張春海,李洪濤,吳嗣亮

(1.北京理工大學(xué) 信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院,北京 100081;2.北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心,北京 100094)

1 引 言

隨著美國GPS系統(tǒng)現(xiàn)代化、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)振興以及中國“北斗”系統(tǒng)的運行服務(wù)、歐盟GALILEO系統(tǒng)的建設(shè),衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GNSS)逐漸成為重要的位置、導(dǎo)航和時間(PNT)基礎(chǔ)設(shè)施。近年來,GNSS頻譜保護(hù)、干擾監(jiān)測與減輕等問題越來越受到國際社會的關(guān)注,并已經(jīng)成為國際衛(wèi)星導(dǎo)航委員會(ICG)的熱點議題之一。2011年發(fā)生在美國本土的地面移動通信網(wǎng)——光平方系統(tǒng)干擾GPS系統(tǒng)的光平方事件,是一次典型的GNSS干擾事件,美國政府反應(yīng)及時迅速,組織機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行測試評估,其管理和技術(shù)層面均值得我們參考。

近年來隨著空間、地面系統(tǒng)的不斷發(fā)展,頻率資源已經(jīng)成為一種珍貴的稀缺資源[1],光平方事件的深層原因就是地面移動通信系統(tǒng)與天基衛(wèi)星無線電導(dǎo)航系統(tǒng)之間的頻率資源之爭,是兩個系統(tǒng)之間的兼容性問題。這對我國第四代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展也具有啟發(fā)意義,由于第四代移動通信系統(tǒng)的頻段緊鄰“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星無線電測定業(yè)務(wù)(RDSS)下行的S頻段2 483.5～2 500 MHz,其具有對“北斗”系統(tǒng)產(chǎn)生有害干擾的可能性,需要在系統(tǒng)設(shè)計時深入分析研究。

1.1 事件回顧[2]

光平方公司(LightSquared)是一個私有公司,其前身是SkyTerra通信有限公司、Mobile Satellite Ventures(MSV)、Motient Services Inc.and American Mobile Satellite Company(AMSC),光平方公司現(xiàn)在持有的L頻段衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)(MSS)執(zhí)照是FCC于1989年頒發(fā)給AMSC公司的,2001年光平方公司(當(dāng)時的MSV)向FCC提出申請,計劃使用已經(jīng)獲得MSS業(yè)務(wù)授權(quán)的1 525～1 559MHz頻段建設(shè)一個衛(wèi)星-地面一體化寬帶無線通信系統(tǒng)。

2002年光平方公司承諾在1 559～1 610 MHz頻段滿足嚴(yán)格的功率限值,2003年FCC在部分衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)(MSS)頻段批注開展輔助地面業(yè)務(wù)服務(wù)(ACT),其中就包括1 525～1 559MHz頻段。FCC對“輔助”具有明確的定義,這種業(yè)務(wù)必須滿足若干標(biāo)準(zhǔn),并且必須是集成服務(wù),手持終端必須是雙模服務(wù),既可接入衛(wèi)星的MSS業(yè)務(wù),也可接入地面的ACT業(yè)務(wù)。2004年,FCC批注光平方公司開展ACT業(yè)務(wù),2005年又將其發(fā)射功率限值在2003年基礎(chǔ)上提高了8 dB。

2010年3月,FCC批準(zhǔn)光平方公司轉(zhuǎn)讓給Harbinger資本共同基金(Capital Partner Funds),并且附加條件要求光平方盡快建設(shè)成為一個覆蓋全國、擁有36 000多個基站的網(wǎng)絡(luò),并擁有上億的用戶。同時FCC也批準(zhǔn)了光平方公司在2009年提出的對ACT業(yè)務(wù)的修改申請,給予了更多的靈活性,包括將每個基站的EIRP限值提高到42 dBW。

