兼容与互操作若干问题

谭述森2011 年 5 月上海

中国卫星导航定位应用管理中心China National Administration of GNSS and Applications (CNAGA)

主要内容 :

一、射频兼容的概念二、频率共用的含义及现状三、射频兼容的分析方法四、干扰计算方法

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主要内容 :

五、干扰门限确定依据六、互操作概念与定义七、互操作的意义与贡献八、互操作合作行动

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多个系统导航信号间所产生的射频干扰既不影响本系统内导航性能，也不影响其他系统导航信号的导航性能。这是全球卫星导航业务（ GNSS ）正常工作的需要，也是其他无线电导航系统维持正常工作的需要。

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一、射频兼容的概念


ITU 所制定的相关规则，包括 609 会议所作的努力，都是为解决不同导航系统不同导航信号间射频干扰。 ITU 在兼容方面做了许多工作，包括明确了兼容定义，给出了分析评估的方法，得出了共同评估的标准，如 609 会议给出了卫星无线电导航信号为了不对已经存在的航空无线电导航信号产生影响导航性能的干扰，其 Epfd 不超过 -121.5dBW/ /MHz 。

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一、射频兼容的概念

m2


频率共用的含义是：资源共同使用，责任共同分担。资源：L1: 1559MHz ～ 1610MHz 51MHz

L2: 1215MHz ～ 1300MHz 85MHz

Lc ： 1164MHz ～ 1215MHz 51MHz

共有频谱资源 : 187MHz

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二、频率共用的含义及现状


需求：

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项目

系统

授权信号公开信号

名称带宽(MHz) 排序名称带宽

(MHz) 排序

GPS L1M+L2M 61.38 1 L1C+L2C+L5 24.5 2

GLONASS L1+L2 34 3 L1C+L2C 3

GALILEO PRS1+PRS2+CS 40.92 2 E1+E5 42.96 1

COMPASS B1+B3 38.7(24.6)

3 (4) B1C+B2 42.96 1


按授权信号频谱分离，公开信号可频率共用，四大系统需求为 217.96MHz ，需求 > 资源，频谱重迭不可避免。

COMPASS 授权信号占用频谱最少，排序第 4 。

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授权信号与公开信号的频谱分离是合理的，占有一定带宽是可以理解的，充分分离在资源上是无法实现的。COMPASS 授权信号设计充分考虑了 ITU 规则，又平等考虑了其他系统的利益和频谱分离的可能性，为频谱分离留有了一定的空间。 COMPASS 公开信号设计最大限度地满足四大系统互操作需要。

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改善授权信号频谱分离的思路：

公平合理地考虑多方面对频谱资源的需求，合理使用频谱资源。

授权信号“交叉式”的频谱分离未必优于部分频率重叠。

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任何无线电系统的射频兼容都是通过干扰评估来完成的。包括：电子设备自身电磁兼容，自身系统多个电子设备间的电磁兼容都是通过干扰评估来完成的。

他们间即使工作信号实现了频谱分离，也不能说是兼容的，还要对谐波分量的抑制、热噪声抑制进行评估。

各系统间即使工作频率上有重迭，只要不影响性能，仍然是兼容的。

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三、射频兼容的分析方法


系统间互干扰导致的载噪谱密度比下降值表示为：

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四、干扰计算方法I alt

0

0 0

ref

'ref altalt

C N IC

N C N I I

0 0'

ref alt

C C

N N I I

0N

0'N

refI

是接收机的热噪声功率谱密度。

是接收机噪声及干扰之总功率谱密度。

是系统内自干扰。


干扰评估门限反映了所产生的干扰对导航性能的影响，具体门限值应由双边协商确定。

导航性能包括：定位测速精度、可用性、连续性、完好性。

对定位测速精度的影响包括对信号的捕获能力、测距精度、测速精度、解电文误码率，而测距精度要求更高。

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五 . 干扰门限确定依据


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例如： Dr.John Betz 的方差近似公式：

0 0

2

0 0

0 0

1 0.5 12 1

2 1 2

1 0.5 1 1 1 12 2 12 1 1 2 2

1 0.5 1 1 11 0

2 2

L C

L C

NDLL

L C

B B Td bd

C N T C N d

B B Td bd

C N b b T C N d

B B Tbd

C N b T C N



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2NDLL

b

——用 chip 宽度归一化后的噪声方差——信号带宽 ——相关间距d

LB

T

——码跟踪环路带宽， Hz

——信号积累时间， s

0C N ——接收机载噪比， dB/Hz


在计算来自另一导航信号的干扰时，项变为

0C N

0C N


对导航性能影响的计算，既适合授权信号服务，也适合公开信号服务。

授权服务和公开服务的干扰门限可以不同，由参与方协商确定。

将频谱分离视为解决射频兼容的唯一途径，不符合ITU“ 公平、合理、经济、有效”的频谱使用原则。

过度的“频谱分离”脱离卫星导航频率匮乏的实际，将加深频率匮乏的矛盾。

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互操作是为多个卫星导航系统公开服务效益最大化而提出的系统间相互接入的操作 , 体现了系统操作者或服务商的公民意识和共同愿望。

系统操作者愿意为用户实现最佳导航性能（精度、可用性、连续性、完好性）而达成互操作的共识。这种协议的生成应由双边协调走向多边协调，最终形成一致意见。

互操作不排斥在射频兼容条件下的信号、信息两个层次上的多样性，这种多样性可以为用户多层次需求提供更充分的服务。

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六、互操作概念与定义


多系统公开服务互操作的意义是最大程度满足民用用户导航定位的需要。所提供的资源是所有卫星导航系统、增强系统的总和。导航精度、可用性、连续性、完好性将大幅改善。

互操作将提高频谱资源的利用率，有利于缓和导航频率匮乏与需求量大的矛盾。在现有约 400MHz 可用频段内，选用两个间隔最大的中心频率（ 1176MHz 、 1575MHz ） , 可以使电离层校正效果达最佳程度。在上述两个中心频率之间增加其他的互操作信号，其效率将降低。 18

七、互操作的意义与贡献


真正能达到三频定位效果的第三个可选频率是2500MHz 的 S 频段，推动该频率为全球主要定位业务（ RDSS ）是积极可行的。

互操作工作的最高追求目标是满足任意 4 颗GNSS组合均能得到最佳服务精度。

因此，加强在导航时、坐标系间合作十分必要。

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七、互操作的意义与贡献


根据经济、有效使用频谱资源原则，卫星功率、有效载荷最佳配置的原则以及满足导航性能需求三大原因，支持在 1575MHz 、 1176MHz 频段的互操作。

保留在上述频率范围以外的现有民用服务信号是有益的。

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八、互操作合作行动


支持为实现互操作，开放专利的行动。

支持利用开放专利的行动，为用户提供更廉价、更方便的接收机研制条件。

支持单星性能承诺主张，对民用导航信号质量给予实时监视，发布“可用”“未监视”等标志信息。

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通过地面系统监测用户视场角内的有效卫星数，发布可选择卫星信息，降低用户自主完好性工作量。

对互操作卫星发射 EIRP 最大值与最小值的一致性要求是合理的。

对互操作卫星信号扩频码的互相关性进行评估是必要的，在无知识产权纠纷条件下，选择相同码族是有益的。

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谢谢！

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