李輝 （北京羽尋科技有限公司）

Ka頻段寬帶衛(wèi)星之路有多寬

The Future of Ka-Band Broadband Satellites

李輝 （北京羽尋科技有限公司）

最近幾年衛(wèi)星寬帶已成為空間業(yè)務(wù)領(lǐng)域出現(xiàn)頻度極高的主題詞，似乎預(yù)示著通信衛(wèi)星新的市場(chǎng)增長(zhǎng)和發(fā)展機(jī)遇已經(jīng)到來。作為頻率研究的專業(yè)人員，在熱切關(guān)注寬帶通信衛(wèi)星發(fā)展的同時(shí)，也希望針對(duì)當(dāng)前備受關(guān)注的Ka頻段寬帶通信衛(wèi)星用頻的熱點(diǎn)問題進(jìn)行討論，旨在為相關(guān)業(yè)界同行提供參考。

這里討論的Ka寬帶通信衛(wèi)星頻段指常規(guī)通信衛(wèi)星使用的20GHz/30GHz頻段，具體為27.5～31GHz（地對(duì)空方向）、17.7～21.2GHz（空對(duì)地方向）。相較于典型的傳統(tǒng)Ku頻段1GHz左右的帶寬，Ka通信頻段總帶寬達(dá)7GHz之多（此處指全球統(tǒng)一劃分，個(gè)別區(qū)域劃分情況另外討論），結(jié)合當(dāng)前已趨于成熟的多點(diǎn)波束頻率復(fù)用技術(shù)，使得Ka頻段衛(wèi)星可以在保持甚至提高功率的前提下提供幾十、上百吉赫茲的帶寬容量，是名副其實(shí)的寬帶接入，這也是大多數(shù)業(yè)內(nèi)人士看好衛(wèi)星Ka頻段寬帶接入業(yè)務(wù)的根本原因。

然而，就每個(gè)具體的通信衛(wèi)星操作者而言，從Ka頻段通信衛(wèi)星頻率資源利用的角度，包括合法性、可行性和頻率協(xié)調(diào)不確定性等方面，真的可以在這7GHz頻段中放心、隨心地使用嗎？

1 空間業(yè)務(wù)與地面業(yè)務(wù)的頻率爭(zhēng)奪

2016年7月，美國公布了5G網(wǎng)絡(luò)頻率方案，其中通信衛(wèi)星重點(diǎn)使用的28GHz頻段赫然在列，這一事件在通信衛(wèi)星運(yùn)營商和地面電信業(yè)務(wù)運(yùn)營商中，猶如一根越燒越旺的導(dǎo)火索，成為空間業(yè)務(wù)和地面競(jìng)爭(zhēng)頻譜資源的又一焦點(diǎn)。

又是美國

2016年7月14日，美國聯(lián)邦通信委員會(huì)（FCC）舉行月度會(huì)議，各委員就5G網(wǎng)絡(luò)的部署統(tǒng)一分配無線電頻率資源問題進(jìn)行表決后正式公布了毫米波頻段的分配方案，使美國成為全世界第一個(gè)為5G分配頻譜資源的國家。其公布的分配頻段帶寬共10.85GHz，其中授權(quán)許可頻段3.85GHz，免授權(quán)頻段7 G H z。授權(quán)頻段分別是28 GHz（27.5～28.35GHz）、37GHz（37～38.6GHz）和39GHz（38.6～40GHz）頻段，免授權(quán)頻段是64～71GHz。

美國聯(lián)邦通信委員會(huì)主席維勒在此前出席美國國會(huì)眾議院的一個(gè)聽證會(huì)時(shí)表示，針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)分配頻率資源會(huì)讓美國、本土制造商、企業(yè)家和創(chuàng)新人員獲得主場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，并稱7月16日做出的決定是美國聯(lián)邦通信委員會(huì)今年以來所做的最重要決定。

