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基于4色复用的多波束低轨卫星系统

邻区干扰分析与优化

文丨国家无线电监测中心深圳监测站周平陈祺

占钟明权邵润通通讯作者

摘要：针对低轨卫星多波束系统中4色频率复用引发的邻区同频干扰问题，本文基于19波束组网场

景建立真实参数干扰模型，系统推导了用户位置与信干比（Signal-to-InterferenceRatio，SIR）的定

量关系（波束中心SIR约22dB，边缘降至7dB）。针对边缘用户SIR恶化问题，提出了动态功率调控、

频谱避让和时－空跳波束协同的多维优化策略：通过星载智能决策单元实时感知拓扑变化，在功率域增强

了目标信号等效全向辐射功率（EquivalentIsotropicallyRadiatedPower，EIRP）；在频域设计保

护带动态隔离干扰，在时一空域联合优化波束驻留时间与覆盖区域。该策略为低轨卫星动态干扰抑制提供

了系统性理论参考。

多个独立通信波束分别覆盖不同地理区域，在显著提升系

0引信统通信效率与整体容量的同时，也面临着相邻波束间同频

干扰的关键挑战。该干扰现象主要源于波束旁瓣辐射效

近年来，全球低轨卫星互联网发展迅猛，我国“星网应：波束主瓣负责定向覆盖目标服务区域，而旁瓣辐射导

星座”“干帆星座”等重大工程相继启动，致力于构建全球致非主瓣方向的信号泄漏，导致相邻波束区域的信号交

覆盖的高速通信网络。凭借低时延、广覆盖等优势，低轨卫叠，从而引发同频干扰问题。如图1所示，本文探讨的

星已成为6G天地一体化网络的核心组成部分1。然而，随多波束低轨卫星系统采用了凝视波束技术。在卫星运行期

着用户容量需求的激增，单星需部署数十个波束以实现密集间，所有下行波束能够持续跟踪并覆盖地面的波束小区，

覆盖，由此引发的相邻波束间同频干扰问题愈发突出，成为直至波束的仰角超出预设范围。该系统共部署了19个波

制约低轨卫星系统性能的关键瓶颈。多波束技术虽通过空间束，每个波束对应一个地面小区。为了实现不同波束之间

分隔与频率复用提升了频谱效率，但其性能受限于相邻波的频谱隔离和高效利用，系统下行链路采用右旋圆极化4

束干扰2)。在典型的4色频率复用方案中，同频波束间隔较色频率复用体制。该体制将系统总频率资源划分为四个不

小，波束交叠区域用户遭受显著的同频干扰。现有研究多集同大小的子频带，并分别以红色、绿色、紫色和蓝色进行

中于静止轨道卫星的静态干扰抑制，而低轨卫星的快速运动标识。这些子频带被分配给地理上相隔一定距离的波束，

性、动态拓扑变化以及多普勒频移效应，使得传统干扰管理从而确保频谱资源的高效利用和波束间的有效隔离。为简

方法难以直接适用[3。针对上述问题，本文以典型低轨卫星化模型，本文假设每个波束小区均配置单用户终端，其主

参数为基准，聚焦19波束和4色复用场景，系统研究相邻要受到6个最近邻同色同极化波束的干扰影响。

波束干扰的产生机理与优化方法。具体而言，本文建立基

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于真实参数的干扰模型，量化用户位置与信干比（Signal-出站入站

to-InterferenceRatio，SIR）的关系，揭示波束中心至边

缘SIR从22dB非线性衰减至7dB的现象。在此基础上，

提出了一套涵盖功率、频率、时域和空间域的全方位优化策

略，抑制相邻波束间的同频干扰，提升边缘用户的SIR，改

善用户体验和提升系统整体性能。

1系统模型与干扰建模

1.1系统场景

多波束卫星通信系统通过多波束协同覆盖技术，利用