ITU-R BO 794 SPANISH-1992 Techniques for minimizing the impact on the overall BSS system performance due to rain along the feeder-link path《将降雨引起的沿馈线链路信道对广播卫星业务(BSS)性能的影响降至最小的技术》.pdf

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1、 Rec. UIT-R BO.794 1 RECOMENDACIN UIT-R BO.794*, *Tcnicas para reducir al mnimo el efecto de la influencia de la lluvia sobre el enlace de conexin respecto a las caractersticas generales de los sistemas del servicio de radiodifusin por satlite* (Cuestin UIT-R 86/11) (1992) La Asamblea de Radiocomuni

2、caciones de la UIT, considerando a) que cualquier degradacin de los enlaces de conexin afectar a la calidad de funcionamiento del servicio de radiodifusin por satlite (SRS) en toda la zona de servicio; b) que el transpondedor del satlite del SRS debe mantenerse en el nivel nominal de salida para min

3、imizar la influencia del desvanecimiento en el enlace de conexin sobre la p.i.r.e. del enlace descendente; c) que, si bien un uso excesivo de control automtico de ganancia a bordo del vehculo espacial puede entraar un aumento de la interferencia dentro del propio sistema y entre sistemas, el mismo p

4、ermite mantener la salida del transpondedor en su nivel nominal o prxima a ese valor, aunque no mejorar la relacin portadora/ruido del enlace de conexin; d) que, aunque el control de potencia del enlace de conexin podra hacer aumentar la interferencia entre sistemas, su aplicacin permite mantener la

5、 salida del transpondedor en su nivel nominal o prxima a ese valor sin que se degrade la relacin C/N del enlace de conexin; e) que, aunque la diversidad de espacio puede plantear complejos problemas de explotacin, es una tcnica eficaz para reducir el desvanecimiento del enlace de conexin, especialme

6、nte en las zonas de elevada precipitacin, recomienda que, en la medida de lo posible, se empleen las tcnicas que se mencionan a continuacin a fin de reducir la degradacin que sufren los sistemas del SRS debido a la atenuacin causada por la lluvia en los enlaces de conexin: control automtico de ganan

7、cia a bordo del satlite (vase el Anexo 1); control de potencia del enlace ascendente (vase el Anexo 2); diversidad de espacio (vase el Anexo 3). _ *La presente Recomendacin debe sealarse a la atencin de la Comisin de Estudio 4 de Radiocomunicaciones. *La Comisin de Estudio 6 de Radiocomunicaciones e

8、fectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin en 2001 de conformidad con la Resolucin UIT-R 44. *Nota Para preparar esta Recomendacin se utiliz el Informe UIT-R BO. 952-2 ( 5.4.1, 5.4.2 y 7). 2 Rec. UIT-R BO.794 ANEXO 1 Control automtico de ganancia a bordo del satlite (CAG) El control autom

9、tico de ganancia a bordo del vehculo espacial hace mnimo el efecto de los desvanecimientos causados por la lluvia en la estacin del enlace de conexin sobre la relacin C/N del enlace descendente porque mantiene el amplificador de tubo de ondas progresivas TOP en saturacin. El CAG electrnico opera en

10、distintos canales y aumenta la ganancia del transpondedor de la seal deseada y de toda parte de una seal interferente que caiga dentro de la anchura de banda del filtro de canal deseado. Por tanto, durante la lluvia en la estacin o estaciones del enlace de conexin, el empleo del CAG permite el funci

11、onamiento del transpondedor cerca del punto de saturacin, pero la relacin portadora deseada/porcin de la portadora contrapolar adyacente interferente que cae dentro de la anchura de banda del filtro del canal deseado permanece constante. As pues, el empleo del CAG no tiene ningn efecto sobre la C/Iu

12、contrapolar en los dos enlaces de conexin. Sin embargo, el satlite que emplea CAG radia en el enlace descendente un nivel constante de la seal deseada, que haba sido atenuada en el enlace de conexin, pero rerradia en el enlace descendente un nivel ms alto de la seal contrapolar interferente en el ca