2010年11月18日,光平方(LSQ)公司又向美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)申請批準(zhǔn)其ACT網(wǎng)絡(luò)中可以只使用地面設(shè)備,即不再和衛(wèi)星通信進(jìn)行組合。這一事件引起了GPS團(tuán)隊的高度關(guān)注,因為光平方公司如此大規(guī)模的地面網(wǎng)絡(luò)很有可能干擾到GPS信號的正常接收。2011年1月26日,美國聯(lián)邦通信委員會向光平方公司發(fā)放頻率許可證,允許其ACT網(wǎng)絡(luò)只使用地面設(shè)備。由于GPS團(tuán)隊的高度關(guān)注,FCC向光平方發(fā)放該許可證時附加一個條件,即要求成立工作組對光平方系統(tǒng)和GPS的兼容性進(jìn)行評估,由此引發(fā)后續(xù)的光平方事件。

1.2 光平方系統(tǒng)技術(shù)特性[2]

光平方系統(tǒng)的發(fā)展計劃分為3個階段:第一階段首先使用1 550.2～1 555.2 MHz的5 MHz作為下行鏈路,1 651.7～1 656.7 MHz的5MHz頻段作為上行鏈路;第二階段計劃使用1 526.3～1 531.3 MHz、1 550.2～1 555.2MHz兩段各5MHz頻段作為下行鏈路,配對的上行鏈路分別為1 627.8～1 632.8 MHz、1 651.7～1 656.7MHz;第三階段則在第二階段基礎(chǔ)上,將上、下行鏈路的帶寬由5 MHz擴(kuò)展到10 MHz。光平方系統(tǒng)上、下行鏈路詳細(xì)的技術(shù)參數(shù)如表1和表2所示。

表1 光平方系統(tǒng)下行鏈路(基站到終端)技術(shù)參數(shù)Table 1 The parameters of LightSqured System uplink(station to user)

說明:

(1)FCC許可證允許光平方系統(tǒng)的基站發(fā)射最大EIRP為72 dBm(42 dBW)/通道/基站;

(2)如果高端和低端兩個通道同時發(fā)射,基站的EIRP將增加3 dB,即65 dBm;

(3)對光平方系統(tǒng)帶外發(fā)射(OOCE)功率譜密度(PSD)的限制為:在1 559～1 610 MHz的衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)(RNSS)頻段,任何1 MHz內(nèi)的功率譜密度低于-100 dBW,并且保證任何1 kHz內(nèi)的功率譜密度低于-110 dBW。

表2 光平方系統(tǒng)上行鏈路(終端到基站)技術(shù)參數(shù)Table 1 The parameters of LightSqured System downlink(user to station)

FCC對上行鏈路用戶終端帶外輻射(OOCE)限制為:

(1)在相鄰的1 559～1 610 MHz RNSS業(yè)務(wù)頻段,功率譜密度限值為-90 dBW/1MHz,5年之后,提高到-95 dBW/1 MHz;

(2)對于窄帶限值分別為-100 dBW/1 kHz和-105 dBW/1 kHz。

光平方系統(tǒng)使用的頻段與GPS、GLONASS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)L1頻段之間的關(guān)系示意圖如圖1所示。由圖可見,光平方系統(tǒng)使用的頻段1 525～1 559MHz與衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)(RNSS)頻段(1 559～1 610MHz)之間并不存在頻譜重疊,也就是說光平方事件實際上是相鄰頻段干擾,而不是同頻干擾問題。

圖1 光平方系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)頻譜示意圖Fig.1 Sketch map of LightSqured and GPS system spectrum

2 兼容性問題

關(guān)于光平方系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)的兼容性研究,主要由美國3個官方機(jī)構(gòu)推動:一是FCC頒發(fā)許可證時成立的工作組(WG);二是由GPS主管機(jī)構(gòu)國家空基PNT執(zhí)行委員會推動,由NPEF具體執(zhí)行的代表GPS方面立場的研究工作;三是聯(lián)邦航空管理局(FAA)授權(quán)RTCA開展的代表航空用戶的專門領(lǐng)域研究工作。

