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本篇內(nèi)容是有關(guān)FCC針對(duì)SDARS（Satellite Digital Audio Radio Service：衛(wèi)星數(shù)字廣播服務(wù)）空間站及其相關(guān)的地面中繼器（terrestrial repeaters）的技術(shù)要求。
01、了解一下SDARS
我們先來了解一下SDARS。二十多年前，世界上第一座SDARS衛(wèi)星數(shù)字廣播服務(wù)站在美國(guó)建成，這是繼衛(wèi)星移動(dòng)通信、衛(wèi)星電視直播之后的又一大衛(wèi)星業(yè)務(wù)。
同為音頻廣播，那么SDARS與傳統(tǒng)的FM和AM相比有什么優(yōu)勢(shì)呢？大多數(shù)調(diào)幅和調(diào)頻廣播電臺(tái)的信號(hào)最遠(yuǎn)只能達(dá)到三四十英里。在長(zhǎng)途駕車穿越不同城市時(shí)，就必須頻繁更換電臺(tái)。SDARS系統(tǒng)將信號(hào)從地面站發(fā)射到幾顆軌道衛(wèi)星，再由衛(wèi)星返回地球，覆蓋的距離比傳統(tǒng)的調(diào)幅和調(diào)頻無線電更遠(yuǎn)，可達(dá)兩萬多英里。另外，數(shù)字廣播提供了大量AM或FM模擬系統(tǒng)所不具備的優(yōu)勢(shì)。廣播是一種音頻服務(wù)，因此消費(fèi)者自然會(huì)將其與最普遍的高品質(zhì)音頻技術(shù)--光盤（CD）進(jìn)行比較。例如將調(diào)頻接收器放在移動(dòng)的車輛中（收聽廣播的典型情況），調(diào)頻所經(jīng)歷的信道缺陷會(huì)迅速降低音質(zhì)。?而SDARS聽眾卻可以通過數(shù)字收音機(jī)直接收聽到100多個(gè)波段的音樂、新聞和體育節(jié)目，且音質(zhì)清晰悅耳，可與CD媲美。并且，數(shù)字收音機(jī)的錯(cuò)誤修復(fù)軟件和存儲(chǔ)芯片還具有4秒鐘的記憶功能，保證信號(hào)暫時(shí)中斷時(shí)聽眾也不會(huì)錯(cuò)過喜愛的節(jié)目。
所以SDARS 技術(shù)主要用于汽車。如下圖所示，在美國(guó)汽車的鯊魚鰭天線中，可能就有用于SDARS的接收天線：
那么SDARS的頻段是什么呢？
在美國(guó)空對(duì)地的頻率有25MHz，從2320MHz到 2345MHz。如下表所示，這些頻段被進(jìn)一步劃分為用于各種廣播公司的子頻段。
| SDARS空對(duì)地頻段 | 服務(wù)用戶 |
|---|---|
| 2320 - 2324.54 MHz | Sirius Satellite |
| 2324.54 - 2327.96 MHz | Sirius Terrestrial Repeaters |
| 2327.96 - 2332.5 MHz | Sirius Satellite |
| 2332.5 - 2336.225 MHz | XM Satellite |
| 2336.225 - 2341.285 MHz | XM Terrestrial Repeaters |
| 2341.285 - 2345 MHz | XM Satellite |
但由于鄰近的WCS（Wireless?Communications Service）（頻段為2305-2320 和 2345-2360 MHz，主要用于移動(dòng)語音和數(shù)據(jù)服務(wù)）許可業(yè)務(wù)，與SDARS的干擾協(xié)調(diào)問題一直存在。
有關(guān)地對(duì)空的上行頻段，我們放在下面再說。先來看一下SDARS的衛(wèi)星軌道。XM衛(wèi)星廣播站通過兩顆位于美國(guó)上空的地球同步衛(wèi)星（Geostationary orbit）向全美轉(zhuǎn)播節(jié)目。Sirius公司，則是利用在高傾斜橢圓軌道（Highly inclined elliptical orbit）上運(yùn)行的3顆人造地球衛(wèi)星進(jìn)行廣播。
有關(guān)地球同步軌道，可以參考我們之前學(xué)習(xí)的GSO和GEO到底如何區(qū)分？。那么什么是高傾斜橢圓軌道（Highly inclined elliptical orbit）？如下圖所示，主要是近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)的高度。三顆SIRIUS衛(wèi)星（每顆重約 3,760 千克）在一個(gè)蛋形（橢圓形）軌道上運(yùn)行，軌道低處為23979 km，高處為 46992km，傾角為 63.4 度。