13、nal adyacente, seal que no haba resultado atenuada en ausencia de lluvia en el enlace de conexin interferente. Esta situacin puede ocasionar un aumento de la interferencia en enlace descendente a otros sistemas que reciben esa rerradiacin como interferencia cocanal. Este problema podra tener importa

14、ncia slo para satlites coubicados que cubren zonas de servicio comunes o adyacentes. Para evitar este problema de rerradiacin en el enlace descendente, puede ser necesario limitar a menos de 10 a 15 dB la gama del CAG en satlites coubicados con canales contrapolarizados. Puede reducirse este problem

15、a con una separacin mnima de 0,3 en la rbita de los satlites geoestacionarios con canales contrapolarizados que cubren la misma zona de servicio o zonas de servicio adyacentes. No es necesario observar ese lmite de la gama del CAG para satlites con canales contrapolarizados no coubicados. Para ciert

16、os ngulos de elevacin y en algunas zonas hidrometeorolgicas, podra ser insuficiente el lmite de 10 dB de la gama del CAG para mantener constante la salida del amplificador TOP. En tales circunstancias, podra ser necesario utilizar algn otro mecanismo (control de potencia, diversidad de emplazamiento

17、s) para mantener un nivel de seal constante en el enlace descendente. El Plan de la Regin 2 para los enlaces de conexin se funda en la limitacin a 15 dB de la gama dinmica del CAG a bordo de ciertos vehculos espaciales con polarizacin cruzada, como proteccin contra la rerradiacin sobre el enlace des

18、cendente. ANEXO 2 Control de potencia en el enlace de conexin El control de potencia en los enlaces de conexin es el ajuste rpido y automtico de la potencia del transmisor de la estacin terrena para compensar la atenuacin debida a la lluvia en el trayecto de la seal deseada al satlite. Rec. UIT-R BO

19、.794 3 1 Aplicacin del control de potencia Cuando se utiliza control de potencia (CP) en el enlace de conexin, el nivel de entrada de la seal en el transpondedor del satlite se mantiene aproximadamente constante y la atenuacin causada por la lluvia a lo largo del trayecto del enlace de conexin queda

20、 efectivamente compensada. Como consecuencia, cuando solamente llueve en la estacin del enlace de conexin, el empleo de control de potencia en el enlace de conexin mantiene constante el valor de C/NTsegn se puede ver en la Fig. 1. D01-scExperimentos realizados en Japn con un satlite experimental de

21、radiodifusin (BSE) han demostrado que el control de potencia es til para mantener un nivel casi constante de la portadora deseada durante periodos de lluvia. En este experimento, llevado a cabo en 14 GHz, una variacin de la potencia recibida en el satlite de 6 dB (cresta a cresta) y de 1,5 dB (valor

22、 cuadrtico medio) sin control de potencia, se redujo, con la aplicacin del control de potencia a 1,5 dB (cresta a cresta) y a 0,5 dB (valor cuadrtico medio), respectivamente. 4 Rec. UIT-R BO.794 2 Condiciones de utilizacin del control de potencia sin aumentar la interferencia En este punto se analiz

23、a la utilizacin del control de potencia para aumentar la disponibilidad de los enlaces de conexin ms all de los valores utilizados para la planificacin. En el estudio de los problemas de interferencia en los enlaces de conexin los emplazamientos geogrficos de las estaciones terrenas interferentes y

24、de las zonas de cobertura de los enlaces de conexin deseados son factores importantes que influyen en la relacin portadora/interferencia del enlace de conexin. Estos factores influyen en la discriminacin por polarizacin cruzada (XPIsat) de la antena del satlite deseado, porque XPIsatest en funcin de

25、 la relacin del ngulo fuera del eje, , y la anchura del haz a potencia mitad, 0. Para el diagrama de radiacin de referencia de antenas receptoras de satlite mostrado en la Fig. 10 de la Recomendacin UIT-R BO.652, XPIsatpuede expresarse grficamente en la Fig. 2. 794-02FIGURA 2Discriminacin por polari