2.1 FCC工作組(WG)[3]

2011年2月25日,根據(jù)FCC DA 11-133命令授權(quán)成立工作組(Working Group,WG),專門研究GPS受到光平方系統(tǒng)干擾問題;工作組由光平方公司負(fù)責(zé)法律事務(wù)與公共政策的執(zhí)行副總裁Jeffrey Carlisle和聯(lián)邦GPS工業(yè)理事會(USGIC)主席Charles Trimble聯(lián)合主持;WG下設(shè)一個技術(shù)工作組(TWG),成員由GPS領(lǐng)域?qū)＜医M成,負(fù)責(zé)向工作組就關(guān)鍵問題和干擾評估方法等提出建議,并具體負(fù)責(zé)對GPS接收機(jī)的選擇、測試場景設(shè)計、干擾評估方法等的合理性和中立性進(jìn)行審查;顧問是一個監(jiān)督機(jī)構(gòu),由事件相關(guān)的股東、設(shè)備制造商和專家組成,人數(shù)不限,可以對整個評估過程中的各個環(huán)節(jié)提出意見,或通過聯(lián)合主席進(jìn)行反饋。

工作組(WG)經(jīng)過調(diào)查研究,明確7類GPS接收機(jī)代表美國的非軍用GPS接收機(jī):航空、蜂窩移動、大眾定位導(dǎo)航、高精度定位、授時、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和空間應(yīng)用等,每一類又包括增強(qiáng)型和非增強(qiáng)型兩種,WG設(shè)置7個子工作組,分別對上述7種類型接收機(jī)進(jìn)行測試、評估。

圖2 FCC專門工作組結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of FCC Specific Workgroup

2011年6月30日,工作組(WG)向 FCC提交了300多頁(不含附件)的最終研究報告,總報告實際包含5個子工作組的研究報告,其中高精度定位、定時和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用合并為一個子工作組,各個子工作組的研究試驗結(jié)果概況如表3所示。

表3 FCC工作組研究結(jié)果概述Table 3 Summarization of FCC Workgroup research results

續(xù)表3

2.2 國家空基PNT系統(tǒng)技術(shù)論壇(NPEF)[4]

2011年2月9日,ESG通過NCO要求NPEF對光平方公司計劃部署的地面寬帶系統(tǒng)對GPS和GPS相關(guān)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的影響進(jìn)行評估,要求在2011年5月31日前完成所有的評估工作,并形成報告(公開發(fā)行和官方專用兩個版本)。

NPEF將評估工作分成9個子任務(wù),每個子任務(wù)的內(nèi)容分別如下。

(1)子任務(wù)1:信號規(guī)范和技術(shù)特性。明確了分析使用的光平方系統(tǒng) 3個階段(Phase0、Phase1、Phase2)的頻段、EIRP等技術(shù)參數(shù),并特別強(qiáng)調(diào)FCC給光平方系統(tǒng)的許可發(fā)射功率比光平方系統(tǒng)提供用于技術(shù)分析的EIRP還要大10 dB;對于GPS接收機(jī),NPEF采用FCC TWG相同的7類典型應(yīng)用。

(2)子任務(wù)2:光平方系統(tǒng)地面網(wǎng)建模。按照每個10 MHz通道支持1 200個活動用戶進(jìn)行估算,光平方系統(tǒng)基站的密度為:城市人口密集地區(qū)0.4～0.8 km,普通城市環(huán)境下1～2 km,鄉(xiāng)村地區(qū)2～4 km,偏僻地區(qū)5～8 km,以此作為后續(xù)評估光平方系統(tǒng)影響GPS的基礎(chǔ)。

(3)子任務(wù)3:運行場景設(shè)計。NPEF使用FCC TWG和RTCA建立的運行場景,其中FCC TWG針對不同類型GPS接收機(jī)分別設(shè)置了不同的場景。

