1.7 工作频率的选择与分配

在卫星通信系统的设计过程中，工作频率的选择是一个十分重要的问题。它直接影响到整个系统的通信容量、质量、可靠性、设备配置和成本的高低，还影响到与其他系统的协调 ^［5］ 。

1.7.1 工作频率选择的原则

在卫星互联网中，需要选择的工作频率包括两部分：通信链路（用于通信目的的各类链路）频率和测控链路（测控站与卫星之间的链路）频率，系统设计时需要为各类链路选择合适的工作频率。另外，为使地球站能跟踪和分辨卫星，在卫星上通常还需要设置专门的信标信号，这也需要分配一个专门的频率。

就卫星通信系统而言，其工作频率的选择必须根据需要和可能相结合的原则，着重考虑下列因素。

（1）符合国际和国家关于无线电频率划分使用规定及业务的一些特殊要求。

（2）电波应能够穿过电离层，传播损耗和外部附加噪声尽可能小。

（3）应具有较宽的可用频带，满足通信容量需求。

（4）较合理地使用无线电频谱，防止各种通信业务之间产生相互干扰。

（5）电子技术与器件的发展情况及现有通信设备的利用。

对于提供固定卫星业务（FSS）的卫星通信系统，早期主要使用C频段，其上行链路频率范围为5.625～6.425 GHz，下行链路频率范围为3.4～4.2 GHz；后来开始使用Ku频段，其上行链路频率采用14～14.5 GHz，下行链路频率采用11.7～12.2 GHz，或10.95～11.2 GHz，以及11.45～11.7 GHz。许多国家的政府和军事卫星用 X 频段，其上行链路频率范围为7.9～8.4 GHz，下行链路频率范围为7.25～7.75 GHz，这样与民用卫星通信系统在频段上分开，避免相互干扰。随着 C 和 Ku频段越来越拥挤，又开始使用Ka频段，其上行链路频率范围为27.5～31 GHz，下行链路频率范围为17.7～21.2 GHz，总的可用带宽增大到3.5 GHz，但降雨对其影响比较严重。

对于提供移动卫星业务（MSS）的卫星通信系统，主要使用 UHF、L、S等频段。

1.7.2 无线电频率窗口

由于通信卫星位于外层空间，信号传播过程中必然存在大气传播损耗，其中包括电离层吸收、氧分子、水蒸气、云、雾、雨、雪的吸收和散射等。图1-11给出了不同频率电磁波的大气衰减情况。

（1）当频率低于0.1 GHz时，电离层中的自由电子或离子的吸收在信号的大气损耗中起主要的作用，频率越低，这种损耗越严重；当频率高于0.3 GHz时，其影响小到可以忽略。

（2）在15～35 GHz频段，水蒸气分子的吸收在大气损耗中占主要地位，并在22.2 GHz处发生谐振吸收而出现一个损耗峰。

（3）在15 GHz以下和35～80 GHz频段则主要是氧分子的吸收，并在60 GHz附近发生谐振吸收而出现一个较大的损耗峰。

（4）雨、雾、云、雪等各种坏天气对电波的影响是比较严重的，这种影响与频率基本上是线性关系，即频率越高，损耗越大。当工作频率大于30 GHz时，即使小雨造成的损耗也不能忽视。当频率低于10 GHz时，应考虑中雨以上对其造成的影响。

综合各种因素，在0.3～10GHz 频段，大气损耗最小，比较适合于电波穿过大气层的传播，大体上可以把电波看作自由空间传播，故称此频段为“无线电频率窗口”，目前在卫星通信中应用最多。在30 GHz附近有一个损耗谷，损耗也相对较小，通常把此频段称为“半透明无线电频率窗口”。

1.7.3 ITU对有关卫星业务的工作频率分配

为保证相互之间不干扰，各类无线通信系统的工作频率不是可以随意使用的，是由ITU主持召开的世界无线电行政会议（WARC）和世界无线电通信大会（WRC）来负责频率的分配和协调。

国际上，频率是按区域来划分的。全球分为3个区域。

除此之外，在卫星通信中，还按业务类型划分工作频率。在这3个区域内，卫星频带分别被分配给各种卫星业务。ITU规定的卫星业务的种类包括以下7种。

（1）固定卫星业务。

（2）移动卫星业务。

（3）卫星无线电导航服务（RNSS）。

（4）卫星无线电定位服务（RDSS）。

（5）广播卫星业务（BSS）。

（6）卫星气象业务。

（7）业余卫星业务（ASS）。

上述业务中固定卫星业务和移动卫星业务属于卫星通信的范畴，广播卫星业务有时也被划入通信的范围。对于一种给定的业务，在不同的区域可能分配不同的频带以防止同频干扰，也可能分配相同的频带以提高频谱利用率。

WRC-95分配给固定卫星业务（Ⅲ区）的频段及使用方向见表1-3，分配给移动卫星业务（Ⅲ区）的频段及具体业务类型见表1-4，分配给星间链路的频段及带宽见表1-5。由于我国处于无线电分区中的Ⅲ区，表1-3～表1-5中所列的均为分配给Ⅲ区使用的频率。