據(jù)悉，此次分配的頻譜過去不能支持移動(dòng)設(shè)備通信，但是通信技術(shù)進(jìn)步使得這些頻譜變得更有價(jià)值。與低頻頻段相比，這些高頻頻段的空間多出了4倍，能夠更快速傳輸數(shù)據(jù)。美國目前有多家移動(dòng)運(yùn)營商正在爭(zhēng)取獲得5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營牌照，美國電話電報(bào)公司（AT＆T）、威瑞森無線公司（Verizon）等已經(jīng)開始進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試。在全球市場(chǎng)，一些國家的運(yùn)營商也已經(jīng)進(jìn)行前期試驗(yàn)和測(cè)試。

剛剛打響的戰(zhàn)斗

在2015年11月底結(jié)束的世界無線電通信大會(huì)（WRC）上，在討論未來大會(huì)議程過程中，空間業(yè)務(wù)（衛(wèi)星）與地面業(yè)務(wù)[國際移動(dòng)通信系統(tǒng)（IMT）5G]之間就28GHz頻率是否用于國際移動(dòng)通信系統(tǒng)候選頻段問題的矛盾就已呈現(xiàn)。韓國和美國一直強(qiáng)烈支持28GHz頻段，并在WRC－15大會(huì)上表明，他們將繼續(xù)研究28GHz用于5G。但是，在眾多傳統(tǒng)通信衛(wèi)星運(yùn)營商的強(qiáng)烈反對(duì)下，該頻段未能包括在下屆大會(huì)的討論議題中（即WRC－19議題1.13，研究在24.25～86GHz頻率范圍內(nèi)共11個(gè)候選頻段，為國際移動(dòng)通信系統(tǒng)的未來發(fā)展確定頻段的可能性）。

WRC－15大會(huì)的這一結(jié)果讓很多希望推動(dòng)5G發(fā)展的國家的地面運(yùn)營商對(duì)國際電信聯(lián)盟（ITU）的工作非常失望，并且頗有指責(zé)。移動(dòng)通信行業(yè)內(nèi)人士對(duì)被確定用于國際移動(dòng)通信系統(tǒng)的頻譜數(shù)量表示不滿，并質(zhì)疑國際電信聯(lián)盟對(duì)技術(shù)快速變革的反應(yīng)力不足。美國聯(lián)邦通信委員會(huì)委員米歇爾甚至寫了一篇文章，藉此表達(dá)他對(duì)2015年世界無線電通信大會(huì)會(huì)議結(jié)果的不滿，“這讓我開始思考WRC－15所發(fā)生的事，其帶來的實(shí)際效果，及其后續(xù)對(duì)國際電信聯(lián)盟這個(gè)角色的影響。這些慣例很可能會(huì)破壞世界無線電通信大會(huì)未來的價(jià)值，并且讓國際電信聯(lián)盟更可能淪為受制于政府與現(xiàn)有頻譜用戶控制的工具，從而阻礙了頻譜效率與技術(shù)進(jìn)展?！?/p>

從第三方角度看來，國際電信聯(lián)盟所受到的這些指責(zé)有相當(dāng)大一部分是替各國主管部門承擔(dān)的，國際電信聯(lián)盟作為協(xié)調(diào)政府間電信事務(wù)的國際組織，從內(nèi)容到形式都只是反映各成員國的立場(chǎng)。因此，如果WRC－19新議題未能如地面電信運(yùn)營商所愿將更多的頻率資源納入研究范圍，也是大部分成員國主管部門在謹(jǐn)慎平衡各自國內(nèi)的衛(wèi)星與地面業(yè)務(wù)的發(fā)展需要和利益訴求后作出的共同選擇。

因此，可以說地面5G網(wǎng)絡(luò)與空間業(yè)務(wù)衛(wèi)星系統(tǒng)在Ka頻段頻率的競(jìng)爭(zhēng)才剛剛開始，在未來一個(gè)研究周期內(nèi)必將愈演愈烈。

