ITU-R BO 1696 FRENCH-2005 Methodologies for determining the availability performance for digital multiprogramme broadcasting-satellite service systems and their associated feeder l.pdf

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1、 Rec. UIT-R BO.1696 1 RECOMMANDATION UIT-R BO.1696 Mthodes de dtermination de la qualit de fonctionnement en termes de disponibilit pour les systmes multiprogrammes numriques du service de radiodiffusion par satellite et leurs liaisons de connexion associes fonctionnant dans les bandes planifies (Qu

2、estion UIT-R 3/6) (2005) Domaine de comptence La prsente Recommandation dcrit des mthodes permettant de dterminer les objectifs en matire de qualit de fonctionnement pour les systmes numriques fonctionnant dans la bande 11,7-12,7 GHz. Elle fixe des objectifs de disponibilit plus levs dans le cas des

3、 systmes numriques que pour les systmes analogiques. Elle fournit dans son Annexe 1 des exemples de mise en uvre des mthodes prconises et propose des solutions de calcul exactes ou approches. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les systmes multiprogrammes numriques sont prse

4、nt utiliss par le service de radiodiffusion par satellite (SRS); b) que la qualit de fonctionnement des systmes multiprogrammes numriques est importante pour les administrations qui mettent en uvre de tels systmes; c) que la qualit de fonctionnement en termes de disponibilit dun systme constitue un

5、point de rfrence important pour valuer la qualit de fonctionnement des assignations du SRS pour une administration, pourvu que ces assignations soient mises en uvre pour des systmes multiprogrammes numriques; d) que les caractristiques de rception dun systme multiprogramme numrique sont trs diffrent

6、es de celles dun systme MF analogique; e) que lobjectif de qualit de fonctionnement existant inscrit dans les Appendices 30 et 30A du Rglement des radiocommunications et relatif au maintien dun rapport C/N gal ou suprieur 14 dB pendant 99% du mois le plus dfavorable est fond sur des transmissions MF

7、 analogiques; f) que, eu gard ces considrations, il est souhaitable dlaborer un objectif de qualit de fonctionnement en termes de disponibilit destin spcifiquement aux systmes multiprogrammes numriques; g) quune mthode permettant de dterminer la qualit de fonctionnement en termes de disponibilit pou

8、r les systmes multiprogrammes numriques du SRS doit prendre en compte la grande diversit de seuils C/N intervenant pour le fonctionnement de ces divers systmes; h) que llaboration dun objectif de qualit de fonctionnement en termes de disponibilit pour les systmes multiprogrammes numriques nest pas u

9、tile uniquement dans la bande du SRS planifie, mais galement dans dautres bandes du SRS (par exemple la bande 17/21 GHz), Rec. UIT-R BO.1696 2 considrant en outre a) que lon peut caractriser la qualit de fonctionnement des systmes multiprogrammes numriques en valuant la disponibilit du systme au poi

10、nt de fonctionnement quasiment sans erreur (QEF, quasi-error-free)1, qui correspond la rception dimages de qualit leve, reconnaissant a) que, bien que de nombreuses liaisons oprationnelles multiprogrammes numriques du SRS prsentent une disponibilit de fonctionnement QEF suprieure 99,5% au cours du m

11、ois le plus dfavorable (ou denviron 99,86% en moyenne annuelle dans la plupart des zones de pluie), la disponibilit requise est dtermine par des objectifs de qualit de fonctionnement propres au systme considr; b) que la Recommandation UIT-R BO.1516 Systmes de tlvision numrique multiprogramme utiliss

12、 par des satellites dans la gamme de frquences 11/12 GHz prconise, entre autres choses, que lun des quatre systmes de transmission dcrits dans son Annexe 1 soit slectionn au moment de mettre en uvre des services de tlvision numrique multiprogramme par satellite; c) que la Recommandation UIT-R BO.151

13、6 montre que les valeurs du rapport C/N au point QEF stalent sur une large gamme et que des compromis entre les principaux paramtres de la liaison numrique peuvent tre faits pour respecter les objectifs de qualit de fonctionnement, recommande 1 que les administrations devraient utiliser les mthodes

