我国ka频段静止卫星通信系统的频段选取

周傲松 北京空间飞行器总体设计部
　　自从“东方红二号”卫星成功发射以来，我国已相继建立了多个覆盖本国及周边国家的静止轨道卫星通信系统，卫星通信事业取得了飞跃的发展。然而，目前卫星的轨道频率问题已成为束缚我国卫星通信事业进一步发展的主要障碍之一，由于缺乏可资利用的卫星轨道频率资源，我国卫星通信事业面临着前所未有的挑战。种种因卫星轨道频率资源利用而带来的国际国内频率协调及相关的无线电干扰，已日趋频繁和严重。

　　为了迎击这种挑战，开发新的频段已成为各国的共识。美国、日本、意大利等国家已相继完成了Ka频段卫星通信试验，并已正式推出了各自的商用系统。目前，国际上关于Ka频段卫星轨道频率资源的争夺已不再停留在纸面上，实际争夺已开始，并在未来的5－10年内将达到白热化。在这种情况下，如果我国的Ka频段卫星通信仍停留在纸面规划上，而不采取行动，那么在C和Ku频段上，我国卫星通信目前面临的尴尬局面仍将不可避免地在Ka频段上重现。

　　本文根据目前国际无线电频率划分状态，提出了我国Ka频段静止轨道卫星通信系统具体频段选取的初步建议，同时还指出了可能影响具体频段选取的其它因素，供对Ka频段卫星通信有兴趣的有关部门和人员参考。
1 静止轨道Ka频段卫星通信频率划分概况

　　根据1998年版的《无线电规则》及2000年世界无线电通信大会（WRC－2000）通过的最后法案规定，静止轨道Ka频段卫星通信可使用的具体频段是：上行27.5～31GHz（带宽3500MHz）；下行17.7—21.2GHz（带宽3500MHZ）。然而，这些频段并非唯一划分给静止轨道卫星通信（包括卫星固定业务和卫星移动业务），其它业务（如固定业务、移动业务、卫星地球探测（无源）业务、非静止轨道卫星固定业务等等）也都或多或少在其中部分频段上划分频率。因此，在上述频段存在极其复杂的频率共用状态下，必须为我国未来的Ka频段卫星通信系统建立一个相对良好的频率共用工作环境。在现有卫星平台及有效载荷的研制水平下，这种相对较好的频率共用工作环境对于保障卫星通信系统的正常连续运营很有必要。

　　下面介绍包括我国在内的第三区 Ka频段静止轨道卫星通信频率共用状况。内容包括：具体频段、其它重要业务和对静止卫星通信的主要约束条件。

1.1下行频段

　　（1）17.7～17.8GHz：固定、移动、卫星广播业务的上行馈线链路和非静止卫星固定业务的上行链路。一般情况下，频率共用不存在困难。

　　（2） 17.8-18.1GHZ：固定、移动、卫星广播业务的上行债线链路、非静止卫星固定业务的上行和下行链路。在WRC－2000大会后，非静止卫星固定业务（下行）应遵循不应要求得到静止轨道卫星固定业务的保护，在工作期间，一旦产生任一不可接受干扰，应快速消除。由于该业务目前尚未正式启用，实际情况不可预期。因此对于静止卫星固定业务而言，须承担一定的风险。

　　（3）18.1～18.3GHz：固定、移动、静止卫星广播业务的上行馈线链路、静止卫星气象业务（下行）和非静止卫星固定业务的下行链路。对静止轨道卫星通信的主要约束同（2）。

　　（4）18.3--18.4GHz：固定、移动、静止卫星广播业务的上行债线链路和非静止卫星固定业务的下行链路。对静止轨道卫星通信的主要约束同（2）。

　　（5）18.4～18.6GHz：固定、移动和非静止卫星固定业务的下行链路。对静止轨道卫星通信的主要约束同（2）。

　　（6）18.6～18.8GHz：固定、移动（除航空移动）、卫星地球探测（无源）和空间研究（无源）业务。静止卫星固定业务应尽量采取措施，保护卫星地球探测（无源）和空间研究（无源）业务，但这会导致其使用条件受限制。

　　（7）18.8—19.3 GHz：固定、移动和非静止卫星固定业务的下行链路。非静止卫星固定业务（下行）的使用，取得了一定的协调地位。对于静止卫星固定业务而言，须承担相当风险。

　　（8）19.3～19.7GHz：固定、移动和非静止卫星移动业务的上行和下行债线链路。非静止卫星移动业务的馈线链路与卫星固定业务之间存在同频共用（包括同向和反向），且协调地位各有差异，须留意。

　　（9）19.7～20.2GHz：固定、移动和非静止卫星固定业务的下行链路。卫星固定业务和卫星移动业务都可以使用该频段。使用非静止卫星固定业务（下行），对于静止卫星固定业务具有一定风险，与在17．8～ 18．6GHz频段类似。

　　（10）20. 2～21.2GHz：固定和移动业务。卫星固定和卫星移动业务是主要业务，卫星标准频率和时间业务是次要业务。

1.2上行频段

　　（1）27.5－28.6GHz：固定、移动、卫星广播业务的上行债线链路和非静止卫星固定业务的上行链路。使用非静止卫星固定业务（上行），对于静止卫星固定业务具有一定风险，与在178～18.6GHz频段类似。

