ITU-R F 1108-4 SPANISH-2005 Determination of the criteria to protect fixed service receivers from the emissions of space stations operating in non-geostationary orbits in shared fr.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.1108-4 1 RECOMENDACIN UIT-R F.1108-4 Determinacin de los criterios para proteger los receptores del servicio fijo de las emisiones procedentes de estaciones espaciales situadas en rbitas de satlites no geoestacionarios y que funcionan en bandas de frecuencias compartidas (Cuestiones UI

2、T-R 118/9 y UIT-R 113/9) (1994-1995-1997-2002-2005) Cometido Esta Recomendacin incluye diversas metodologas para determinar los criterios necesarios a fin de proteger los receptores del servicio fijo contra las emisiones procedentes de estaciones espaciales situadas en rbitas de satlites no geoestac

3、ionarios y que funcionan en bandas de frecuencias compartidas, incluidas las rbitas muy elpticas (HEO). La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que la Conferencia Administrativa Mundial de Radiocomunicaciones para examinar la atribucin de frecuencias en ciertas partes del espec

4、tro (Mlaga-Torremolinos, 1992) (CAMR-92) ha atribuido a servicios por satlite, a ttulo primario, espectro atribuido tambin a ttulo primario al servicio fijo; b) que puede que los servicios por satlite deseen explotar estaciones espaciales situadas en rbitas de satlites no geoestacionarios (no OSG);

5、c) que las emisiones procedentes de estaciones espaciales no OSG y que comparten el mismo espectro pueden producir interferencia en estaciones receptoras del servicio fijo; d) que debido a la amplia visibilidad geogrfica de las emisiones procedentes de estaciones espaciales no OSG, puede que no sea

6、posible efectuar coordinacin de frecuencias con estaciones del servicio fijo; e) que los sistemas del servicio fijo deben satisfacer los requisitos de calidad de funcionamiento en las condiciones del mes ms desfavorable; f) que la degradacin de la calidad de funcionamiento de un sistema del servicio

7、 fijo depende de la suma de las degradaciones debidas a las emisiones de todas las estaciones espaciales visible a dicho servicio; g) que aplicando mtodos estadsticos a los resultados obtenidos a partir de simulaciones por ordenador pueden llevarse a cabo estudios sobre el valor de la densidad de fl

8、ujo de potencia (dfp) en la superficie de la Tierra provocada por emisiones procedentes de estaciones espaciales no OSG, recomienda 1 que los criterios de comparticin de frecuencias para que los sistemas del servicio fijo compartan espectro con estaciones espaciales no OSG tengan en cuenta la dfp co

9、mbinada resultante de las emisiones de todas las estaciones espaciales visibles desde las estaciones del servicio fijo en cualquier punto de la Tierra; 2 Rec. UIT-R F.1108-4 1.1 que la interferencia tolerable se especifique en trminos de dfp (W/m2) en la anchura de banda acordada; 2 que se determine

10、n los lmites de dfp basndose en una aplicacin estadstica de los principios de la Recomendacin UIT-R F.758 para el caso de los sistemas inalmbricos fijos digitales y de la Recomendacin UIT-R SF.357 para el caso de los sistemas inalmbricos fijos analgicos (mtodo sometido a estudio); 3 que se tenga deb

11、idamente en cuenta el hecho de que la Recomendacin UIT-T G.826 (de la que provienen las Recomendaciones UIT-R F.1397 y UIT-R F.1491) impone unos objetivos de caracterstica de error ms estrictos para los sistemas inalmbricos fijos digitales; 4 que los lmites de dfp tengan en cuenta los parmetros orbi

12、tales de las estaciones espaciales que utilizan la banda; 4.1 que se empleen los mtodos indicados en el Anexo 1 para determinar las estadsticas sobre visibilidad de las estaciones espaciales que funcionan con rbitas circulares; 4.2 que para determinar la degradacin de la calidad de funcionamiento de