14、dcrites dans lAnnexe 1 la prsente Recommandation pour dterminer la qualit de fonctionnement en termes de disponibilit pour les systmes multiprogrammes numriques du SRS et leurs liaisons de connexion associes fonctionnant dans les bandes planifies; 2 titre de lignes directrices, que des systmes multi

15、programmes numriques devraient fonctionner QEF pendant au moins X% du mois le plus dfavorable; 3 que, lors de la mise en uvre dun systme multiprogramme numrique, le rapport C/N soit maintenu une valeur cible de (C/N minimal + Z) dB dans la zone de service ou dans la zone de couverture pendant au moi

16、ns X% du mois le plus dfavorable. A titre de lignes directrices, on peut prendre pour X la valeur par dfaut 99,5%. Les valeurs minimales du rapport C/N sont dfinies dans le Tableau 1 (ainsi que dans le Tableau 2 de la Recommandation UIT-R BO.1516). Z est la marge de dgradation additionnelle2. 1Par Q

17、EF, on entend gnralement un TEB denviron une erreur par heure ou par jour. Lorsquun systme multiprogramme numrique fonctionne un TEB gal ou suprieur au point QEF, la qualit dimage nest plus fonction que du taux de compression vido et des algorithmes utiliss, et ne dpend pas du TEB dans le canal de t

18、ransmission. Lorsque le TEB est infrieur au point QEF, la qualit vido dpend la fois du taux de compression vido, des algorithmes utiliss et du TEB dans le canal. 2Z est la somme de Z1et de Z2. Dans le cas des Systmes C et D du Tableau 1, une marge additionnelle Z1 associe la mise en oeuvre des quipe

19、ments et la distorsion due au rpteur du satellite est ncessaire. A titre de lignes directrices, une valeur par dfaut de 1,8-2,3 dB (suivant la modulation utilise) pourra tre choisie pour Z1. Z2est la marge de protection contre les brouillages causs par les satellites du SRS intra et interrgionaux, c

20、ontre le bruit sur la liaison montante et contre les brouillages causs par dautres sources. Sa valeur doit tre dtermine au cas par cas, compte tenu de lenvironnement oprationnel et du brouillage du systme considr. Rec. UIT-R BO.16963TABLEAU 1 Valeur minimale de C/N (dB) pour un fonctionnement QEF (d

21、aprs le Tableau 2 de la Recommandation UIT-R BO.1516) Modulation et codage Systme A Systme B Systme C Systme D Types de modulation possibles de faon individuelle, sur la mme porteuse MDP-4 MDP-4 MDP-4 MDP-8, MDP-4 et MDP-2 Rapport de qualit de fonctionnement C/N requis (dB) C/N au point QEF(1)C/N au

22、 point QEF(2)C/N au point QEF(3)C/N au point QEF(4)Modes Code interne MDP-2 Conv. 1/2 Inutilis Inutilis Non 0,2 5/11 Inutilis Inutilis 2,8/3,0 Inutilis 1/2 4,1 3,8 3,3/3,5 3,2 3/5 Non Inutilis 4,5/4,7 Inutilis 2/3 5,8 5 5,1/5,3 4,9 3/4 6,8 Inutilis 6,0/6,2 5,9 4/5 Inutilis Inutilis 6,6/6,8 Inutilis

23、5/6 7,8 Inutilis 7,0/7,2 6,8 6/7 Inutilis 7,6 Inutilis Inutilis MDP-4 Conv. 7/8 8,4 Inutilis 7,7/7,9 7,4 MDP-8 Treillis Inutilis Inutilis Inutilis 8,4 (1)Pour un TEB round(X-Y)/0,1 devrait tre suffisante, o round(x) est lentier immdiatement suprieur x. Etape 5: Dfinir M valeurs quidistantes dans lin

24、tervalle 10X/10 dw, 10Y/10 et les dsigner par w(n), de telle sorte que pour n = M j + 1, lon ait: w(M j + 1) = 10Y/10( j 1)*dw; dw = (10Y/10 10/10)/(M 2) et j = 1, , M. Le tableau w(n) recense les valeurs de +cinpour lesquelles les fonctions FDP sur les liaisons montante et descendante seront dfinie