　　（2）28.6－29.1GHz：固定、移动、卫星广播业务的上行债线链路和非静止卫星固定业务的上行链路。使用非静止卫星固定业务（上行），下行对应于18.8～ 19.3 GHz频段。对于静止卫星固定业务而言，须承担相当风险，与在18.8-19.3 GHz频段类似。

　　（3）29.1～29.SGHz：固定、移动、卫星广播业务的上行债线链路和非静止卫星移动业务的债线链路。非静止卫星移动业务的馈线链路与卫星固定业务之间存在同频共用，且协调地位各有差异，须留意。

　　（4）29.5～30.0GHz：固定、移动、卫星广播业务的上行债线链路和非静止卫星固定业务的上行链路。卫星固定业务和卫星移动业务都可使用该频段，使用非静止卫星固定业务（上行），对于静止卫星固定业务具有一定风险，与在27.5～28.6GHZ频段类似。

　　（5）30.0-31.0GHZ：固定和移动业务。卫星固定业务和卫星移动业务是主要业务，卫星标准频率和时间业务是次要业务。

2 具体频段选取

　　2.1上行30～31GHz，下行20.2－21.2GHz

　　根据以上分析，我们认为，如果我国Ka频段卫星通信系统考虑涵盖卫星移动通信的范畴，这种考虑是基于充分利用在Ka频段因频率高而带来的地球站天线终端小型化和便携化的特点，首选的具体频段应该为：上行30－31GHz（可用频带1GHz），下行20.2～21.2GHz（可用频带1GHz）。理由是：上述频段可同时满足我国Ka频段卫星通信系统两种业务类型（卫星固定业务和卫星移动业务）的要求，且其中卫星标准频率和时间业务还可用于未来功能扩展（如授时业务）。同时，就频率共用状态而言，上述频段目前还未明确引入非静止卫星固定业务或非静止卫星移动业务，而涉及这两种业务的国际频率协调还相当困难。因此，选择该频段有利于国际频率协调，有利于取得合法的国际地位，对于我国Ka频段卫星通信系统的正常连续运营意义重大。

　　2.2上行 29.1～29.SGHz，下行19.3～19.7GHz

　　若上述首选频段不能落实，降而求其次可选上行 29.1-29.5GHZ（可用频带 400MHz），下行19.3-19.7GHz（可用频带 4OOMHz）。理由是：就频率共用状态而言，上述频段可避开与非静止卫星固定业务的国际频率协调问题，只需与非静止卫星移动业务的馈线链路协调。非静止卫星移动业务的馈线链路涉及的都是关口大站，协调难度相对降低，选择该频段是一种“两权相害取其轻”的办法。

　　2.3上行27.5～28.6GHz／29.5－30.0GHz

　　　　下行 17.8-18.6GHz／19.7～202GHz

　　在上述两个频段都不能落实的情形下，第三种可选上行 27.5～28.6GHZ／ 29.5～30.OGHz（可用频带1600MHz）和下行17.8～18.6GHz／19.7～20.2GHZ（可用频带1300MHz）。理由是：在无法避免与非静止卫星固定业务协调的场合，应选择静止卫星固定业务稍有优先地位的频段。在WRC－2000之后，该频段中的非静止卫星固定业务与静止卫星固定业务的频率共用研究在理论上已大致完成，并已通过了有关功率限值（可参阅《无线电规则》第522条）。但由于非静止卫星固定业务目前没有实际启用，其所承诺的解决干扰问题的先进技术（如卫星分集技术等）有待实践检验。因此，对于静止卫星固定业务而言，须承担一定风险，选择该频段是“没有办法的办法”。

3 影响频段选取的其它因素

　　（1）元器件选择

选择符合上述具体频段的Ka频段元器件（高功放、接收机等），对于上述具体频段的选取有根本的影响。
　　（2）频率划分和频率共用的发展

目前看起来最合适的频段，在未来若干年后未必仍是最合适的。Ka频段属于新频段，新系统和新业务会不断在该频段上涌现，往往会带来一系列的频率划分和频率共用的发展和变动。因此，需根据具体情况适时调整，这种调整有时会严重影响具体频段选取。

　　（3）国际频率协调情况

　　对于想要取得国际合法地位的卫星网络而言，国际频率协调极其繁琐且困难。目前，各国根据国际频率协调情况而改变频段选取的例子已越来越多。为了避免造成严重损失，欧美等发达国家的做法是：成立无线电规则和协调小组，在立项前，事先进行国际频率协调，视国际频率协调情况，
确定具体频段选取。在我国，因国际频率协调而改变卫星频率配置的事例也已发生。由于不能完全准确预期国际频率协调结果，必将导致频段选取的不确定性。

　　（4）不可预见性

　　对于我国卫星设计和生产而言，Ka频段是全新频段。在设计和生产过程中，不可预见必然存在。这种不可预见性有时也会影响具体的频段选择。

摘自《电信快报》