоторую техническую инфор- мацию. Является необходимым дополнением для использования про- граммных продуктов БР, таких как GIMS и GIBC. Распространяется на DVD-ROM SRS
SRS-all (Space Radio communications Stations) База данных в формате MS-Access, содержащая в себе все обрабо- танные Бюро заявки для предварительной публикации информации, координации или внесенные в МСРЧ. Распространяется на DVD-ROM SRS
GIMS (Grafical intereference Management System) Программный продукт, который позволяет строить, хранить и изме- нять графическую информацию, касающуюся характеристик спут- никовых сетей, в частности зону обслуживания, контуры усиления передающей спутниковой антенны и диаграммму усиления спутнике* вой антенны в направлении геостационарной орбиты. Помимо этого обладает возможностью расчета ППМ на поверхности Земли. Работает со специальной базой данных в формате MS Access. Распространяется на DVD-ROM SRS
SpaceCup (Space data capture) Программный продукт, который позволяет готовить заявки любой формы для заявления и регистрации спутниковых сетей и земных станций в электронной форме (формат MS Access). Помимо этого обладает возможностью простого поиска, просмотра заявок, а также их объединения и клонирования. Доступен на сайте htt://www.itu.int/ ITU-R/sofvware/space/spacecap/ и на циркулярах ИФИК БР
SpacePub (Space Publication) Программный продукт, который позволяет представить любые элек- тронные заявки в формате MS Word и печатать их в удобном для анализа формате. Доступен на сайте http://wvAv.itu.int/iTU-R/$oftware/space/spacepub/ index.html и циркулярах ИФИК БР
SpaceVal (Space Filings Validation Software) Программный продукт, который позволяет проверит!» правильность и полноту заполнения заявок, подготовленных с помощью SpaceCup. Обладает большой библиотекой расшифровки ошибок и способов их устранения. Доступен па сайте htt://www.itu.int/lTU-R/software/ space/spaceval/download/index.html и циркулярах ИФИК БР
SpaceQry (SpaceQuery and Extract System) Осуществляет поиск и классификацию данных по различным крите- риям в SRS-all. Доступна на сайте http://www.itu.int/rrU-R/software/ space/spaceqry/index.htrnl и циркулярах ИФИК БР
GIBC (Graphical interface for Batch Calculations) Расчетный комплекс, состоящий из нескольких независимых про- грамм. Работает только совместно с GIMS. Обладает следующими возможностями: - Арр7. Расчет координационной зоны для всех сценариев совмест- ного использования частот различными службами в диапазоне 100 МГц - 105 ГГц. Работает с входным файлом, подготовленным или с помощью SpaceCup, или Ар7Сир; - PFD. Проверка заявок на соответствие ограничениям ППМ и ЭИИМ в соответствии с примечаниями, Статьей 21 и Приложением 30 Регламента радиосвязи; - Арр8. Расчет требований по координации на основе критериев превышения координационной дуги и изменения шумовой тепера- туры. Распространяется на DVD-ROM SRS
201
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Окончание табл. 4.6
Название программы Краткое описание
АР7Сир Интерфейс для подготовки входного файла для расчета коор- динационной зоны земной станции с помощью Appendix 7. Распространяется на DVD-ROM SRS
SNL (Space Network List) Справочные таблицы, содержащие информацию об общих данных существующих и планируемых ГСО и НГСО сетей, имеется возмож- ность поиска и классификации. Досгупна на сайте http://www.itu. int/ITU-R/space/snl/index.html
SpaceCom (Capture system for comments on Special Sections) Интерфейс для подготовки администрациями комментариев на публикации Специальных секций CR/C и API/A. Доступна на сайте http://wvm.itu.int/rro-R/software/space/ spacccom/index.html и циркулярах ИФИК БР
SNS (Space Network Systems) Полная база данных всех заявок, находящихся па обработке в БР и записанных в МСРЧ, Позволяет осуществлять поиск, классификацию и отбор данных. Доступна для платных подписчиков в режиме online hctp://www.icu.int/sns/
из них доступна бесплатно на сайте Бюро радиосвязи МСЭ и распростра-
няется на каждом ИФИК БР (космические службы). Другие продаются
через Интернет-магазин МСЭ на специальном электронном издании Бюро
радиосвязи DVD-ROM Space radiocommunications stations (SRS), который
обновляется два раза в год. В табл. 4.6 представлено краткое описание
существующих программных продуктов Бюро радиосвязи.
4.5. Рекомендации по проведению международной
координации
4.5.1. Координация спутниковых систем
Как уже обсуждалось выше в разделе 4.2. настоящей книги, админи-
страция, которая хочет получить возможность международно признанного
использования орбитально-частотного ресурса для развития спутниковой
системы, должна выполнить установленные Бюро радиосвязи требования
по координации, т.е. получить согласие от всех затронутых администраций.
Это означает необходимость согласования условий совместного использо-
вания частот на основе двухсторонних переговоров. Процесс координации
обычно включает в себя три основные фазы.
В первой фазе проводится расчет взаимных помех, вызанных взаи-
модействием сигналов вводимой и существующих сетей, и их оценка по
существующим критериям ЭМС. Рассматриваются полосы частот, совмест-
но используемые обеими сетями. В расчетах обычно используются или
полные мощности сигналов, или спектральная плотность мощности на
входах передающих и выходах приемных антенн.
Во второй фазе исследуются потенциально возможные изменения харак-
202
ГЛАПА 4.
МЕЖДУНАРОДНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ Н НЕПЛАНОВЫХ ПОЛОСАХ ЧАСТОТ
теристик сигналов, частотных планов и орбитальных позиций, которые
могли бы привести к удовлетворению критериев помех.
В третьей фазе администрации договариваются (или не договаривают-
ся, что сейчас случается все чаще) об изменениях характеристик одной или
обеих сетей, например ограничению мощности, приводящих к удовлетво-
рительному решению проблемы помехи при выполнении требований по
качеству.
Можно сформулировать следующие общие рекомендации, которые
могут помочь в практическом проведении координации.
Метод расчета взаимных помех выбирается на основе договоренности
соответствующих администраций. Обычно основным методом оценки вза-
имных помех при проведении переговоров является расчет отношения сиг-
нала к помехе, который проводится для различных присвоений и требует
детальной технической информации о реальных характеристиках режимов,
используемых в сетях. Может применяться и оценка изменения шумовой
температуры ДТ/Т = I/N.
Существует ряд технических методов для достижения согласия, в част-
ности частотный или пространственный разнос, сегментация используемой
полосы частот, поляризационная развязка, географическое разнесение зон
обслуживания, ограничение энергетических параметров рассматриваемых
систем и т.д. Это может приводить к ухудшению экономических параме-
тров спутникового проекта, в частности за счет невозможности использо-
вания всей спутниковой емкости в связи с возможностью возникновения
вредных помех, уменьшения зон обслуживания, необходимости использо-
вания земных станций с большим диаметром антенн. Если применение
указанных методов невозможно или нс обеспечивает выполнение крите-
риев совмещения, необходимо менять орбитальную позицию заявляемого
спутника, что является наиболее неблагоприятной мерой. В этом случае
будет требоваться представление в Бюро радиосвязи новой заявки на коор-
динацию, а в случае, если орбитальная позиция будет изменена более чем
на 6°, и новой заявки на предварительную публикацию, что практически
перечеркнет всю уже проведенную работу по координации.
Администрации могут допустить некоторые отклонения от установлен-
ных критериев ЭМС, т.е. некоторое увеличение взаимных помех между
службами в сложных условиях совмещения. В случае разногласий между
администрациями по используемым Рекомендациям МСЭ-Р или при отсут-
ствии таких рекомендаций методы расчета и критерии помех должны
согласовываться между администрациями.
4.5.2. Координация земных станций
Процесс координации земных станций проще, чем спутниковых, тем
не менее следует сделать следующие рекомендации, которые могут быть
полезны при ее практическом проведении.
203
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
При определении администрации, с которой следует проводить коор-
динацию частотных присвоений земной станции в целях их дальнейшей
регистрации, следует принимать во внимание, что при расчете координа-
ционного расстояния используется ряд допущений для наихудших усло-
вий совмещения. В этой связи считается, что если менее 5% от длины
координационного расстояния попадает на территорию соседней страны,
координация с ней не требуется [31].
Следует принимать во внимание, что координационные расстояния
строятся на оценке типовых параметров оборудования без учета суще-
ствующих условий работы систем на территории затронутых стран. Для
упрощения координации в начале рекомендуется уточнить размеры коор-
динационных зон с учетом реальных параметров наземных РЭС, земных
станций и рельефа местности.
Администрации, с которыми запрашивается координация, должны учи-
тывать не только существующие системы, но и планируемые к вводу в
течение ближайших трех месяцев для наземных систем и трех лет - для
земных станций. После того как соглашение об условиях совместного
использования частот достигнуто, рекомендуется зарегистрировать назем-
ные системы, попавшие в координационную зону, в МСРЧ наземных служб
Бюро радиосвязи.
Условия совмещения заявляемой земной станции и реальных наземных
систем в координационном контуре должны оцениваться на основе расчета
отношения помехи к шуму и его сравнения с соответствующими нормати-
вами. В этой связи достижение согласия может быть значительно облегчено
за счет обмена детальной технической информацией о характеристиках и
режимах работы анализируемых РЭС.
Если заявляющая администрация уверена, что величина помехи, которая
будет создаваться координируемой земной станцией со стороны наземных
служб и земных станций, находящихся на территории другого государства,
ни при каких условиях не превысит допустимого уровня, она в заявке на
регистрацию может сослаться на соответствующее положение Регламента
радиосвязи [32]. Это позволяет внести соотвествующую заявку в МСРЧ без
необходимости получения согласия со стороны администраций, попадаю-
щих в координационную зону приема земной станции. При этом следует
учитывать, что земная станция не получит права требовать защиты от
помех как существующих систем, так и всех вводимых в эксплуатацию.
204
ГЛАВА ПЯТАЯ
План радиовещательной спутниковой
службы (План РСС)
5.1. Полосы частот Плана РСС
В этой и следующей главах пойдет речь о выделении спектра на пла-
новой основе, дающей определенные гарантии государствам реализовать
при возникновении потребности системы спутниковой связи и вещания в
плановых полосах частот.
Первый План радиовещательной спутниковой службы (РСС), включаю-
щий линии космос-Земля для Районов 1 и 3, был разработан в 1977 году,
позднее были разработаны План для Района 2, включающий линии вниз
и связанные с ними линии вверх, новый План для Районов 1 и 3 и Планы
фидерных линий для Районов 1 и 3. В их современном виде Планы для
радиовещательной спутниковой службы приведены в РР в Приложении 30
[1], Планы для фидерных линий - в Приложении ЗОА [2].
Присвоения и выделения, предусмотренные Планами РСС и ФСС, имеют
приоритет перед другими сетями и службами в том смысле, что должны
быть защищены от помех (имеют право на защиту) на весь срок действия
Планов независимо от того, реализованы эти сети или нет.
Планы радиовещательной спутниковой службы (РСС) охватывают сле-
дующие полосы частот:
План радиовещательной спутниковой службы Районов 1 и 3:
• линия космос-Земля 11,7-12,5 ГГц (Район 1) и
11,7- 12,2 ГГц (Район 3);
• линия Земля-космос (фидерные линии)
14,5-14,8 ГГц (для стран вне Европы) и
17,3-18,1 ГГц (Районы 1 и 3).
План радиовещательной спутниковой службы Района 2:
• линия космос-Земля 12,2-12,7 ГГц;
• линия Земля-космос 17,3-17,8 ГГц.
РСС и связанные с ней фидерные линии имеют первичный статус рас-
пределения в этих полосах частот.
Полосы частот Плана РСС разделены на каналы:
• в Плане РСС Района 1-40 каналов (кроме полосы 14,5-14,8 ГГц,
где 14 каналов),
205
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ спутниковой связи
♦ в Плане РСС Района 2-32 канала,
• в Плане РСС Района 3-24 канала.
Разнос между соседними каналами составляет 19,18 МГц для
Районов 1 и 3 и 14,58 МГц - для Района 2.
Ширина полосы каждого канала:
• 27 МГц для Районов 1 и 3,
• 24 МГц для Района 2.
Как видно, ширина полосы канала превышает разнос между каналами,
т.е. частотный план составлен с некоторым перекрытием каналов, что при-
водит к необходимости учета помех от соседних каналов (соседние каналы
используют различную поляризацию) (рис. 5.1).
Соответствие между номером канала и присвоенной частотой (на линии
вниз) для Районов 1 и 3 показано в табл. 5.1.
Таблица 5.1. Центральная частота каналов Плана РСС
№ канала Присвоенная частота, МГц № канала Присвоенная частота, МГц
1 11 727,48 21 12111,08
2 11 746,66 22 12 130,26
3 11765,84 23 12 149,44
4 11785,02 24 12 168,62
5 11 804,20 25 12 187,80
6 11 823,38 26 12 206,98
7 11 842,56 27 12 226,16
8 11 861,74 28 12 245,34
9 11 880,92 29 12 264,52
10 11 900,10 30 12 283,70
11 11 919,28 31 12 302,88
12 11 938,46 32 12 322,06
13 11957,64 33 12 341,24
14 11 976,82 34 12 360,42
15 11 996,00 35 12 379,60
16 12 015,18 36 12 398,78
17 12 034,46 37 12 417,96
18 12 053,54 38 12 437,14
19 12 072,72 39 12 456,32
20 12 091,90 40 12 457,50
Примечание. Присвоенная частота равна 11708,30 +19,18 п, где п - номер канала.
206
ГЛАВА S. ПЛАН РАДИОВЕЩАТЕЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СЛУЖБЫ (ПЛАН РСС)
5.2. План и Список дополнительного использования РСС
Все системы, создаваемые в плановой полосе РСС (11,7-12,5 ГГц) для
Районов 1 и 3, разделены на две категории.
К первой категории отнесены собственно плановые системы, отве-
чающие некоторым общим условиям:
• обслуживание национальной территории, покрываемой (за неко-
торыми исключениями) одним лучом с одной позиции на ГСО;
• использование 10 каналов на луч в Районе 1 и 12 каналов на луч
в Районе 3;
• использование стандартных технических параметров.
Отклонения от этих условий допускались только в нескольких специ-
фических случаях:
• если страна имеет большую территорию, для обслуживания кото-
рой требуется более одного луча или более одной позиции ГСО;
• если в Плане ВКР-97 стране было выделено большее количество
каналов на луч;
• если национальная система является «существующей», т.е. ее частот-
ные присвоения были заявлены и введены в действие до ВКР-2000.
Важно отметить, что пересмотр Плана РСС для Районов 1 и 3, состояв-
шийся в 2000 г., происходил в условиях, когда в плановой полосе частот
было заявлено и зарегистрировано большое число наземных и спутниковых
систем, совместимых с Планом РСС в его прежнем виде, но несовмести-
мых с присвоениями, пересмотренными на ВКР-2000. По этой причине в
Приложение 30 включены обширные списки администраций, спутниковые
или наземные сети которых затронуты новыми присвоениями Плана РСС.
Таким образом, для многих частотных присвоений Плана РСС перед
вводом в эксплуатацию соответствующей спутниковой системы необхо-
димо проведение координации с указанными системами в совмещенных
полосах частот.
К второй категории отнесены:
• дополнительно заявленные системы, не введенные в действие, но к
12 мая 2000 г. успешно завершившие процедуру модификации, предусмо-
тренную Приложениями 30/30А, если дополнительно была представлена
информация, подтверждающая их готовность к реализации;
• «существующие» системы, не удовлетворяющие каким-либо из
перечисленных выше условий, главным образом системы, имеющие
многонациональное покрытие.
Частотные присвоения систем этой категории внесены в Список при-
своений для дополнительного использования в Районах 1 и 3 (Список).
Изменения в План РСС Районов 1 и 3 могут вноситься только
уполномоченной для этого конференцией радиосвязи, а все новые
или измененные частотные присвоения должны включаться в Список,
являющийся приложением к МСРЧ.
207
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕ?Л СПУТНИКОВОЙ связи
В Список включаются дополнительные или измененные частотные при-
своения, успешно завершившие процедуру координации со всеми затрону-
тыми службами, а именно:
• с Планом для Районов 1 и 3;
• со Списком;
• с заявленными ранее другими дополнительными частотными при-
своениями;
• с Планом РСС для Района 2;
• с другими службами радиосвязи во всех трех Районах, которым
распределена совпадающая полоса частот.
Период использования дополнительных присвоений в Списке не дол-
жен превышать 15 лет (считая с даты ввода в действие или со 2 июня
2000 г., в зависимости от того, какая из дат является более поздней). Тем
не менее по запросу ответственной администрации, поданному' не менее
чем за 3 года до истечения периода использования, этот период может
быть продлен до 15 лет при условии неизменности всех характеристик
присвоения.
В Плане РСС Района 2 все изменения плановых присвоений и дополни-
тельные системы отражаются после выполнения всех необходимых проце-
дур в тексте Плана, который периодически корректирует Бюро радиосвязи,
отдельного списка дополнительных систем в Районе 2 нет.
5.3. Технические характеристики Планов
Необходимые параметры лучей и значения ЭИИМ при планировании
определялись для зон обслуживания, соответствующих национальным тер-
риториям. При расчете необходимой ЭИИМ на линии вниз для Районов 1 и 3
учитываются потери при распространении на трассе космос-Земля, равные
потерям при распространении в свободном пространстве плюс поглощение
в атмосфере и затухание в дожде, превышаемое в течение 1% времени
худшего месяца. Величины этого затухания могут быть рассчитаны с помо-
щью соответствующих Рекомендаций МСЭ-R (см. главу 2). Принимается,
что все контрольные точки, определяющие границы зоны обслуживания,
размещены внутри контура -3 дБ ДН спутниковой антенны.
План и Список для Районов 1 и 3, составленные на ВКР-2000, основаны
на цифровой модуляции звукового и телевизионного сигналов.
В Районе 2 планирование основано на применении частотно-моду-
лированного цветного телевизионного сигнала с двумя звуковыми поднесу-
щими, однако величины основных технических характеристик выбирались
с учетом внедрения в План новых форматов модуляции и кодирования.
При планировании радиовещательной спутниковой службы предусмо-
трено использование круговой поляризации. Однако при реализации
плановых присвоений может также использоваться линейная поляриза-
208
ГЛАВА 5. ПЛАН РАДИОВЕЩАТЕЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СЛУЖБЫ (ПЛАН РСС)
ция при условии успешного применения процедуры внесения изменений.
Отношение несущая/шум (С/JV) на входе приемника ЗС в Плане
РСС принято равным или более 14 дБ для 99% времени худшего меся-
ца. В Районах 1 и 3 снижение отношения несущая/шум на линии вниз
из-за теплового шума в фидерной линии не должно превышать 0,5 дБ
для 99% времени худшего месяца. В Районе 2 принято общее отношение
несущая/шум 14 дБ для 99% времени худшего месяца, учитывающее вклад
линий вверх и вниз (т.е. 14,5 дБ для линий вниз и 24 дБ для фидерной
линии).
Критерии соаместилюсти. Оценка электромагнитной совместимости
Планов проводилась на основе расчета эквивалентного запаса по защите
(ЭЗЗ), определяемого выражением, дБ:
M = -101og
J-1
(5.1)
где М, = 10 log(Pc/SP(tl)-К,- - защитные запасы в совпадающих и соседних
каналах; Рс - мощность сигнала на выходе приемной антенны; £Рпг- -
суммарная мощность помех, создаваемых на выходе приемной антенны
мешающими сигналами в рассматриваемом канале; Kf - требуемое защит-
ное отношение от одиночной помехи, создаваемой мешающим сигналом
в рассматриваемом канале.
В Плане Районов 1 и 3 учитывались помехи в совпадающем, нижнем и
верхнем соседних каналах (п = 3), а в Районе 2 ЭЗЗ вычислялся с учетом
помех в совпадающем и в двух нижних и двух верхних соседних каналах
(п = 5) на линиях вверх и вниз.
Для защиты цифровых сигналов приняты следующие значения защит-
ных отношений, которые должны применяться при расчете ЭЗЗ на линии
вниз в Плане для Районов I и 3:
• 21 дБ - для сигналов в совмещенном канале;
♦ 16 дБ - для сигналов в соседних каналах.
Защитное отношение для линии вверх составляет 27 дБ по совмещен-
ному каналу.
В Районе 2 для расчета ЭЗЗ были приняты следующие защитные отно-
шения:
• 28 дБ для сигналов в совмещенном канале;
• 13,6 дБ для сигналов в соседних каналах;
• -9,9 дБ для сигналов во втором соседнем канале.
Величина максимального орбитального разноса спутников при расчете
помех составляет 9°, от систем вне этого предела помехи не учитываются.
Технические характеристики. При планировании радиовещательной
спутниковой службы использовались следующие величины коэффициен-
та качества приемного абонентского терминала G/Т в условиях ясною
неба:
♦ для Районов 1 и 3:
209
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
6 дБ/K - для индивидуального приема;
14 дБ/K - для коллективного приема (для систем, введенных в действие
до 27 октября 1997 г.);
11 дБ/K - для систем, введенных в действие после 27 октября 1997 г.;
• для Района 2:
10 дБ/K - для индивидуального приема.
Величины G/Т определяются с учетом неточности наведения, поляри-
зационного разделения и старения оборудования.
Диаметр приемной антенны земных станций для Районов 1 и 3 был
принят равным 60 см, для Района 2-90 см.
Эталонная диаграмма направленности приемной антенны ЗС (Рек.
МСЭ-R ВО. 1213), принятая при разработке Плана Районов 1 и 3, приведена
на рис. 5.2.
Ф, град
-------Совпадающая поляризация
-------Кроссполяри.чация
Рис. 5.2. Эталонные диаграммы направлен пости приемной антенны земной станции,
использованные для Плана РСС доя Районов 1 и 3
План фидерных линий основан на применении антенн ЗС диаметром
5 м для диапазона 17,3-18,1 ГГц и 6 м для диапазона 14,5-14,8 ГГц.
Усиление антенны диаметром 5 м вдоль оси основного луча
(17,3-18,1 ГГц) и 6 м (14,5-14,8 ГГц) берется равным 57 дБ.
При разработке Плана учитываются потери усиления 1 дБ из-за неточ-
ности наведения антенны ЗС. Отклонение луча антенны от его номиналь-
ного направления наведения не должно превышать 0,1° в любом направ-
лении.
Космические станции РСС должны удерживаться на орбите с точностью,
равной или лучшей, чем ±0,1°, в направлении восток-запад, рекомевду-
210
ГЛАВА S. ПЛАН РАДИОВЕЩАТЕЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СЛУЖБЫ (ПЛАН РСС)
Рис. 5.3. Эталонные диаграммы направленности для составляющих с совпадающей поляри-
зацией и кросссюляризацией передающих aineini спутника для Районов I и 3:
Л - составляющая совпадающей поляризации, дБ, относи тельно усиления в главном луче;
В - составляющая с кросслоляризацией, дБ, относительно усиления в главном луче
<Ро/2
ется соблюдать допустимые отклонения ±0,1° в направлении север-юг.
При определении зон обслуживания минимальный угол места приемных
земных станций принимался равным 20°. Однако для контрольных точек,
расположенных на широтах больших 60°, это условие в ряде случаев невы-
полнимо и не соблюдалось.
Планирование основывалось на применении передающих антенн спут-
ника с лучами эллиптического поперечного сечения. Минимальное значе-
ние ширины луча передающей антенны по половинной мощности:
• 0,6° для Районов 1 и 3;
• 0,8° для Района 2.