(4)子任務(wù)4:確定接收機(jī)性能標(biāo)準(zhǔn)。NPEF提出使用載噪比、偽距測量精度、載波相位測量連續(xù)性、AGC特性以及定位定時精度等作為評估GPS系統(tǒng)受影響的指標(biāo)。

(5)子任務(wù)5:對GPS用戶可預(yù)見的和潛在的影響分析。

(6)子任務(wù)6:仿真活動。

(7)子任務(wù)7:工作計劃、測試計劃和外場測試活動。

(8)子任務(wù)8:GPS用戶干擾消除措施評估。

(9)子任務(wù)9:光平方系統(tǒng)干擾消除措施評估。通過以上分析,可以得到初步結(jié)論如下:

(1)由于會對GPS運行產(chǎn)生有害干擾,光平方不能在1 525～1 559 MHz的衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)(MSS)頻段開展其規(guī)劃的商用地面通信業(yè)務(wù);

(2)聯(lián)邦政府應(yīng)該對光平方網(wǎng)絡(luò)運行可能導(dǎo)致的操作、經(jīng)濟(jì)和安全方面問題進(jìn)行更加深入的研究,包括:評估光平方系統(tǒng)L頻段MSS業(yè)務(wù)ATC基站與GPS相關(guān)應(yīng)用的兼容性;光平方當(dāng)前階段未規(guī)劃的信號配置對授時接收機(jī)的影響;光平方手持設(shè)備對GPS各種應(yīng)用的影響等。

2.3 航空無線電技術(shù)委員會(RTCA)[2]

2011年3月3日,美國聯(lián)邦航空局(FAA)要求航空無線電技術(shù)委員會(RTCA)開展關(guān)于GPS和光平方地面通信網(wǎng)的兼容性研究,RTCA指派第159特別委員會(SC-159)專門對這一問題進(jìn)行研究。2011年6月 3日,RTCA將研究報告遞交FAA和FCC,其得到的基本結(jié)論有:

(1)研究基于光平方公司提供的系統(tǒng)實際參數(shù)進(jìn)行分析,而不是FCC授權(quán)的參數(shù)(EIRP);

(2)研究認(rèn)為光平方系統(tǒng)與GPS航空應(yīng)用是不兼容的;

(3)通過對光平方系統(tǒng)進(jìn)行一定的改動,可以實現(xiàn)與GPS航空應(yīng)用的“共存”。

3 光平方事件的發(fā)展

由于光平方事件是一個已經(jīng)取得FCC執(zhí)照的地面移動通信網(wǎng)對GPS系統(tǒng)產(chǎn)生的實際有害干擾,這一事件涉及光平方公司的巨大經(jīng)濟(jì)利益,同時也涉及GPS系統(tǒng)的安全問題,因此引起了美國政府的高度重視。

3.1 國會聽證

2011年6月,TWG和NPEF將研究報告遞交FCC,但是LSQ和GPS雙方對測試結(jié)果(假設(shè)、定義、有害干擾門限等)的理解和解釋存在較大分歧。

2011年8月,光平方事件得到美國眾議院委員會的關(guān)注,其中House on Science、Space and Technology于2011年8月初進(jìn)行聽證,海陸空三軍委員會(The House Armed Services Committee)、戰(zhàn)略部隊分委會(Subcommittee on Strategic Forces)也分別對這一事件進(jìn)行了聽證。

3.2 后續(xù)研究工作[5]

根據(jù)國會聽證中提出的問題,2011年9月,FCC和NTIA要求進(jìn)一步進(jìn)行測試,測試的內(nèi)容包括:

(1)移動和通用定位導(dǎo)航接收機(jī)的干擾測試限制在LSQ只使用低端10MHz頻率的條件下;

(2)FAA和LSQ繼續(xù)分析和討論LSQ對航空接收機(jī)的影響,考慮可能的路徑損耗模型和確定集總的射頻干擾(RFI);

(3)高精度和定時用戶的測試在考慮LSQ進(jìn)行嚴(yán)格的帶限濾波之后的情況;