Ka頻段究竟屬于誰

對(duì)于很多通信衛(wèi)星運(yùn)營商而言，Ka頻段（此處僅討論28GHz）于1976年劃分給衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)以來，似乎就是衛(wèi)星領(lǐng)域獨(dú)占的。不得不說，這種認(rèn)知在5G的概念出現(xiàn)之前確實(shí)從未受到過質(zhì)疑；從實(shí)際應(yīng)用角度看，很多國家早在21世紀(jì)初就發(fā)射運(yùn)營包含Ka頻段載荷的通信衛(wèi)星，目前能夠查詢到的在國際電信聯(lián)盟登記的Ka頻段網(wǎng)絡(luò)資料可以追溯到20世紀(jì)80年代。2010年以來，隨著Ka頻段衛(wèi)星器件、單機(jī)和多波束天線等技術(shù)水平的提高和市場(chǎng)需求的逐漸清晰，Ka頻段高吞吐量衛(wèi)星（HTS）正在迎來高速發(fā)展的春天。

但是，不可否認(rèn)的是，Ka頻段在劃分給衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)以前，就已經(jīng)劃分給地面固定、移動(dòng)業(yè)務(wù)了，并且在劃分給衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)以后，地面業(yè)務(wù)作為主要業(yè)務(wù)劃分仍舊保留在頻率劃分表中，即在這個(gè)頻段上幾十年來始終是空間、地面業(yè)務(wù)頻率共用的。當(dāng)然，與衛(wèi)星業(yè)務(wù)在該頻段經(jīng)歷的漫長(zhǎng)的發(fā)展、成熟過程不同，地面國際移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展太快了。中國3G牌照正式運(yùn)營于2009年初，到2013年底發(fā)放4G牌照僅用了5年時(shí)間；工信部明確表示，將于2016年開始開展5G技術(shù)試驗(yàn)和商用牌照發(fā)放的前期研究，積極參與國際標(biāo)準(zhǔn)制訂；國際方面，歐盟于2013年2月宣布，將撥款5000萬歐元用于加快5G移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)劃到2020年推出成熟的標(biāo)準(zhǔn)；而日本公用電報(bào)電話公司（NTT DoCoMo）2013年10月表示，考慮在2020年東京奧運(yùn)會(huì)前商用5G。業(yè)務(wù)迅猛發(fā)展也意味著對(duì)頻譜資源的迫切需求。如今，Ka甚至更高頻段用于移動(dòng)系統(tǒng)早已不是天方夜譚了。

空間業(yè)務(wù)與地面業(yè)務(wù)在頻率資源上的競(jìng)爭(zhēng)由來已久，從當(dāng)年衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)的3.5GHz擴(kuò)展C頻段，到衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)在國際移動(dòng)通信系統(tǒng)衛(wèi)星部分的S頻段，再到WRC－15上衛(wèi)星廣播（數(shù)字聲音）業(yè)務(wù)的L頻段，衛(wèi)星業(yè)務(wù)領(lǐng)域始終處于被動(dòng)防守的狀態(tài)，現(xiàn)在連衛(wèi)星系統(tǒng)即將展開大規(guī)模應(yīng)用的Ka頻段也難逃被卷入競(jìng)爭(zhēng)的局面。

空間業(yè)務(wù)和地面業(yè)務(wù)在Ka頻段頻率資源的競(jìng)爭(zhēng)是不可避免的。地面電信運(yùn)營商希望推動(dòng)國際移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展，需要為5G尋求全球統(tǒng)一的、有足夠帶寬的頻譜資源；而通信衛(wèi)星運(yùn)營商正面臨傳統(tǒng)業(yè)務(wù)向高吞吐量寬帶接入業(yè)務(wù)的全面演進(jìn)的歷史機(jī)遇，Ka頻段資源不可或缺?？臻g業(yè)務(wù)與地面業(yè)務(wù)系統(tǒng)間看似在爭(zhēng)奪頻率，用來發(fā)展各自的系統(tǒng)，其爭(zhēng)奪本質(zhì)其實(shí)是“寬帶接入市場(chǎng)”。可以說，這是一場(chǎng)勢(shì)均力敵的競(jìng)爭(zhēng),無論結(jié)果如何，Ka頻段可以是高吞吐量衛(wèi)星的Ka頻段，也可以是國際移動(dòng)通信系統(tǒng) 5G的Ka頻段，但最終都將是服務(wù)于“寬帶接入”市場(chǎng)的Ka頻段。