Эталонные диаграммы направленности передающих антенн спутника
приведены на рис. 5.3. Отклонение луча антенны от его номинального
направления не должно превышать 0,1° в любом направлении.
Необходимые мощности бортовых передатчиков, используемые при
планировании, рассчитаны таким образом, чтобы обеспечить на границе
зоны обслуживания в течение 99% времени худшего месяца плотность
потока мощности:
• -108 дБ(Вт/м2) в полосе 27 МГц для Районов 1 и 3;
• -115 дБ(Вт/м2) в полосе 24 МГц для цифровых сигналов в Районе 2;
• -107 дБ(Вт/м2) в полосе 24 МГц для аналоговых сигналов в
Районе 2.
211
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
5.4. Критерии необходимости проведения координации
-147 дБ(Вт/(м2-27 МГц))
-135,7 + 17,741og0 дБ(Вт/(м2-27 МГц))
-136,7+ 1,66 G2 дБ(Вт/(м2*27 МГц))
-129,2 + 25logB дБ(Вт/(м2-27 МГц))
Для удовлетворения изменяющихся потребностей стран в использова-
нии орбитально-частотного ресурса и при возникновении необходимости
по технико-экономическим или иным причинам реализовать системы с
параметрами, отличными от тех, которые использовались при планирова-
нии, предусмотрена специальная процедура (см. раздел 5.5), при которой
требуется согласие всех администраций, чьи службы могут быть затронуты
предполагаемым изменением. При этом учитываются как спутниковые,
так и наземные системы. Для определения затронутых администраций и
для гарантии отсутствия помех в Плане РСС для Районов 1 и 3 приняты
следующие критерии (расчет помех ведется только в пределах ±9° от ана-
лизируемой орбитальной позиции):
. • если нарушаются критерии ЭМС (5.1) хотя бы в одной контрольной
точке защищаемого частотного присвоения, то данное частотное присвое-
ние считается затронутым предложенным изменением Списка;
• при условиях распространения в свободном пространстве ППМ пред-
лагаемого нового или измененного присвоения в Списке не должна пре-
вышать величины -103,6 дБ(Вт/м2-27 МГц).
Однако администрация не считается затронутой при выполнении одного
из двух условий:
• если при условиях распространения в свободном пространстве в любой
контрольной точке зоны обслуживания ППМ не превышает значений:
при 0° < 0 < 0,23°;
при 0,23° < 6 < 2,0°;
при 2,0° < 0 <3,59°;
при 3,59°<0<9°,
где 0 соответствует минимальному геоцентрическому орбитальному раз-
носу в градусах между полезной и мешающей космичесими станциями с
учетом соответствующей точности удержания на орбите космичеких стан-
ций в направлении восток-запад;
• если влияние предлагаемых новых или измененных присвоений в
Списке таково, что ЭЗЗ на линии вниз, соответствующий контрольной
точке, внесенной в План/Список для Районов 1 и 3, снижается более чем
на 0,45 дБ ниже 0 дБ или, если это уже отрицательная величина, более
чем на 0,45 дБ ниже величины, включенной в План и Список эталонной
ситуации (с учетом согласованных/скоординированных изменений).
В [1] приведены также пределы ППМ, при превышении которых службы,
совместно использующие данную полосу, считаются затронутыми предла-
гаемым новым или измененным присвоением.
Решение ВКР-2000 использовать для защиты частотных присвоений Плана
и Списка в дополнение к эквивалентному запасу по защитному отношению
предельные уровни плотности потока мощности (ППМ) привело к сниже-
нию уровня защиты частотных присвоений Плана по сравнению с уровнем
212
ГЛАВА 5. ПЛАН РАДИОВЕЩАТЕЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СЛУЖБЫ (ПЛАН РСС)
защиты, обеспечиваемым при применении ЭЗЗ в качестве единственного
критерия защиты. Это объясняется тем, что в некоторых случаях при зна-
чительном превышении разрешенного снижения ЭЗЗ предельные значения
ППМ не достигаются и присвоение не считается затронутым. Расчет запасов
по защите и плотности потока мощности производится для контрольных
точек, которые включаются в описание лучей Плана/Списка.
Для фидерных линий Плана РСС Районов 1 и 3 установлены следующие
критерии защиты при проведении координации (расчет помех ведется
только в пределах ±9°):
• если считать, что радиоволны распространяются в свободном простран-
стве, плотность потока мощности предлагаемого нового или измененного при-
своения в Списке не должна превышать величины -76 дБ (Вт/(м2-27 МГц)) в
любой точке орбиты геостационарного спутника, а относительная внеосевая
ЭИИМ соответствующей антенны фидерной линии не должна быть выше
кривой, приведенной на рис. 5.4;
• рассчитанный ЭЗЗ при условии распространения в свободном про-
странстве в результате предлагаемых новых или измененных присвоений в
Списке для фидерных линий, соответствующий контрольной точке, внесен-
ной в План/Список, снижается более чем на 0,45 дБ ниже 0 дБ или, если
это уже отрицательная величина, более чем на 0,45 дБ ниже величины,
предусмотренной в Плане/Списке.
Рис. 5.4. ЭИИМ земной станции для углов вне оси антенны:
кривые А (совпадающая поляризация) и В (кроссполяризация) применяются к присвоениям,
которые были введены в эксплуатацию, и подтверждение об этом было получено Бюро радио-
связи до 27 ок тября 1997 года; кривые /V (совпадающая поляризация) и В' (кроссполяризация)
применяются ко всем другим присвоениям
213
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Для Плана РСС Района 2 частотное присвоение считается затронутым,
если рассчитанный ЭЗЗ, соответствующий контрольной точке, внесенной в
План, снижается более чем на 0,25 дБ ниже 0 дБ или, если это уже отрица-
тельно величина, более чем на 0,25 дБ ниже величины, предусмотренной в
Плане.
5.5. Процедуры внесения изменений в План
для Района 2 или использования дополнительных
присвоений для Районов 1 и 3
Администрация, желающая включить в Список дополнительных систем
новое или измененное частотное присвоение, должна добиваться согласия
администраций, службы которых могут' быть затронуты. Для того чтобы
начать процедуру записи нового присвоения в Список, администрации над-
лежит не ранее чем за восемь лет до даты ввода предлагаемого присвоения
направить в Бюро радиосвязи заявку, подготовленную в соответствии с
Приложением 4 Регламента радиосвязи.
После проверки полноты сведений, указанных в заявке, Бюро радио-
связи приступает к определению затронутых администраций и публикует
соответствующую информацию и перечень затронутых администраций
в Специальной секции АРЗО Международного частотного информаци-
онного циркуляра Бюро радиосвязи (ИФИК БР) (космические службы).
Администрации, считающей, что она также должна быть включена в эту
публикацию, следует в течение четырех месяцев с даты публикации попро-
сить Бюро радиосвязи включить ее в список затронутых администраций с
обоснованием своих требований. Заявляющая администрация или админи-
страция, согласие на координацию от которой необходимо получить, может
запросить любые необходимые для проведения оценки ЭМС технические
сведения.
Замечания затронутых администраций в отношении информации, опу-
бликованной в Специальной секции АРЗО ИФИК БР, должны быть направ-
лены заявляющей администрации или в Бюро радиосвязи в течение четы-
рех месяцев с даты публикации.
Администрация, не сообщившая своих замечаний в течение этого
срока, считается согласившейся с предлагаемым присвоением, и коорди-
нация с ней не требуется. Этот пункт весьма важен /для любой админи-
страции, желающей сохранить свои частотные присвоения в «рабочем»
состоянии, для чего необходимо тщательно отслеживать все публикации
в ИФИК БР.
Для того чтобы сделать вывод о том, будет или нет предлагаемое
изменение оказывать воздействие на другие частотные присвоения
Плана/Списка, Бюро радиосвязи (БР) должно оценить его совместимость
со всеми присвоениями. Если по истечении соответствующих сроков не
214
ГЛАВА 5. ПЛАН РАДИОВЕЩАТЕЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СЛУЖБЫ (ПЛАН РСС)
получено никаких замечаний или если достигнуто согласие с администра-
циями, приславшими замечания, то администрация, предлагающая новое
или измененное присвоение, может продолжить соответствующую проце-
дуру по Статье 5 Приложения 30 - заявление, рассмотрение и регистрацию
частотных присвоений в МСРЧ.
Если согласие не достигнуто, а присвоение, послужившее основанием
для несогласия, не является плановым присвоением, и если заявляющая
администрация настаивает на включении нового присвоения в Список
для Районов 1 и 3, Бюро радиосвязи должно включить это присвоение в
Список на временной основе. В случае создания вредных помех любому
занесенному в МСРЧ присвоению, послужившему основой для несогласия,
присвоением, включенным в Список на временной основе, ответственная
администрация по получении извещения о вредных помехах должна неза-
медлительно их устранить.
Процедура записи в МСРЧ применяется в том случае, когда админи-
страция заявляет в Бюро радиосвязи о намерении ввести в действие свои
частотные присвоения Плана/Списка РСС. Заявка подается в Бюро не ранее
чем за три года до даты ввода частотного присвоения. Экспертиза, проводи-
мая Бюро радиосвязи, удостоверяет, что информация представлена полно-
стью, что заявляемые характеристики соответствуют указанным в пунктах
Плана/Списка и что обеспечена полная защита других служб, совместно
использующих те же частоты, что и указанные в Плане, т.е. необходимая
координация проведена и согласие всех затронутых администраций полу-
чено. По получении полной заявки Бюро радиосвязи публикует ее в ИФИК
БР, и при положительном результате экзаменации частотное присвоение
заносится в МСРЧ.
Обработка заявок по Плану РСС (Статья 4 ПрЗО и ЗОА) и регистрация
в МСРЧ в Бюро радиосвязи подлежат оплате [3].
5.6. Частотные присвоения РФ в Плане РСС
За Россией закреплено 16 полностью защищенных частотных каналов
в четырех орбитальных позициях Плана (36, 56, 86, 140° в.д.) и 10 кана-
лов в позиции 110° в.д. Плановый ресурс позволяет обеспечить на всей
территории страны многопрограммное, многозоновое спутниковое непо-
средственное цифровое ТВ-вещание как центральных, так и региональ-
ных ТВ-программ. Следует иметь в виду, что при современных цифровых
методах передачи в каждом частотном канале можно передать до 10-12
телевизионных программ. В табл. 5.2 приведены основные характеристики
Плана РСС для РФ.
215
Таблица 5.2. Плановые присвоения РФ в Плане РСС
216
Услов. обозн. админ. Иденти- фикация луча Орби- таль- ная пози- ция, град в.д.
RUS RSTREA11 36,00
RUS RSTREA12 36,00
RUS RSTRED11 36,00
RUS RSTRED12 36,00
RUS RSTRSD11 36,00
RUS RSTRSD12 36,00
RUS RSTRSD13 36,00
RUS RSTRSD14 36,00
RUS RSTRSD21 56,00
RUS RSTRSD22 56,00
RUS RSTRSD31 86,00
RUS RSTRSD32 86,00
RUS RSTRSD51 140,00
RUS RSTRSDS2 140,00
RUS RUS00401 110,00’
RUS RUS00402 110,00’
Точка прицеливания Характеристики антенны космической станции Усиление антенны косми- ческой станции Антенна земной станции
Дол- гота Ши- рота Боль- шая ось Малая ось Ориен- тация Совпа- дающая поляри- зация Уси- ле- ние
38,00 53,00 2,20 2,20 0,00 37,70 35,50
38,00 53,00 2,20 2,20 0,00 37,70 35,50
38,00 53,00 2,20 2,20 0,00 37,70 35,50
38,00 53,00 2,20 2,20 0,00 37,70 35,50
38,00 53,00 2,20 2,20 0,00 37,70 35,50
38,00 53,00 2,20 2,20 0,00 37,70 35,50
38,00 53,00 2,20 2,20 0,00 37,70 39,02
38,00 53,00 2,20 2,20 0,00 37,70 39,02
65,00 63,00 2,20 2,20 0,00 37,70 35,50
65,00 63,00 2,20 2,20 0,00 37,70 35,50
97,00 62,00 2,20 2,20 0,00 37,70 35,50
97,00 62,00 2,20 2,20 0,00 37,70 3S.S0
158,00 56,00 2,20 2,20 0,00 37,70 35,50
158,00 56,00 2,20 2,20 0,00 37,70 35,50
128,73 54,30 4,25 2,02 156,81 35,11 35,50
128,73 54,30 4,25 2,02 156,81 35,11 35,50
Вид поляри- зации эиим, дБВт Обозна- чение излуче- ния Иденти- фикатор косми- ческой станции Ста- тус
CL 53,0 27M0F8W RST-1 РЕ
CR 53,0 27M0F8W RST-1 РЕ
CL 53,0 27M0G7W RST-1 РЕ
CR 53,0 27M0G7W RST-1 РЕ
CL 53,0 27M0G7W RST-1 Р
CR 53,0 27M0G7W RST-1 Р
CL 53,0 27M0G7W RST-1 Р
CR 53,0 27M0G7W RST-1 Р
CL 55,0 27M0G7W RST-2 Р
CR 55,0 27M0G7W RST-2 Р
CL 55,0 27M0G7W RST-3 Р
CR 55,0 27M0G7W RST-3 Р
CL 55,0 27M0G7W RST-5 Р
CR 55,0 27M0G7W RST-5 Р
CL 58,9 27M0G7W RST-4 Р
CR 58,9 27M0G7W RST-4 Р
Примечание. Р - присвоение в Плане, которое не введено в действие и/или для которого дата ввода в действие не подтверждена я Бюро
радиосвязи. РЕ - присвоение в Плане, которое соответствует Приложению 30, было заявлено, введено в действие и для которого дата ввода в
действие была подтверждена в Бюро радиосвязи до 12 мая 2000 г. Для присвоений этой категории применяются защитные отношения, при-
нятые на ВКР-97 (24 дБ в совмещенном канале и 16 дБ по соседнему каналу).
* Для частотного присвоения в позиции 110° вд. необходима координация с рядом администраций (1].
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
ГЛАВА ШЕСТАЯ
План фиксированной спутниковой службы
(План ФСС)
6.1. Полосы частот Плана ФСС
План фиксированной спутниковой службы (для всех Районов) был
принят Всемирной административной радиоконференцией в 1988 году
(ВАРК-Орб-88), на Конференции были выделены конкретные полосы частот
в двух диапазонах: С и Ku; определены технические параметры националь-
ных выделений, за каждым государством была закреплена орбитальная
позиция/позиции, количество позиций определялось географическим поло-
жением конкретного государства. Регуляторные положения, процедуры, тех-
нические параметры и критерии Плана ФСС содержатся в Приложении ЗОВ
к Регламенту радиосвязи [1] ив утвержденных Радиорегламентарным
комитетом Правилах процедуры [2], которые дополняют Регламент радио-
связи, предоставляя пояснения по применению отдельных регламентарных
положений или устанавливая необходимые практические процедуры, кото-
рые могут отсутствовать в существующих регламентарных положениях.
В 2007 году на ВКР-07 были внесены существенные изменения в процедуры
Плана ФСС и его технические критерии и параметры.
План ФСС призван обеспечить всем странам на практике гарантии
справедливого доступа к геостационарной орбите в полосах частот фик-
сированной спутниковой службы, подчиненных Плану.
План ФСС предоставляет каждой администрации полосу частот 800 МГц
в двух диапазонах1:
С-диаиазон
6,725-7,025 ГГц - линия вверх (Земля-космос);
4,500-4,800 ГГц - линия вниз (космос-Земля);
Ки-диапазон
12,75-13,25 ГГц - линия вверх (Земля-космос);
10,70- 10,95 ГГц и 11,20-11,45 ГГц - линия вниз (космос-Земля).
Срок действия Плана ФСС составляет 20 лет, начиная с даты вступления
в силу пересмотренного Приложения 30 В (17 ноября 2007 г.).
1 Эти полосы частот в соответствии с Регламентом радиосвязи предоставлены также фикси-
рованной и наземной подвижной службам, а также при условии успешной координации
фидерным линиям негеостационарных спутниковых сетей, но для геостационарных спут-
никовых сетей могут использоваться только в рамках Плана ФСС.
217
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
6.2. Технические характеристики Плана ФСС
План ФСС сохраняет определенную свободу для выбора параметров спут-
никовой системы при ее создании: за каждой орбитальной позицией закре-
пляется вся полоса 800 МГц без деления этой полосы на стволы или каналы,
без закрепления типа поляризации и метода модуляции. Единственное, что
обязана делать администрация при реализации системы по Плану ФСС, -
это соблюдать установленные Планом ФСС критерии совместимости по
отношению несущей к единичной и суммарной помехе. План ФСС, как и
План РСС, основан на том, что луч каждой администрации предназначен
для покрытия национальной территории. При планировании за основу
были взяты одинаковые для всех систем технические характеристики
земных станций и приемников КС, одинаковые параметры качества сетей
(C/W) и одинаковые критерии, определяющие совместимость (отношение
несущей к единичной и суммарной помехам).
Принятые при составлении Плана ФСС отношения C/N должны превы-
шаться в течение 99,95% времени года в полосах 6/4 ГГц и в течение 99,9%
времени года в полосах 13/10-11 ГГц (запас на ослабление в дожде огра-
ничивается максимумом 8 дБ). Луч антенны космической станции принят
эллиптическим в поперечном сечении, углы раскрыва луча антенны опреде-
ляются заданной зоной обслуживания (размером национальной территории
или ее части), но не менее 1,6° в диапазоне 6/4 ГГц и 0,8° в диапазоне
13/10-11 ГГц, зависимость спада усиления антенны спутника от угла должна
быть не хуже эталонной диаграммы направленности (ДН) КА.
Для каждой национальной сети Плана ФСС определены:
• спектральная плотность эквивалентной изотропно излучаемой мощ-
ности (ЭИИМ) КС и ЗС;
• угловая ширина луча антенны космической станции (по двум осям
поперечного сечения эллиптического луча), определяемая на основании
минимального эллипса2, проходящего через контрольные точки, располо-
женные, как правило, на границе национальной территории. При фор-
мировании минимального эллипса учитывается погрешность наведения
антенного луча космической станции, составляющая 0,1°.
При определении расстановки спутников на ГСО рассчитывалось отно-
шение несущей к единичной помехе и к суммарному мешающему воз-
действию, которые должны быть не хуже принятых при планировании
значений. Отношение
по формуле, дБ
несущей к суммарной помехе (C/Iags) определяется
(С//)едй
= -10 log £10 10
(6.1)
, j = l,2,3...n,
где л - число сетей в пределах координационной дуги (см. ниже);
2 Параметры минимального эллипса можно определить с помощью программы GIMS Br.Soft.
218
ГЛАВА 6. ПЛАН ФИКСИРОВАННОЙ СПУТНИКОВОЙ СЛУЖБЫ (ПЛАН ФСС)
(С/Г)(.- общее (на линии вверх и вниз) отношение несущей к помехе (еди-
ничной), обусловленное помехой от j-ro выделения/присвоения.
Результат расчета отношения несущей к единичной и суммарной помехе
хранится в «эталонной ситуации» Плана. Эталонная ситуация - это база дан-
ных, содержащая информацию о всех сетях в Плане и Списке, и рассчитан-
ные и/или принятые при координации отношения несущая/помеха для каж-
дой сети. При записи нового присвоения в Список или исключении из него
нереализованного присвоения эталонная ситуация обновляется. Необходимо
отметить, что при определении соблюдения критериев совместимости рас-
чет и сигнала, и помехи ведется без учета ослабления в дожде.
Закрепленный в Плане ФСС за каждым государством ресурс называ-
ется выделением, при реализации национального выделения оно после
необходимой проверки вносится в Список Приложения ЗОВ и называется
присвоением.
Выделение включает:
• номинальную орбитальную позицию;
• полосу шириной 800 МГц (линия вверх и линия вниз);
• зону обслуживания для национального покрытия.
Любая администрация имеет право при реализации системы внести
изменения в технические параметры своего выделения, что увеличива-
ет гибкость Плана и объясняет смысл введения терминов «выделение» и
«присвоение». При этом, разумеется, администрации придется добиваться
согласия затронутых (с точки зрения совместимости) систем в Плане и в
Списке. К Плану присоединен Список присвоений3 - список сетей (плано-
вых и дополнительных к Плану), связанный с Планом, который содержит
присвоения, являющиеся результатом успешного применения положений
Приложения ЗОВ - преобразования выделения в присвоение или введения
дополнительной системы. Технические параметры выделений и критерии
ЭМС приведены в табл. 6.1. При разработке действующих технических
параметров выделений Плана ФСС было принято, что все виды сигналов
передаются только в цифровой форме.
Таблица 6.1. Технические параметры выделений Плана ФСС
Наименование параметра Параметр
Отношение несущая/шум (C/AD с учетом замирания в дожде - линия вверх 21 дБ
Отношение несущая/шум (С/N) с учетом замирания в дожде - линия вниз 15 дБ
Общее отношение несущая/шум (С/N) с учетом замирания в дожде 14 дБ
В диапазонах 6/4 ГГц указанное отношение С/N гарантируется в течение 99,95% времени года
В диапазонах 13/10-11 ГГц указанное отношение С/N гарантируется в течение 99,9% времени года
3 Список присвоении и перечень заявок, ожидающих рассмотрения, можно посмотреть на
сайте МСЭ по адресу.' http://mvwr.icu.inr/ITU-R/spacc/snl/indexJHnil
219
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Окончание табл. 6.1
Наименование параметра Параметр
Модель ослабления в дожде Рек. МСЭ-R Р. 618-9
Запас на затухание в атмосферных газах Рек. МСЭ-R Р.676-7
Максимальное увеличение мощности из-за дожди 8 дБ
Диаметр антенны земной станции в диапазоне 6/4 ГГц 5,5 м
Усиление антенны земной станции в диапазоне 6 ГГц (передача)/4 ГГц (прием) 50,4 дБ/47,0 дБ
Диаметр антенны земной станции в диапазоне 13/10-11 ГГц 2,7 м
Усиление антенны земной станции в диапазоне 13 ГГц (передача)/10-11 ГГц (прием) 49,8 дБ/48,4 дБ
Минимальная плотность мощности передачи ЗС в диапазонах 6 и 13 ГГц -60 дБВт/Гц
Шумовая температура приемной системы земной станции в диапазоне 4 ГГц 95 К
Шумовая температура приемкой системы земной станции в диапазоне 10-11 ГГц 125 К
Шумовая температура приемной системы космической станции в диапазоне 6 ГГц 500 К
Шумовая температура приемной системы космической станции в диапазоне 13 ГГц 550 К
Координационная дуга в диапазонах 6/4 ГГц ±10°
Координационная дуга в диапазонах 13/10-11 ГГц ±9°
Критерий допустимого отношения несущей к суммарной помехе (£/?„„„) 21 дБ
Критерий допустимого отношения несущей к единичной помехе (C//w): общий на линии вниз на линии вверх 25 дБ 26,65 дБ 30 дБ
Применяемая эталонная диаграмма направленности антенны земной
станции приведена в табл. 6.2. Характеристики излучения антенны кос-
мической станции показаны на рис. 6.1.