(4)評估LSQ手持設(shè)備的影響。

2011年10月,聯(lián)邦PNT協(xié)調(diào)辦公室(NCO)代表ESG授權(quán)NPEF進(jìn)行對光平方系統(tǒng)對GPS干擾問題進(jìn)行如下測試評估:

(1)對通用定位導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行測試;

(2)主要考慮光平方系統(tǒng)第一階段(1 526～1 536 MHz)信號,并且仿真LSQ手持設(shè)備的影響;

(3)對于移動設(shè)備測試,繼續(xù)對TWG測試無結(jié)果的設(shè)備進(jìn)行試驗,對NTIA直接主持、NPEF未參與的測試進(jìn)行核查;

(4)所有測試必須要LSQ和GPS雙方代表同時參加;

(5)使用NTIA的標(biāo)準(zhǔn)定義和規(guī)范進(jìn)行干擾評估,包括干擾門限、傳輸模型、天線特性和手持終端部署假設(shè)等。

3.3 最新動態(tài)

在2012年3月進(jìn)行的關(guān)于光平方系統(tǒng)頻率問題的質(zhì)詢中,聯(lián)邦通信委員會表示計劃撤銷頒發(fā)給光平方公司的有條件的頻率許可證,這將是對光平方公司的致命打擊,意味著其前期巨額投入將血本無歸。光平方公司執(zhí)行副總裁Carlisle在給FCC的申辯信中聲稱“沒有科學(xué)有效的證據(jù)表明,哪怕1%的GPS接收機(jī)受到了來自光平方系統(tǒng)的干擾”。目前還沒有正式報道關(guān)于FCC對該事件的最終決定,但是總的來看,光平方公司的頻率許可證被撤銷的可能性是非常大的。

4 光平方事件對“北斗”系統(tǒng)的啟示

4.1 光平方事件小結(jié)

縱觀這次發(fā)生在美國本土的光平方事件,可以得到如下幾個結(jié)論。

(1)光平方事件的深層原因解析

光平方事件表面上是兩個系統(tǒng)之間的兼容性問題,而引發(fā)這一事件的深層次原因可理解為:隨著第四代移動通信(LTE)的發(fā)展,衛(wèi)星-陸地一體化移動通信已經(jīng)成為未來陸地移動通信系統(tǒng)發(fā)展的一個亮點之一,各國移動通信系統(tǒng)建設(shè)運行商都在尋求可用的頻率資源來建設(shè)自己的系統(tǒng),而其中國際電聯(lián)(ITU)無線電規(guī)則中,原本劃分給衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)(MSS,即通常衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)使用業(yè)務(wù))的頻段具有天然的優(yōu)勢,也成為移動通信系統(tǒng)關(guān)注的重點,在缺乏充分的兼容性分析條件下,美國的主管部門(FCC)給光平方系統(tǒng)發(fā)放了許可證。也就是說光平方事件不是偶然的,如果不吸取教訓(xùn),未來類似事件還有可能在其他頻段、其他國家出現(xiàn)(例如后面分析的S頻段2 483.5～2 500 MHz頻段)。

(2)光平方系統(tǒng)與GPS的兼容性問題

關(guān)于光平方系統(tǒng)與GPS的兼容性問題,目前雙方仍各持一詞,爭持不下,概括以上3份研究報告的不同觀點,可以將這一問題分為4個層面進(jìn)行分析。

1)光平方系統(tǒng)L頻段高端與GPS兼容性問題

關(guān)于光平方系統(tǒng)基站使用L頻段高端(1 550.2～1 555.2 MHz、1 545.2～1 555.2 MHz)發(fā)射問題,3份研究報告中都有堅實的論證和試驗結(jié)果,表明這一頻段的發(fā)射將嚴(yán)重影響GPS用戶,無法實現(xiàn)與GPS的兼容,光平方公司或者也認(rèn)可這一結(jié)論,在后續(xù)的爭持中,并未就該頻段的問題進(jìn)行過多堅持。

