李輝 （北京羽尋科技有限公司）

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功在當代 利在百年“北斗”短報文系統(tǒng)頻率問題簡析

李輝 （北京羽尋科技有限公司）

“北斗”系統(tǒng)作為全球四大導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)之一，其短報文功能是與其他幾個導(dǎo)航系統(tǒng)的最重要區(qū)別。當然，從系統(tǒng)論證開始到目前的新一代“北斗”衛(wèi)星全球組網(wǎng)，針對“北斗”短報文是非利弊的爭論從未停止過，并大多集中在系統(tǒng)建設(shè)復(fù)雜性、代價與功效、應(yīng)用特性與同類通信系統(tǒng)的可比性等系統(tǒng)設(shè)計、應(yīng)用層面的問題。但在頻率資源方面探討不多，為此，下面重點討論“北斗”短報文系統(tǒng)用頻情況、背景和深遠影響。

1　“北斗”短報文系統(tǒng)的用頻現(xiàn)狀

“北斗”的主任務(wù)是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，短報文功能從業(yè)務(wù)特性講屬于通信系統(tǒng)，兩者在無線電業(yè)務(wù)分類上有嚴格界限，其差異也是顯而易見的，在使用無線電頻率資源的問題上尤其突出。

根據(jù)國際電信聯(lián)盟（以下簡稱國際電聯(lián)）《無線電規(guī)則》對無線電業(yè)務(wù)種類的定義，“北斗”系統(tǒng)作為導(dǎo)航系統(tǒng)提供的業(yè)務(wù)屬于衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)（RNSS），在大的業(yè)務(wù)分類上也屬于衛(wèi)星無線電測定業(yè)務(wù)（RDSS），即衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)是衛(wèi)星無線電測定業(yè)務(wù)的一種，從分類上從屬于后者；而“北斗”短報文功能屬于衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)（MSS）。為便于讀者研究參考，以下引用《無線電規(guī)則》提供的對相關(guān)業(yè)務(wù)的定義：

1）衛(wèi)星無線電測定業(yè)務(wù)。指涉及利用一個或多個空間電臺進行無線電測定的無線電通信業(yè)務(wù)。這種業(yè)務(wù)亦可以包括其作業(yè)所需的饋線鏈路。

2）衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)。指用于無線電導(dǎo)航的衛(wèi)星無線電測定業(yè)務(wù)。這種業(yè)務(wù)亦可以包括其作業(yè)所必需的饋線鏈路。

3）衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)。包括在移動地球站與一個或多個空間電臺之間的一種無線電通信業(yè)務(wù)，或在這種業(yè)務(wù)所利用的各空間電臺之間的無線電通信業(yè)務(wù)；或利用一個或多個空間電臺在移動地球站之間的無線電通信業(yè)務(wù)。這種業(yè)務(wù)亦可以包括其運營所必需的饋線鏈路。

由此可見，“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)與美國“全球定位系統(tǒng)”（GPS）等其他國際導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)不同，并非單一的導(dǎo)航系統(tǒng)。近年來，業(yè)界對導(dǎo)航通信一體化問題討論頗多，而“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng)從最開始的設(shè)計，就已經(jīng)在實踐導(dǎo)航通信一體化了，這也是中國導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)后發(fā)優(yōu)勢和走自己發(fā)展道路的真實體現(xiàn)。

導(dǎo)航系統(tǒng)短報文功能使用的頻率包括：S頻段（2491.75±4.08）MHz；L頻段（1615.68±4.08）MHz。這在北斗-1上已實際使用，北斗-2星座系統(tǒng)全面部署時，將會在上述頻段的基礎(chǔ)上繼續(xù)擴大，一方面是頻段范圍擴大到16.5MHz，另一方面是業(yè)務(wù)區(qū)將由現(xiàn)有的區(qū)域系統(tǒng)擴展到全球。

為實現(xiàn)這一目標，導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)在頻率資源論證、協(xié)調(diào)方面，經(jīng)過20多年的艱苦努力，已經(jīng)在國際上具備了一定的優(yōu)勢，在國際電聯(lián)申報的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料就有十幾份之多。每一份網(wǎng)絡(luò)資料都承載著頻率協(xié)調(diào)人員和專家們的辛勤付出。