25、s. Etape 6: Pour j = 1 M si w(j) 10Yu/10poser Pu(j) = 0; sinon, calculer la valeur de Apu(pu) pour que C/(N + I)u= 10 log w(j); calculer pucorrespondant cette valeur de Apuen utilisant la Recommandation UIT-R P.618; poser Pu(j) = pu /100; fin. Fin de la boucle. A la fin de cette tape, on dispose du

26、tableau Pu(j) dfinissant la FDC pour les valeurs ucin +prsentant un intrt (cest-dire w(j). Etape 7: Rpter lEtape 5 pour dterminer Pd(j) compte tenu de C/(N + I)d, Xdet Yd.A la fin de cette tape, on dispose du tableau Pd(j) dfinissant la FDC pour les valeurs dcin +prsentant un intrt (cest-dire w( j).

27、 Etape 8: Dsigner par fu() la fonction FDP de la variable ucin +et par fd() celle de la variable ,dcin +avec les dfinitions suivantes: MjjPjPjwcinjfuuuu2,3,.,)()1()1(Prob)1( = += MjjPjPjwcinjfdddd2,3,.,)()1()1(Prob)1( = += 18 Rec. UIT-R BO.1696 Etape 9: Dfinir k = m + j 1, puis z(k) = w(m) + w(j) po

28、ur m, j = 1, , M 1 (cest-dire k = 1, 2, , 2*M 3). Etape 10: Procder comme suit la convolution des fonctions FDP: =113*2.,1)()()(MjduMkjkfjfkzf Noter que si n nappartient pas lintervalle 1, M 1, fu(n) = 0 et fd(n) = 0. Etape 11: La fonction FDP de la variable globale cumulative C/(N + I) est alors do

29、nne par: Prob(C/(N + I) = 10 log z(k) = f(z(k) Etape 12: La disponibilit PSdu systme, gale la probabilit pour la valeur globale cumulative C/(N + I) suprieure un seuil, Z, est donne par: =LkskzfP1)( o L est tel que 10 log z(L) Z et 10 log z(L + 1) Z. 2 Calcul approch de la disponibilit du systme Lal

30、gorithme indiqu ci-aprs correspond une mise en uvre possible de la mthode de calcul approch dcrite au 2.3.3 de lAnnexe 1 pour dterminer la limite suprieure et une valeur approche de la limite infrieure de la disponibilit globale Psdu systme. 2.1 Limite suprieure Cette mthode consiste dterminer dabor

31、d dp puis ,up en supposant que lorsque la liaison tudie subit un vanouissement d la pluie, lautre liaison en est exempte. Pour calculer ,dp on dtermine la valeur C/(N + I)dcible requise pour que la valeur C/(N + I) de seuil QEF par ciel clair sur la liaison descendante soit atteinte, valeur partir d

32、e laquelle on calcule une limite suprieure de laffaiblissement de propagation sur la liaison descendante pour laquelle le systme peut fermer la liaison descendante. Un algorithme itratif permet ensuite de dterminer laccroissement de la temprature de bruit du rcepteur en fonction de lindisponibilit d

33、u systme et de laffaiblissement de propagation sur la liaison descendante, afin de converger vers une solution en termes dindisponibilit globale du systme qui, applique la liaison montante par ciel clair et la liaison descendante en conditions dvanouissement d la pluie, satisfait au seuil C/(N + I)

34、au point QEF. Pour calculer ,up une premire estimation de lindisponibilit globale du systme psest calcule en supposant une liaison idale, cest-dire sans vanouissement d la pluie, aux nuages ou la scintillation. On recalcule ensuite up de manire itrative en utilisant la valeur prcdemment calcule de p

35、spour dterminer le niveau de lvanouissement d la pluie et la scintillation dans C/(N + I)dqui a une incidence sur .up Ce processus itratif aboutit aux valeurs finales de pset .up Comme on la mentionn au paragraphe prcdent, les modles de propagation de la Recommandation UIT-R P.618-8 relatifs aux van

36、ouissements dus aux nuages, la pluie et la scintillation ne sont valables que sur une gamme combine de dpassement (puou pd) compris entre 0,01% et 5%, la limite infrieure tant impose par le modle dvanouissement d la scintillation. Dans la procdure suivante, cette limite infrieure est abaisse 0,001%