2)光平方系統(tǒng)L頻段低端與GPS兼容性問題

關(guān)于光平方系統(tǒng)基站使用L頻段低端(1 526.3～1 531.3 MHz、1 526～1 536 MHz)發(fā)射與 GPS兼容性問題,研究表明只有在特定的情況下,才會對某些特定的GPS應(yīng)用產(chǎn)生有害干擾,或者具有產(chǎn)生有害干擾的可能性(仿真結(jié)果表明)。對于這一頻段的評估結(jié)論,光平方公司代表認(rèn)為GPS采用載噪比1 dB下降作為存在有害干擾的判決標(biāo)準(zhǔn)過于苛刻,由于GPS系統(tǒng)多數(shù)應(yīng)用都有足夠的載噪比裕量,光平方系統(tǒng)使用這一頻段不會實際影響到GPS應(yīng)用。

3)光平方系統(tǒng)采取技術(shù)措施實現(xiàn)L頻段低端與GPS兼容性問題

對于使用L頻段低端頻率指配,光平方公司仍然抱有一線希望,并且也表示愿意在基站發(fā)射端采用一定的技術(shù)手段,例如增加專門濾波器來減小在1 559～1 610 MHz頻段內(nèi)的帶外發(fā)射(OOCE),以求實現(xiàn)與GPS的兼容,拿到部分頻段的使用許可證。但GPS方面對這一問題并沒有絲毫讓步的空間,在研究報告的多處聲明,GPS的用戶量巨大,在10～15年內(nèi)無法實現(xiàn)對每臺用戶的技術(shù)升級改造,以求實現(xiàn)與光平方系統(tǒng)的兼容性,并且指出,即使光平方單方面在基站采取濾波措施,仍然不能實現(xiàn)與某些寬帶、高性能接收機(jī)的兼容性。由此說明,GPS方面的態(tài)度非常堅決,決不允許光平方公司使用1 525～1 559 MHz頻段MSS業(yè)務(wù)劃分建設(shè)和發(fā)展地面移動通信網(wǎng)。

4)光平方系統(tǒng)上行鏈路(用戶到基站)與GPS兼容性問題

由于光平方上行鏈路(移動設(shè)備到基站)頻段1 627.8～1 637.8MHz也緊鄰1 559～ 1 610 MHz頻段,因此GPS方面提出還需要評估未來數(shù)以億計的光平方用戶手持設(shè)備帶外發(fā)射對GPS應(yīng)用的干擾。由于目前仍無可用的光平方手持設(shè)備可供測試,因此2011年6月前的兼容性分析中,并未對光平方上行鏈路與GPS的兼容性進(jìn)行測試,GPS方面要求在后續(xù)的研究中開展這一問題的仿真,既是對兩系統(tǒng)兼容性的擔(dān)心,也是對光平方施壓的一種策略。

(3)GPS方反應(yīng)迅速,試驗分析充分,并且多方施壓,逼迫FCC作出讓步

光平方系統(tǒng)引起GPS團(tuán)體關(guān)注之時,已經(jīng)初步獲得了FCC的附加條件的許可證,并且FCC于2011年1月底明確要求2011年5月給出研究報告,也就是說如果GPS方無法在短短4個月的時間內(nèi)證明光平方系統(tǒng)會對GPS應(yīng)用產(chǎn)生有害干擾,光平方系統(tǒng)很可能會順利拿到最終的頻率許可證。

在此情況下,GPS方面迅速調(diào)動和召集百余名業(yè)內(nèi)一流技術(shù)專家,充實到FCC的TWG、NPEF和RTCA研究隊伍中,2011年2月底確定測試評估方案,并迅速調(diào)動各種設(shè)備和場地(各種類型GPS接收機(jī)、儀器儀表、微波暗室等),確保了大部分研究分析工作在其后的3個月內(nèi)完成,做了大量的實驗室試驗、外場試驗和仿真分析,形成千余頁(含附件)的技術(shù)分析報告,確鑿地證明了光平方系統(tǒng)對GPS多種應(yīng)用產(chǎn)生有害干擾的事實。