02、SDARS空間站和地面中繼器的技術(shù)要求
上面我們已經(jīng)說了SDARS空對(duì)地的下行鏈路頻率。FCC將 S 波段的 2.3 GHz 頻譜分配給SDARS使用。最初有四家公司申請(qǐng)指定的 S 波段，但只有兩家公司在 1997 年分別支付 8000 多萬美元后獲得了FCC的許可證。就是我們上面提到的Sirius（天狼星）衛(wèi)星廣播（前身為 CD 廣播）和 XM 廣播（前身為美國(guó)移動(dòng)廣播）。他們?yōu)槊绹?guó)提供 100 多個(gè)頻道和高質(zhì)量的數(shù)字廣播服務(wù)。
1、FCC對(duì)SDARS在頻率上的具體規(guī)定：
(1)?專用SDARS許可證僅限于 2320-2345 MHz頻段；
(2) SDARS可使用兩個(gè)12.5 MHz 頻率分配：2320.0-2332.5 MHz 和 2332.5-2345.0 MHz；
(3)?那么遙測(cè)信標(biāo)（telemetry beacons）所使用的頻段，也在這一段專用頻率中提供；
(4)?每個(gè)許可證持有者可在其專用頻率分配范圍內(nèi)使用交叉極化，和/或根據(jù)與其他SDARS 許可證持有者的共同協(xié)議，在這些許可證持有者的頻率分配范圍內(nèi)使用交叉極化傳輸。共同商定使用交叉極化傳輸?shù)某肿C者，應(yīng)在專用頻率分配的持證者與其他管理機(jī)構(gòu)開始協(xié)調(diào)之前，向委員會(huì)申請(qǐng)批準(zhǔn)該協(xié)議；
(5)?允許在以下固定衛(wèi)星服務(wù)頻段使用上行鏈路網(wǎng)絡(luò)：7025-7075MHz和6725-7025MHz（僅限西經(jīng)101°軌道位置）。
2、FCC對(duì)SDARS地面中繼器的功率限值規(guī)定如下：
(1) SDARS 地面中繼器的功率水平必須小于或等于 12kW平均 EIRP，最大峰值與平均功率比為 13dB。
(2) 允許 SDARS 中繼器以高于12 kW 平均 EIRP 的功率水平運(yùn)行，除非可能受影響的WCS持證者提供書面通知，表示打算在隨后的 365 天內(nèi)開始商業(yè)服務(wù)。從收到該書面通知的 180 天后開始，在可能受影響的世界通信標(biāo)準(zhǔn)持證者通知的區(qū)域內(nèi)，SDARS 中繼器必須以小于或等于12kW平均 EIRP 的功率水平運(yùn)行，最大峰均功率比為 13 dB。
(3) 如果一個(gè)獲準(zhǔn)在2305-2315 MHz或2350-2360 MHz頻帶內(nèi)運(yùn)營(yíng)基站的WCS轉(zhuǎn)發(fā)臺(tái)，距離SDARS中繼器25公里以內(nèi)，則如果中繼器功率超過12kW平均EIRP，峰均比超過13dB，則該WCS持牌人有可能會(huì)受到影響。
那么什么是地面中繼器，為什么要有地面中繼器呢？在FCC的技術(shù)要求中，除了頻率以外，地面中繼器的功率要求也是最核心的。
由上圖很容易理解，當(dāng)在山區(qū)或建筑物內(nèi)衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)較弱時(shí)，地面中繼器對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行了補(bǔ)充，確保信號(hào)能夠到達(dá)較弱區(qū)域的接收器。收音機(jī)天線可自動(dòng)調(diào)節(jié)，接收經(jīng)地面站放大后的清晰信號(hào)。地面中繼器的EIRP功率最高可達(dá)40kW。也是最容易引發(fā)干擾的因素。
SDARS可采用雙重傳輸格式，信號(hào)直接通過軌道衛(wèi)星，或通過地面發(fā)射機(jī)傳輸。由于具有雙重傳輸功能，SDARS 天線采用 LNA（低噪聲放大器）和無源元件，可同時(shí)接收微弱的衛(wèi)星信號(hào)和地面發(fā)射機(jī)信號(hào)。為了獲得最佳性能，SDARS 天線模塊采用雙臂設(shè)計(jì)：其中一個(gè)天線通常是一個(gè)線極化天線，針對(duì)地面信號(hào)傳輸進(jìn)行優(yōu)化；而另一個(gè)天線則是一個(gè)圓極化結(jié)構(gòu)，專為衛(wèi)星信號(hào)接收而進(jìn)行優(yōu)化。