Относительный угол (ч>/<рй)
Рис. 6.1. Эталонная ДНА КС с крутым спадом главного луча
220
ГЛАВА 6. ПЛАН ФИКСИРОВАННОЙ СПУТНИКОВОЙ СЛУЖБЫ (ПЛАЕЕ ФСС)
Таблица 6.2. Эталонная ДНА ЗС
Gfflax = 10 log (1](кЕ> А)2) ДБи
2 С(ф) = Спих-2,510-3|^9) \ Л Z для 0<(?<<£%, ДБи
G(<p) = min (G'j, 29-25 lagcp) для cp„,£cp:i 19,95° ДБи
G(<p) = max [min (-3,5, 32-25logcp), - 10] для (£>19,95°, ДБи
где D и X - соответственно диаметр антенны и длина волны, выраженные
в одинаковых единицах измерения;
о - угол относительно оси антенны, град;
G] - усиление первого бокового лепестка равное -1 + 151og(jD/X), дБи;
ц - эффективность антенны;
20л п;----—
= ~ VGmox -Ь) > гРаД-
Для сетей в Плане ФСС принято ограничение уровня ППМ - установ-
лены пределы по плотности потока мощности у поверхности Земли и на
геостационарной орбите. При условии распространения в свободном про-
странстве ППМ, создаваемая на любом участке поверхности Земли пред-
лагаемым новым выделением или присвоением, не должна превышать
(линия космос-Земля):
• -127,5 дБ (Вт/(м2*МГц)) в полосе частот 4500-4800 МГц; и
• -114,0 дБ (Вт/(м2-МГц)) в полосах частот 10,70-10,95 и
11,20-11,45 ГГц.
При условии распространения в свободном пространстве ППМ предла-
гаемого нового выделения или присвоения не должна превышать (линия
Земля-космос):
• -140,0 дБ (Вт/(м2-МГц)) в направлении любого местоположения
на геостационарной спутниковой орбите, находящегося под углом более
10° относительно предлагаемой орбитальной позиции в полосе частот
6725-7025 МГц; и
• -133,0 дБ (Вт/(м2-МГц)) в направлении любого местоположения
на геостационарной спутниковой орбите, находящегося под углом более
9° относительно предлагаемой орбитальной позиции в полосе частот
12,75-13,25 ГГц.
6.3. Критерии необходимости проведения координации
Выделение или присвоение считается затронутым предлагаемым новым
выделением или присвоением, если не соблюдается по меньшей мере одно
из трех условий:
• рассчитанное (включая точность в 0,05 дБ) значение отношения
несущей к единичной помехе в направлении Земля-космос (C/Du в каж-
дой контрольной точке, относящейся к рассматриваемому выделению
221
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
или присвоению, превышает или равно эталонному значению 30 дБ, или
(C/N)u + 9 дБ, или любому уже принятому значению отношения несущей
к единичной помехе в направлении Земля-космос (С/1)и в зависимости от
того, какое значение ниже;
• рассчитанное значение отношения несущей к единичной помехе в
направлении космос-Земля (С/Г)^ в любом месте в пределах зоны обслужи-
вания рассматриваемого присвоения или выделения превышает или равно
эталонному значению 26,65 дБ, или (С/У)<| + 11,65 дБ или любому уже при-
нятому значению отношения несущей к единичной помехе в направлении
космос-Земля в зависимости от того, какое значение ниже;
• рассчитанное общее значение отношения несущей к суммарной поме-
хе (С/Г)^ в каждой контрольной точке, относящейся к рассматриваемому
выделению или присвоению, превышает или равно эталонном}' значению
21 дБ, или (С/АГ), + 7 дБ, или любому уже принятому общему значению
отношения несущей к суммарной помехе в зависимости от того,
какое значение меньше при допустимом отклонении 0,25 дБ в случае
присвоений, не являющихся следствием преобразования выделения в при-
своение без изменения, или когда изменение находится в пределах характе-
ристик первоначального выделения. Эталонные значения в пределах зоны
обслуживания интерполируются от эталонных значений в контрольных
точках.
Администрация, предложившая изменение своего выделения или заявив-
шая дополнительную систему, должна проводить координацию с админи-
страцией, которой принадлежит затронутое выделение или присвоение.
Анализ совместимости ведется только в пределах координационной
дуги. Принцип координационной дуги был введен в полосах Плана ФСС на
ВКР-07, ранее он применялся в неплановых полосах частот и Плане РСС.
Таким образом, при экзаменации заявок в Плане ФСС учитываются помехи
только от систем, спутники которых находятся на ГСО в пределах:
±10° (С-диапазон);
±9° (Ки-диапазон).
6.4. Процедуры реализации Плана ФСС
Общие положения
Заявки от администраций на включение присвоений в Список Плана
ФСС рассматриваются Бюро радиосвязи МСЭ на соответствие некоторым
обязательным условиям. Бюро радиосвязи определяет перечень затронутых
администраций и публикует сведения о заявке и затронутых АС, не при-
нимая, таким образом, сразу решения о включении в Список или отказе
от включения при рассмотрении каждой заявки.
Дальнейшая работа по достижению совместимости с затронутыми сетя-
ми проводится администрацией и ограничена по времени лишь сроком
222
ГЛАВА 6. ПЛАН ФИКСИРОВАННОЙ СПУТНИКОВОЙ СЛУЖБЫ (ПЛАН ФСС)
восемь лет с момента подачи заявки. Эта процедура по существу подобна
процедуре для координационных полос (см. главу 4), а также близка к
процедуре рассмотрения заявок Плана РСС. Все заявки на включение в
Список Плана ФСС рассматриваются по единой процедуре, в рамках кото-
рой заявки на новые присвоения делятся на две категории: преобразование
выделения в присвоение и заявление дополнительной системы.
При заявлении дополнительной системы национальное выделение заяв-
ляющей администрации в Плане ФСС сохраняется. Дополнительная систе-
ма может также быть представлена от имени группы поименованных
администраций при одной назначенной администрации, выступающей в
отношении этой дополнительной системы в роли заявляющей администра-
ции. В дополнительной системе допускается заявление в плановой полосе
частот только линии космос-Земля или только линии Земля-космос. В
процедуре реализации Плана ФСС нет никаких реальных ограничений
по числу дополнительных систем, заявляемых одной администрацией,
по размерам зоны покрытия заявляемой системы, по включению в зону
обслуживания заявляемой дополнительной системы территории любого
числа стран (при условии их обязательного и явно выраженного согласия
на это) без исключения из Плана ФСС (или приостановки) выделений этих
дополнительно включаемых стран.
При любой модификации планового выделения не допускается разде-
ление частей 6/4 ГГц и 13/10-11 ГГц одной ЛС на разные орбитальные
позиции.
На зоне обслуживания сетей по Плану ФСС стоит остановиться особо.
По существующей сейчас процедуре при преобразовании выделения в при-
своение можно изменить его зону обслуживания в сторону увеличения,
конечно, при согласии на это затронутых администраций и при достижении
совместимости. Бюро радиосвязи при анализе поданной заявки определя-
ет администрации, территории которых включены в зону обслуживания.
При восстановлении такого присвоения в Плане ФСС (при возвращении
из Списка в случае аннулирования присвоения) зона обслуживания при-
водится в соответствие с национальной территорией.
При внесении нового частотного присвоения в Список Бюро радиосвязи
информирует об этом все администрации - члены МСЭ.
Запись присвоения в Список
Если администрация намерена ввести в действие систему в полосе
частот Плана ФСС, преобразовав свое выделение в присвоение, либо если
администрация или администрация, действующая от имени группы поиме-
нованных администраций, намеревается ввести дополнительную систему
или изменить характеристики присвоений в Списке, которые были введены
в действие, она не ранее чем за восемь лет и не позднее чем за два года
до планируемой даты введения в действие присвоения направляет в Бюро
радиосвязи соответствующую информацию по установленной форме.
223
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОМ СВЯЗИ
После проверки полученной информации на полноту и соответствие
МТРЧ и другим положениям Регламента радиосвязи Бюро радиосвязи про-
веряет, не нарушены ли предельные значения ППМ Дополнения 3 [1] и
другие предельные значения, приведенные в Статьях 21 и 22 Регламента
радиосвязи [1, 3]. После чего при положительном результате предыдущей
проверки Бюро радиосвязи определяет на основании критериев совмести-
мости администрации, чьи
♦ выделения в Плане ФСС, или
♦ присвоения, помещенные в Список, или
• присвоения, которые Бюро радиосвязи рассмотрело ранее,
считаются затронутыми рассматриваемой заявкой.
Также Бюро радиосвязи определяет администрации, территории кото-
рых частично или полностью включены в зону обслуживания проверяе-
мого присвоения, согласие которых должно быть получено заявляющей
АС. Полная информация о заявке и перечень затронутых администра-
ций и администраций, включенных в зону обслуживания, публикуется в
Специальной секции АРЗОВ Международного информационного циркуляра
по частотам (ИФИК БР).
Заявляющая администрация извещается телеграммой или факсом о
результатах проверки и о необходимости добиваться согласия поименован-
ных АС. Телеграммы направляются и всем определенным как затронутые
рассматриваемой заявкой администрациям связи, у этих администраций
есть четыре месяца с даты публикации заявки на то, чтобы прислать свои
замечания.
При отсутствии ответа затронутой администрации в течение указанно-
го срока заявляющая администрация может попросить Бюро радиосвязи
оказать ей помощь в решении этой проблемы. Бюро радиосвязи должно
послать соответствующей администрации напоминание. Если в течение
тридцати дней ответа на это напоминание не последует, считается, что
администрация, не представившая замечания, согласилась с предложен-
ным присвоением и исключается из списка затронутых АС. Это положение
важно для любой АС, желающей сохранить свои выделения/присвоения
в «рабочем» состоянии.
Администрация, не упомянутая в числе затронутых, но считающая себя
таковой, должна в течение четырех месяцев с даты публикации соответ-
ствующего ИФИК БР просить Бюро радиосвязи включить ее в публикацию,
обосновав свои требования. После изучения информации Бюро радиосвязи
уведомляет обе администрации - затронутую и представившую заявку -
о своих выводах и при согласии с просьбой затронутой администрации
публикует дополнение к публикации.
Кроме того, за администрацией остается право в любое время в течение
или по окончании указанного выше периода в четыре месяца сообщить
Бюро радиосвязи возражения против включения своей территории (частич-
но или полностью) в зону'’ обслуживания любого присвоения, даже если это
224
ГЛАВА 6. ПЛАН ФИКСИРОВАННОЙ СПУТНИКОВОЙ СЛУЖБЫ (ПЛАН ФСС)
присвоение было включено в Список. Затем Бюро радиосвязи информирует
администрацию, ответственную за это присвоение, предлагая исключить
из зоны обслуживания территорию и контрольные точки, которые нахо-
дятся на территории возражающей администрации.
После проведения переговоров с затронутыми АС, в результате которых
было достигнуто согласие, заявляющая администрация может обратиться
к Бюро с просьбой занести присвоение в Список, указав окончательные
характеристики присвоения, а также названия администраций, с которыми
было достигнуто согласие.
После получения заявки, параметры которой изменены в процессе
координации, Бюро радиосвязи повторно проверяет эту заявку на полно-
ту представленных в ней сведений, на соответствие уровня создаваемой
предлагаемым присвоением ППМ, предельным значениям, принятым в
Приложении ЗОВ, на соответствие МТРЧ и другим положениям РР, а также
на наличие согласия от администраций, включенных в зону обслуживания.
При благоприятном заключении Бюро радиосвязи проверяет, считаются
ли по-прежнему затронутыми выделения/присвоения, согласие которых
не было получено. В случае благоприятного заключения Бюро радиосвязи
вносит предлагаемое присвоение в Список и публикует в Специальной
секции ИФИК БР характеристики присвоения, после этого администрация
может начать процедуру заявления и регистрации присвоения в МСРЧ.
При неблагоприятном результате рассмотрения Бюро радиосвязи воз-
вращает заявку заявляющей администрации, сообщив при этом названия
администраций, в отношении которых не было предоставлено необходи-
мой информации о достижении согласия и, указав также, что последующее
повторное представление будет рассматриваться с новой датой получения.
Если заявляющая администрация после возвращения заявки повторно
представляет заявку и настаивает на ее рассмотрении, Бюро радиосвязи
при условии благоприятного заключения в отношении выделений в Плане
ФСС вносит на временной основе присвоение в Список с указанием тех
администраций, присвоения которых послужили основой для неблаго-
приятного заключения. Статус записи в Списке меняется с временного на
окончательный, только если Бюро радиосвязи сообщается, что получены
все необходимые согласия. В случае включения присвоения в Список на
временной основе заявляющая АС предоставляет в Бюро радиосвязи под-
писанное обязательство, где указывается, что использование такого при-
своения не будет создавать неприемлемых помех тем присвоениям, по
которым согласие еще требуется получить, и не будет требовать защиты
от этих присвоений.
Администрация, присоединившаяся к МСЭ в качестве нового члена,
может получить национальное выделение в Плане ФСС, подав соответ-
ствующую заявку' упрощенного вида. Бюро радиосвязи рассматривает
запросы администраций государств - новых членов МСЭ вне очереди,
т.е. до начала рассмотрения следующей по очереди заявки, поданной в
225
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
соответствии со Статьей б [1], и должно прилагать усилия к изысканию
необходимого ресурса. Новые страны могут также воспользоваться проце-
дурой заявления дополнительной системы. По завершении этой процедуры
к следующей Всемирной конференции радиосвязи может быть обращена
просьба рассмотреть наряду с присвоениями, включенными в Список
после успешного завершения данной процедуры, вопрос о включении в
План ФСС нового выделения в пределах национальной территории нового
государства-члена.
В План ФСС включены положения, позволяющие производить модифи-
кацию параметров уже включенных в Список присвоений.
В Приложение ЗОВ введено положение о порядке возвращения нереа-
лизованного (или аннулированного самой администрацией) по тем или
иным причинам присвоения, являющегося преобразованием выделе-
ния в присвоение, из Списка в состояние обычного планового выделе-
ния. Установлено, что все параметры присвоения должны быть сохра-
нены без изменений во избежание каких-либо проблем с совместимо-
стью, кроме зоны обслуживания, которая должна быть приведена в
соответствие с границами национальной территории администрации,
выделение которой восстанавливается (если зона обслуживания была
увеличена).
Запись в Международный справочный регистр частот
После внесения в Список присвоение должно быть заявлено в Бюро
радиосвязи и зарегистрировано в МСРЧ, но это может быть сделано не
ранее, чем за три года до ввода присвоений в действие. Для этого адми-
нистрация должна направить заявку в БР в соответствии с Приложением 4
Регламента радиосвязи. При отсутствии заявки на регистрацию в течение
восьми лет с момента подачи заявки по Статье 6 [1], включенные в Список
присвоения не принимаются более во внимание Бюро радиосвязи или
администрациями.
Обработка заявок на регистрацию в МСРЧ для плановых и неплановых
полос частот одиникова. После всех необходимых проверок на соответствие
МТРЧ и положениям Регламента радиосвязи и Плану ФСС, если это рас-
смотрение приводит к благоприятному заключению, присвоение должно
быть внесено в МСРЧ. Если заключение является неблагоприятным, заявка
возвращается заявляющей администрации с указанием соответствующих
действий.
Частотные присвоения, заявленные до их ввода в действие, вносятся в
МСРЧ на временной основе. Любое частотное присвоение, зарегистриро-
ванное в соответствии с этим положением на временной основе, должно
быть введено в действие не позднее окончания периода 8 лет. Если заяв-
ляющая администрация не сообщает Бюро радиосвязи о введении в дей-
ствие этого присвоения, то при отсутствии ответа от администрации после
напоминания Бюро радиосвязи, оно аннулирует запись в МСРЧ.
226
ГЛАВА 6. ПЛАН ФИКСИРОВАННОЙ СПУТНИКОВОЙ СЛУЖБЫ (ПЛАН ФСС.}
Обработка всех заявок по Плану ФСС: заявок на включение в Список
(кроме заявок на преобразование выделения в присвоение без изменения
параметров) и заявок на регистрацию, - в МСРЧ подлежит оплате [4].
6.5. Параметры национальных выделений РФ в Плане ФСС
У Российской Федерации в Плане ФСС имеется три национальных выде-
ления. Их параметры приведены в табл. 6.3.
Таблица 6.3. Параметры плановых выделений РФ в Плане ФСС
Обозна- чение луча Орбит, позиция, град в.д. Точка прицели- вания Большая ось, град Малая ось, град Ориентац. эллипса, град Плотность ЭИИМ, дБВт/Гц Примеча- ния
долгота широта ЗС КА
4500-4800, 6725-7025 МГц
RUS00001 61,0 51,5 52,99 5,56 2,01 10,74 -7,2 -38,3
RUS00003 138,5 138,14 53,83 • 5,86 2,09 8,41 -6,7 -38,2
RUSLA201 88,1 94,8 48,6 7.5 3,5 175,0 -1,4 -38,3
10,70-10,95, 11,20-11,45, 12,75-13,25 ГГц
RUS00001 61,0 51,5 52,99 5,56 2,01 10,74 3,1 -28,2
RUS00003 138,5 138,14 53,83 5,86 2,09 8,41 3,3 -28,4
RUS0BF1A 87,7 38,5 52,0 1,0 1,0 0,0 -8.0 -29,6 */МВ18
RUS0BF1B 87,7 38,5 52,0 1.0 1,0 0,0 -4,0 -29,6 */МВ18
RUS0BF2A 87,7 46,0 55,0 1.0 1,0 0,0 -8,0 -29,6 VMB18
RUS0BF2B 87,7 46,0 55,0 1.0 1,0 0,0 -4.0 -29,6 */МВ18
RUS0BF3A 87,7 57,0 57,0 1.0 1,0 0,0 -8,0 -29,6 VMB18
RUS0BF3B 87,7 57,0 57,0 1.0 1,0 0,0 -4,0 -29,6 */МВ18
RUS0BF4A 87,7 71,0 57,0 1.0 1,0 0,0 -8,0 -29,6 */МВ18
RUS0BF4B 87,7 71,0 57,0 1.0 1.0 0,0 -4.0 -29,6 */МВ18
RUS0BF5A 87,7 87,5 58,0‘ 1.0 1,0 0,0 -8,0 -29,6 */МВ18
RUS0BF5B 87,7 87,5 58,0 1,0 1,0 0.0 -4,0 -29,6 */МВ18
RUS0BF6A 87,7 106,5 56,0 1,0 1,0 0.0 -8,0 -29,6 VMB18
RUS0BF6B 87,7 106,5 56,0 1>о 1,0 0,0 -4,0 -29,6 */МВ18
RUS0BF7A 87,7 120,0 55,0 1.0 1,0 0,0 -8,0 -29,6 */МВ18
RUS0BF7B 87,7 120,0 55,0 1,0 1.0 0,0 -4,0 -29,6 */МВ18
RUS0BF8A 87,7 135,0 47.0 1,0 1,0 0,0 -8,0 -29,6 */МВ18
RUS0BF8B 87,7 135,0 47,0 1,0 1,0 0,0 -4,0 -29,6 VMB18
RUS0BF9A 87,7 42,0 44,5 1,0 1,0 0,0 -8,0 -29,6 */МВ18
RUS0BF9B 87,7 42,0 44,5 1,0 1,0 0.0 -4,0 -29,6 */МВ18
227
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Окончание табл. 6.3
Обозна- чение луча Орбит, позиция, град в.д. Точка прицели- вания Большая ось, град Малая ось, П>ад Ориеитац. эллипса, град Плотность ЭИИМ, дБВт/Гц Примеча- ния
долгота широта ЗС КА
RUS0BR1A 87,7 38,5 52,0 1,0 1,0 0,0 -8,0 -28,1 */МВ18
RUS0BR1B 87,7 38,5 52,0 1,0 1,0 0,0 -4,0 -28,1 */М818
RUS0BR2A 87,7 135,0 47,0 1,0 1,0 0,0 -8,0 -28,1 Л/МВ18
RUSOBR2B 87,7 135,0 47,0 1,0 1,0 0,0 -4,0 -28,1 •'/МВ18
*/МВ18 - луч должен вводиться в эксплуатацию как часть многолучевой сети/обозначение
данной многолучевой сети.
Из табл. 6.3 видно, что в позициях 61° и 138,5° в.д. («западная» и «вое*
точная») параметры лучей для С- и Ku-диапазонов совпадают, а в «цен-
тральной» позиции выделения в С- и Ku-диапазонах имеют различные
характеристики лучей и разнесены на две позиции: 88,1° и 87,7° в.д.
Покрытие территории РФ, которое может быть обеспечено имеющимися
выделениями в Плане ФСС, показано на рис. 6.2 и 6.3.
Рис. 6.2. Зоны покрытия территории России по Плану ФСС,
С-диапазон (но уровню -3 дБ)
228
ГЛАВА 6. ПЛАН ФИКСИРОВАННОЙ СПУТНИКОВОЙ СЛУЖБЫ (ПЛАН ФСС)
Рис. б.З. Зоны покрытия территории России по Плану ФСС,
Ки-диапазон (по уровню -3 дБ)
229
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
Основы национального регулирования
использования РЧС для СССВ
в Российской Федерации
7.1. Структура органов и служб, осуществляющих
управление использованием радиочастотного
спектра в РФ
Регулирование использования радиочастотного спектра для систем
радиосвязи космических и наземных служб, включая системы спутнико-
вой связи и вещания, является исключительным правом государства и
обеспечивается в соответствии с международными договорами Российской
Федерации Федеральным законом «О связи» [1] и иными нормативными
правовыми актами Российской Федерации.
В соответствии со Статьей 22 Федерального закона «О связи» регули-
рование использования радиочастотного спектра в Российской Федерации
осуществляется межведомственным коллегиальным органом по радиоча-
стотам при федеральном органе исполнительной власти в области связи -
Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ). В соответствии с
[1] ГКРЧ обладает всей полнотой полномочий в области регулирования
радиочастотного спектра и осуществляет свою деятельность на коллегиаль-
ной основе. Положение о ГКРЧ утверждается Правительством Российской
Федерации и устанавливает порядок принятия решений Государственной
комиссией по радиочастотам.
В состав ГКРЧ входят представители федеральных органов исполни-
тельной власти, являющиеся основными пользователями радиочастотного
спектра, при этом формат комиссии и принцип коллегиальности позволяют
решать вопросы использования радиочастотного спектра на межведом-
ственном уровне, соблюдая баланс интересов всех пользователей частот-
ного и орбитального ресурса.
Организационные и технические меры по обеспечению надлежаще-
го использования радиочастот или радиочастотных каналов и соответ-
ствующих радиоэлектронных средств или высокочастотных устройств
гражданского назначения во исполнение решений ГКРЧ осуществляют-
ся специально уполномоченной службой по обеспечению регулирования
использования радиочастот и радиоэлектронных средств при федеральном
органе исполнительной власти в области связи (далее - радиочастотная
230
ГЛАВА 7. ОСНОВЫ НАЦИОНАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В РФ
служба), положение о которой утверждается Правительством Российской
Федерации.
Использование в Российской Федерации радиочастотного спектра осу-
ществляется в соответствии со следующими основными принципами [1]:
• разрешительный порядок доступа пользователей к радиочастотному
спектру;
♦ сближение распределения полос радиочастот и условий их использо-
вания в Российской Федерации с международным распределением полос
радиочастот;
* право доступа всех пользователей к радиочастотному спектру с учетом
государственных приоритетов, в том числе обеспечения радиочастотным
спектром радиослужб Российской Федерации в целях безопасности граж-
дан, обеспечения президентской связи, правительственной связи, обороны
страны и безопасности государства, правопорядка, экологической безопас-
ности, предотвращения чрезвычайных ситуаций техногенного характера;
• платность использования радиочастотного спектра;
• недопустимость бессрочного выделения полос радиочастот, присвое-
ния радиочастот или радиочастотных каналов;
♦ прозрачность и открытость процедур распределения и использования
радиочастотного спектра.
В то же время ГКРЧ приняла ряд решений, направленных на либе-
рализацию рынка ЗС типа VSAT, в соответствии с которыми разреши-
тельный порядок использования радиочастотного спектра фактически
заменен уведомительным принципом в некоторых полосах радиочастот
Ки-диапазона.