未來即將來臨

即使在現(xiàn)行國際規(guī)則框架下，頻率資源也不會(huì)天然獲得。衛(wèi)星通信業(yè)務(wù)與地面電信業(yè)務(wù)運(yùn)營商的這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)最早有可能揭曉的時(shí)間是2020年前后。伴隨著2019年世界無線電通信大會(huì)的召開，國際移動(dòng)通信系統(tǒng)寬帶頻率方案一旦確定，5G網(wǎng)絡(luò)商業(yè)運(yùn)行將成為可能。但是，這中間的道路卻必定不可能一帆風(fēng)順。

誠然，基于當(dāng)前的《無線電規(guī)則》,在28GHz頻段，移動(dòng)業(yè)務(wù)作為主要業(yè)務(wù)劃分已經(jīng)存在了很多年。同時(shí)，各國可以在國際規(guī)則框架下根據(jù)自己國家的實(shí)際情況和需要制定自己的頻率劃分并進(jìn)行具體業(yè)務(wù)系統(tǒng)的頻率規(guī)劃。因此，美國聯(lián)邦通信委員會(huì)此次為5G進(jìn)行頻率分配，從頻率管理的法理上擁有毋庸置疑的效力，但考慮到國際移動(dòng)通信系統(tǒng)需要全球統(tǒng)一的頻率資源，在國際電信聯(lián)盟研究體系內(nèi)未能取得一致的情況下，美國此舉還是需要承擔(dān)一定的風(fēng)險(xiǎn)的。

對(duì)此，美國聯(lián)邦通信委員會(huì)在7月16日做出的決定，充分闡釋了美國政府推動(dòng)5G產(chǎn)業(yè)的決心。美國聯(lián)邦通信委員會(huì)委員杰西卡于2016年2月在華盛頓的一場(chǎng)演講中提到：“當(dāng)我們把眼光放遠(yuǎn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)有些地方是美國必須獨(dú)自前往的。其中包含了28GHz頻帶……只不過，去年在日內(nèi)瓦舉辦的世界無線電通信大會(huì)上并沒有把這個(gè)頻帶納入討論，也未將它列在5G頻譜研究列表中。然而，由于這個(gè)頻帶可分配至全球的移動(dòng)應(yīng)用，所以我認(rèn)為美國應(yīng)該繼續(xù)探索這個(gè)新頻譜。韓國與日本都已經(jīng)著手測(cè)試這個(gè)頻帶，我們現(xiàn)在也不能停下腳步。我們必須獨(dú)自向前，并在年底前完成適用于28GHz頻帶的架構(gòu)?！?/p>

同時(shí)，其他國家的地面運(yùn)營商也紛紛采取了自己的對(duì)策。中國華為公司在表示支持美國和韓國在WRC－19之前開展5G研發(fā)的同時(shí)也提出：“從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度看，美國和韓國通過自下而上的方式推動(dòng)28GHz用于國際移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)是合理的，但這種策略由于存在不確定性，市場(chǎng)成本可能會(huì)很高?！币虼?，華為公司希望在24～27GHz頻段發(fā)展5G，這樣相對(duì)容易擴(kuò)展至28GHz。Orange頻譜戰(zhàn)略董事史蒂夫也表示：“只有美國和韓國支持28GHz是不夠的，我們需要像中國或印度這樣更大的市場(chǎng)，以確保整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)?；l(fā)展，這對(duì)歐洲各國做出決策非常關(guān)鍵?！?愛立信公司則認(rèn)為：“國際電信聯(lián)盟的工作對(duì)于統(tǒng)一全球移動(dòng)業(yè)務(wù)頻率來說，仍然是必不可少的。但由于來自衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，使移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)界需要在國際電信聯(lián)盟之外推動(dòng)。我們確實(shí)希望在國際電信聯(lián)盟的框架內(nèi)開展工作，但這其中牽扯的是兩種不同利益。有時(shí)候，衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)是從更高的社會(huì)層面和需求提出自己的反對(duì)意見，但是，移動(dòng)通信和衛(wèi)星兩個(gè)產(chǎn)業(yè)之間的矛盾是不同社會(huì)層面的利益沖突，迫切需要以一種公平的方式平衡二者之間對(duì)于頻譜的競(jìng)爭(zhēng)?！?/p>