37、en supposant que lvanouissement d la scintillation pour un dpassement de 0,01% reste constant aux pourcentages infrieurs. Rec. UIT-R BO.1696 19 2.1.1 Calcul de dp Lalgorithme suivant permet de calculer la valeur de .dp Etape 1: Calculer, en utilisant les quations (1) (4), la valeur C/(N + I)dcible p

38、our laquelle la grandeur C/(N + I) globale est gale C/(N + I) au seuil QEF, en supposant une liaison montante par ciel clair (Apu= 0; UPC = 0). Etape 2: Poser pd= 0,001% puis calculer Apdet dT. Etape 3: Calculer la valeur minimale de C/(N + I)den utilisant les valeurs Apdet dT calcules lEtape 2. Eta

39、pe 4: Si la valeur minimale de C/(N + I)dest suprieure la valeur cible C/(N + I)d, poser dp = pd= 0 et ne pas effectuer les Etapes 5 9. Etape 5: Calculer la valeur de Apdpermettant dobtenir la valeur cible de C/(N + I)den supposant que dT = 0. Etape 6: En utilisant la Recommandation UIT-R P.618, dte

40、rminer lindisponibilit sur la liaison descendante pdassocie Apd. Etape 7: Calculer la valeur de dT associe pd. Etape 8: Recalculer la valeur de Apdpermettant dobtenir la valeur cible de C/(N + I)dcompte tenu de la valeur dT calcule lEtape 7. Etape 9: Rpter les Etapes 6 8 jusqu ce que la valeur Apdre

41、calcule converge vers une erreur acceptable (delta), correspondant la rsolution de lquation ddpp = pour le scnario dune liaison montante par ciel clair et dune liaison descendante subissant un vanouissement d la pluie. 2.1.2 Calcul de up et de psComme on la vu plus haut, on peut ngliger ici lvanouis

42、sement d aux nuages et la scintillation sur la liaison montante. Par consquent: Au= Aru. Etape 1: Calculer, en utilisant les quations (1) (4), la valeur Arupour laquelle la grandeur C/(N + I) globale est gale C/(N + I) au seuil QEF, en supposant une absence dvanouissement d la pluie sur la liaison d

43、escendante (Ard= Acd= Asd= 0) et une valeur maximale de la commande de puissance sur la liaison montante (UPC = UPCmax) si cette commande existe. Cette valeur initiale de Arureprsente une limite suprieure de laffaiblissement d la pluie sur la liaison montante pour laquelle le systme peut fermer la l

44、iaison. Etape 2: En utilisant la Recommandation UIT-R P.618, dterminer lindisponibilit sur la liaison montante puassocie Aru. Cette valeur reprsente une limite infrieure de lindisponibilit. Etape 3: Calculer lindisponibilit globale psen utilisant lquation (5) avec up = puet la valeur dedp calcule pl

45、us haut au 2.1. Etape 4: Lors de la premire itration, attribuer pdune fraction de la valeur de pS. A chaque nouvelle itration, augmenter pdde cette fraction. Cette valeur fractionnelle est lie la prcision requise. On pourra par exemple choisir une valeur gale au dix millime de la prcision recherche.

46、 Etant donn que cette procdure nest valable que pour les pourcentages de dpassement suprieurs 0,001%, le pas choisi ne pourra pas tre infrieur 0,001%. 20 Rec. UIT-R BO.1696 Etape 5: Calculer Apdet C/(N + I)dpour pdet sans vanouissement d la pluie sur la liaison descendante (Ard= 0), cest-dire en con

47、sidrant uniquement labsorption due aux gaz et les vanouissements dus aux nuages et la scintillation. Etape 6: Recalculer la valeur de Arupour laquelle la valeur C/(N + I) globale est gale C/(N + I) au seuil QEF compte tenu de la valeur C/(N + I)dcalcule lEtape 5 prcdente. Etape 7: En utilisant la Recommandation UIT-R P.618, dterminer la nouvelle valeur de lindisponibilit pusur la liaison montante compte tenu de Aru. Etape 8: Recalculer psen utilisant uupp =