В отношении принципа платности к использованию радиочастотного
спектра применительно к системам спутниковой связи и вещания необхо-
димо сразу отметить, что плата за использование распространяется только
на земной сегмент спутниковой сети и не взимается за использование
спектра РЭС космических аппаратов. Такой подход является общепринятым
в мире и обусловлен большой зоной обслуживания спутниковых систем.
Распределение радиочастотного спектра осуществляется в соответствии
с Таблицей распределения полос частот (ТРПЧ) между радиослужбами
Российской Федерации, которая разрабатывается ГКРЧ и утверждается
Правительством Российской Федерации. Пересмотр ТРПЧ между радио-
службами Российской Федерации проводится не реже чем один раз в
четыре года.
Один раз в два года ГКРЧ рассматривает предложения организаций и
операторов связи о пересмотре ТРПЧ между радиослужбами Российской
Федерации и готовит предложения в Правительство РФ о необходимости
внесения изменений в этот документ. Право на использование радио-
частотного спектра предоставляется посредством выделения операторам
полос радиочастот и присвоения (назначения) радиочастот или радиоча-
стотных каналов.
231
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
В полосах радиочастот категорий совместного пользования РЭС любого
назначения и преимущественного пользования РЭС гражданского назна-
чения выделение полос радиочастот для РЭС любого назначения осущест-
вляет ГКРЧ.
Выделение полос радиочастот осуществляется на десять лет или на мень-
ший заявленный срок. По обращению пользователя этот срок может быть
увеличен или уменьшен органами, выделившими полосу радиочастот.
Присвоение (назначение) радиочастоты или радиочастотного канала
для радиоэлектронных средств гражданского назначения осуществляется
федеральным органом исполнительной власти в области связи по заклю-
чению радиочастотной службы на основании заявлений граждан РФ или
юридических лиц и на основании решений ГКРЧ. Таким федеральным
органом исполнительной власти в настоящее время является Федеральная
служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций, в структуру
которой входит радиочастотная служба.
Решения о присвоении (назначении) радиочастоты или радиочастот-
ного канала для РЭС гражданского назначения должны приниматься не
позднее чем через 120 дней со дня обращения.
Присвоение (назначение) радиочастоты или радиочастотного канала
для СССВ осуществляется на десять лет или на меньший заявленный срок.
В то же время срок присвоения (назначения) радиочастоты или радиоча-
стотного канала для орбитально-частотного ресурса может быть увеличен
с учетом гарантированного срока службы космических объектов, исполь-
зуемых для создания и функционирования сетей связи.
В соответствии с [1] средства связи, другие РЭС и высокочастотные
устройства (ВЧУ), являющиеся источниками электромагнитного излучения,
подлежат регистрации. Регистрация РЭС и ВЧУ осуществляется федераль-
ным органом исполнительной власти в области связи (Федеральной служ-
бой по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций). Свидетельство
о регистрации является именным документом и дает их владельцам право
на использование (эксплуатацию) радиоэлектронных средств и высокоча-
стотных устройств.
7.2. Процедура заявления, согласования и регистрации
систем и земных станций СССВ в Российской Федерации
Из предыдущего раздела следует, что для заявителя (оператора) про-
цедура получения разрешения на эксплуатацию СССВ в плане частотного
обеспечения радиоэлектронных средств состоит из следущих этапов:
• выделения полос радиочастот для радиоэлектронных средств;
• получения разрешения на использование конкретных радиочастот или
радиочастотных каналов;
• получения свидетельства о регистрации РЭС.
232
ГЛАВА 7. ОСНОВЫ НАЦИОНАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В РФ
7.2.1. Процедура получения разрешения на использование полос
радиочастот для РЭС
Получение разрешения на использование полос радиочастот для РЭС
производится в соответствии с Положением о порядке рассмотрения мате-
риалов, проведения экспертизы и принятия решения о выделении полос
радиочастот для радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств,
утвержденным решением ГКРЧ [2].
Юридические или физические лица (заявители) подают в ГКРЧ заявле-
ние (радиочастотную заявку) на выделение полос радиочастот для РЭС или
ВЧУ
Радиочастотная заявка включает:
• письмо на бланке заявителя с просьбой о выделении конкретных
полос радиочастот для радиоэлектронных средств или высокочастотных
устройств с целью их разработки (серийного производства, изготовления,
модернизации, ввоза из-за границы и т.п.) с кратким изложением сведений
о назначении оборудования и где оно планируются к применению (или о
продлении срока действия ранее полученного решения ГКРЧ; или о пере-
оформлении решения ГКРЧ на другое юридическое лицо; или о внесении
изменений и дополнений в ранее выданное решение ГКРЧ);
• пояснительную записку (в произвольной форме), в которой приводятся
сведения о цели создания наземной или спутниковой сети связи, назначении
РЭС (ВЧУ), районах их применения, дается обоснование запрашиваемых
полос радиочастот, а также даются тактико-технические характеристики (в
случае их отклонения от требований действующей нормативно-технической
документации и государственных стандартов). Также должна быть приве-
дена схема организации связи в создаваемой системе с применением заяв-
ляемых РЭС и принципы их работы, структура и характеристики сигналов,
другие сведения, которые, по мнению заявителя, могут быть полезны при
подготовке заключения на выделение запрашиваемых полос радиочастот;
• заполненные бланки формы №1 РЭС или основные технические дан-
ные ВЧУ.
Бланк формы №1 «Тактико-технические данные радиоэлектронных
средств» приведен в [2].
Радиочастотные заявки на выделение полос радиочастот представляют-
ся заявителями в ГКРЧ в. следующих случаях:
• для разработки РЭС или ВЧУ;
• для изготовления (серийного производства) радиоэлектронных средств
или высокочастотных устройств;
• для модернизации РЭС или ВЧУ;
• для ввоза (закупки по импорту) РЭС или ВЧУ;
• для применения РЭС или ВЧУ в создаваемых сетях связи с использо-
ванием радиочастотного спектра;
• для проведения научно-исследовательских, опытно-конструкторских и
экспериментальных работ на срок свыше шести месяцев;
233
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
• для продления срока действия или срока реализации ранее выданных
решений ГКРЧ;
• для внесения изменений и дополнений в ранее выданные решения
ГКРЧ;
♦ для переоформления решения ГКРЧ с одного юридического (физиче-
ского) лица на другое юридическое (физическое) лицо.
По результатам предварительного анализа радиочастотной заявки
аппарат ГКРЧ в течение десяти рабочих дней направляет материалы радио-
частотной заявки на экспертизу для определения возможности использо-
вания заявленных РЭС или ВЧУ и подготавливает проект решения ГКРЧ
на выделение полос радиочастот при выполнении условий правильного
оформления радиочастотной заявки.
Материалы радиочастотных заявок направляются на экспертизу в
Минобороны России, Федеральную службу по надзору в сфере связи и мас-
совых коммуникаций (и в ряде случаев - в ФСО России) для определения
возможности использования заявленных РЭС и ВЧУ.
Радиочастотные заявки не направляются на экспертизу, если запра-
шиваемые полосы частот и технические характеристики для РЭС и ВЧУ
соответствуют полосам радиочастот и техническим характеристикам,
утвержденным другими решениями ГКРЧ, а также если использование
полосы радиочастот, запрашиваемой для серийного производства РЭС и
ВЧУ, было разрешено решением ГКРЧ для его разработки при условии,
что технические характеристики разработанного РЭС и ВЧУ и область
его применения соответствуют условиям, указанным в решении ГКРЧ на
его разработку.
По материалам разосланной радиочастотной заявки организуется про-
ведение технической экспертизы этих материалов, в том числе оценка
ЭМС заявляемых РЭС и ВЧУ с другими РЭС, подготовка соответствующего
заключения и направление его в аппарат ГКРЧ.
После получения положительных заключений от всех членов ГКРЧ,
которым были направлены материалы радиочастотной заявки, аппаратом
ГКРЧ готовится проект решения ГКРЧ на выделение запрашиваемых полос
радиочастот для его дальнейшего рассмотрения и принятия на заседании
ГКРЧ.
В отдельных случаях по результатам проведения научно-исследователь-
ских работ ГКРЧ принимает обобщенные решения о выделении конкрет-
ных полос радиочастот для радиоэлектронных средств или высокочастот-
ных устройств без оформления решений ГКРЧ для каждого конкретного
физического или юридического лица.
Перечень обобщенных решений ГКРЧ, определяющих условия выделе-
ния полос радиочастот для систем СССВ, принятых на момент написания
книги, можно найти в списке литературы [3-7].
Для ЗС, работающих через КС типа «Экспресс» или «Ямал» с точками
стояния на ГСО 14° з.д., 11°з.д., 40°в.д., 53°в.д., 80°в.д., 90°в.д., 96,5°в.д.,
234
ГЛАВА 7. ОСНОВЫ НАЦИОНАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В РФ
103°в.д., 140° в.д., 145°в.д. на линии Земля-космос можно использовать
полосу 5775-6525 МГц в С-диапазоне и 13,75-14,5 ГГц в Ku-диапазоне без
оформления частных решений ГКРЧ. Во всех других указанных обобщенных
решениях ГКРЧ для СССВ используются отдельные полосы Ku-диалазона в
пределах полосы частот 14,0-14,5 ГГц на передачу, в которых предусма-
триваются таюке и другие положения по упрощению процедуры частотного
обеспечения.
7.2.2. Процедура получения разрешения на использование
конкретных радиочастот или радиочастотных каналов для РЭС
Получение разрешения на использование конкретных радиочастот
или радиочастотных каналов для РЭС производится в соответствии с
Положением о порядке рассмотрения материалов, проведения экспертизы
и принятия решения о присвоении (назначении) радиочастот или радио-
частотных каналов для радиоэлектронных средств в пределах выделен-
ных полос радиочастот [8], утвержденным решением ГКРЧ от 26.02,2008
№08-23-02-001. В период написания книги произошло изменение струк-
туры исполнительной власти, в связи с чем это положение, по-видимому,
будет изменено, однако основные принципы получения разрешения оста-
ются прежними.
Присвоение (назначение) радиочастот или радиочастотных каналов для
РЭС гражданского назначения осуществляется Федеральной службой по
надзору в сфере связи и массовых коммуникаций по заключению радио-
частотной службы на основании заявлений граждан РФ или юридических
лиц, а таюке федеральных органов исполнительной власти, имеющих ста-
тус юридического лица.
Для получения разрешения на использование конкретных радиочастот
или радиочастотных каналов заявитель представляет в радиочастотную
службу материалы (радиочастотную заявку), которая включает письмо с
данными заявителя, исходные данные о системе и РЭС, копию соответ-
ствующего решения ГКРЧ (когда необходимо отдельное решение ГКРЧ),
пояснительную записку и выписку из единого государственного реестра
юридических лиц (или индивидуальных предпринимателей).
Радиочастотная служба до проведения экспертизы для РЭС гражданско-
го назначения определяет необходимость проведения расчетов ЭМС РЭС
гражданского назначения, проводит такие расчеты (при необходимости) и
по их результатам определяет необходимость проведения международной
координации использования присвоений (назначений) радиочастот или
радиочастотных каналов.
Экспертиза возможности использования планируемых присвоений
(назначений) радиочастот или радиочастотных каналов заявленных РЭС
и их электромагнитной совместимости с действующими и планируемыми
для использования РЭС организуется Федеральной службой по надзору в
сфере связи и массовых коммуникаций.
235
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Федеральная служба по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций
направляет в Минобороны России и/или ФСО России материалы радиоча-
стотной заявки, а также сведения о планируемых присвоениях заявленных
РЭС для проведения экспертизы возможности использования заявленных
РЭС и их ЭМС с действующими и планируемыми РЭС, обеспечивающими
президентскую связь и другие виды специальной связи.
Для определенных РЭС при некоторых условиях не требуется про-
ведения экспертизы. Например, для РЭС, используемых в случаях бед-
ствия и обеспечения безопасности (на радиочастотах в соответствии с
Таблицей распределения полос частот между радиослужбами Российской
Федерации), для РЭС в полосах радиочастот преимущественного исполь-
зования РЭС гражданского назначения (категории ГР).
При проведении экспертизы в ряде случаев проводится согласование
мест размещения стационарных РЭС гражданского назначения (на высот-
ных зданиях в столицах республик, краевых, областных и районных цен-
трах Российской Федерации и т.п.). Обязательными к согласованию с
ФСО России являются места размещения земных станций фиксирован-
ной спутниковой службы (на условиях, определяемых решениями ГКРЧ).
Минобороны России и/или ФСО России после получения материалов
радиочастотной заявки организуют подготовку соответствующего заклю-
чения экспертизы о возможности использования планируемых присвоений
заявленных РЭС и их ЭМС с РЭС специального назначения. ФСО России
и/или ФСБ России подготавливают и направляют в Федеральную службу
по надзору в сфере связи и массовых коммуникаций положительное или
отрицательное письменное заключение о возможности согласования мест
размещения стационарных РЭС. Данное заключение учитывается при
оформлении заключения радиочастотной службы для РЭС гражданского
назначения.
Если при подготовке заключения радиочастотной службы будет опреде-
лена необходимость проведения натурных испытаний на ЭМС, радиоча-
стотная служба оформляет заключение экспертизы со сроком действия до
шести месяцев для получения разрешения на использование радиочастот
или радиочастотных каналов с целью проведения натурных испытаний.
Проведение натурных испытаний обеспечивается заявителем. Натурные
испытания на ЭМС организуются заявителем совместно с радиочастотной
службой и проводятся по программе и в сроки, согласованные участниками
испытаний. Организация, по требованию которой проводились натурные
испытания, на основании акта натурных испытаний оформляет заклю-
чение экспертизы возможности использования РЭС и направляет его в
радиочастотную службу.
При изменении места размещения и характеристик излучения (приема)
используемых РЭС требуется оформление заключения радиочастотной
службы в указанном здесь порядке.
Положительное заключение радиочастотной службы выдается со сроком
236
ГЛАВА 7. ОСНОВЫ НАЦИОНАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В РФ
действия до одного года. Заключение экспертизы на период проведения
процедуры международной координации по обращению заявителя оформ-
ляется со сроком действия также до одного года.
За последние годы по результатам проведенных НИР были приняты
решения ГКРЧ, в которых введены положения об отсутствии необходимо-
сти оформления разрешений на использование радиочастот или радио-
частотных каналов. Для земных станций СССВ можно отметить решение
ГКРЧ [7], в котором разрешено использование радиочастот или радиоча-
стотных каналов в ряде участков полосы 14,0-14,399 ГГц при работе через
КА типа «Экспресс» и «Ямал» для VSAT-станций в качестве пользовательско-
го оборудования сетей ФСС без оформления разрешений при выполнении
следующих условий:
• основные технические характеристики применяемых VSAT-станций
должны соответствовать рекомендациям МСЭ-Р S.725, S.729, в том числе
мощность передатчика не должна превышать 2 Вт, ЭИИМ - не более
50 дБВт, диаметр антенны - от 0,6 до 2,4 м;
• проведения МПЗ частотных присвоений в установленном в РФ порядке
при размещении VSAT-станций на расстояниях ближе чем 100 км от госу-
дарственной границы России;
• регистрации VSAT-станций на основании разрешения на использова-
ние радиочастот или радиочастотных каналов пользователя радиочастот-
ным спектром - владельца Центральной станции сети VSAT ФСС.
Отказ от оформления разрешений на использование радиочастот или
радиочастотных каналов по указанной общей процедуре частотного обе-
спечения РЭС является существенным упрощением процедуры и послужит
хорошим стимулом развития технологии VSAT в России.
Если имеются основания, что работа РЭС на полученных частотах может
причинить вредные помехи РЭС каким-либо службам других государств, а
также если частоты будуг использоваться для международной радиосвязи
или если желательно получить международное признание использования
этих частот, то проводится работа по заявлению, координации и реги-
страции в Бюро радиосвязи МСЭ частотных присвоений РЭС. Перечень
указанных мероприятий является составной частью мер по международно-
правовой защите РЭС, которые проводятся на основании Положения о
порядке проведения в Российской Федерации работ по заявлению, коор-
динации и регистрации в Международном союзе электросвязи частотных
присвоений радиоэлектронным средствам.
В соответствии с этим положением обязательной регистрации в БР
МСЭ и международной координации подлежат частотные присвоения РЭС
гражданского применения Российской Федерации в полосах частот:
♦ космических служб, использующих космические аппараты на гео-
стационарной и негеостационарной орбитах [для спутниковых систем
(сетей)];
• фиксированной службы, если они могут причинить вредные помехи
237
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
РЭС иностранных государств или они могут быть подвержены помехам со
стороны РЭС иностранных государств;
• морской подвижной службы;
• служб радиосвязи для управления воздушным движением и посадкой
самолетов гражданской авиации, установленным в аэропортах, открытых
для приема самолетов иностранных государств;
• радиовещательной и сухопутной подвижной служб в приграничных
зонах Российской Федерации в пределах координационных расстояний.
Организацию проведения международной процедуры координации
использования’радиочастотных присвоений, в том числе орбитальных
позиций /via космических аппаратов обеспечивает Федеральное агентство
связи, которое заключает в установленном порядке международные согла-
шения по вопросам координации частотных присвоений РЭС, а также взаи-
модействует в установленном порядке с органами государственной власти
иностранных государств и международными организациями по вопросам
заявления, координации и регистрации в Бюро радиосвязи МСЭ частотных
присвоений РЭС Российской Федерации.
Пользователи радиочастотным спектром, частотные присвоения кото-
рых подлежат регистрации в Бюро радиосвязи МСЭ, должны выполнить
следующие работы:
• подготовить материалы, необходимые для заявления, координации и
регистрации в Бюро радиосвязи МСЭ частотных присвоений РЭС космиче-
ских служб в соответствии с требованиями Бюро радиосвязи МСЭ, в том
числе Регламента радиосвязи;
• представить достоверные сведения и необходимые информационные
(расчетные) материалы;
• подготовить предложения о проведении переговоров с администрациями
связи иностранных государств в случаях, когда осуществляемая переписка не
приводит к урегулированию разногласий; организовать и провести (при необ-
ходимости) двусторонние переговоры в соответствии с техническим заданием,
согласованным в установленном порядке и представить результаты перего-
воров для рассмотрения Администрацией связи Российской Федерации;
• подготовить технически обоснованные заключения по протоколам
переговоров, включая их одобрение, а также выполнение обязательств,
взятых при проведении переговоров по координации частотных присвое-
ний РЭС в части их касающейся;
• подготовить технически обоснованные заключения и предложения
по оценке электромагнитной совместимости заявляемых РЭС космиче-
ских служб иностранных государств с РЭС космических служб Российской
Федерации, зарегистрированных в Бюро радиосвязи МСЭ или находящиеся
в стадии заявления и координации в части их касающейся.
Пользователи также оплачивают счета, выставляемые Бюро радиосвязи
МСЭ в соответствии с действующими решениями Совета МСЭ (см. раздел
4.2.3).
238
ГЛАВА 7. ОСНОВЫ НАЦИОНАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В РФ
Уполномоченная организация радиочастотной службы проводит экс-
пертизу материалов для предварительной публикации, координации и
регистрации в Бюро радиосвязи МСЭ, включая проверку:
• соответствия полноты и правильности заполнения форм и графических
материалов заявки требованиям Приложения 4 Регламента радиосвязи;
• орбитальных характеристик и характеристик местоположения РЭС
космических служб;
♦ заявляемых характеристик РЭС космических служб на соответствие
нормам и ограничениям Регламента радиосвязи и другим документам
МСЭ;
• технической обоснованности характеристик заявляемых РЭС косми-
ческих служб;
• электромагнитной совместимости заявляемых РЭС космических служб
с РЭС, зарегистрированными в МСЭ или находящимися в стадии заявления
и координации;
• соответствия решениям ГКРЧ.
7.2.3. Процедура получения Свидетельства о регистрации РЭС
Процедура получения Свидетельства о регистрации РЭС основана на
положениях Правил регистрации РЭС и ВЧУ, утвержденных постановле-
нием Правительства РФ [9].
Регистрация радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств
осуществляется Федеральной службой по надзору в сфере связи и массо-
вых коммуникаций. Регистрации подлежат РЭС и ВЧУ, предусмотренные
перечнем, утверждаемым Правительством Российской Федерации [9].
Для получения Свидетельства о регистрации РЭС владелец РЭС подает
заявление о регистрации в территориальный орган Федеральной службы по
надзору в сфере связи и массовых коммуникаций, на территории деятель-
ности которого планируется использование РЭС, с указанием своих рекви-
зитов, сведений о регистрируемом РЭС, а также представляет копию раз-
решения на использование радиочастот (радиочастотных каналов), копию
документа, подтверждающего факт внесения записи о юридическом лице в
Единый государственный реестр юридических лиц, сведения о технических
характеристиках и параметрах излучения регистрируемых РЭС.
Территориальный орган Федеральной службы по надзору в сфере связи
и массовых коммуникаций рассматривает представленные владельцем РЭС
документы и принимает решение о регистрации РЭС или об отказе в их
регистрации, вносит сведения о зарегистрированных РЭС в базу данных
и выдает заявителю свидетельство о регистрации или мотивированное
уведомление об отказе в такой регистрации.
Срок действия свидетельства о регистрации РЭС составляет 10 лот, если
заявителем не указан меньший срок.
Как уже было сказано, Свидетельство о регистрации является именным
документом и даст их владельцам право на использование РЭС.
239
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
В соответствии с Постановлением Правительства РФ в Перечень РЭС в
группу СССВ, подлежащих регистрации, включены:
• РЭС радиовещательной спутниковой службы;
• РЭС фиксированной спутниковой службы;
• РЭС сухопутной подвижной спутниковой службы;
• РЭС морской подвижной спутниковой службы;
• РЭС воздушной подвижной спутниковой службы.
В этом Постановлении имеется раздел «Изъятие из перечня РЭС, под-
лежащих регистрации», который содержит:
• абонентские подвижные земные станции (терминалы) глобальных
систем подвижной спутниковой связи (в том числе мультисистемные),
разрешенные в установленном порядке для использования на территории
Российской Федерации и временно ввозимые на территорию РФ;
• абонентские подвижные земные станции (терминалы) спутниковой
связи системы «Евтелтракс», устанавливаемые на грузовых автомобилях,
железнодорожных вагонах (контейнерах) и речных транспортных судах;
• абонентские подвижные земные станции (терминалы) спутниковой
связи российского сегмента глобальной системы подвижной спутниковой
связи «Глобалстар», работающие в определенных полосах радиочастот с
допустимой мощностью излучения передатчика до 2 Вт.
7.3. Особенности обеспечения ЭМС станций VSAT в РФ
и других странах
Как было сказано в главе 4, в силу своего определения станции VSAT
(Very Small Aperture Terminal) имеют антенны с малой апертурой, что в
принципе затрудняет обеспечение электромагнитной совместимости этих
станций с РЭС других назначений по сравнению со станциями, имеющими
большие размеры антенн. Например, при анализе международно-правовой
защиты спутниковых сетей с использованием VSAT-станций следует учиты-
вать, что орбитальный разнос между спутниками на ГСО составляет едини-
цы градусов, а ширина диаграммы направленности антенн VSAT-станций
диаметром 0,6 м на частоте 14 ГГц составляет 2,5°, а потому сигналы от
главных лучей малых антенн сетей VSAT соседних спутников могут попасть
в главные лучи приемных антенн космических станций.