以全球、寬帶為標(biāo)志的5G即將到來。美國已走出第一步，旗幟鮮明的頻率資源分配方案實(shí)施在即，后續(xù)各國地面移動(dòng)運(yùn)營商的跟進(jìn)已經(jīng)沒有懸念；而通信衛(wèi)星運(yùn)營商又會(huì)作出何種反應(yīng)呢？是盡量延續(xù)地面5G在本國的推進(jìn)，大規(guī)模建設(shè)Ka衛(wèi)星項(xiàng)目并重點(diǎn)占用相關(guān)頻段？還是在衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)中避開使用低端頻率，減小未來從該頻率遷離現(xiàn)有業(yè)務(wù)可能帶來的巨大風(fēng)險(xiǎn)？或者是與地面運(yùn)營商一起研究天地一體化通信系統(tǒng)的可行性？更為嚴(yán)峻的是，如果28GHz應(yīng)用于國際移動(dòng)通信系統(tǒng)一旦證明是可行的，那么是否意味著整個(gè)Ka頻段在技術(shù)上用于國際移動(dòng)通信系統(tǒng)的可行性呢？空間業(yè)務(wù)運(yùn)營商又將何去何從？

2 非地球同步軌道星座與地球同步軌道衛(wèi)星的矛盾

通信衛(wèi)星系統(tǒng)按軌道可以分為地球同步軌道（GSO）和非地球同步軌道（NGSO）系統(tǒng)，公眾所熟知的地球靜止軌道通信衛(wèi)星按《無線電規(guī)則》中相關(guān)定義都屬于地球同步軌道系統(tǒng)（軌道傾角在15°以內(nèi)的同步軌道衛(wèi)星），而當(dāng)前討論非常熱烈的“另外三十億人”（O3b）、“一網(wǎng)”（OneWeb）等星座項(xiàng)目則屬于典型的非地球同步軌道系統(tǒng)。由于歷史原因，1997年之前，使用地球靜止軌道衛(wèi)星系統(tǒng)是通信衛(wèi)星領(lǐng)域的絕對(duì)主流，相應(yīng)通信頻段的劃分、管理和申報(bào)、協(xié)調(diào)程序也是結(jié)合有限的地球靜止軌道頻率資源特點(diǎn)制定實(shí)施的。

規(guī)則基礎(chǔ)

伴隨著20世紀(jì)90年代的第一輪星座熱潮，通過非地球同步軌道系統(tǒng)開展星座通信的想法和項(xiàng)目紛紛涌現(xiàn)，從頻率資源管理規(guī)則和應(yīng)用技術(shù)方面提出了迫切需求，國際電聯(lián)從1995年世界無線電通信大會(huì)開始就《無線電規(guī)則》中引入適用于非地球同步軌道系統(tǒng)開展衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)（FSS）、衛(wèi)星移動(dòng)業(yè)務(wù)（MSS）的內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)、深入的研究。