26、zacin cruzada (XPIsat) de la antena receptora del satlite(se supone que los diagramas de radiacin de referencia son los de la Fig.10 de la Recomendacin UIT-R BO.652)A fin de analizar el efecto de la XPIsatsobre la C/Iuseguidamente figura la ecuacin (1) de C/Iuque incluye explcitamente el parmetro XP

27、Isat: essatrcwircwwwiwiiwuXPIXPIAGGRRLLPPIC111+= (1) Rec. UIT-R BO.794 5 donde: Pw: potencia del transmisor en la estacin terrena deseada Pi: potencia del transmisor en la estacin terrena interferente Lw: prdida por dispersin (en el espacio libre) para el trayecto deseado Li: prdida por dispersin (e

28、n el espacio libre) para el trayecto interferente Rw: atenuacin debida a la lluvia sobre el trayecto deseado Ri: atenuacin debida a la lluvia sobre el trayecto interferente Grcww: ganancia copolar de la antena de recepcin del satlite deseado en la direccin de la estacin terrena deseada Grcwi: gananc

29、ia copolar de la antena del receptor del satlite deseado en la direccin de la estacin terrena interferente A: coeficiente de despolarizacin debida a la lluvia; se expresa mediante la siguiente ecuacin: A = 10(XPD/10)donde XPD: despolarizacin debida a la lluvia, que viene dada por: XPD = 30 log f 40

30、log (cos ) V log ApdB para 5 60 donde: V = 20 (por debajo de 15 GHz) y V = 23 (por encima de 15 GHz) Ap: atenuacin copolar debida a la lluvia rebasada durante el 1% del mes ms desfavorable : frecuencia (GHz) : ngulo de elevacin (grados). Para los valores de superiores a 60 utilcese = 60 en la ecuaci

31、n anterior. XPIsat: relacin entre las ganancias copolar (Grcwi) y de la polarizacin cruzada (Grxwi) de la antena receptora del satlite deseado en la direccin de la estacin terrena interferente, expresada mediante la siguiente ecuacin: XPIsat= Grcwi /GrxwiXPIet: relacin entre las ganancias copolar (G

32、tci) y de polarizacin cruzada (Gtxi) de la antena transmisora de la estacin terrena interferente en direccin del satlite deseado, expresada mediante la siguiente ecuacin: XPIet= Gtci /Gtxi De esta forma XPIsaty XPIetindican la capacidad de la antena del satlite y de la antena del transmisor de la es

33、tacin terrena respectivamente para discriminar la polarizacin cruzada. 6 Rec. UIT-R BO.794 Cuando se utiliza control de potencia en un enlace interferente, la modificacin de la relacin C/Iuen un enlace interferente M, se puede expresar como sigue: etsatiidespejadocieloulluviauXPIXPIAPRICICM1111./,+=

34、 (2) donde: C/Iu, lluvia: C/Iucuando llueve en la ubicacin de la seal interferente con la consiguiente atenuacin debida a la lluvia de RiC/Iu, cielo despejado: C/Iucuando el cielo est despejado en la ubicacin de la seal interferente (C/Iu, cielo despejadose considera como una C/Iude referencia) Pi:

35、aumento de potencia del transmisor terreno por control de potencia. En la Fig. 3 se indican, en funcin de la atenuacin causada por la lluvia, los lmites del aumento de la potencia del transmisor de la estacin terrena que permiten mantener el valor M (dB) no negativo, es decir, sin degradacin de la r

36、elacin C/I en el trayecto donde se produce la interferencia respecto al valor de C/I Cuando la ubicacin de la seal interferente est con cielo despejado: la Curva A corresponde al caso en que XPIsat= 20 dB y XPIet= 30 dB. Dentro de la zona sombreada, la potencia del transmisor se puede aumentar del m

37、odo que se desee. En la Curva B de la Fig. 3 se presenta un ejemplo de posible algoritmo para aumentar la potencia del transmisor a medida que aumenta la atenuacin causada por la lluvia. el Cuadro 10794-03Rec. UIT-R BO.794 7 El control de potencia representado en la Curva B de la Fig. 3 tiene como r