13、 los sistemas analgicos debida a emisiones procedentes de una sola o varias estaciones espaciales se haga uso de los mtodos descritos en el Anexo 2; 4.3 que para determinar la degradacin de la calidad de funcionamiento de los sistemas digitales debida a emisiones procedentes de una sola o varias est

14、aciones espaciales se haga uso de los mtodos descritos en el Anexo 3 (vase la Nota 1); 4.4 que para determinar los efectos sobre los sistemas digitales que utilizan diversidad debidos a las emisiones procedentes de una sola o varias estaciones espaciales se haga uso de los mtodos descritos en el Ane

15、xo 4 (vase la Nota 2); 4.5 que para evaluar la no uniformidad de la interferencia en cualquier mes se haga uso de las consideraciones descritas en el Anexo 5; 4.6 que para desarrollar la distribucin acumulativa de la relacin entre la potencia recibida y la suma de las potencias de ruido y de interfe

16、rencia y la prdida del margen de desvanecimiento asociada debida a las emisiones procedentes de una o varias estaciones espaciales se haga uso del mtodo descrito en el Anexo 6 (vase la Nota 3). 4.7 que el Anexo 7 proporciona un ejemplo de metodologa que podra utilizarse para determinar la interferen

17、cia causada a una estacin del servicio fijo por una constelacin de satlites no OSG en rbitas circulares o elpticas, incluidas las rbitas muy elpticas (HEO). NOTA 1 El criterio de degradacin fraccionaria de la calidad de funcionamiento (DFC) desarrollado en esta Recomendacin se aplica a los sistemas

18、del servicio fijo que funcionan en frecuencias en las cuales el desvanecimiento debido a la propagacin por trayectos mltiples es la causa principal del desvanecimiento de la seal. Para los trayectos en los cuales la atenuacin de la lluvia es la causa principal del desvanecimiento se requieren estudi

19、os adicionales. La evaluacin del efecto de la interferencia de corta duracin, descrita en el 4 del Anexo 3, requiere nuevos estudios. NOTA 2 Generalmente no se utiliza la diversidad en frecuencias inferiores a 3 GHz. Se emplea ms a menudo en frecuencias en las cuales el desvanecimiento por trayectos

20、 mltiples es la causa principal del desvanecimiento. NOTA 3 El mtodo descrito en el Anexo 6 puede utilizarse para evaluar la interferencia de corta duracin o para estimar la posible interferencia en las negociaciones bilaterales. Rec. UIT-R F.1108-4 3 Anexo 1 Determinacin de las estadsticas sobre vi

21、sibilidad de las estaciones espaciales situadas en rbitas circulares de satlites no geosncronos observadas por una estacin terrenal 1 Introduccin Para elaborar los criterios de comparticin entre los satlites en rbita terrestre baja (LEO) y los sistemas del servicio fijo, es necesario determinar la f

22、recuencia con que ser visible un satlite en cualquier direccin desde una posicin o estacin terrenal en particular, as como la intensidad de la interferencia producida por las emisiones de dicho satlite. El objeto del presente Anexo es desarrollar las ecuaciones necesarias para simular el funcionamie

23、nto de un satlite LEO, y por consiguiente, las estadsticas necesarias. El desarrollo es lo suficientemente general como para que los resultados puedan aplicarse a un modelo aleatorio o a un modelo evolutivo en el tiempo. En el 2 de este Anexo aparece un desarrollo de las ecuaciones del movimiento de

24、 un satlite en rbita circular, en un sistema de coordenadas inercial. En el 3 se transforman estas ecuaciones a un sistema de coordenadas fijo sobre la Tierra. En el 4 se calculan el acimut y la distancia del punto subsatelital desde una posicin en la superficie de la Tierra. En el 5 se indican las

25、expresiones para el ngulo de elevacin y el ngulo con respecto al eje de puntera del satlite y se describe un criterio sencillo para estimar la visibilidad de un satlite que se encuentra por encima de una ubicacin concreta sobre la Tierra. En todo el desarrollo de las coordenadas centradas en la Tier