大會(huì)決議中明確提出：“需要在地球同步軌道的衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)系統(tǒng)和非地球同步軌道的衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)系統(tǒng)間以及地球同步軌道與非地球同步軌道的衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)系統(tǒng)間競(jìng)爭(zhēng)的基礎(chǔ)上”，通過頻率共用實(shí)現(xiàn)相應(yīng)業(yè)務(wù)?；诖?，WRC－97對(duì)《無線電規(guī)則》進(jìn)行修訂，引入了著名的22.2條款（RR1998版本中的條款號(hào)為S22.2），即非地球同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)使用衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)、衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)（BSS）劃分頻段時(shí)不得對(duì)使用地球同步軌道的衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)、衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)衛(wèi)星系統(tǒng)造成不可接受的干擾，并不得要求其保護(hù)，同時(shí)做出新的劃分，規(guī)定非同步軌道的衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)系統(tǒng)使用18.8～19.3GHz/28.6～29.1GHz頻段，對(duì)1995年11月18日之后投入使用（報(bào)送通知資料）的同步軌道的衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)系統(tǒng)衛(wèi)星不再提供保護(hù)，而是按無線電規(guī)則第9.11A條款進(jìn)行協(xié)調(diào)（即所謂的先登先占），即上述22.2條款不適用。

上述頻率劃分和條款意味著，在C、Ku、K a等劃分給衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)的頻率資源中（也是公眾所熟知的迄今為止絕大多數(shù)地球靜止軌道通信衛(wèi)星系統(tǒng)所使用的所有頻段），除18.8～19.3GHz/28.6～29.1GHz頻段外的頻段，當(dāng)用于非地球同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)時(shí)，地位始終低于地球同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)，無論資料申報(bào)時(shí)間早晚，包括未來不斷申報(bào)的地球同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)；而在18.8～19.3GHz/28.6～29.1GHz這500MHz頻段中，非地球同步軌道系統(tǒng)與地球同步軌道系統(tǒng)公平競(jìng)爭(zhēng)，頻率共用。

此后20年來從未中斷過的非地球同步軌道通信星座系統(tǒng)夢(mèng)想得以前仆后繼，正是基于當(dāng)年奠定的這一規(guī)則基礎(chǔ)。當(dāng)然，如今的第二次星座浪潮中的衛(wèi)星系統(tǒng)的技術(shù)特性已開始超越上述規(guī)則的范圍了，這似乎也在預(yù)示規(guī)則的滯后和新規(guī)則的建立。

技術(shù)基礎(chǔ)

上述條款生效近20年來從未像今天這樣備受關(guān)注，由于傳統(tǒng)地球同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)間的頻率兼容模式相對(duì)成熟而固化，無非是分頻、極化復(fù)用、軌道位置間隔乃至覆蓋區(qū)域隔離等措施的配合使用，但新一輪軌道革命引發(fā)的非地球同步軌道通信星座熱潮徹底打破了這個(gè)平衡，讓本來就已十分激烈的通信衛(wèi)星頻率資源競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)趨于白熱化。

與地球同步軌道衛(wèi)星不同，非地球同步軌道星座系統(tǒng)由于其時(shí)變特性，衛(wèi)星在空間的實(shí)時(shí)位置與運(yùn)行的軌道、任務(wù)要求以及初始狀態(tài)相關(guān)，并動(dòng)態(tài)變化，與其他系統(tǒng)間的干擾關(guān)系也因而隨時(shí)間變化，或者說是隨干擾源及被干擾對(duì)象相對(duì)位置的變化而變化，需要用時(shí)間統(tǒng)計(jì)和功率水平兩個(gè)維度來定義干擾標(biāo)準(zhǔn)和干擾程度。這些特點(diǎn)決定了，不管是兩個(gè)或多個(gè)非地球同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)間，還是非地球同步軌道星座系統(tǒng)與地球同步軌道衛(wèi)星間的頻率兼容性評(píng)估方法變得相對(duì)復(fù)雜，往往需要通過計(jì)算機(jī)仿真等方法進(jìn)行分析。