38、esultado un valor M (dB) positivo segn se puede ver en la Curva B de la Fig. 4 es decir, que la relacin C/Iuen el enlace interferido es ms elevada, en la cantidad que se indica, con lluvia que con cielo despejado. La Curva A de la Fig. 4 representa M sin utilizacin de control de potencia y la Curva

39、C representa M con control de potencia, segn se indica en la Curva A de la Fig. 3. En el Cuadro 1 se resumen otros ejemplos de combinaciones posibles entre el aumento de la potencia del transmisor y la atenuacin causada por la lluvia con distintos XPIsaty ngulos de elevacin. CUADRO 1 Posible increme

40、nto de la potencia del transmisor en la estacin terrena debido al control de potencia para varios valores de XPIsat y del ngulo de elevacin del satlite Incremento de la potencia del transmisor de la estacin terrena (dB) XPIsat (dB) ngulo de elevacin del satlite (grados) Para una atenuacin debida a l

41、a lluvia entre 0 y 5 dB Para una atenuacin debida a la lluvia entre 5 y 10 dB y mayor 10 a 15 0 a 10 10 a 30 30 a 50 50 a 60 60 a 90 0 0 a 4 0 a 4 0 a 5 0 a 5 0 4 a 7 4 a 8 5 a 9 5 a 10 15 a 20 0 a 10 10 a 30 30 a 40 40 a 50 50 a 60 60 a 90 0 0 a 2 0 a 3 0 a 3 0 a 4 0 a 5 0 2 a 4 3 a 4 3 a 6 4 a 8 5

42、 a 9 20 a 25 0 a 30 30 a 40 40 a 50 50 a 60 60 a 90 0 0 a 2 0 a 3 0 a 4 0 a 5 0 2 3 a 4 4 a 6 5 a 8 25 a 30 0 a 40 40 a 50 50 a 60 60 a 90 0 0 a 2 0 a 3 0 a 5 0 2 3 5 8 Rec. UIT-R BO.794 Curva B de la Fig. 3Curva A de la Fig. 30794-043 Aplicaciones de control de potencia que pueden hacer aumentar la

43、 interferencia Ciertas utilizaciones del control de potencia pueden empeorar la situacin de interferencia. Ciertos estudios han demostrado que la diferencia entre niveles de interferencia cuando se utiliza el control de potencia en todas las estaciones para mantener C/N en el valor mnimo requerido,

44、y cuando, en vez de utilizarlo, todas las estaciones emplean un margen, M, lo bastante elevado para tener en cuenta la atenuacin experimentada slo durante un porcentaje de tiempo muy pequeo viene dada por: )()(instwinstiiwnpcpcCPACPAMMII += (3) Rec. UIT-R BO.794 9 donde: Ipc: interferencia con contr

45、ol de potencia Inpc: interferencia sin control de potencia (CPA)i insty (CPA)w inst: valores instantneos de la atenuacin de la seal copolar en los enlaces interferente y deseado respectivamente Mwy Mi: mrgenes de los enlaces deseado e interferente, respecti-vamente. La diferencia de niveles de inter

46、ferencia (ecuacin (3) no depende del valor instantneo de la despolarizacin en el trayecto donde se produce la interferencia. Para la mayora de las situaciones de interferencia y durante la mayor parte del tiempo, los efectos de la interferencia en C/Iuson iguales con y sin control de potencia si las

47、 condiciones climticas son estadsticamente similares en los enlaces deseado e interferente. Sin embargo, existe una clara diferencia segn se utilice o no control de potencia, cuando un enlace de conexin sufre interferencia causada por lluvia en su propio trayecto o causada por lluvia en el trayecto

48、del enlace de conexin interferente. Para la interferencia cocanal copolar, que slo ser importante para una separacin grande de los satlites en la rbita y/o de las zonas de servicio de los enlaces de conexin, el control de potencia parece que ofrece algunas posibles ventajas. Permitir una reduccin considerable de la potencia de transmisin durante grandes porcentajes de tiempo, de la que pueden seguirse economas a largo plazo de la energa primaria de la estacin terrena y una mejor fiabilidad del transmisor. En los casos examinados, la utilizac