ITU-R F 1337 SPANISH-1997 FREQUENCY MANAGEMENT OF ADAPTIVE HF RADIO SYSTEMS AND NETWORKS USING FMCW OBLIQUE-INCIDENCE SOUNDING《使用调频连续波(调频CW)斜入射探测的自适应(高频(HF))无线电系统和网络的频率配置》.pdf

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1、Rec. UIT-R F.1337 1RECOMENDACIN UIT-R F.1337*GESTIN DE FRECUENCIAS DE SISTEMAS RADIOELCTRICOS Y REDESEN ONDAS DECAMTRICAS ADAPTABLES QUE UTILIZAN SONDEOCON INCIDENCIA OBLICUA MEDIANTE ONDAS CONTINUASMODULADAS EN FRECUENCIA(Cuestin UIT-R 205/9)(1997)Rec. UIT-R F.1337La Asamblea de Radiocomunicaciones

2、 de la UIT,considerandoa) la necesidad de contar con servicios de comunicacin en ondas decamtricas muy fiables;b) la limitada disponibilidad de espectro en ondas decamtricas para la transmisin vocal y de datos;c) las limitaciones de la ionosfera, variable con el tiempo, que restringen el nmero de ca

3、nales utilizables dentrodel espectro disponible;d) que disponer de tcnicas reguladoras y de gestin de frecuencias eficaces y eficientes es indispensable paraoptimizar la utilizacin de las frecuencias en los servicios fijos y algunos servicios mviles entre 1,6 y 28 MHz;e) que los estudios experimenta

4、les, esbozados en el Anexo 1, han mostrado que pueden conseguirse mejorassustanciales en la utilizacin de canales mediante la diversidad en frecuencia y en trayecto;f) que los esquemas de sondeo de incidencia oblicua mediante ondas continuas moduladas en frecuencia(FMCW frequency modulated continuou

5、s wave) hacen posible una evaluacin precisa en tiempo real de los canales deondas decamtricas de los que puede disponer una red, sentando as las bases de una gestin dinmica de frecuencias;g) que el mtodo de sondeo mediante FMCW chirp puede aplicarse de modo que se limite la interferenciaperjudicial

6、y que es posible su realizacin prctica como un proceso externo, con lo que se eliminaran reducciones de lacapacidad de los sistemas,recomienda1 que se considere la posibilidad de aplicar esquemas de gestin automtica y adaptable en las redes en ondasdecamtricas adaptables para incluir la seleccin din

7、mica de frecuencias ptimas, la comparticin de frecuencias dentrode una red y la seleccin adaptable de trayectos de red alternativos;2 que se considere la utilizacin del sondeo mediante FMCW chirp en los esquemas dinmicos de gestin defrecuencias, entre otras cosas: como fuente de datos en tiempo real

8、 para actualizar la gestin de recursos y los programas de prediccin de lapropagacin; como medio de actualizar las listas de exploracin de frecuencias de los sistemas en ondas decamtricas adaptables; para modificar y mejorar matrices de anlisis de calidad de los enlaces para los sistemas en ondas dec

9、amtricasadaptables; como complemento de la utilizacin exclusiva del sondeo de canales en banda, lo que aumentara la capacidad decomunicaciones de una red y reducira la interferencia ocasionada por el sondeo de canales;3 que, en el caso de las redes en ondas decamtricas adaptables en los servicios fi

10、jo y mvil, se considere lainformacin contenida en el Anexo 1 a efectos de planificacin general del espectro y para el diseo de las redes;4 que es necesario realizar ms estudios para evaluar las ventajas que tiene la tecnologa del sondeo en la gestinde frecuencias de las redes en ondas decamtricas ad

11、aptables de carcter regional y mundial, sobre todo las regiones dealta latitud y las ecuatoriales en condiciones de mxima actividad solar._*Esta Recomendacin debe sealarse a la atencin de las Comisiones de Estudio 1 y 8 de Radiocomunicaciones.2 Rec. UIT-R F.1337ANEXO 1Investigacin a largo plazo del

12、sondeo de incidencia oblicua mediante FMCW como mtodode gestin dinmica de frecuencias de las redes de comunicacin en ondas decamtricas1 IntroduccinEl sondeo con barrido de frecuencias mediante FMCW se ha utilizado en las redes de gestin centralizada del espectropara permitir la evaluacin de canales

13、en tiempo real (RTCE real-time channel evaluation) con mltiples circuitos enondas decamtricas. Denominados a menudo sondeadores chirp, estos dispositivos tienen las ventajas propias delsondeo con incidencia oblicua, esto es, pueden utilizarse para optimizar la utilizacin de frecuencias, mejorar lafi

14、abilidad de los circuitos, evaluar las relaciones seal/ruido y de interferencia y medir los parmetros de propagacinionosfrica empleados por ciertos sistemas en ondas decamtricas adaptables. Si se asocian con las redes de gestincentralizada del espectro, estos sondeadores pueden explotarse en nmeros