中國導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)在國際電聯(lián)申報的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料

2 “北斗”短報文系統(tǒng)的頻率共用環(huán)境

沒有什么頻率資源是天然獲得的，必須按照國際電聯(lián)相關(guān)規(guī)則履行必要的申報和協(xié)調(diào)程序。更重要的是，必須真正解決相關(guān)頻率共用系統(tǒng)的兼容性，確保各自衛(wèi)星系統(tǒng)的實際用頻安全。在當前頻率資源作為一種戰(zhàn)略資源在各國間激烈爭奪已呈現(xiàn)白熱化的大背景下，導(dǎo)航、移動通信等系統(tǒng)的系統(tǒng)同頻共用形勢尤其嚴峻。

國際電聯(lián)上行L頻段劃分情況

國際電聯(lián)下行S頻段劃分情況

“北斗”、“全球星”和“銥”衛(wèi)星三大系統(tǒng)頻率共用情況

僅從頻率劃分表進行簡單的分析可知，在“北斗”短報文所使用的上、下行16.5MHz帶寬中，有多種其他無線電業(yè)務(wù)的劃分。理論上講，“北斗”系統(tǒng)在設(shè)計運行過程中，需要考慮與這些系統(tǒng)的頻率共用。例如，衛(wèi)星系統(tǒng)使用上表相應(yīng)頻段需要與地面“固定”、“移動”業(yè)務(wù)頻率共用，無論對衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計，還是對業(yè)務(wù)運行都需要滿足一定的約束條件。2013年底我國發(fā)放4G牌照前，就“北斗”與地面系統(tǒng)的頻率共用問題曾開展過專門分析協(xié)調(diào)。

更重要也更復(fù)雜的是，“北斗”系統(tǒng)需要與同樣使用該頻段的其他衛(wèi)星系統(tǒng)實現(xiàn)頻率共用，當前國際上使用相應(yīng)頻段的衛(wèi)星系統(tǒng)是眾所周知的“銥”衛(wèi)星系統(tǒng)和“全球星”系統(tǒng)。

顯而易見，北斗- 1與“全球星”系統(tǒng)和“銥”衛(wèi)星系統(tǒng)都存在部分頻率重疊，未來，北斗-2全球部署的情況下與這2個系統(tǒng)的頻率沖突將進一步加劇。

其中非地球同步軌道的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料數(shù)量在2483.5～2500 MHz頻段范圍內(nèi)的為33個，1610～1626.5MHz頻段范圍內(nèi)的為47個，其他的都是地球同步軌道的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。

眾所周知，L、S頻段由于其頻率本身固有的傳播特性，應(yīng)用于衛(wèi)星系統(tǒng)時有十分明顯的獨占性，即一旦某個區(qū)域的某個衛(wèi)星系統(tǒng)啟用了相應(yīng)頻段，在相同區(qū)域內(nèi)很難再有其他系統(tǒng)啟用相同頻段。因此，盡管上述提供的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料申報情況的數(shù)據(jù)并不代表這些衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)未來都能投入使用，但從一個側(cè)面仍可以反映相應(yīng)頻段的激烈競爭狀態(tài)和寶貴而稀缺的應(yīng)用價值?！氨倍贰倍虉笪南到y(tǒng)在這樣一種全球用頻形勢下，在L、S頻段這樣稀缺的頻段內(nèi)能夠占有一席之地，付出的艱苦和代價是可想而知的。

國際電聯(lián)發(fā)布的各國衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)資料申報情況（截至2016年1月）

3　“北斗”短報文系統(tǒng)搶占頻率資源的深遠意義

如前文所述，短報文系統(tǒng)功能不是“北斗”作為導(dǎo)航星座系統(tǒng)的主要功能，其頻率資源的使用又面臨如此復(fù)雜的共用、協(xié)調(diào)局面，需要思考是否值得。甚至有觀點認為，索性在“北斗”二代的后續(xù)部署中放棄短報文，不要再為這一導(dǎo)航系統(tǒng)的附屬功能持續(xù)付出相對高昂的代價了。本文不討論“北斗”短報文的應(yīng)用功能，但僅從頻率資源方面分析“北斗”短報文系統(tǒng)所產(chǎn)生的作用及為我國空間業(yè)務(wù)領(lǐng)域長遠發(fā)展帶來的影響，可以得出結(jié)論：“北斗”短報文功不可沒，影響深遠。