Кроме того, при малых антеннах (и соответственно при небольших
коэффициентах усиления) для обеспечения требуемого уровня сигнала на
входе космической станции при необходимости передать как можно более
высокоскоростной сигнал приходится увеличивать мощность передатчика
земной станции, что приводит к увеличению мощности, излучаемой как по
оси, так и вне оси главного луча (внеосевой ЭИИМ). На внеосевую ЭИИМ
существуют как ограничения, изложенные в рекомендациях МСЭ-R, так и
дополнительные ограничения во время координации спутниковых сетей.
240
ГЛАВА 7. ОСНОВЫ НАЦИОНАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В РФ
Для повышения эффективности использования радиочастотного спектра
при работе сетей с VSAT-станциями необходимо стремиться к увеличению
ЭИИМ космических станций, однако при этом требуется выполнение норм
на плотность потока мощности, излучаемой космическими аппаратами у
поверхности Земли, для защиты наземных служб.
Указанные особенности использования станций с антеннами малых
размеров привели к тому, что были приняты специальные меры по обе-
спечению ЭМС станций VSAT с другими радиоэлектронными средствами,
которые в своей совокупности и привели к появлению технологии VSAT.
Из основных особенностей технологии VSAT можно выделить следую-
щие [10-17]:
• использование небольших размеров антенн VSAT, все более прибли-
жающих спутниковые терминалы к персональным;
• наличие необслуживаемых станций, упрощающих работу и удешев-
ляющих эксплуатационные расходы пользователей;
• наличие автоматического контроля за правильностью работы VSAT-
станций со стороны станции контроля и управления (СКУ) и самоконтроля
на самой станции;
• возможность оперативного изменения частоты для удовлетворения
норм по частотному разносу (при возникновении конфликтной ситу-
ации);
• возможность оперативного изменения частотных и временных
позиций.
При этом термин «присвоение (назначение) рабочих частот (радиочас-
тотных каналов) для каждой станции» не имеет смысла.
Все выше сказанное привело к тому, что в настоящее время станции
VSAT представляют собой наиболее распространенные средства спутни-
ковой связи ФСС (особенно в С- и Ku-диапазонах). Если посмотреть на
распределение услуг, то соотношение секторов основных видов услуг,
предоставляемых спутниковыми системами связи и вещания в России, в
настоящее время выглядит примерно таким образом:
• телевидение - 35%;
• связь, корпоративные сети - 30%;
♦ высокоскоростной доступ в Интернет - 20%;
• другие услуги - 15%.
Приведенные данные показывают, что доля использования VSAT-станций
достигает порядка 50% от всех средств, применяемых в спутниковых
услугах телекоммуникаций. Это обусловлено большими возможностями,
предоставляемыми технологией VSAT с использованием станций с малыми
апертурами антенн.
Высокие потенциальные возможности рынка спутниковых услуг, ока-
зываемых с использованием VSAT-станций, определяются следующими
факторами. Наблюдается постоянное снижение стоимости VSAT-станций
(рис. 7.1) одновременно с расширением объема услуг (особенно введение
241
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
мультимедийных услуг), предоставляемых пользователям. При этом во
многих странах существуют упрощенные правила частотного обеспечения
и упрощенные процедуры ввода VSAT-станций в эксплуатацию (рис. 7.2).
Все это приводит к тому, что число спутниковых станций VSAT непрерыв-
но растет практически во всех странах мира. В настоящее время в мире
насчитывается более 1500000 станций VSAT (на конец 2008 г.). В России
также наблюдается рост числа станций VSAT [16].
Реализация электромагнитной совместимости станций VSAT с други-
ми РЭС обеспечивается на нормативно-правовом уровне, регулирующем
системные, технические и эксплуатационные характеристики станций.
Основные технические характеристики станций VSAT регулируются реко-
мендациями МСЭ-R [10-14] и гармонизированными стандартами ЕТСИ
[17-19], в которых приведены особенности применения и требования к
параметрам станций, оказывающих наибольшее влияние на их электро-
магнитную совместимость.
В рекомендации МСЭ-R S.725-1 отмечается возможность установки
необслуживаемых станций VSAT непосредственно в помещениях пользо-
вателя с большой плотностью их размещения, наличие централизованного
контроля и управления земными станциями VSAT, а также использование
локальных средств контроля и управления на станциях.
В рекомендации МСЭ-R S.726-1 приведены ограничения на максималь-
но допустимые уровни ЭИИМ побочных излучений вне оси диаграммы
направленности антенн от VSAT-станций вне полосы частот, распределен-
ной ФСС на участке Земля-космос, в пределах которой присвоена рабочая
242
ГЛАВА 7. ОСНОВЫ НАЦИОНАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В РФ
частота VSAT. В соответствии с данной рекомендацией для углов, отстоя-
щих от оси ДН антенны более чем на 7°, уровни ЭИИМ побочных излуче-
ний от станций VSAT в любой полосе шириной 100 кГц должны быть ниже
следующих предельных значений:
- в случае выключенной несущей (в том числе для станций, работающих
только на прием):
♦ в полосе частот от 960 МГц до 10,7 ГГц - 48 дБпВт;
• в полосе частот от 10,7 до 21,2 ГГц - 54 дБпВт;
• в полосе частот от 21,2 до 40 ГГц - 60 дБпВт;
- в случае включенной несущей для приемопередающих станций VSAT:
• в полосе частот от 960 до 3400 МГц - 49 дБпВт;
• в полосе частот от 3400 до 10,7 ГГц - 55 дБпВт;
• в полосе частот от 10,7 до 21,2 ГГц - 61 дБпВт;
• в полосе частот от 21,2 до 40 ГГц - 67 дБпВт.
Для систем, в которых предполагается одновременная работа на пере-
дачу земных станций VSAT на одной и той же частоте, например для
систем многостанционного доступа с кодовым разделением каналов, ука-
занные предельные значения должны быть уменьшены на lOlogiV, дБ, где
N - максимальное ожидаемое число земных станций VSAT, которые будут
одновременно излучать на одной и той же частоте в пределах перекры-
вающейся полосы частот.
Уровни ЭИИМ осевого и внеосевого побочного излучения станции связа-
ны между собой разницей коэффициентов усиления антенны по оси и вне
оси диаграммы направленности антенны. Обычно требования на внеосе-
вые пределы побочных излучений жестче требований осевых пределов.
В рекомендации МСЭ-R S.727-1 установлены требования к кроссполяри-
зационной развязке станций VSAT. Минимальные значения отношения уси-
ления в направлении оси для составляющей с совпадающей поляризацией
к усилению кроссполяризационной составляющей в антеннах с линейной
Рис. 7.2. Соотношение стран с упрощенным регулированием VSAT-станций
243
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
поляризацией должно быть не менее 25 дБ в пределах контура главного
луча по уровню 0,3 дБ и не менее 20 дБ - между контурами главного луча
по уровням 0,3 и 20 дБ. Отмечается, что администрации и спутниковые
операторы могут потребовать большего значения этого параметра.
В рекомендации МСЭ-R S.728-1 установлен максимально допустимый
уровень плотности ЭИИМ вне оси ДН антенны для VSAT-станций внутри
рабочей полосы частот.
Земные станции VSAT, работающие через спутники на ГСО в диапазоне
частот 14 ГГц, должны проектироваться таким образом, чтобы при любых
указанных ниже углах <р относительно оси главного лепестка антенны мак-
симальная ЭИИМ в любом направлении в пределах 3° от ГСО не превышала
следующих значений:
Угол от оси
20£rp<7" ...
7°<ф< 9,2" .
9,2° < ф< 48°
Ф>48"......
Максимальная ЭИИМ в любой полосе шириной 40 кГц
33-25 log<p дБВт
.......12 дБВт
36-25 log ср дБВт
......-6 дБВт
Кроме того, кроссполяризационная составляющая в любом направле-
нии под углом <р град от оси главного луча антенны не должна превышать
следующих пределов:
Угол от оси Максимальная ЭИИМ в любой полосе шириной 40 кГц
2"g<pS7u............................. 23-25log<p дБВт
7" < у £9,2"...................................2 дБВт
В системах с разносом спутников около 2° может возникнуть необхо-
димость уменьшить указанные значения максимальной плотности ЭИИМ
на величину до 8 дБ. Для систем, в которых ожидается одновременное
излучение земных станций в одной и той же полосе шириной 40 кГц,
например для систем с МДКР, значения максимальной ЭИИМ должны
быть уменьшены на величину 101ogAr, дБ, где N - ожидаемое число земных
станций, которые будут излучать одновременно на одной и той же частоте.
Для станций VSAT, работающих в диапазоне 6 ГГц и других диапазонах,
должна применяться Рекомендация МСЭ-R S.524.
В соответствии с технологией VSAT все станции должны реализовать
функции контроля и управления, которые дают возможность СКУ посто-
янно в автоматическом режиме контролировать технические параметры
всех станций сети и формировать команды на выключение станции при
выходе какого-либо параметра за допустимые пределы (по рекомендации
МСЭ-R S.729).
Основными функциями контроля и управления сетью VSAT являются:
• запрещение первичного включения станции без определения правиль-
ности ее функционирования;
244
ГЛАВА 7. ОСНОВЫ НАЦИОНАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНА РЧС ДЛЯ СССВ В РФ
• контроль функционирования и приема внешней несущей в ходе рабо-
ты станции и прекращение излучения при обнаружении неисправности,
которая может вызвать помехи;
♦ прекращение работы на передачу при получении команды на измене-
ние параметра, потенциально способного вызвать помехи, до тех пор, пока
станция не получит команду на разрешение передачи или самостоятельно
не определит, что может продолжить работу.
Для выполнения команд управления со стороны СКУ, а также для контро-
ля за внутренними параметрами станции (нахождением этих параметров
в определенных пределах) каждая VSAT-станция имеет автономные аппа-
ратные и программные средства контроля и управления. Эти средства осу-
ществляют периодический самоконтроль правильности функционирования
станции. Функции самоконтроля и управления на станции обеспечивают:
• контроль процессора (подавление излучений от станции в случае
выхода из строя процессора);
• контроль подсистемы передачи (подавление излучений от станции в
случае сбоя в подсистеме передачи и обеспечение запрета на неконтроли-
руемые излучения);
• контроль правильности приема информации по каналу управления
от СКУ.
Характеристики VSAT-станций, влияющие на ЭМС, нормированы в Ки-ди-
апазоне в гармонизированном европейском стандарте ETSI EN 301428, в
котором приведены требования на:
♦ внеосевые побочные излучения (на основе Рекомендации МСЭ-Р
S.726-1);
• побочные излучения по направлению оси диаграммы направленности
антенн;
• плотность ЭИИМ внеосевого излучения (кополярной и кроссполя-
ризационной составляющих) внутри полосы рабочих частот (на основе
Рекомендации МСЭ-R S.728-1);
• подавление несущей (по команде от СКУ при выходе параметров стан-
ций VSAT за определенные пределы);
• точность наведения антенны;
♦ функции управления и контроля (на основе Рекомендации МСЭ-R
S.729).
В соответствии с данным стандартом в полосе от 14,0 до 14,5 ГГц спек-
тральная плотность ЭИИМ побочных излучений по направлению оси диа-
граммы направленности антенн от станций VSAT вне заявленной полосы
частот не должна превышать значения 4-10 logN дБВт в любой полосе
100 кГц, а в полосе частот, в 5 раз превышающей занимаемую и симме-
трично расположенную относительно центральной частоты несущей, это
значение не должно быть выше 18-10logW дБВт в любой полосе 100 кГц
(N - максимальное число VSAT, которые, как ожидается, могут одновре-
менно передавать на одной и той же частоте).
245
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
Для станций VSAT, одновременно работающих на нескольких различных
несущих (многоканальная работа), выше указанные пределы применимы
для каждой несущей в режиме передачи только этой несущей.
В тех случаях, когда несущая станции VSAT подавлена или выключена,
плотность ЭИИМ не должна превышать -21 дБВт в любой полосе шириной
100 кГц в пределах заявленной полосы частот.
Точность наведения антенны станции VSAT нормируется по трем пара-
метрам:
а) стабильность наведения. При максимальной скорости ветра 100 км/ч,
с порывами до 130 км/ч, продолжительностью 3 с установка не должна
показывать каких-либо признаков устойчивой деформации и не должна
требовать повторного наведения после приложения ветровой нагрузки;
Ь) точность наведения. Антенная опора должна позволять поддерживать
положение оси основного лепестка с точностью лучшей, чем то отклонение
от оси, при котором усиление основного лепестка снижается более чем на
1 дБ на любой частоте рабочей полосы частот в пределах движения антенны
по всем}' диапазону углов места и азимута;
с) регулировка угла поляризации. Должна быть возможность непрерыв-
ной подстройки угла поляризации в диапазоне не менее 180° и возмож-
ность фиксации угла поляризации с точностью не хуже 1°.
Кроме обеспечения ЭМС станций VSAT на техническом уровне, необхо-
димо отмерить правовой аспект, связанный с особенностями распределения
полос радиочастот между различными радиослужбами. Это имеет место
для многих регионов и отдельных стран мира. В частности, в соответствии
с Общеевропейской таблицей распределения частот (European common
allocation) полоса радиочастот 14,0-14,5 ГГц распределена на первичной
основе только фиксированной спутниковой службе и, главным образом,
только для применений в VSAT-сетях и спутникового сбора новостей. Хотя
эта полоса радиочастот распределена для совместного использования граж-
данскими и военными сетями, но приоритет отдан гражданским сетям.
Указанное обстоятельство дало возможность принять четыре решения
СЕПТ по освобождению от индивидуального лицензирования спутниковых
терминалов VSAT в диапазоне 14/11-12 и 20/30 ГГц [20-23].
Два из этих решений [20, 21] касаются терминалов VSAT с мощностью
передатчиков до 2 Вт, максимальной ЭИИМ до 50 дБВт, которые должны
использоваться на расстоянии более 500 м от границ аэропортов. Решение
[22] касается терминалов с малой ЭИИМ (LEST), не превышающей 34 дБВт,
а Решение [23] - терминалов с повышеной ЭИИМ (HEST) в диапазоне
34-60 дБВт. Зона координации LEST ограничена периметром аэропорта, а
для терминалов HEST лежит в пределах 1800-3900 м от границ аэропорта
в зависимости от широты расположения станций.
Общим условием по освобождению от индивидуального лицензирования
всех типов спутниковых терминалов в указанных решениях СЕПТ является
работа в сетях фиксированной спутниковой службы со спутниками на ГСО
246
ГЛАВА 7. ОСНОВЫ НАЦИОНАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ R РФ
под управлением спутниковой системы. Они должны удовлетворять ряду'
требований [24], включая требования гармонизированного стандарта ETSI
EN 301428 [17] (или эквивалентных технических спецификаций). В ряде
случаев администрации могут запрашивать у оператора спутниковой сети
только простую форму регистрации этих терминалов.
Как видно из приведенных решений СЕПТ, с точки зрения обеспечения
ЭМС все VSAT-станции разделены на три группы (класса) с основными
параметрами, показанными в табл. 7.1. Указанная классификация VSAT-
станций рекомендуется также и для условий их применения в России.
Таблица 7.1. Предельные энергетические параметры классифицируемых
VSAT-станций (диапазон Ku)
Класс Предельные параметры
ЭИИМ, дБВт Мощность ПРД, Вт Размер антенны, м
мин. макс.
VSAT-Ku] (LEST) 34 0,5 0,6 1,8
VSAT-KU2 50 2 0.9 2,4
VSAT-КиЗ (HEST) 60 20 1,2 3,8
Что касается возможности обеспечения ЭМС VSAT-станций в России,
то здесь ситуация несколько иная. Полоса радиочастот 14,0-14,5 ГГц
является полосой совместного использования РЭС военного и граждан-
ского назначения (полоса категории СИ). Эта полоса распределена фик-
сированной спутниковой службе (14,0-14,5 ГГц), радионавигационной
(14,0-14,3 ГГц) и подвижной, за исключением воздушной подвижной
службы (14,3-14,5 ГГц), на первичной основе. Кроме этого, в части дан-
ной полосы (14,4-14,5 ГГц) продолжают работать радиорелейные станции
(РРС) прямой видимости ФС гражданского назначения (до конца их амор-
тизационного срока, но не позднее 2015 г.). В этой связи для обеспечения
ЭМС станций VSAT с указанными средствами должны быть реализованы
условия совместного использования РЭС ФС военного и специального
назначения с VSAT-системами с учетом работающих РРС ФС гражданского
назначения.
Для России признано целесообразным для вновь разрабатываемых и
производимых в РФ, а также для ввозимых из-за границы РРС прямой
видимости использование частотного плана, рекомендованного МСЭ-R
для полосы частот 14,5-15,35 ГГц. В соответствии с рекомендацией МСЭ-R
F.636 для Района 1 шаг сетки частот для РРС в этой полосе может состав-
лять 3,5; 7; 14 и 28 МГц.
На основании проведенных работ по определению условий совместного
использования VSAT-станций с РЭС различного назначений [16, 25-27]
были разработаны процедуры выделения и использования полос радиоча-
стот для применения VSAT-станций и других РЭС в Ku-диапазоне, обеспе-
чивающие электромагнитную совместимость РЭС. Определены отдельные
247
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
участки полос в пределах полосы 14,0-14,5 ГГц, в которых реализован
упрощенный порядок выделения и использования этих полос при совмест-
ной работе РЭС.
В частности, как было отмечено выше, эти полосы разрешается исполь-
зовать без получения частных решений ГКРЧ для РЭС с определенными
техническими характеристиками, а также разрешается не проводить допол-
нительного согласования частотных присвоений и мест установки станций
с другими уполномоченными органами.
Одной из мер, позволящей устранить помехи от VSAT-станций в России
другим радиоэлектронным средствам, является реализация норм частотно-
территориального разноса между РЭС. Если изменение местоположения
VSAT-станции (территориальный разнос - dR') может вызвать определенные
трудности, то наличие системы управления VSAT-станциями позволяет опе-
ративно изменять рабочие частоты станций (достижение частотного раз-
носа - dF) и, таким образом, обеспечить электромагнитную совместимость
РЭС. Для этого необходимо знать нормы ЧТР.
Нормы ЧТР рассчитываются на основе моделирования процесса распро-
странения радиоволн конкретных РЭС и представляют собой предельные
численные значения разносов, при этом влияние рельефа местности на
распространение радиосигналов, как правило, не учитывается.
В реальных условиях на процесс распространения радиосигналов между
оцениваемыми РЭС существенное влияние оказывают их конкретное место-
положение и особенности рельефа местности вдоль трассы распростране-
ния помехового сигнала. С учетом сказанного следует, что если истинные
частотно-территориальные разносы РЭС превышают значения норм ЧТР,
то ЭМС между РЭС считается обеспеченной.
Рис. 7,3. Нормы частотно-территориального разноса между VSAT-станциями, работающими
с плотностью 15 Вт в режиме 2M4G7W, и РРС различного назначения
248
ГЛАВА 7. ОСНОВЫ НАЦИОНАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В РФ
Примеры условий совместного использования общих полос частот VSAT-
станциями и РРС представлены на рис. 7.3, 7.4 в виде графиков зависимо-
сти требуемого территориального разноса между РЭС для заданной частот-
ной отстройки (условия определены для разных значений обобщенного
энергетического параметра [27]). Они рассчитаны с учетом Рекомендации
МСЭ-R SM.337-4 [28].
В ходе расчетов использовались типовые характеристики РРС в диапа-
зоне 14 ГГц (табл. 7.2.).
Таблица 7.2. Типовые характеристики РРС
IТаименование характеристики Значение характери- стики Размерность характери- стики
Чувствительность приемника -100...-128 дБВт
Коэффициент усиления приемной антенны рецептора помех 30...47 ДБ
Потери в антенно-фидерном тракте рецептора помех 1-7 дБ
Мощность передатчика источника помех -15...0 дБВт
Коэффициент усиления передающей антенны источника помех 30...47 ДБ
Потери в АФТ источника помех 1...7 ДБ
Защитное отношение 30 ДБ
Ширина спектра излучения передатчика на уровне -3 дБ 3...28 МГц
Ширина спектра излучения передатчика на уровне -30 дБ 5...60 МГц
Ширина полосы пропускания приемника на уровне -3 дБ 3...42 МГц
Ширина полосы пропускания приемника на уровне -30 дБ 6...100 МГц
Ослабление чувствительности побочных каналов приема 60 ДБ
Относительный уровень побочных излучений передатчика 60 дБ
Высота антенны приемника 50 м
Высота антенны передатчика 50 м
Рис. 7.4. Нормы частотно-территориального разноса между VSAT-станциями, работающими с
мощностью 2 Вт в режиме 2M4G7W, и РРС различного назначения
249
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Средние значения норм территориального и частотного разноса пока-
заны в табл. 7.3.
Таблица 7.3. Нормы ЧТР для VSAT
Тип земной станции Мощность излучения, Вт Норма территориального разноса, км Норма час тотного разноса, МГц
VSAT-КиЗ Риэл > 16 30 7
VSAT-КиЗ 2 < Рик<16 25 6
VSAT-KU2 - 2 15 5
В сфере международно-правовой защиты VSAT-станций можно выделить
два основных аспекта:
• процедуру координации спутниковых сетей, в которые входят VSAT-
станции;
• приграничную координацию VSAT-станций.
Основные принципы координации и регистрации частот спутниковых
сетей изложены в Статьях 5, 9, 11, 21, 22 и Приложении 7 Регламента
радиосвязи МСЭ, а также в ряде Резолюций Всемирных конференций
радиосвязи (см. раздел 4 книги).
Применительно к России процедуры заявления и регистрации любой
системы спутниковой связи изложены в Положении о порядке проведения
в Российской Федерации работ по заявлению, координации и регистра-
ции в Международном союзе электросвязи частотных присвоений ради-
оэлектронным средствам, утвержденном Решением ГКРЧ от 27.09.2004
№04-02-03-001.
Применение VSAT-станций с малыми размерами антенн в составе спутни-
ковых сетей осложняет международно-правовую защиту таких сетей, однако
при координации спутниковых сетей указанные трудности, как правило,
успешно преодолеваются (что видно из приведённой ниже таблицы).
В табл. 7.4. приведены параметры некоторых земных станций по зару-
бежным и отечественным сетям (диапазон 14,0—14,5 ГГц), опубликованные
в базе данных частотных присвоений РЭС спутниковых радиослужб МСЭ-R.
Представлены только станции, характеристики которых удовлетворяют
классу VSAT. Наличие этих станций в базе данных скоординированных
сетей обеспечивает их полную защиту.