GPS方在開展技術(shù)研究的同時,發(fā)動聯(lián)邦航空管理局(FAA)就航空應(yīng)用進(jìn)行了深入的專題研究,并由FAA和RTCA直接將研究報告遞送FCC。2011年6月,在研究結(jié)果比較明確時,發(fā)動國際民用航空組織(ICAO)秘書長Raymond Benjamin先生和總裁Roberto Kobeh Gonzalez直接寫信給FCC主席Julius Genachowski先生,就光平方事件可能已經(jīng)影響到美國政府2007年向ICAO重申的保證GPS在全球航空中應(yīng)用的承諾發(fā)起質(zhì)疑,其實是對FCC施壓。

4.2 對“北斗”系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展的幾點啟示

(1)建立完善國家PNT政策及相關(guān)法律法規(guī)

我國無線電頻率管理方面的法律法規(guī)主要是國家無線電管理局頒布的《無線電管理條例》和國際電聯(lián)制定的《無線電規(guī)則》,在按照無線電規(guī)則頻率劃分使用RNSS業(yè)務(wù)頻段鄰近頻率時,也不需要進(jìn)行對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的干擾評估測試,因此存在其他鄰近頻段系統(tǒng)干擾“北斗”或其他GNSS系統(tǒng)的可能性。

近年來,全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)國際委員會(ICG)的各個系統(tǒng)供應(yīng)商在供應(yīng)商論壇就干擾檢測與減輕問題設(shè)置了專題,并建議通過各國以及國際規(guī)章制度來保護(hù)衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)的頻譜,必要時供應(yīng)商和ITU及其成員可共享GNSS頻譜保護(hù)方面的信息。

(2)密切關(guān)注國內(nèi)4G移動通信的兼容性問題

我國“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)分為三步走[6],其中2 483.5～2 500MHz頻段衛(wèi)星無線電測定(RDSS)業(yè)務(wù)(空對地)是我國“北斗”試驗系統(tǒng)下行鏈路(衛(wèi)星到用戶)實際使用的頻率和業(yè)務(wù)類型[7]。在剛剛結(jié)束的2012年世界無線電大會(WRC-12)上,2 483.5～2 500MHz頻段RDSS業(yè)務(wù)(空對地)劃分服務(wù)區(qū)全球擴(kuò)展剛剛獲得通過(在2007版無線電規(guī)則中,該頻段RDSS業(yè)務(wù)只有在2區(qū)是主要業(yè)務(wù),在1、3區(qū)均為次要業(yè)務(wù),其中1區(qū)次要業(yè)務(wù)還是腳注附件劃分)。

由于該頻段早已經(jīng)在全球作為主要業(yè)務(wù)劃分給衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)(MSS),美國全球星系統(tǒng)就工作在這一頻段,并且緊鄰的上端頻率2 500～2 690 MHz已經(jīng)劃分給 IMT-2000使用[8]。在歐洲,根據(jù) ECC/DEC/05文件,2 500～ 2 570 MHz(共70 MHz帶寬)作為IMT的上行鏈路(用戶到基站)使用,采用頻分復(fù)用(FDD)的方式,每個信道寬度為5MHz,共安排14個信道。

“北斗”試驗系統(tǒng)存在衛(wèi)星軌道高、數(shù)據(jù)速率高、鏈路裕量較小等問題,因此我國第四代移動通信系統(tǒng)在頻率選擇時,需要考慮充分保護(hù)“北斗”試驗系統(tǒng)已經(jīng)使用的頻率,首先需要最大限度的事先頻率的隔離,同時也需要嚴(yán)格規(guī)范基站和移動終端帶外發(fā)射的限制,以免出現(xiàn)在局域范圍內(nèi)干擾“北斗”試驗系統(tǒng)正常工作的問題。