（1）提供必要的資源基礎(chǔ)，使導(dǎo)航業(yè)務(wù)、性能擴展成為可能

從當前《無線電規(guī)則》相應(yīng)頻段的劃分可以看到，“北斗”短報文使用頻段是同時劃分給衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)和衛(wèi)星無線電測定業(yè)務(wù)的，由于衛(wèi)星無線電測定業(yè)務(wù)可以包括衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)的使用，因此，在相應(yīng)頻段同時可以用于開展衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)。

眾所周知，衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)的頻率資源異常寶貴，“北斗”系統(tǒng)與GPS、“伽利略”（Galileo）等系統(tǒng)的協(xié)調(diào)漫長而艱苦，有很多文章都提到過。而短報文使用的頻段，正是在中國的推動下，劃分給衛(wèi)星無線電測定業(yè)務(wù)，先是在1區(qū)，后又在全球，盡管地位不同，但至少在規(guī)則上，使衛(wèi)星無線電測定業(yè)務(wù)的使用成為合法的，衛(wèi)星無線電測定業(yè)務(wù)包含衛(wèi)星無線電導(dǎo)航業(yè)務(wù)，這就在規(guī)則上為“北斗”系統(tǒng)使用該頻段開展導(dǎo)航業(yè)務(wù)提供了寶貴的頻率資源。

（2）導(dǎo)航、通信一體化的唯一頻率資源，未來應(yīng)用潛力不可限量

我們對國際電聯(lián)3GHz以下衛(wèi)星系統(tǒng)可以使用的衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)頻率資源進行了梳理。

國際電聯(lián)衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)頻率資源使用情況

根據(jù)上述的簡單梳理，可以看出，衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)頻率資源異常稀缺。由于種種原因，中國在衛(wèi)星通信系統(tǒng)建設(shè)運行方面盡管較早，但在衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)領(lǐng)域卻比較晚，至今沒有民用的移動通信衛(wèi)星系統(tǒng)在軌運行。相應(yīng)的，在頻率資源的儲備方面也比較被動，目前移動通信星座系統(tǒng)的建設(shè)需求、技術(shù)研發(fā)和運營等萬事俱備，而頻率資源的缺乏帶來的巨大障礙日益凸顯，成為這些項目難以解決的困難。

同時，衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)頻率資源異常緊張的局面是全球衛(wèi)星界的共識，通過常規(guī)手段已不可能獲得。目前風起云涌的各自全球星座計劃，無一例外地都在頻率資源問題上舉步維艱，衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)頻率資源幾乎已成為制約全球衛(wèi)星移動業(yè)務(wù)發(fā)展不可逾越的障礙。

而“北斗”短報文系統(tǒng)，則成功地為中國占用了這樣一段異常寶貴的頻率資源，從國家頻率資源的角度看，獲益的不僅是導(dǎo)航系統(tǒng)本身。正是由于“北斗”短報文的規(guī)劃、設(shè)計需要，早在20年前就申報儲備了相應(yīng)頻段，并協(xié)調(diào)、維護至今。同時，通過“北斗”短報文系統(tǒng)的實際啟用，才使得今天的中國能在這個領(lǐng)域占有一席之地。

4　結(jié)束語

對于“北斗”短報文系統(tǒng)，不討論其他的業(yè)務(wù)功能，僅從國際頻率資源爭奪的角度看，其在稀缺的衛(wèi)星移動、衛(wèi)星導(dǎo)航頻率資源方面所實現(xiàn)的價值，已經(jīng)具有等同于開疆擴土的戰(zhàn)略意義，為中國在相應(yīng)空間業(yè)務(wù)領(lǐng)域的未來發(fā)展占據(jù)了一塊陣地。當然，隨著“北斗”二代的建設(shè)部署，“走出去”的同時意味著“北斗”短報文在全球范圍內(nèi)面臨著與“銥”衛(wèi)星系統(tǒng)、“全球星”系統(tǒng)的頻率協(xié)調(diào)，前行之路將異常艱難。但我們相信，中國人的“北斗”不會輕言放棄。

祁首冰/本文編輯

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