26、ra se emplea un sistema de coordenadas esfricas dextrgiro (r, , ), siendo r la distancia desde el origen, la distancia angular desde el polo Norte y el ngulo con vrtice en el Polo. 2 El satlite en el marco inercial Para determinar la posicin del satlite en el marco inercial, debe calcularse en prime

27、r lugar su ubicacin en el plano orbital. Para un cuerpo en rbita circular alrededor de la Tierra esta descripcin supone la utilizacin de cuatro parmetros orbitales Keplerianos, a saber: Rs : radio orbital, distancia desde el centro de la Tierra al satlite I : ngulo de inclinacin (rad), ngulo formado

28、 por el plano orbital y el plano ecuatorial de la Tierra. Vara entre 0 y ; es inferior a /2 si el satlite est orientado hacia el Este y atraviesa el plano ecuatorial de Sur a Norte y superior a /2 si el satlite est orientado hacia el Oeste y atraviesa el plano ecuatorial de Sur a Norte s : distancia

29、 angular (rad) a lo largo del plano ecuatorial desde la referencia cero a la posicin del nodo ascendente, interseccin donde el plano del satlite atraviesa el plano ecuatorial de Sur a Norte M : anomala media (rad), arco angular en el plano orbital del satlite medido desde el nodo ascendente hasta la

30、 posicin del satlite. Para determinar las coordenadas del satlite en el sistema de coordenadas esfricas inercial, debe calcularse en primer lugar la ubicacin del satlite con referencia a 0, la posicin angular o longitud del nodo ascendente, medido al Este del primer punto de Aries. La posicin del pu

31、nto subsatelital viene determinada por sy 0. 4 Rec. UIT-R F.1108-4 Estas coordenadas pueden determinarse por geometra esfrica (vase la Fig. 1). Aplicando la ley de los cosenos al arc sse obtiene: cos s= sen M sen I. Como viene definido en el intervalo (0, ): s= arccos (sen M sen I ) (1) 1108-01M0s/2

32、/2 IPolo NortePunto subsatelitalNodo ascendenteFIGURA 1Tringulo esfrico del satlite en el marco inercialDe forma similar, aplicando la ley de los cosenos al arc M se obtiene: cos M = sen scos 0. Con la ecuacin (2) se obtienen los valores de 0para toda la gama (, 2). RE/ Rs= (13) Introduciendo la ecu

33、acin (13) en la (9), es posible obtener una expresin para la gama de longitudes que se encuentran dentro de este crculo de visibilidad para una latitud concreta del punto subsatelital o una anomala media. Por consiguiente, slo se necesita evaluar las ecuaciones (10), (11) y (12) en condiciones que p

34、ueden determinarse previamente. Anexo 2 Simulacin de la interferencia en rutas inalmbricas fijas analgicas procedente de satlites LEO 1 Introduccin El presente Anexo describe un programa informtico que resuelve las relaciones matemticas desarrolladas en el Anexo 1. El programa resultante puede utili

35、zarse como herramienta de anlisis para examinar la interferencia en redes inalmbricas fijas analgicas simuladas que comparten espectro con satlites LEO representativos de los que pueden funcionar en bandas por debajo de 3 GHz. Se describen un cierto nmero de ejemplos que comparten las mismas situaci

36、ones as como sus resultados. 8 Rec. UIT-R F.1108-4 2 Descripcin del modelo El programa simula matemticamente el trayecto de una constelacin de satlites LEO teniendo en cuenta los efectos de la rotacin de la Tierra y de la precesin de la rbita. Para cada 1/2 de movimiento del satlite en la constelaci

37、n se calcula la interferencia producida en cada receptor inalmbrico fijo en una concentracin de rutas inalmbricas fijas distribuida aleatoriamente. El programa acumula los datos de densidad de interferencia para cada ruta inalmbrica fija durante el periodo de simulacin y convierte estos datos en una

