Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

Figure 5.31
Simplified (a) uplink and (b) downlink interference geometry.
to the antenna or on the sidelobe gain itself (discussed in Chapter 4). In MSS
systems, the small uplinking antenna may have nearly the same gain in both the
desired and the undesired directions; hence, little can be done to reduce its effect
on an adjacent satellite. The only measure that can be taken here is to ensure that
the interfered-with satellite either does not receive on that particular frequency or
that its spacecraft antenna has reduced gain in the direction of the interfering Earth
stations.
The formulation of the uplink interference problem is based on using the
sidelobe pattern of the uplink Earth station along with the footprints of the desired
and interfered-with satellites. To that is added the power level of the desired carrier
coming from the desired uplink. The equation for the carrier-to-interference ratio
(C/I) generally has the following dB form:
C/I
up
=
[
G
(0)
−
G
′
(
⌰
)]
+
[
P
t
−
P
′
t
]
+
[
G
s
−
G
′
s
]
where
G
(0)
=
the antenna gain of the desired Earth station in the direction of the
desired satellite (e.g., the peak gain);
G
′
(
⌰
)
=
the antenna gain of the interfering Earth station in the direction of the
desired satellite, which is at an offset angle,
⌰
, which corresponds approximately
to the orbit separation between the desired and the interfering satellites; generally
the form of the relationship between
G
′
(
⌰
) and
⌰
is
G
′
(
⌰
)
=
29
−
25 log (
⌰
),
in decibels, for
⌰
in degrees;
P
t
=
the transmit power applied to the desired antenna;
P
′
t
=
the transmit power applied to the undesired antenna;
G
s
=
the receive gain of the desired satellite in the direction of the desired Earth
station;

---

5.4
Distortion and Impairments
191
G
′
s
=
the receive gain of the desired satellite in the direction of the interfering
Earth station. (The term [
G
s
−
G
′
s
] can also be expressed in terms of the G/T
values.)
That relationship assumes that the path lengths from the satellite to both the
undesired Earth station and the desired Earth station are the same. If they are
different, an appropriate adjustment factor should be included.
The relationship looks complicated and confusing, but it really is nothing more
than logic. Simply stated, the uplink C/I, in decibels, is the relative value of the
three terms on the right side of the equation: the difference in gain of the transmitting
antennas plus the difference in input power levels applied to the antennas plus the
difference in gain of the satellite receive antenna. Figure 5.32 provides the uplink
C/I as a function of uplink antenna size. Performance at three common microwave
frequency bands is plotted, assuming a 2-degree fixed orbit spacing. If both
P
t
and
P
′
t
are equal, the two networks are said to be homogeneous. That means the C/I
performance is based only on the relative antenna gains. Otherwise, the power
levels will have a decided impact on the compatibility of the two systems.
The case of downlink interference can be evaluated in much the same manner.
This time, we formulate the problem in terms of EIRP differences:
C/I
dn
=
[
P
t
+
G
s
]
−
[
P
′
s
+
G
′
s
]
+
[
G
(0)
−
G
(
⌰
)]
where
[
P
t
+
G
s
] is the EIRP of the desired satellite in the direction of the desired Earth
station;
[
P
′
s
+
G
′
s
] is the EIRP of the undesired satellite in the direction of the desired
Earth station;