為此，國際電聯(lián)在WRC－95引入非地球同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)的過程中，為保護(hù)原有地球同步軌道衛(wèi)星的既定權(quán)益和用頻安全進(jìn)行了大量的技術(shù)討論和研究，并為此建立相關(guān)頻段的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)（具體見《無線電規(guī)則》第22條），除前文提到的22.2相關(guān)協(xié)調(diào)地位的條款外，還涉及許多非地球同步軌道與地球同步軌道頻率共用的技術(shù)條件?，F(xiàn)將與Ka頻段通信衛(wèi)星業(yè)務(wù)限制要求相關(guān)的主要內(nèi)容介紹如下：

1）非地球同步軌道的衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)系統(tǒng)的衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)在達(dá)到地球表面任一點(diǎn)的等效功率通量密度不得超過《無線電規(guī)則》表22－1B、22－1C中規(guī)定的限值；

2）非地球同步軌道的衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)系統(tǒng)的所有地球站發(fā)射信號(hào)在達(dá)到地球靜止軌道任一點(diǎn)的等效功率通量密度不得超過《無線電規(guī)則》表22－2、22－3中規(guī)定的限值；

3）地球同步軌道衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)系統(tǒng)的軌道位置保持精度、波束指向精度和相關(guān)地球站偏軸等效全向輻射功率（EIRP）密度需要滿足22.7、22.19、22.26等相關(guān)條款提出的限值。

各自面臨的挑戰(zhàn)

然而，由于規(guī)則中僅提供了非地球同步軌道與地球同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)頻率兼容性判斷標(biāo)準(zhǔn)和方法，如何實(shí)現(xiàn)共用（或者說在上述標(biāo)準(zhǔn)一旦突破的情況下，如何消除潛在干擾）仍是擺在非地球同步軌道與地球同步軌道衛(wèi)星操作者面前的巨大問題。

（1）針對(duì)地球同步軌道通信衛(wèi)星運(yùn)營商

上述情況意味著，對(duì)地球同步軌道通信衛(wèi)星運(yùn)營商而言，在開展其Ka頻段衛(wèi)星項(xiàng)目計(jì)劃時(shí)，特別是在進(jìn)行先期頻率方案論證時(shí)，在7GHz可選擇頻段中，不但需要考慮與其他使用地球同步軌道的同類衛(wèi)星系統(tǒng)間（包括本國的與國際上的）的頻率兼容性，還要考慮在18.8～19.3GHz/28.6～29.1GHz這500MHz頻段中與已申報(bào)并建立國際協(xié)調(diào)地位的非地球同步軌道星座系統(tǒng)的頻率兼容性和協(xié)調(diào)風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)當(dāng)前國際電聯(lián)數(shù)據(jù)庫公布的已申報(bào)27.5～31GHz頻段的非地球同步軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)已近40個(gè)。

（2）針對(duì)非地球同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)運(yùn)營商

當(dāng)然，歷史原因形成的地球同步軌道衛(wèi)星操作者在大部分頻段的協(xié)調(diào)中占有一定優(yōu)勢(shì)，因此尋找并采取干擾規(guī)避措施就成為非地球同步軌道通信星座操作者的共同課題。公眾所熟知的一網(wǎng)公司等都在這方面進(jìn)行了大量研究和協(xié)調(diào)，其迄今為止最有效的措施之一就是利用其衛(wèi)星與地球同步軌道衛(wèi)星軌道高度差產(chǎn)生的隔離角避免干擾。

前景預(yù)判

換一個(gè)角度看地球同步軌道衛(wèi)星與新一代非地球同步軌道衛(wèi)星運(yùn)營商對(duì)頻譜資源的爭(zhēng)奪，從提高頻譜資源利用率的思路與角度考慮，這種爭(zhēng)奪別具價(jià)值。筆者認(rèn)為，這種非地球同步軌道與地球同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)爭(zhēng)奪頻率資源的本質(zhì)是頻率資源的空間復(fù)用；如同地球靜止軌道不同軌道位置的衛(wèi)星在充分協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)同頻、同區(qū)域的頻率共用一樣，如果能夠找到頻率共用的技術(shù)措施，非地球同步軌道與地球同步軌道只是在不同軌道（高度）上的頻率復(fù)用，甚至地球同步軌道本來就是一種特殊的軌道，本質(zhì)是頻率的空間復(fù)用。由此，可以看到其巨大的提高頻譜利用率的發(fā)展空間，對(duì)來自/指向不同空間位置的衛(wèi)星的無線電頻率信號(hào)能夠加以區(qū)分，就意味著非地球同步軌道和地球同步軌道、不同軌道高度/傾角的非地球同步軌道星座系統(tǒng)間的頻率可以實(shí)現(xiàn)共用，這將極大程度地提高頻譜利用效率。