Рассчитанные координационные расстояния на передачу или на прием
ЗССС, в том числе и VSAT-станций, при работе станций через КА типа
«Экспресс» изменяются в достаточно широких пределах, величина кото-
рых зависит от параметров излучения (приема), условий распространения
радиоволн и взаимного расположения земной станции и КС. В связи с
тем, что ввод в эксплуатацию VSAT-станций при их работе через КС типа
«Экспресс» по упрощенным процедурам не предусматривает их МПЗ в
режиме приема, рассмотрим координационные зоны VSAT-станций только
в режиме передачи. При этом размеры координационной зоны определяют-
250
ГЛАВА 7. ОСНОВЫ НАЦИОНАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В РФ
Таблица 7.4. Параметры земных станций спутниковых сетей
Название спугниновой сети Название связан- ной типовой зем- ной станции Диаметр антенны, м (расчетное значение) Макс, коэффи- циент усиле- ния антенны, дБи Мощность, подаваемая на антенну, дбВт ЭИИМ зс, дБВт
VSAT18O 13 46 2 4В
TURKSAT-1C VSAT180 1,8 46 5 51
ТУРЕ АЗ 1,2 42,4 0,4 42,8
TYPICAL 1.2М 1,2 43,4 6,2 49,6
EUROPE*STAR-1 ТА2 3,2 51,5 3 54,5
Т1 1,2 43 2,8 45,8
ARGANDА ТТС-1 3,2 51,5 3 54,5
TYPICAL 0.6М 0,6 37,2 11.1 48,3
NSS-6, -7 TYPICAL 0.95М 0,95 41.2 11.1 52,3
TYPICAL 1.8М 1,8 46,7 11,1 57,8
TYPICAL 2.4M 2,4 49,2 11,1 60,3
TYPICAL 1.0M 1,0 41,5 9,6 51,1
TYPICAL 1.2M 1,2 43,6 6,3 49,9
ASIA5AT TYPICAL 1.8M 1.8 46,6 0,3 46,9
TYPICAL 2.4M 2,4 49,1 9,5 58,6
TYPICAL 3.1M 3,1 51,3 7,3 58,6
TYPICAL 0.6M 0,6 37,1 15,3 52,4
SINOSAT-7A TYPICAL-F.KU(O.9M) 0.9 40,5 18,5 59
YAMAL-E3(81.75) TYPICAL-0.6 0,6 36,9 4,2 32,7
YAMAL-W2(36W) TYPICAL-1.0 1,0 41,3 7,2 34,1
YAMAL-W3(66W) TYPICAL-1.5 1,5 44,7 4,9 49,6
TYPICAL-1.8 1,8 46,2 6,8 S3
ся минимальным размером антенны станции и максимальным значением
спектральной плотности мощности, а таюке углом места антенны над
горизонтом и характером подстилающей поверхности.
В табл. 7.5. на основании методики Приложения 7 МСЭ-Р приведены
примеры расчетов координационных зон VSAT-станций [26, 27] с антенна-
ми 1,2 м и СПМ -50,9 дБВт/Гц (наихудший случай), работающих в сетях
«Экспресс», для различных видов трасс распространения радиоволн.
Результаты расчетов показывают, что максимальные координационные
расстояния VSAT-станций с ЭИИМ до 50 дБВт в сторону границы РФ с сопре-
дельными государствами, даже рассчитанные без учета рельефа местности
при условии выбора углов места более 10-15°, не превышают в большин-
стве случаев 125-150 км. Для станций с ЭИИМ до 60 дБВт максимальные
координационные расстояния в некоторых случаях могут достигать вели-
чины до 300 км, что соответствует действующим требованиям Российской
Федерации о необходимости проведения приграничной координации для
ЗССС, расположенных ближе 300 км от границы РФ.
Максимальные значения координационных расстояний соответствуют
малым углам места. Выбор спутников, обеспечивающих наибольшие углы
251
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Таблица 7.5. Примеры расчетов координационных зон ЗССС
Условия размещения ЗССС (вид трассы/ направление главно- го лепестка ДНгХ) Точка сто- яния КС на ГСО, град в.д. Расположение точки Усол места на КС, град Максимальное координационное расстояние в сторону грани- цы, км
40 Черноморское побережье Кавказа 30 133 (бок. леп.)
Гладкая суша - море, 53 Черноморское побережье 37,8 138 (бок. леп.)
главный лепесток - Кавказа
в море 80 Каспийское побережье Кавказа 28,4 150 (гл. леп.)
96,5 Район г. Владивостока 28,6 170 (гл. леп.)
140 Район г.Владивостока 39.8 139 (бок. леп.)
Гладкая суша - море, 40 Таманский п/остров 36.3 138 (бок. леп.)
главный лепесток - 53 Таманский п/остров 35 137 (бок. леп.)
от моря 80 Таманский п/остров 23 138 (бок. леп.)
40 Карелия 12 125 (бок. леп.)
Гладкая суша - море, главный лепесток - 53 Карелия 10,9 125 (бок. леп.)
от моря 80 Карелия 5 125 (бок. леп.)
96,5 Таманский п/остров 12,3 150 (бок. леи.)
40 Европейская часть России 32 127 (бок. леп.)
53 Европейская часть России 30 127 (бок. леп.)
Гладкая суша 80 Район г. Оренбурга 25 175 (гл. леи.)
96,5 Район г. Оренбурга 22 168 (гл. леп.)
140 Район г. Хабароз!ска 34,7 128 (бок. леп.)
места ЗС в заданных точках их размещения, позволяет существенно умень-
шить координационные расстояния.
При рассмотрении ситуации с приграничной координацией VSAT-
станций в России необходимо принимать во внимание следующие обсто-
ятельства. Как было указано выше, в соответствии с Общеевропейской
таблицей распределения частот полоса частот 14,0-14,5 ГГц распределена
в Европе на первичной основе только фиксированной спутниковой служ-
бе. Хотя Общеевропейская таблица распределения частот имеет рекомен-
дательный характер и может не выполняться в какой-либо конкретной
стране, тем не менее данное обстоятельство исключает необходимость
приграничной координации VSAT-станций для многих европейских стран
и для России с этими странами. Что касается стран, входящих в Район 1
Регламента радиосвязи МСЭ, то полоса частот 14,0-14,3 ГГц здесь распре-
делена на первичной основе ФСС и радионавигационной службе, а полоса
14,3-14,5 ГГц - ФСС, ФС и подвижной, за исключением воздушной под-
вижной службы (в России - только для ФСС и ПС). Учитывая отсутствие
сетей ПС, необходимо рассматривать только ФСС, ФС и РНС. В базе дан-
ных частотных присвоений МСЭ на конец 2007 г. не зарегистрировано ни
одного радиоэлектронного средства радионавигационной службы в полосе
частот 14,0-14,3 ГГц.
252
ГЛАВА 7. ОСНОВЫ НАЦИОНАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЧС ДЛЯ СССВ В РФ
По данным национальных таблиц распределения полос частот между
радиослужбами для приграничных с Россией стран полоса частот
14,4-14,5 ГГц распределена для РЭС фиксированной службы (радиоре-
лейных станций прямой видимости) только в Азербайджане, Армении,
Белоруссии, Грузии, КНР, Украине, Казахстане (в полосе 14,3-14,5 ГГц) и
Латвии (в полосе 14,47-14,5 ГГц).
В соответствии с Решением [7] Государственная комиссия по радио-
частотам рекомендует Министерству связи и массовых коммуникаций
Российской Федерации организовать проведение консультаций с админи-
страциями связи приграничных государств о величинах координационных
расстояний для земных станций спутниковой связи технологии VSAT, рабо-
тающих в диапазоне 14,0-14,5 ГГц.
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
Методы повышения эффективности
использования орбитально-частотного
ресурса
8.1. Состояние загрузки системами спутниковой связи
орбитально-частотного ресурса (ОЧР) для разных
диапазонов частот и видов орбит
В соответствии с базой данных SRS-all Бюро радиосвязи по состоянию
на 1 января 2008 г. в Международный справочный регистр частот (МСРЧ)
внесено 759 геостационарных и 273 негеостационарных сети и 3633 кон-
кретные земные станции. На рис. 8.1. представлены данные о полученных
Бюро радиосвязи заявках на предварительную публикацию, координацию
и регистрацию спутниковых сетей в период с 1 января по 31 декабря 2007 г.
[1]. Под заявкой понимается как запрос на новую позицию, так и модифи-
кация предыдущих заявок, в частности изменение или добавление режи-
мов, полос частот или зон обслуживания. При этом на обработке в Бюро
254
ГЛАВА 8. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОРБИТАЛЬНО-ЧАСТОТНОГО РЕСУРСА
радиосвязи находилось около 109 заявок на координацию и около 600 - па
регистрацию, которые были поданы ранее. В полосах частот L, С и Ku число
заявленных систем значительно превышает возможности использования
орбитально-частотного ресурса; успешное завершение координации в боль-
шинстве случаев практически невозможно. Реальное использование ГСО
не так велико, однако и фактическая загрузка находящимися на орбите
спутниками соответствует ее практически полному насыщению [2, 3]. В
Ка-диапазоне ситуация несколько другая, количество заявок достигает 800,
но количество реализованных систем пока не превышает десяти. Следует
также отметить, что уже началось заявление сетей в диапазоне частот выше
40 ГГц, в котором уже было подано 85 заявок.
Анализ заявок показывает возрастающий интерес к использованию
негеостационарных орбит. Некоторые администрации используют и пла-
нируют использовать негеостационарные сети в качестве платформы для
развития спутниковой радионавигации, спутникового сегмента IMT-2000,
а также звукового и телевизионного вещания на подвижные, перевозимые
и фиксированные приемники.
Помимо администраций, исторически являющихся активными пользо-
вателями орбитально-частотного ресурса и обладающих большим количе-
ством работающих систем, таких как Россия, США, Франция, Люксембург,
Канада, Великобритания, Япония, Китай, Индонезия активные попытки
получить ресурсы для создания национальных спутниковых систем пред-
принимают Австралия, Индия, Израиль, Южная Корея, Арабские Эмираты,
Казахстан, Венесуэла, Вьетнам, Украина, Азербайджан.
В плановых полосах ситуация более сложная, но не более благополучная.
На рис. 8.2. представлена статистика получения Бюро радиосвязи заявок
в плановых полосах частот. В Плане РСС из примерно 180 национальных
присвоений (для стран восточного полушария) реализовано лишь около
10, по процедуре дополнительного использования заявлено 106 сетей, из
них реализовано около 20. В Плане ФСС из 225 выделений реализовано
не более 10, но заявлено и зарегистрировано 55 субрегиональных и допол-
Рис. 3.2. Статистика
получения Бюро радио-
связи заявок па плано-
вые полосы частот
255
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
нительных сетей. В очереди на обработку находится 18 заявок на системы
РСС и 120 на системы ФСС. Сетями, которые были заявлены по процеду-
рам, дополняющим планы, занят практически весь ресурс, остававшийся
свободным. Более того, при достижении координации с плановыми нацио-
нальными выделениями/присвоениями заявители дополнительных систем
соглашались принять в свою сторону помехи, существенно превышающие
норму (в расчете на то, что плановые сети не будут реализованы), так что
при реализации плановых национальных систем возможны конфликты.
Проведенный анализ показывает, что будущее развитие спутниковой
связи в большой мере определяется наличием доступного орбитально-
частотного ресурса. Учитывая то, что практически весь технически исполь-
зуемый спектр не только распределен, но и активно применяется РЭС
различного назначения, вряд ли стоит рассчитывать, что будет возможно
принятие на ближайших всемирных конференциях радиосвязи решений о
распределении для развития спутниковых систем связи новых полос частот
в наиболее технически удобных для использования диапазонах. В этой
связи возникает необходимость повышения эффективности использования
орбиты и РЧС за счет современных технических методов, которые рассма-
триваются в следующем подразделе данной книги.
8.2. Технические средства повышения эффективности
использования ГСО
Наиболее простым и очевидным показателем эффективности исполь-
зования ГСО на некотором участке ее дуги ДО0 в полосе частот AF (Гц)
является отношение
Эфф = С^/АГ-Д9°, (8.1)
где Сх - суммарная пропускная способность всех СССВ, работающих в
полосе частот ДР и КС которых расположены на участке дуги ДО0 [4].
Техническими факторами, влияющими на эффективность использова-
ния ГСО и обеспечение условий электромагнитной совместимости спут-
никовых систем связи и вещания, являются:
1. Пространственная избирательность антенн ЗС.
2. Пространственная избирательность бортовых антенн КС; повторное
использование частот в узких парциальных лучах многолучевой антенны
(МЛЛ) КС.
3. Точность удержания КС в расчетной позиции ГСО.
4. Применение поляризационного уплотнения сигналов - одновременная
работа КС на двух ортогональных (круговой или линейной) поляризациях.
5. Применение эффективных методов передачи и приема сигналов,
малочувствительных к помехам.
6. Освоение новых, более высокочастотных диапазонов в СССВ.
256
ГЛАВА 8. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОРБИТАЛЬНО-ЧАСТОТНОГО РЕСУРСА
7. Обеспечение однородности СССВ и гармонизация норм на допусти-
мые взаимные помехи между СССВ.
Рассмотрим их.
1. Пространственная избирательность антенн ЗС.
Под пространственной избирательностью антенн ЗС спутниковых систем
связи понимают способность антенной системы концентрировать элек-
тромагнитную энергию в ограниченном угловом пространстве, которое
зависит от геометрических размеров апертуры антенны и параметров ее
диаграммы направленности (ДН). Диаметр антенны земных станций - наи-
более важный технический параметр, влияющий на характеристики про-
странственной избирательности антенны ЗС и связанную с ними величину
минимально допустимого углового разноса между соседними КС на ГСО.
Выбор диаметра антенны влияет как па величину максимального усиления
антенны Gmax для полезного сигнала в главном лепестке ДН антенны, так
и в некоторой степени на уровень внеосевого излучения ЗС [огибающую
боковых лепестков ДН антенны G(<p)], используемых для оценки взаимных
помех при анализе ЭМС СССВ и при координации частотных присвоений
спутниковых сетей.
Применение ЗС с антеннами большого диаметра с высокими показа-
телями усиления Gmax и пространственной избирательности позволяет
плотнее размещать КС на ГСО и облегчает решение проблемы ЭМС спут-
никовых сетей, но приводит к росту затрат на создание и эксплуатацию
земного сегмента СССВ. С другой стороны, применение ЗС с минимально
возможными (в каждом конкретном случае) размерами антенн позволяет
минимизировать затраты и увеличить экономическую эффективность соз-
даваемых СССВ.
Угловой разнос на ГСО между соседними КС, работающими в общих
диапазонах частот, в современных сетях обычно нс превышает 2-3°, в неко-
торых случаях его удается снизить до 1° и даже до 0° (при несовмещенных
зонах покрытия). Эталонная ДН для внеосевого излучения антенн спутни-
ковых ЗС в ФСС по основной поляризации в диапазоне частот 2-31 ГГц
определена в [5] в виде
G((p) = 32-25 log(<p), дБи, при <pmin < <р < 48°; (8.2)
G(<p) = -10, дБи, при 48° <(р < 180°,
где <pmin = Max(l или 100VD)0 при D/1S50 и <pmin = Max[2 или 118х
x(DA)-1>06]°, при 15<П/Х<50.
ДН внеосевого излучения современных антенн ЗС с улучшенной про-
странственной избирательностью в области углов, близких к главному
лепестку ДН антенны ЗС, определена (при отношениях D/X>45-50) сле-
дующим уравнением:
G(<p) = 29-25 log (<р), дБи, при <pmjn<(p<7°, (8.3)
257
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
где q> - внеосевой угол между осью главного лепестка ДН антенны и рассма-
триваемым направлением, град; <pmjn-минимальный внеосевой угол, начи-
ная с которого применяется огибающая ДН внеосевого излучения антенны,
град; G(<p) - усиление антенны относительно изотропного излучателя, дБи;
D - /диаметр (размер) апертуры антенны, м; X - длина волны, м.
2. Пространственная избирательность бортовых антенн КС. Повыше-
ние пространственной избирательности бортовых антенн КС на ГСО спо-
собствует снижению взаимных помех между геостационарными СССВ,
если их зоны обслуживания не перекрываются. Для этого форма ДН пере-
дающей и приемной бортовых антенн КС должна как можно точнее повто-
рять необходимую зону обслуживания, обеспечивая в ней равномерное
усиление для достижения требуемых значений ЭИИМ и G/Т в любой точке
зоны, и быстро спадать за ее пределами для снижения уровня взаимных
помех.
На современных спутниках могут устанавливаться как обычные одно-
лучевые приемные и передающие антенны, так и многолучевые антенные
системы (МЛА) с узкими парциальными лучами и лучами специальной
формы (контурными), в различной степени отвечающие поставленным
требованиям.
При реализации КС с однолучевыми антенными системами МСЭ-R
рекомендует применение в ФСС бортовых антенн с улучшенной ДН [6].
Пример эталонной ДН бортовой антенны КС с крутым спадом главного
луча, применяемой в Плане ФСС, приведен в главе 6.
Однако лучше всего задача повышения пространственной избиратель-
ности бортовых антенн КС решается применением контурных антенн с
лучом специальной формы, сформированным из нескольких (многих)
узких парциальных лучей путем их объединения в многолучевой антенне.
Пример зоны покрытия однолучевой антенны и трехлучевой МЛА КС при-
веден на рис. 8.3.
Контурное покрытие зоны обслуживания путем синфазного сложения
парциальных лучей МЛА (рис. 8.3, вариант БЗ - лучи Л1, Л2, ЛЗ) позволяет
обеспечить меньшую неравномерность усиления приемной и передающей
антенн КС в пределах самих зон и более быстрый спад ДН антенн вне этих
зон, чем в традиционных широких лучах КС эллиптического или кругового
сечения (см. рис. 8.3, вариант А).
Примеры возможной реализации контурных лучей бортовой МЛА в диа-
пазонах частот ФСС (11-12/14, 20/30 и 40/50 ГГц) показаны на рис. 8.4.
При этом необходимо отметить, что создание узких парциальных лучей
приводит к необходимости соответствующего увеличения размера апер-
туры МЛЛ и достигается за счет роста массогабаритных характеристик
бортовой МЛА по сравнению с традиционной однолучевой антенной КС.
Одним из важных преимуществ установки МЛА на борту КС являет-
ся возможность увеличения эффективности использования выделенного
частотного ресурса, когда совокупный орбитально-частотный ресурс спут-
258
ГЛАВА 8. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОРБИТАЛЫЮ-ЧЛСТОПЮГО РЕСУРСА
Зона покрытия
-t---- антенны КС ----->
Рис. 8.3. Пример зоны покрытия антенны КС с использованием однолучевой антенны (Л)
и МЛЛ (БЗ - 3-лучевая)
ника с МЛЛ может быть реализован путем многократного повторения
частот стволов РТР в парциальных лучах приемных/передающих бортовых
МЛА, образующих непрерывную гексагональную сетку перекрывающихся
лучей МЛЛ в зоне обслуживания КС, рис. 8.4.
Повторное использование частот при пространственном разделении
лучей МЛЛ КС в пределах ее зоны покрытия повышает эффективность
использования ОЧР системы, но с применением в каждом луче МЛЛ двух
Рис. 8.4. Примеры зон покрытия и контурных лучей МЛА КС:
а - 11-12/14 ГГц - 12 лучей (ШДН = 1,4” по уровню -3 дБ); б - 20/30 ГГц - 32 луча (ШДН =
0,6" по уровню -3 дБ); в - 40/50 ГГц - 64 луча (ШДН = 0,3° но уровню -3 дБ)
259
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
поляризаций сопровождается помехами от внеосевого излучения ближай-
ших лучей МЛА, работающих в общей полосе частот.
Для ДН антенн, соответствующих Рекомендации МСЭ-R S.672 [7], когда
уровень первого бокового лепестка ДН на 25 дБ ниже максимального уси-
ления антенны Gmax, суммарное отношение С/1 в конкретном луче будет не
хуже 16,5 дБ с учетом всех внеосевых помех. Это худший случай, при кото-
ром в данный конкретный луч МЛА попадают максимумы первых боковых
лепестков ДН всех шести мешающих парциальных лучей МЛА, работающих
на той же частоте. На практике ситуация всегда будет лучше. Технические
параметры бортовых многолучевых антенн КС, формирующих контурные
зоны покрытия, показанные на рис. 8.4, представлены в табл. 8.1.
Таблица 8.1. Технические параметры бортовых многолучевых антенн КС
Диапазон частот ФСС, ГГц 11/14 20/30 40/50
Усиление в центре луча бортовой МЛА, дБм 42 50 55
Ширина парциального луча МЛА по уровню -3 дБ, град 1,4 0,6 0,3
Число Пм/Пд лучей бортовой МЛА на спутнике 12 32 64
Также известны примеры практического применения на КС РСС бор-
товых МЛА с адаптивным изменением ЭИИМ КС в пределах отдельных
участков общей зоны покрытия КС, сформированной контурным лучом
МЛА. Адаптивное увеличение ЭИИМ в направлении отдельных районов в
зоне обслуживания КС применяется для борьбы с локальными дождевыми
затуханиями на обслуживаемой территории на линии космос-Земля и,
кроме того, позволяет уменьшить вероятность помех другим спутниковым
сетям на линии космос-Земля [8].
3. Точность удержания КС в расчетной позиции ГСО. Высокая точ-
ность удержания КС в расчетной точке ГСО способствует увеличению
возможного числа одновременно работающих КС на ГСО, поскольку необ-
ходимый по условиям ЭМС систем угловой разнос между соседними КС
увеличивается на величину суммарной погрешности их удержания на
ГСО. Предельное значение точности удержания КС на позиции ГСО (±8°)
используется при расчете допустимого уровня взаимных помех между
СССВ и определении затронутых АС при международной координации
спутниковых систем.
В существующих СССВ точность удержания КС на позиции ГСО в период
всего срока активного существования КС (на сегодня 12-15 лет) опреде-
лена условием 6 s ±0,1° (по долготе) относительно своего номинального
положения. Такая величина нестабильности КС не приводит к заметной
деградации пропускной способности ГСО при использовании типовых
угловых разносов 2°-3° между соседними КС на ГСО.
В ряде случаев производители современных спутников гарантируют
более высокую точность их удержания на ГСО (6 < ±0,05°), которая опреде-
260
ГЛАВА 8. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОРБИТАЛЬНО-ЧАСТОТНОГО РЕСУРСА
ляется дополнительными ресурсными возможностями системы коррекции
положения спутника на ГСО, входящей в состав технологической платфор-
мы КС.
4. Применение поляризационного уплотнения сигналов в СССВ.
Поляризационное уплотнение сигналов или одновременная работа КС на
двух ортогональных (круговой или линейной) поляризациях используется
в большинстве современных спутников ФСС для повышения эффективно-
сти использования орбитально-частотного ресурса ГСО и увеличения про-
пускной способности СССВ в условиях дефицита полосы рабочих частот в
диапазонах ФСС 6/4 и 14/11-12 ГГц.
В зависимости от поставленной задачи, применение поляризационного
уплотнения сигналов позволяет либо удвоить число стволов РТР КС при
полном использовании выделенной полосы частот в данной позиции ГСО,
либо вдвое сократить необходимый частотный ресурс для достижения
необходимой пропускной способности (числа стволов) РТР КС.
Однако при использовании в СССВ поляризационного уплотнения сиг-
налов к характеристикам ДН антенн ЗС и КС предъявляются более жесткие
требования по кроссполяризационной развязке, от которой зависит уро-
вень внутрисистемных помех между сигналами, передаваемыми в общей
полосе частот на ортогональных поляризациях.
Согласно отечественным нормативным требованиям, при работе с поля-
ризационным уплотнением сигналов на КС кроссполяризационная развяз-
ка антенной системы ЗС (в том числе ЗС типа VSAT) в тракте передачи
должна быть не менее 30 дБ в контуре ДН с ослаблением 0,5 дБ, в тракте
приема - не менее 25 дБ в том же контуре. При работе с КС без поляри-
зационного уплотнения развязка в обоих трактах должна быть не менее
19 дБ в контуре ДН с ослаблением 0,5 дБ [9, 10].
В МСЭ-R сформулированы требования к эталонной ДН антенн ЗС типа
VSAT по кроссполяризационной составляющей при использовании линей-
ной поляризации сигналов в диапазонах частот ФСС 2-31 ГГц. В соответ-
ствии с этими требованиями кроссполяризационная развязка ЗС VSAT -
отношение кополярного осевого усиления антенны к кроссовой составляю-
щей усиления - не должна быть хуже:
• 25 дБ в -0,3 дБ контуре усиления главного луча ДН антенны ЗС;
• 20 дБ в пределах контура от -0,3 дБ до -20 дБ усиления главного луча
ДН антенны ЗС;
• за пределами контура ДН -20 дБ кроссовая составляющая должна
соответствовать Рекомендации МСЭ-R S.731 [11].