(3)復(fù)雜電磁環(huán)境下多系統(tǒng)電磁兼容性問題需要引起高度關(guān)注

衛(wèi)星導(dǎo)航已經(jīng)成為世界各國的PNT基礎(chǔ)設(shè)施,國內(nèi)很多電子設(shè)備不重視發(fā)射信號帶外抑制問題,經(jīng)常出現(xiàn)無據(jù)可依、有據(jù)不依的問題,為降低成本、減小插損未進(jìn)行發(fā)射濾波,對帶外無用發(fā)射的抑制程度不夠,在復(fù)雜電磁環(huán)境工作環(huán)境下,會出現(xiàn)通信電臺、大功率雷達(dá)等大功率電子設(shè)備的帶外發(fā)射干擾衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)信號正常接收的問題。

5 結(jié)束語

美國光平方事件引發(fā)了國際衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域?qū)NSS頻譜保護(hù)、干擾監(jiān)測與減輕問題的熱烈討論和高度重視。我國“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正處于從區(qū)域到全球的過渡階段,區(qū)域系統(tǒng)即將在亞太地區(qū)正式服務(wù),全球系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和信號體制設(shè)計也已告一段落。在我國PNT政策尚不完善,高效協(xié)調(diào)機(jī)制缺乏的條件下,需要統(tǒng)籌規(guī)劃,做好技術(shù)儲備,防患于未然,密切關(guān)注“北斗”系統(tǒng)業(yè)務(wù)頻率鄰近頻率的規(guī)劃和使用問題,及時發(fā)現(xiàn)問題,將可能的風(fēng)險在萌芽階段發(fā)現(xiàn)、處理,以免造成重大損失。其中,需要密切關(guān)注亞太周邊國家第四代移動通信的頻率設(shè)計和信號體制問題,特別是在“北斗”系統(tǒng)服務(wù)區(qū)范圍內(nèi)國家的情況,做好潛在干擾和風(fēng)險的評估。

6 聲明與致謝

本文所述僅為論文作者個人觀點,進(jìn)行學(xué)術(shù)探討,不代表任何組織和機(jī)構(gòu)的觀點。本文在寫作過程中,北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心劉志儉博士、趙曉東博士給出了很多有益的見解和意見,在此表示感謝。

[1] 譚述森.衛(wèi)星導(dǎo)航定位工程[M].2版.北京:國防工業(yè)出版社,2010.TAN Shu-sen.Satellite Navigation Project[M].2nd ed.Beijing:National Defence Industry Press,2010.(in Chinese)

[2] RTCA.Assessment of the LightSquared Ancillary Terrestrial Compenent Radio Frequency Interference Impact on GNSS L1 Band Airborne Receiver Operations[R].Washington DC:RTCA,2011:154.

[3] TWG.TWG Final Report[R].[S.l.]:TWG,2011:318.

[4] NPEF.Assessment of LightSquared Terrestrical BroadBand System Effects on GPS Receiver and GPS-dependent Applications[R].[S.l.]:NPET,2011:190.

[5] Bunce.LightSquared-Interference Issue[R].Bunce,2011:18.

[6] 中國衛(wèi)星導(dǎo)骯系統(tǒng)管理辦公室.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展報告(藍(lán)皮書)2.0[M].北京:中國衛(wèi)星導(dǎo)骯系統(tǒng)管理辦公室,2011.China Satellite Navigation Office.Report on the Development of BeiDou Navigation Satellite System(Version 2.0)[M].Beijing:China Satellite NavigationOffice,2011.(in Chinese)

[7] 譚述森.廣義RDSS全球定位報告系統(tǒng)[M].北京:國防工業(yè)出版社,2011.TAN Shu-sen.Generalized RDSS Global Positioning and Report System[M].Beijing:National Defence Industry Press,2011.(in Chinese)

[8] ITU-R.Additional frequency bands identified for IMT,vol.Resolution 223[M].Geneva:ITU-R,2007:4.(in Chinese)