38、 distribucin de probabilidad para cada ruta, de forma que pueda analizarse por separado la calidad de funcionamiento de cada una de ellas. Los resultados de los ejemplos descritos se comparan con los requisitos de calidad de funcionamiento de referencia representados en la Fig. 1 de la Recomendacin

39、UIT-R SF.357. En dicha Recomendacin se proponen criterios de comparticin para la interferencia de referencia en el caso de sistemas analgicos nicamente. 2.1 Datos de entrada La simulacin permite al operador seleccionar los siguientes parmetros: frecuencia, latitud y longitud del centro de las rutas

40、inalmbricas fijas, ganancia de la antena de recepcin del sistema inalmbrico fijo, nmero de rutas de radioenlace que van a analizarse, altitud de la rbita del satlite (la misma para cada satlite), nmero de planos orbitales de satlite, longitud del nodo ascendente para cada plano, inclinacin de la rbi

41、ta (la misma para cada plano), nmero de satlites por plano (el mismo para cada plano), nivel de la dfp causada por un satlite observado con un ngulo elevado, nivel de la dfp causada por un satlite observado con un ngulo bajo, duracin (en das) de la simulacin. Las suposiciones incorporadas al modelo

42、incluyen: Para el modelo del sistema inalmbrico fijo: 50 tramos, rutas de 2 500 km, las direcciones de los tramos se eligen mediante el mtodo de Monte Carlo. Una temperatura de ruido del receptor de 1 750 K. Banda base de 4 kHz de anchura y ruido trmico por tramo de 25 pW. Caractersticas de la anten

43、a de recepcin descritas en la Recomendacin UIT-R F.699. Prdidas (en el alimentador, de conversin) de 3 dB. Para el modelo del sistema de satlites: nicamente rbita circular. dfp limitada por la siguiente plantilla: dfpbajapara 0 5 dfp = dfpbaja+ 0,05 (dfpalta dfpbaja) ( 5) para 5 Interferencia (pW0p)

44、Frecuencia = 1,5 GHzFrecuencia = 2,0 GHzFrecuencia = 2,5 GHzFIGURA 5Interferencia en el servicio fijo en funcin de la frecuencia(800 km, rutas de 50 tramas, ganancia de antena de 33 dB,40 de latitud, dfp = 154/144 dB(W/(m2 4 kHz)Rec. UIT-R F.1108-4 11 1108-0611025252525252510 110 210 310 410 5251101

45、0210310410525 25 25 2510FIGURA 6Interferencia en funcin de la altitud y la dfp(Rutas de 50 tramas, 40 de latitud, 2 GHz)ProbabilidadI Interferencia (pW0p)dfp = 154/144 dB(W/(m2 4 kHz), altitud = 10 300 kmdfp = 144/144 dB(W/(m2 4 kHz), altitud = 800 kmdfp = 154/144 dB(W/(m2 4 kHz), altitud = 800 kmdf

46、p = 144/144 dB(W/(m2 4 kHz), altitud = 10 300 kmEl grupo de las tres curvas inferiores de la Fig. 7 representa las distribuciones de la interferencia recibidas a distintas latitudes procedentes de satlites en una rbita con elevados ngulos orbitales (80). Es interesante observar que si las curvas rep

47、resentadas se proyectasen sobre el eje y, para X = 0, representaran aproximadamente el porcentaje de tiempo en que los satlites seran visibles a los sistemas del servicio fijo en las latitudes indicadas. La inversa de dicho nmero sera aproximadamente igual al nmero de satlites necesarios para lograr

48、 una visibilidad constante de unsolo satlite. Examinando detalladamente las curvas de la Fig. 7 se llega a la conclusin de que se necesitara un nmero menor de satlites para iluminar de forma continua los sistemas de latitudes ms elevadas, puesto que la distribucin para las rutas inalmbricas fijas con latitud de 65 parece interceptar el eje y en un punto mucho ms elevado. 12 Rec. UIT-R F.1108-4 1108-0711025252525252510 110 210 310 410 52511010210310410525 25 25 2510FIGURA 7Interferencia (i) pW en una banda de 4 kHzProbabi