Эффект снижения взаимных помех между соседними по ГСО сетями
может также достигаться при использовании поляризационного разделе-
ния сигналов при работе ЗС и КС этих систем на различных поляризациях.
Однако следует принимать во внимание существенное уменьшение поляри-
зационного разделения сигналов вне главного лепестка ДН антенн. Так, по
данным Отчета 555-3 МККР (1986) усиление антенн многих ЗС в боковых
261
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
лепестках ДН на ортогональной поляризации апроксимирустся выражени-
ем G(<p) = 23,6 - 20 log ф, а огибающая ДН по основной поляризации имеет
вид С(ф) = 32(29) - 25 log ф.
При координации спутниковых сетей, использующих общие полосы
частот и разные типы поляризации (круговую и линейную), МСЭ-R реко-
мендует применять в расчетах увеличения эквивалентной шумовой темпе-
ратуры спутниковой линии от воздействия помех мешающей сети значения
развязки по поляризации, показанные в табл. 3.2.
5. Применение малочувствительных к помехам сигналов с целью
достижения максимальной пропускной способности СССВ и/или сни-
жения влияния помех.
Выбор оптимального ансамбля сигналов в СССВ позволяет наиболее
эффективно использовать частотно-энергетический ресурс (полосу и мощ-
ность) ЗС и РТР КС, достигая требуемой достоверности и скорости пере-
дачи информации в канале путем согласования методов кодирования и
модуляции сигналов с характеристиками канала передачи.
С увеличением кратности ФМ растет скорость передачи информации
в каждой отдельной системе, но возрастает и чувствительность линии
связи к помехам от соседних систем. Исходя из результатов анализа воз-
действия помех ограниченного уровня на прием ФМ сигналов с различной
кратностью модуляции (см. раздел 2.6), при дефиците энергетики в канале
передачи СССВ обычно применяют методы модуляции ФМ-2/ФМ-4. Они
обладают максимальной потенциальной помехоустойчивостью приема и
энергетической эффективностью (минимальными требованиями к вели-
чине Eft/jV0), что в сочетании с мощным помехоустойчивым кодировани-
ем (с высоким ЭВК) позволяет обеспечить необходимый энергетический
выигрыш в обмен на расширение полосы частот спектра сигнала.
Наилучшая помехоустойчивость для большинства спутниковых при-
менений ожидается от СКК на основе ФМ-4 и новых каскадных кодов
(внутренний код LDPC + внешний код БЧХ) с применением итеративных
алгоритмов декодирования, предусмотренных в декодерах СКК стандарта
DVB-S2 [12]. Сочетание каскадного LDPC/БЧХ кода с большой длиной кодо-
вого блока и высокой избыточностью г= 1/4, 1/3 и 2/5 и модуляции ФМ-4
обеспечивает наибольшую помехоустойчивость на спутниковых линиях
передачи с напряженным энергетическим бюджетом при низких значениях
МЧ, (0,59-0,75 дБ) при показателях спектральной эффективности сигна-
лов (0,49-0,79 бит/с/Гц).
6. Освоение новых высокочастотных диапазонов в СССВ.
Создаются экспериментальные и даже эксплуатационные системы спут-
никовой связи в диапазонах частот 20/30 и 40/50 ГГц, где выделенные для
ФСС и РСС полосы частот весьма велики. Имеются примеры использования
этих полос частот для организации в сетях ФСС широкополосного досту-
па к Интернету, в том числе с использованием ультрамалых абонентских
спутниковых станций USAT (с антенной диаметром 30 см).
262
ГЛАВА 8. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОРБИТАЛЬНО-ЧАСТОТНОГО РЕСУРСА
Оценка общей пропускной способности системы доступа к Интернету
на основе применения группы спутников ФСС, работающих на опреде-
ленном участке дуги ГСО в общем диапазоне частот на общую зону
обслуживания (в примере площадью около 10 млн. кв. км) представлена
в [14]. Расчет потенциальной пропускной способности такой системы в
диапазонах частот ФСС 11/14, 20/30 и 40/50 ГГц выполнен при условии,
что рабочая полоса частот каждого спутника в соответствующем диапазоне
равна 500 МГц:
• для 14 спутников (11/14 ГГц) - 71 {38} Гбит/с;
• для 23 спутников (20/30 ГГц) - 706 {380} Гбит/с;
• для 40 спутников (40/50 ГГц) - 4400 {2400} Гбит/с.
Результаты расчета пропускной способности соответствуют двум вари-
антам помехоустойчивого кодирования со скоростями гг = 3/4 и {г2 = 1/2}.
Максимально возможное число спутников в выбранных диапазонах ФСС
определено по условиям ЭМС соседних КС, работающих в общей полосе
частот на общую зону обслуживания - по критерию отношения сигнал/
помеха от соседней КС (C/IJ^j > 23 дБ. Из сравнения расчетных показа-
телей потенциальной емкости системы видно, что использование более
высокочастотных диапазонов 20/30 ГГц и 40/50 ГГц в сочетании с много-
лучевой структурой КС и повторным использованием частот в отдельных
лучах МЛА КС обещает многократный выигрыш в пропускной способности
и повышает емкость и эффективность использования ГСО.
7. Обеспечение однородности СССВ и гармонизация норм на допу-
стимые взаимные помехи между СССВ.
Достижение максимально возможной однородности спутниковых систем
представляется одним из реальных средств повышения эффективности
использования ГСО. Исходя из условий однородности, принятых в [4, 13],
однородные системы обеспечивают равенство требуемого углового раз-
носа по отношению друг к другу, что позволяет избежать создания бес-
полезного запаса по защитному отношению в направлении одной из этих
систем, менее чувствительной к помехам, и реализовать минимальный
угол разноса между КС этих систем на ГСО. Полученные соотношения
между энергетическими параметрами двух однородных СССВ показывают,
что условия однородности могут выполняться для систем с разными пара-
метрами, например с разными размерами зон обслуживания, диаметрами
антенн ЗС и др. [4].
Следует учитывать, что приближение к однородности не всегда увели-
чивает емкость ГСО. Если однородность достигается при таком изменении
параметров систем, которое позволяет сблизить КС этих систем на ГСО, но
не меняет пропускную способность каждой из этих систем, то суммарная
емкость ГСО растет. Однако при неправильном применении достижение
однородности ведет к снижению емкости ГСО [12].
В качестве эффективного приема максимизации емкости ГСО часто
используется метод пересечения лучей - размещение поблизости на ГСО
263
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
КС систем, обслуживающих удаленные зоны, и обслуживание соседних зон
с помощью КС, достаточно разнесенных по ГСО.
Существенное влияние на эффективность использования ГСО оказы-
вает норма допуска на взаимные помехи между СССВ. С увеличением
этой нормы пропускная способность каждой отдельной системы падает,
поскольку требуемого качества приема сигналов приходится достигать
при пониженном отношении С/(7+АГ), но при этом соседние КС могут рас-
полагаться на ГСО ближе друг к другу, в результате чего общая пропускная
способность ГСО возрастает. Максимум пропускной способности может
быть реализован при оптимальной доле помех I в общей мощности шума
jVy = (7 4- АО, допустимой для системы с конкретными параметрами канала
передачи.
Нормы на допустимые отношения сигнал-помеха С/1 и сигнал-шум C/N
в СССВ периодически пересматриваются с учетом ухудшения реальной
помеховой обстановки и появления новых конкурирующих служб в поло-
сах частот совместно используемых ФСС, РСС и ФС. Так, при пересмотре
Плана ФСС на ВКР-07 значения C/N и С/1 снижены на 2 дБ по сравнению
с ранее принятыми.
Заключение и рекомендации
Из материалов книги видно, что достижение электромагнитной совме-
стимости вновь создаваемых систем спутниковой связи и вещания со всеми
другими ранее заявленными системами и официальное оформление прав
на защиту от помех являются весьма сложными и многоплановыми зада-
чами, не имеющими однозначного и гарантированного решения.
В данном разделе предлагается возможный ответ на два вопроса: почему
создалась такая ситуация и какие меры могут быть приняты международ-
ным сообществом связистов для исправления или хотя бы улучшения этой
ситуации. Правомерен и третий вопрос: что делать заявителю новой спут-
никовой системы, чтобы все-таки получить возможность ее реализации при
отсутствии неприемлемых помех, существенно снижающих пропускную
способность и экономическую эффективность системы?
На первый вопрос ответить сравнительно просто. Причин сложившейся
ситуации несколько.
Главными следует признать, во-первых, быстрый рост числа спутников
связи, обусловленный экономической эффективностью систем спутни-
ковой связи и вещания и другими их преимуществами - возможностью
быстрого ввода в действие, огромной зоной обслуживания, и, во-вторых,
уникальность и ограниченная емкость геостационарной орбиты [1].
Существенно обостряет проблему международный характер систем
спутниковой связи и вещания; даже в тех случаях, когда такие системы
предназначены для обслуживания национальной территории, они неиз-
бежно создают электромагнитное поле на территории соседних стран,
что может быть причиной помех наземным и спутниковым системам этих
стран.
При этом очевидно различие интересов разных стран: если развитые
страны заинтересованы в максимальной свободе действий для реального
скорейшего использования ресурса, то развивающиеся страны предпо-
читают сохранить за собой некоторый ресурс в неприкосновенности до
момента, когда страна будет иметь возможность реализовать собствен-
ную систему, для чего и добивались принятия плановых распределений
(ври этом, однако, нередко такие страны успешно пользуются услугами
систем, созданных развитыми странами). Сложившаяся за годы развития
265
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
спутниковой связи система международного регулирования призвана при-
мирить эти противоречивые интересы, обеспечить справедливый и равно-
правный доступ к орбитально-частотному ресурсу и защиту реализованных
присвоений от помех. Эти задачи должен осуществлять Международный
союз электросвязи на основе Регламента радиосвязи, Рекомендаций МСЭ
и других документов, и настоящая книга посвящена описанию основных
положений этой системы.
Нельзя не признать, что система международного регулирования выпол-
няет свои задачи весьма неэффективно, как было уже отмечено в введении
к книге. МСЭ выполняет посреднические и регистрационные функции, не
участвуя активно в разрешении возникающих конфликтов и проблем, и
члены МСЭ - администрации связи стран-участниц - не склонны наделять
его более эффективными правами. Следует упомянуть еще раз о так назы-
ваемых «бумажных» системах, с которыми МСЭ не может справиться уже
много лет и из-за которых реальная ситуация с использованием орбиталь-
ного ресурса существенно отличается от ситуации, зарегистрированной на
бумаге. В некоторых полосах частот подвижной спутниковой связи и радио-
навигации пришлось отказаться от обычной процедуры заявления и коор-
динации и перейти к ежегодным собраниям операторов (см. главу 4).
Оценим возможности исправления ситуации.
Самос очевидное - улучшить техническими средствами совместимость
спутниковых систем между собой, что позволит разместить на геостацио-
нарной орбите большее число спутников. Ряд способов рассмотрен подроб-
но в разделе 8.2 настоящей книги. Это - применение пол<ехоустойчпвь«х
методов модуляции и кодирования, улучшение пространственной избира-
тельности антенн земных и космических станций, использование более
высокочастотных диапазонов частот.
На некоторое время весьма существенную роль в удовлетворении
потребности в каналах спутниковой связи сыграл переход на цифровые
методы передачи телевидения, благодаря применению эффективных мето-
дов компрессии телевизионных сигналов. Этот ресурс был быстро исчерпан
из-за роста числа программ, появления программ высокой четкости.
Увеличение критерия допустимой помехи - неизбежное в сложившейся
ситуации - также является примером применения регуляторных решений
для изменения технических параметров.
Более сложным в реализации, хотя и эффективным, представляется
применение методов компенсации помех с помощью нескольких про-
странственно разнесенных антенн при современных методах передачи и
приема [2, 3].
Следует также указать на возможность создания систем спутниковой
связи на орбитах, отличных от геостационарной. Такие орбиты (см. раз-
дел 1.4), конечно, не могут обеспечить непрерывную связь через один
и тот же спутник при неподвижной (но обладающей направленностью)
антенне земных станций - этим свойством обладает только ГСО. Придется
266
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И РЕКОМЕНДАЦИИ
использовать несколько спутников, перебрасывая луч антенны ЗС с одно-
го спутника на другой. Это, конечно, сделает систему дороже. Но зато у
негеостационарных орбит есть свои преимущества. Так, при низких орби-
тах сокращается задержка сигнала при распространении, облегчаются
энергетические соотношения. При использовании высокой эллиптической
орбиты достигается нормальное обслуживание полярных областей, что
для спутников на ГСО недостижимо [4], несколько облегчается запуск
спутника на орбиту, особенно с северных полигонов, а число совместимых
между собой систем на таких орбитах (при использовании различного
наклонения) может быть весьма велико. Отметим, что системы на низких
и на высоких эллиптических орбитах реализованы и эксплуатируются, так
что этот путь вполне реален. В России много лет эксплуатируется система
«Молния» на синхронной (12-часовой) ВЭО. Более того, в системах, отно-
сящихся к службам непосредственного звукового вещания, подвижной
спутниковой связи, навигации, т.е. в системах, где неизбежно приходится
применять перемещаемые абонентские устройства минимального веса и
габаритов, антенны с заметным усилением и пространственной избира-
тельностью неприменимы независимо от типа орбиты спутника, и тогда
отпадает главный недостаток негеостацонарных орбит - необходимость
следить за движущимся спутником и переключаться с одного спутника на
другой. Поэтому в таких службах преимущественно используются негео-
стационарные орбиты.
Можно указать и чисто процедурно-регуляторные, административные
меры, которые могли бы привести к улучшению ситуации.
Один из самых простых способов улучшить ЭМС спутниковых систем
между собой - это не допускать существенного расширения зоны покры-
тия за пределы зоны обслуживания. К сожалению, современный текст
Регламента радиосвязи содержит только призывы к ограничению зон
покрытия, нет никаких четких определений и ограничений. В результате
появляются такие заявки, как, например, заявка Люксембурга в полосе
Плана ФСС, в которой зона обслуживания - территория Люксембурга, но
точка прицеливания луча спутника - на экваторе, а луч спутника - гло-
бальный.
Указанное в разделе 8.2 средство улучшения совместимости путем
приближения систем к однородности может быть реально осуществлено
административным решением - ограничением допустимого различия мак-
симального и минимального значений параметров любой вновь заявляе-
мой системы (сейчас это различие подчас по величине ЭИИМ достигает
десятков децибел). Конечно, полной идентичности систем ФСС достичь
невозможно и, пожалуй, не нужно. Системы создаются для решения раз-
личных задач при различных экономических возможностях инвесторов. С
другой стороны, стремление к унификации параметров массовой продук-
ции (например, приемных устройств СНТВ, станций VSAT), ограниченные
возможности по массе и энергоснабжению выводимых на орбиту спутников
267
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
уже реально привели к сближению параметров реализованных систем.
Полезным было бы реальное создание международно признанной служ-
бы контроля излучений с геостационарной орбиты. Это позволило бы
обнаруживать «бумажные» заявки (в том числе и частично «бумажные»,
т.е. не использующие весь заявленный набор полос частот). Конечно,
такая служба имеет смысл только в случае, если МСЭ будет иметь право
использовать результаты мониторинга для принятия необходимых адми-
нистративных мер.
Неоднократно уже предлагалось ограничение числа сетей, заявляемых
одной и той же администрацией связи. Очевидно, что если одна страна,
даже весьма мощная и развитая, заявляет в некотором диапазоне несколько
десятков систем одинакового назначения и с одинаковыми параметрами,
то это делается без намерения реализовать все эти системы, а с целью
блокирования полосы для заявок других стран и облегчения координации
хотя бы в части заявленных позиций.
Наконец, вероятным и перспективным представляется применение гиб-
ких систем, адаптирующихся к конкретным условиям по времени, месту и
полосе частот (к таким системам применяется термин когнитивное радио,
не имеющий пока четкого определения) и занимающих полосы частот,
совмещенные с другими службами, на временной и/или территориально-
ограниченной основе. Разумеется, такой подход возможен только при усло-
вии принятия специальных положений, исключающих появление дополни-
тельных проблем в отношении совместимости.
Следует полагать, что некоторое положительное влияние на эффектив-
ное использование орбитально-частотного ресурса могут оказать экономи-
ческие стимулы, например введение повременной платы за использование
ресурса. Известно, что введение даже сравнительно невысокой оплаты за
обработку заявки в МСЭ привело к некоторому сокращению числа необо-
снованных заявок. Однако введение такой платы на международном уров-
не не очень легко осуществить, так как оно не соответствует интересам
ряда стран, вызовет естественное недовольство операторов действующих
систем, ухудшит экономические показатели систем ФСС и РСС. Известно,
что на национальном уровне часто применяются экономические стимулы
при перераспределении спектра (5].
Рассмотрим возможный порядок действий в сегодняшней ситуации
конкретного предприятия (государства, физического лица), пожелавшего
создать реальную новую систему спугниковой связи или вещания. Первый
шаг - выбор полосы (полос) частот, где будет работать создаваемая систе-
ма. Прежде всего следует выбрать между плановыми и координационными
полосами. Если у страны еще не реализованы закрепленные за ней пла-
новые выделения/лрисвоения и параметры этих выделений устраивают
создателей, то проблема решена. Однако плановые выделения часто не
годятся для проектируемой системы из-за ограничения зоны обслуживания
национальной территорией, заранее определенных в плане технических
268
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И РЕКОМЕНДАЦИИ
параметров, не соответствующих условию экономической эффективности,
плановой позиции на орбите, не позволяющей совместить новый спутник
с другими сетями. Для современных спутников на большой платформе с
высоким энергоснабжением оказывается недостаточной плановая полоса
частот - в ее пределах не удается использовать весь имеющийся массово-
энергетический ресурс спутника. По этим причинам число систем, реали-
зованных в полном соответствии с планом, остается небольшим.
Если же создавать систему в плановой полосе частот, ио с модификаци-
ей зоны обслуживания и/или параметров, то придется осуществлять про-
цедуры (см. главы Биб), по существу не отличающиеся от процедур при
заявлении на основе координационной процедуры (глава 4). Отмстим все
же, что на сегодня плановые полосы загружены несколько меньше, и ситуа-
ция в этих полосах, благодаря сохранению Списка реализуемых систем и
эталонной базы данных, несколько прозрачнее.
Далее следует выбрать диапазон частот - С, Ku, Ка. Бумажная загруз-
ка всех этих полос многократно превышает реализуемый ресурс, однако
можно отметить, что С-диапазон труднее, чем Ku, в отношении совмести-
мости с наземными службами, Ка - диапазон реально более доступен, но
труден в реализации из-за большого ослабления в осадках (глава 2).
Следующее решение - выбор позиции для заявляемой системы. Прежде
всего, конечно, с этой позиции должно обеспечиваться покрытие всей необ-
ходимой зоны обслуживания при углах возвышения не менее 20-10°. Далее
необходимо оценить потенциальную возможность достижения совмести-
мости с ближайшими по размещению на орбите спутниковыми сетями.
Это наиболее трудная и ответственная часть процесса. Необходимо изу-
чить заявки этих систем на координацию и произвести расчет взаимных
помех с проектируемой системой при различных сочетаниях технических
параметров (прежде всего диаметра антенн земных станций и плотности
потока мощности). Далее необходимо убедиться на основе имеющихся
публикаций, являются ли эти спутники реальными или «бумажными», и
даже постараться оценить, насколько реально создание заявленных систем.
Очень полезно - хотя и недешево - организовать измерение излучаемых
сигналов с соседних спутников, что позволит оценить реально занятую ими
полосу частот и реальные значения ЭИИМ (хотя нет никаких гарантий,
что эти параметры нс будут доведены до заявленных значений позднее). С
учетом результатов этого анализа выбираются позиция спугника на орбите
и технические параметры заявляемой системы.
Составляются заявки для национальной и затем международной реги-
страции, как это описано в главах 7 и 4 настоящей книги. После получения
разрешений национальных органов от имени администрации связи страны
подается заявка в МСЭ, и начинается наиболее сложный и длительный
процесс международной координации с затронутыми администрациями.
Координация в случае систем ФСС и РСС осуществляется путем перепи-
ски и двухсторонних переговоров как на уровне администраций, так и на
269
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
уровне операторов. Процесс координации позволяет получить дополни-
тельную информацию о состоянии и планах развития систем затронутых
администраций и принять более обоснованные решения о возможных
изменениях параметров заявляемой системы. Приходится соглашаться на
ряд ограничений - по зоне покрытия, по применению малых антенн на
всей или части зоны обслуживания, на снижение ППМ и т.д. Хорошо, если
у администрации имеются другие, ранее поданные заявки, что позволяет
осуществить, так сказать, обмен уступками.
Если в результате координации совместимость систем достигнута
со всеми затронутыми администрациями, то система регистрируется в
Международном справочном регистре и может вводиться в действие с
гарантией защиты. В последние годы такое завершение процесса мало-
вероятно. Однако, если анализ реальной ситуации показывает, что на
практике совместимость возможна, то заявитель может прибегнуть к про-
цедуре временной регистрации в соответствии с пунктом 11.41 Регламента
радиосвязи и создавать систему, запуская спутник на орбиту. Разумеется,
такие действия связаны с риском потерь пропускной способности создавае-
мой системы из-за возникающих сразу или впоследствии взаимных помех,
поскольку временная регистрация (даже формально превратившаяся в
постоянную при выполнений условий пункта 11.41) не освобождает заяви-
теля от обязанности устранения помех, появившихся в будущем.
Отметим, что из-за сложности ситуации имели место случаи факти-
ческой передачи зарегистрированной позиции от одной администрации
связи к другой. Такая передача противоречит принципу координации
«первый пришел - первым обслужен», поскольку позволяет обойти очередь
систем, подавших заявку ранее и ведущих координацию, но реальных пре-
пятствий для такой передачи не существует.
Работа по обеспечению ЭМС не заканчивается с запуском спутника.
После начала эксплуатации появляются реальные помехи и жалобы, необ-
ходимо уточнить источник помех и вести работу с их создателем. Возникает
постоянная работа по координации с заявками, поданными позднее други-
ми заявителями. В случае неразрешимых конфликтов можно обращаться
в Радиорегламентный комитет МСЭ, хотя радикального эффекта такое
обращение обычно не приносит.
Подводя итог всему сказанному, можно надеяться, что международное
сообщество сможет преодолеть трудности в обеспечении спутниковых
систем связи орбитально-частотным ресурсом, и настоящая книга будет
этому способствовать.