從目前國際電聯(lián)的規(guī)則框架看，提供了這種可能性；但從實(shí)際各國操作、協(xié)調(diào)現(xiàn)狀看，各操作者普遍處于一種競(jìng)爭(zhēng)、對(duì)抗、獨(dú)占、過度保護(hù)的心態(tài)，以頻率占有而不是有效利用為目的的協(xié)調(diào)，基本談不上有效的技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)共用。顯然，這不是技術(shù)問題，而是利益問題，更是發(fā)展理念問題。

事實(shí)上，我們已經(jīng)看到，在短期內(nèi)兩方面無法就非地球同步軌道與地球同步軌道衛(wèi)星系統(tǒng)尋求頻率共用達(dá)成共識(shí)的情況下，已經(jīng)有衛(wèi)星操作者希望通過非地球同步軌道與地球同步軌道的衛(wèi)星項(xiàng)目的合作，讓利益沖突的雙方成為一家，共同考慮非地球同步軌道和地球同步軌道系統(tǒng)的兼容操作，取長(zhǎng)補(bǔ)短，謀求共贏。無論如何，這種趨勢(shì)無疑是抬高了寬帶通信衛(wèi)星協(xié)調(diào)使用Ka頻段的門檻，對(duì)新的衛(wèi)星運(yùn)營商而言，通過常規(guī)程序完成協(xié)調(diào)獲得足夠的Ka頻段資源將日益困難。

3 總結(jié)

以上僅對(duì)通信衛(wèi)星常規(guī)使用的Ka頻段當(dāng)前面臨的兩大熱點(diǎn)問題進(jìn)行了分析，實(shí)際上，Ka頻段的選擇還有其他約束條件，如眾所周知的高端1GHz帶寬（30～31GHz/20.2～21.2GHz）通常為軍事通信衛(wèi)星所用，與之同頻協(xié)調(diào)將非常困難；另外新老衛(wèi)星操作者當(dāng)前普遍加強(qiáng)的頻譜占用意識(shí)反映在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上不是盡量提高頻譜利用率，而是盡量占滿上下行各3.5GHz的劃分帶寬，讓衛(wèi)星操作者之間的協(xié)調(diào)往往比預(yù)期的要復(fù)雜很多。

Ka頻段劃分給衛(wèi)星固定業(yè)務(wù)上行下行共計(jì)7GHz帶寬的頻率，理論上通過波束/區(qū)域復(fù)用，每個(gè)軌道位置都應(yīng)該可以容納一顆以上的寬帶通信衛(wèi)星，頻率軌道資源的緊張似乎無從談起。然而從以上Ka頻段的熱點(diǎn)問題分析可以看到，對(duì)于此前沒有開展衛(wèi)星頻率資源儲(chǔ)備的新衛(wèi)星操作者而言，在考慮與其他業(yè)務(wù)/系統(tǒng)頻率共用基礎(chǔ)上的頻率方案論證與協(xié)調(diào)，仍是十分復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，往往發(fā)現(xiàn)這么寬的頻率資源中能夠?yàn)槲宜?、為我所用的卻很少。

其實(shí)，幾乎所有頻率資源都不是某種業(yè)務(wù)、某個(gè)系統(tǒng)獨(dú)占的，對(duì)于任何無線電業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)營者而言，頻率資源問題永遠(yuǎn)是最頂層、最具戰(zhàn)略性和顛覆性的要素之一。

郭晗/本文編輯