Список сокращений
АБГШ - аддитивный белый Гауссов шум
АВТ - антенно-волноводный тракт
ДМ - амплитудная модуляция
АМн - амплитудная манипуляция
АМ-АМ - нелинейные искажения сигнала, связанные с появлением внеполос-
ных продуктов модуляции
АМ-ФМ - нелинейные искажения сигнала, связанные с преобразованием
амплитудной модуляции в фазовую
АС - администрация связи
АЦП/ЦАП - аналого-цифровос/цифро-аналоговое преобразование сигнала
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика
БР - Бюро радиосвязи МСЭ
ВКР - Всемирная конференция радиосвязи
ВОЛС - волоконно-оптическая линия связи
ВЧУ - высокочастотное устройство
ГС - геостационарный
ГСО - геостационарная орбита
ДН - диаграмма направленности
ЗС - земная станция
ИКМ - импульсно-кодовая модуляция
ИФИК БР
(BR IF-IC) - Международный информационный циркуляр по частотам Бюро
радиосвязи
КИП - коэффициент использования поверхности
КС - космическая станция
М-АФМ - М-ичная амплитудно-фазовая модуляция
МД - многостанционный доступ
МДВР - многостанционный доступ с временным разделением сигналов
МДКР - многостанционный доступ с кодовым разделением сигналов
МДЧР - многостанционный доступ с частотным разделением сигналов
МДЧВР - многостанционный доступ с частотно-временным разделением
сигналов
МетСС - метеорологическая спутниковая служба
МСРЧ - международный справочный регистр частот
МСЭ-R - Международный союз электросвязи, сектор радиосвязи
МТС - международная телефонная станция
МТРЧ - Международная таблица распределения частот
НГС - негеостационарный
НГСО - нсгсостационарная орбита
271
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
окн ОЧР пипч ППМ псс пч РНСС РР РРК РРС РСС РТР РЭС СКК спм СРЛ ССКИ ССКЭ ССИЗ СССВ ТВ ТФ УМ ФЛ ФМ-М ФС ФСС ФЧХ/ГВЗ ЧМн ЧТР ЭВК ЭЗЗ ЭИИМ ЭМС - один канал на несущую - орбитально-частотный ресурс - повторное использование полосы частот - плотность потока мощности - подвижная спутниковая служба - промежуточная частота - радионавигационная спутниковая служба - Регламент радиосвязи - радиорегламентарный комитет - радиорелейные станции - радиовещательная спутниковая служба - ретранслятор - радиоэлектронное средство - сигнально-кодовая конструкция - спектральная плотность мощности - спутниковая радиолиния - спутниковая служба космических исследований - спутниковая служба космической эксплуатации - спутниковая служба исследования Земли - система спутниковой связи и вещания - телевидение - телефония - усилитель мощности - фидерная линия - М-ичная фазовая модуляция - фиксированная служба - фиксированная спутниковая служба - фазочастотная характеристика / групповое время запаздывания - частотная манипуляция - частотно-территориальный разнос - энергетический выигрыш кодирования - эквивалентный запас по защите - эквивалентная изотропо-излучаемая мощность - электромагнитная совместимость
АСМ BER ссм DSNG DVB DVB-S/S2 EN epfd ETSI FDP FEC MF-TDMA PER QAM ово VCM VSAT - Adaptive Coding and Modulation - Bit Error Ratio - Constant Coding and Modulation - Digital Satellite News Gathering - Digital Video Broadcasting - Digital Video Broadcasting Satellite / Second generation - European Norm (ETSI) - эквивалентная плотность потока мощности - European Telecommunications Standards Institute - Fractional Degradation in Performance - Forward Error Correction - Multi Frequency Time Division Multiple Access - Packet Error Rate - Quadrature Amplitude Modulation - Output Back Off - Variable Coding and Modulation - Very Small Aperture Terminal
272
Литература
Глава 1
1. Регламент радиосвязи, 2008, издание МСЭ,
2. Регламент радиосвязи Российской Федерации, ГКРЧ России, 1999.
3. Чернявский Г.М., Бартенев В.А. Орбиты спутников связи. М.: Связь, 1978.
4. Рекомендация МСЭ-R S.1758.
5. Рекомендация МСЭ-R S.521.
6. Рекомендация МСЭ-R S.579.
7. Рекомендация МСЭ-R S.522.
8. Рекомендация МСЭ-R S.614.
9. Рекомендация МСЭ-Т G.821.
10. Рекомендация МСЭ-Т G.826
11. Рекомендация МСЭ-R S.1062.
12. Рекомендация МСЭ-Т Е.801.
13. Нормы на электрические параметры цифровых каналов и трактов маги-
стральной и внутризоновых первичных сетей. - Приказ Минсвязи России от 10.08.96
№92.
14. РД 45.041-99. Нормы на электрические параметры цифровых каналов и
трактов спутниковых систем передачи. Ростелеком России. Москва. 64 стр.
15. Рекомендация МСЭ-R S.1806.
16. ETSI EN 300 421 V1.1.2 (1997-08).
17. РД 45.065-99. Временные нормы на цифровую передачу ТВ-сигналов стан-
дартного качества по спутниковым каналам. Минсвязи России.
18. ETSI EN 302 307 V.1.1.1 (2005-01).
19. ГОСТ 26320-84. Оборудование телевизионное студийное и внестудийное.
Методы субъективной оценки качества цветных телевизионных изображений.
20. ОСТ 58-27-01. Технические комплексы тиражирования видеопродукции.
Общие требования. Основные параметры и методы испытаний.
Глава 2
1. Бородич С.В. ЭМС наземных и космических служб. Критерии, условия и рас-
чет. - М.: Радио и связь. 1990.
2. Спутниковая связь и вещание: Справочник. - 3-е изд., иерераб. и доп.
В.А. Бартенев, Г.В. Болотов, В.Л. Быков и др.; под ред. Л.Я. Кантора, - М.: Радио и
связь, 1997. - 528 с.: ил. ISBN 5.256-00809-9.
273
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
3. Скляр, Бернард. С43. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое
применение. Изд. 2-е, испр.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2004. -
1104 с.: ил. - Парал. тит. англ. ISBN 5-8459-0497-8 (рус).
4. Рекомендация МСЭ-R Р.835.
5. Рекомендация МСЭ-R Р.453.
6. Рекомендация МСЭ-R Р.676.
7. Рекомендация МСЭ-R Р.837.
8. Рекомендация МСЭ-R Р.618.
9. Рекомендация МСЭ-R Р.839.
10. Рекомендация МСЭ-R Р.838.
11. Рекомендация МСЭ-R Р.452.
12. Рекомендации МСЭ-R Р.526.
13. Машбиц Л.М. Компьютерная картография и зоны спутниковой связи. - М.:
Радио и связь, 2000. - 256 с.: ил. ISBN 5-256-01511-7.
14. Handbook on Satellite Communications, Third Edition, International Telecommu-
nication Union (ITU), 2002.
15. Банкет В.Л., Дорофеев B.M. Цифровые методы в спутниковой связи. - М.:
Радио и связь, 1988.
16. Снилкер Дж. Цифровая спутниковая связь / Пер. с англ.; под ред. В.В.
Маркова. - М.: Связь, 1979.
17. ETSI EN 301 790. Digital Video Broadcasting (DVB); Interaction channel for
satellite distribution systems (DVB-RCS), 2005-09.
18. Рекомендация МСЭ-R BO.1724: Interactive satellite broadcasting systems
(Television, sound and data), 2006.
19. ETSI EN 302 307. Digital Video Broadcasting (DVB); Second generation framing
structure, channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Services,
News Gathering and other broadband satellite applications (DVB-S2).
20. ETSI EN 301 210. Digital Video Broadcasting (DVB): Framing structure, channel
coding and modulation for DSNG and other contribution applications by satellite.
21. ETSI EN 300 421. Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel
coding and modulation for 11/12 GHz satellite services (DVB-S).
22. Сидоренко Л.Д. Об эффективности сигнально-кодовых конструкций, исполь-
зуемых в спутниковой связи, сборник Труды НИИР, №2, 2007.
23. Кларк Дж., мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах
цифровой связи, перевод с английского под редакцией Б.С. Цыбакова, Москва
«Радио и связь», 1987.
24. Report 528-1: Co-channel interference effects on MPSK system perfomancc -
Recommendations and Reports of the CCIR, Volume 1, Geneva, 1986.
Глава 3
1. Рекомендация МСЭ-R S.1524.
2. Рекомендация МСЭ-R S.465.
3. Рекомендация МСЭ-R S.586.
4. Регламент радиосвязи. Приложение 8. Дополнение 3. 2004.
5. Рекомендация МСЭ-R S.672.
6. Рекомендация МСЭ-R S.736.
7. Рекомендация МСЭ-R М.1184.
8. ITU Handbook. Mobile-satellite service. Supplement 3, 2007.
274
ЛИТЕРАТУРА
9. Рекомендация МСЭ-R М.1073.
10. Рекомендация МСЭ-R М.1229.
11. Рекомендация МСЭ-R М.1476.
12. Рекомендация МСЭ-R М.1636.
13. Рекомендация МСЭ-R М.1741.
14. Рекомендация МСЭ-R RS.1029-2.
15. Рекомендация МСЭ-R S.741-1.
16. БР МСЭ-R. Правила процедуры. Часть В, Раздел ВЗ. 2006.
17. Рекомендация МСЭ-R F.699-7.
18. Рекомендация МСЭ-R F.1245-1.
19. Рекомендация МСЭ-R F.1336.
20. Рекомендация МСЭ-R S.1323-3.
21. Рекомендация МСЭ-R S. 1428-3.
22. Отчет МККР 393-3. Т. IV/IX, Часть 2. 1986.
23. Регламент радиосвязи. Статья 21. 2004.
24. БР МСЭ-R. Правила процедуры. Часть Al, AR21. 2005.
25. Рекомендация МСЭ-R SF.358-5.
26. Регламент радиосвязи. Приложение 5 (п.6 а) и Дополнение 1), 2008.
27. Регламент радиосвязи. Приложение 7. 2004.
28. Рекомендация МСЭ-R SM. 1448.
29. Рекомендация МККР RIS Series.
30. Рекомендация МСЭ-R Р.676-7.
31. Рекомендация МСЭ-R Р.836-3.
32. Регламент радиосвязи. Приложение 7. Таблица 5. 2004.
33. Регламент радиосвязи. Статья 21. 2004.
34. Рекомендация МСЭ-R SF.1004.
35. Рекомендация МСЭ-R S.1068.
36. Рекомендация МСЭ-R S.1069.
37. Рекомендация МСЭ-R S.1712.
38. Регламент радиосвязи, пн. 5.502, 5.503, 21.13А. 2004.
39. Рекомендация МСЭ-R S.1257-3.
40. Рекомендация МСЭ-R S.1323-2.
41. Рекомендация МСЭ-R S.1324.
42. Рекомендация МСЭ-R S.1325-3.
43. Рекомендация МСЭ-R S.1503-1.
44. Рекомендация МСЭ-R S. 1526-1.
45. Рекомендация МСЭ-R S.1529.
46. Рекомендация МСЭ-R S.1560.
47. Регламент радиосвязи, том 2, Статьи 21, 22; МСЭ, Женева, 2008.
48. Рекомендация МСЭ-Р S.1062-1.
49. Рекомендация МСЭ-R S.1256.
50. Регламент радиосвязи, том 2, Приложение 7; МСЭ, Женева, 2008.
51. Регламент радиосвязи, том 3, Резолюция 609, 2008.
52. Рекомендация МСЭ-R М.1642.
Глава 4
1. UN Treaty on Principles Governing the Activities of States in the Exploration
and Use of Outer Space, including the Moon and Other Celestial Bodies. 19 December
1966.
275
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
2, UN Treaty. Agreement on the Rescue of Astronauts, the Return of Astronauts and
the Return of Objects Launched into Outer Space. 22 April 1968.
3. UN Treaty. Convention on International Liability for Damage Caused by Space
objects. 29 November 1971.
4. UN Treaty. Convention on Registration of Objects Launched into Outer Space. 1.2
November 1974.
5. UN Treaty. Agreement Governing the Activities of States on the Moon and Other
Celestial Bodies. 5 December 1979.
6. www.itu.int
7. UN Resolution 37/92. Principles Governing the Use by States of Artificial Earth
Satellites for International Direct Television Broadcasting. 10 December 1982.
8. ITU. Collection of the Basic texts of the International Telecommunication Union
adopted by the Plenipotentiary Conference, ITU Constitution. 2007
9. Регламент радиосвязи, 2004.
10. Заключительные акты Региональной конференции радиосвязи по планирова-
нию цифровой наземной радиовещательной службы в частях Районов 1 и 3 в полосах
частот 174-230 МГц и 470-862 МГц (РКР-06) Женева, 15 мая - 16 июня 2006 года.
11. http://www.itu.int/ITU-R/index.asp?category=study-groups&rlink=
rsg&lang=en.
12. БР МСЭ-R. Правила процедуры. 2005.
13. http: //www.itu.int/ITU-R/index.asp?category=conferences&rlink=seminar
s&Jang=en.
14. Регламент радиосвязи, n. 9.2, 2008.
15. Регламент радиосвязи. Приложение 5, п. 1, 2008.
16. Регламент радиосвязи, и. 9.46. 2008.
17. Регламент радиосвязи, пи. 9-48, 9.49. 2008.
18. Регламент радиосвязи, п. 9.53А. 2008.
19. Рекомендация МСЭ-R S. 742.
20. Рекомендация МСЭ-R S. 1254.
21. Регламент радиосвязи, пп. 9.33, 9.63, 9.78. 2008.
22. Регламент радиосвязи, п.8.4. 2008.
23. Регламент радиосвязи, п. 11.32А. 2008.
24. Регламент радиосвязи. Резолюция 49 (Переем. WRC-07).
25, Бюро радиосвязи. Предисловие к Международны^ информационным цирку-
лярам по частотам. http://www.itu.int/rj‘U-R/space/preface/pdf/preface._r.pdf.
26. Решение 482 (измененное, 2008 г). Осуществление возмещения затрат на
обработку заявок на регистрацию спутниковых сетей. Циркулярное письмо CR/295.
19 декабря 2008 г.
27. Регламент радиосвязи. Приложение 5, Таблица 5-1, 2008.
28. Регламент радиосвязи. Приложение 5, Таблица 5-2, 2008.
29- БР МСЭ-R. Правила процедуры. Часть А1, Таблица 9-ПА-9.15. 2005.
31. Финальные акты ВКР-07. Резолюция 904. 2007.
32. БР МСЭ-R. Правила процедуры, Часть А1, АР7. 2005.
33. Регламент радиосвязи. Приложение 5, п. 6 е), iii). 2008.
Глава 5
1. Регламент радиосвязи, Приложение 30, МСЭ, 2008 г.
2. Регламент радиосвязи, Приложение ЗОА, МСЭ, 2008 г.
3. Циркулярное письмо CR/295. 19 декабря 2008 г.
276
ЛИТЕРАТУРА
Глава 6
1. Регламент радиосвязи, Приложение ЗОВ, МСЭ, 2008 г.
2. Правила процедуры, МСЭ, 2005 г.
3. Циркулярное письмо CCRR/37. 19 сентября 2008 г.
4. Циркулярное письмо CR/295. 19 декабря 2008 г.
Глава 7
1. Федеральный закон от 7 июля 2003 г. N-126-ФЗ «О связи».
2. Решение ГКРЧ от 17.12.2007 №07-22-03-001 о Положении о порядке рассмо-
трения материалов, проведения экспертизы и принятия решения о выделении полос
радиочастот для радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств.
3. Решение ГКРЧ от 06.12.2004 №04-03-02-001 о проекте Порядка использова-
ния полос радиочастот земными станциями спутниковой связи VSAT-Ku, работаю*
щими по VSAT-технологии на территории Российской Федерации.
4. Решение ГКРЧ от 06.12.2004 №04-03-01-001 Об утверждении Положения о
порядке использования полос радиочастот репортажными (перевозимыми) ТВ ЗССС
на территории Российской Федерации.
5. Решение ГКРЧ от 04.07.2005 №05-07-01-001 О выделении полос радиочастот
в диапазонах 6/4 ГГц и 14/11(12) ГГц для ЗССС, работающих в спутниковых сетях
Экспресс.
6. Решение ГКРЧ от 04.09.2006 №06-16-02-001 О выделении полос радиочастот
доя применения перевозимых ЗССС фиксированной спутниковой службы.
7. Решение ГКРЧ от 26.02.2008 № 08-23-03-001 Об упрощении процедур частот-
ного обеспечения и применения земных станций спутниковой связи технологии
VSAT на территории Российской Федерации.
8. Решение ГКРЧ от 26.02.2008 №08-23-02-001 о Положении о порядке рас-
смотрения материалов, проведения экспертизы и принятия решения о присвоении
(назначении) радиочастот или радиочастотных каналов для радиоэлектронных
средств в пределах выделенных полос радиочастот.
9. Постановление Правительства РФ от 12 октября 2004 г. №539 О порядке
регистрации радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств с изменения-
ми по Постановлению Правительства РФ от 25 июля 2007 г. №476.
10. Рекомендация МСЭ-R $.725-1. Technical characteristics for very small aperture
terminals (VSATs).
11. Рекомендация МСЭ-R S.726-1. Maximum permissible level of spurious emissions
from very small aperture terminals (VSATs).
12. Рекомендация МСЭ-R S.727-1. Cross-polarization isolation from very small
aperture terminals (VSATs).
13. Рекомендация МСЭ-R S.728-1. Maximum permissible level of off-axis e.i.r.p.
density from very small aperture terminals (VSATs).
14. Рекомендация МСЭ-R S.729. Control and monitoring function of very small
aperture terminals (VSATs).
15. Симонов M.M., Ермилов B.T. Совершенствование нормативно-правовой
базы регулирования использования VSAT в России в направлении гармонизации с
нормативной базой европейских регулирующих органов. Электросвязь. 2002. №4.
16. Отчет по работе «VSAT-Ки», ФГУП НИИР, 2007. hltp://www.vsat-reg.narod.
ru/index.htm.
17. ETSI F.N 301428. Satellite Earth Stations and Systems (SES); Harmonized EN for
277
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ СИСТЕМ СПУТНИКОВОЙ связи
Very Small Aperture Terminal (VSAT); Transmit-only, transmit/receivc or receive-only
satellite earth stations operating in the 11/12/14 GHz frequency bands covering essential
requirements under article 3.2 of the R&TTE directive.
13. EN 301489-1. Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters (ERM);
ElectroMagnetic Compatibility (EMC) standard for radio equipment and services; Part 1:
Common technical requirements.
19. ETSI EN 301489-12. Electromagnetic compatibility and Radio spectrum Matters
(ERM); ElectroMagnetic Compatibility (EMC) standard for radio equipment and services;
Part 12: Specific conditions for Very Small Aperture Terminal, Satellite Interactive Earth
Stations operated in the frequency ranges between 4 GHz and 30 GHz in the Fixed
Satellite Service (FSS).
20. ERC/DEC/(00)05. ERC Decision of 28 March 2000 on Exemption from Individual
Licensing of Very Small Aperture Terminals (VSAT) operating in the frequency bands
14.0-14.25 GHz Earth-to-space and 12.5-12.75 GHz space-to-Earth.
21. ECC/DEC/(03)04. ECC Decision of 17 October 2003 on Exemption from Individual
Licensing of Very Small Aperture Terminals (VSAT) operating in the frequency bands
14.25-14.50 GHz Earth-to-space and 10.70-11.70 GHz space-to-Earth.
22. ECC/DEC/(06)02. ECC Decision of 24 March 2006 on Exemption from Individual
Licensing of low e.i.r.p. satellite terminals (LEST) operating within the frequency bands
10.70-12.75 GHz or 19.70-20.20 GHz Space-to-Earth and 14.00-14.25 GHz or 29.50-
30.00 GHz Earth-to-Space.
23. ECC/DEC/(06)03. ECC Decision of 24 March 2006 on Exemption from Individual
Licensing of high e.i.r.p. satellite terminals (HEST) operating within the frequency
bands 10.70-12.75 GHz or 19.70-20.20 GHz space-to-Earth and 14.00-14.25 GHz or
29.50-30.00 GHz Earth-to-space.
24. Directive 1999/5/EC of the European Parliament and of the Council of 9 March
1999 on radio equipment and telecommunications terminal equipment and the mutual
recognition of their conformity (RTTE Directive).
25. Отчет по работе «VSAT-Ки». ЗАО «Висат-тел», 2007 г.
26. Отчет по НИР «База МЗС-1». ФГУП НИИР, 2003 г.
27. Отчет по НИР «База МЗС-2». ФГУП НИИР, 2004 г.
28. Рекомендация МСЭ-R SM.337-4. Frequency and distance separations.
Глава 8
1. http://www.itu.int/ITU-R/space/statistics/ssdrep.html
2. Кантор Л.Я. Расцвет- и кризис спутниковой связи // Электросвязь, 2007,
№7.
3. Ноздрин В.В. Технико-экономическое состояние и тенденции развития рынка
услуг спутниковой связи и вещания // Электросвязь, 2006, №9.
4. Кантор Л.Я., Тимофеев В.В. Спутниковая связь и проблема геостационарной
орбиты. - М.: Радио и связь, 1988.
5. Рекомендация МСЭ-R S.465-5. Reference earth-station radiation pattern for use
in coordination and interference assesment in the frequency range 2 to about 30 GHz,
2001.
6. МСЭ-R. Финальные акты BKP-07. Приложение ЗОВ. Дополнение 1. Параметры,
используемые для характеристики Плана выделений в ФСС.
7. Рекомендация МСЭ-R S.672. Satellite antenna radiation pattern for use as a design
objective in the fixed-satellite service employing geostationary satellites, 1997.
8. МСЭ-R. Working document towards a preliminary draft revision of Report ITU-R
278
ЛИТЕРАТУРА
В0.2071. System parameters of BSS between 17.3 GHz and 42.5 GHz and associated
feeder links, 2007.
9. OCT 45.123-99. Станции земные фиксированной спутниковой службы.
Технические требования к составным частям станции. ЦНТИ «Информсвязь»,
Москва, 1999.
10. ОСТ 45.98-98. Станции земные вида ВИСЛТ (VSAT) спутниковых сетей связи.
Основные технические требования. ЦНТИ «Информсвязь», Москва, 1998.
11. Рекомендация МСЭ-R S.731-1. Reference earth-station cross-polarized radiation
pattern for use in frequency coordination and interference assessment in the frequency
range from 2 to about 30 GHz, 2005.
12. ETSI EN 302 307. Digital Video Broadcasting (DVB); Second generation framing
structure; channel coding and modulation systems for Broadcasting, Interactive Sen-ices,
News Gathering and other broadband satellite applications (DVB-S2).
13. Бородич C.B. ЭМС наземных и космических радиослужб. Критерии, условия
и расчет. - М.; Радио и связь, 1990.
14. Рекомендация МСЭ-R S.1782. Возможности глобального широкополосного
доступа к Интернету на основе систем ФСС, 2007.
Заключение
1, Кантор Л.Я., Тимофеев В.В. Спутниковая связь и проблема геостационарной
орбиты. - М.: Радио и связь, 1988.
2. Документ МСЭ-R 4А/29. Interference cancellation system by adaptive array
antenna technique for sharing between fixed satellite-service (fss) and terrestrial radio
communication services.
3. Документ МСЭ-R 4A/24. Technical methods to increase efficiency of
spectrum/orbit resource.
4. Кантор Л.Я., Хейфец B.H. Квазигеостационарная орбита // Электросвязь. -
2001. №4.
5. Ноздрин В.В. Методы определения платы за радиочастотный спектр //
Электросвязь. - 2002. №12.
279
Научное издание
М.Н. Дьячкова, В.Т. Ермилов,
И.В. Желтоногов, Л.Я. Кантор,
М.В. Мысев, В.В. Ноздрин,
С.Ю. Пастух, М.М. Симонов,
Т.В. Смирнова, В.В. Тимофеев
Под редакцией Л.Я.Кантора и В.В. Ноздрина
Электромагнитная совместимость
систем спутниковой связи
Редактор Н.М. Мыльникова
Корректор Т.И. Аверьянова
Верстка и художественное
оформление В.В. Дёмкин
н/к
Сдано в набор 20.12.0В. Подписано в печать 1.02.08.
Формат бумаги 70x100 1/16. Печать офсетная.
Гарнитура «Таймс». Псч. л. 22,58. Тираж 1000 экз.
Заказ N» 853
Отпечатано в типографии ООО «Группа Море»
101000, Москва, Хохловский пер., д.9