15、limitados de forma intermitente y con bajapotencia, para obtener informacin sobre la gestin del espectro en tiempo real para mltiples usuarios. Este mtodoreduce por lo general la necesidad de sondear y limita, por otra parte, el tiempo total en que el sondeador funciona enmodo cocanal con otros tran

16、smisores en ondas decamtricas. El resultado es una mejor informacin a mltiples usuariosy la reduccin de la posibilidad de interferencia a causa del sondeo.2 Concepto de sistemaEn las redes de gestin centralizada del espectro, la informacin obtenida por sondeo con barrido de frecuenciasmediante FMCW

17、puede utilizarse para elaborar grficos, denominados ionogramas, del retardo temporal de la sealrecibida frente a la frecuencia de transmisin. Puesto que el canal ionosfrico puede constar de mltiples capas y centrosde dispersin que soportan la comunicacin en ondas decamtricas, las seales recibidas a

18、una determinada frecuenciaexperimentarn grados variables de distorsin del retardo temporal. Las lneas de registro del ionograma indican losdiversos modos de propagacin ionosfrica que soportarn la comunicacin.Los ionogramas se obtienen procesando una seal FMCW de baja potencia en una gama seleccionab

19、le de frecuencia,normalmente entre 2 y 30 MHz. La calidad de estos ionogramas chirp es superior a los obtenidos mediantesondeadores por impulsos para la misma potencia media, ya que los primeros utilizan una forma de onda de espectroensanchado caracterizada por la ganancia de procesamiento, que se a

20、plica para combatir los efectos de la interferenciaen banda estrecha. La potencia media nominal (y la potencia en la cresta de la envolvente) de estos sistemas es de10 a 100 W o posiblemente menor, dependiendo de las circunstancias.El sondeo mediante FMCW reduce tambin el tiempo cuando una determina

21、da frecuencia se encuentra ocupada. Lavelocidad nominal a la que estos sondeadores realizan el barrido a lo largo de la banda de 2-30 MHz es de 100 kHz/s. Enconsecuencia, la totalidad de la banda de ondas decamtricas se muestrea en unos 5 min. La separacin temporal entrelos sucesivos barridos para u

22、n determinado transmisor, denominada intervalo de exploracin, es normalmente de 15 min,pero puede fijarse en 30 min o ms. Por consiguiente, los transmisores con barrido de frecuencias mediante FMCW noslo consumen poca potencia sino que tienen un efecto momentneo en otros usuarios de las ondas decamt

23、ricas dentrode cada exploracin, y el intervalo de exploracin es relativamente largo. Cuando un usuario que utiliza el mismo canalse encuentra en la zona de cobertura del sondeador FMCW, un canal tpico de 3 kHz puede experimentar un blip de30 ms no ms de dos veces por hora, si el intervalo de explora

24、cin es de 30 min.Cuando los sondeadores se utilizan en el marco de una red de gestin centralizada del espectro, su nmero puede serlimitado, proporcionando de todos modos cobertura regional o mundial a un gran nmero de usuarios. Este procesoelimina la necesidad de que cada operador de comunicaciones

25、en ondas decamtricas realice su propio sondeo, con loque se reduce tambin el nmero total de sondeos que se necesitan para dar soporte a un determinado nmero deusuarios. Aunque el sondeo de canales por cada uno de los transmisores proporciona una informacin til, puedeaumentar la congestin en la gama

26、de frecuencias de ondas decamtricas. El sondeo con barrido de frecuenciasmediante FMCW, utilizado junto con redes de gestin centralizada del espectro, puede reducir en gran medida laposibilidad de interferencia debida al sondeo.3 Resultados experimentales de importancia para la RecomendacinSe han re

27、alizado muchos experimentos a lo largo de los aos utilizando sondeos de incidencia oblicua con barrido defrecuencias mediante FMCW. Entre 1993 y 1996, periodo de escasa actividad solar, se llev a cabo un extenso programaexperimental sobre las posibilidades de la diversidad en frecuencia y en trayect

28、o. El programa se efectu en diez lugaresdel hemisferio Norte. En la Fig. 1 puede verse la geometra del programa. Con esta investigacin se pretenda resolverRec. UIT-R F.1337 3los problemas relacionados con los sistemas de comunicacin en ondas decamtricas adaptables, hacindose especialhincapi en la co

29、municacin automtica de datos digitales. Tambin fueron objeto de inters la propagacin radio-elctrica, la gestin de frecuencias y la arquitectura de sistemas. Los trayectos examinados proporcionaron informacinsobre circuitos en el casquete polar, la zona auroral y las depresiones de latitudes elevadas

30、, as como en los entornos decanales de latitud media.1337-0180 N70 N60 N50 N40 N30 N20 N10 N010 S20 S3 5704 6004 06024801 240146019503480133028803 02031505710230923001 6202 230850349026202 0002 9005040310627002 290176025001 200204822503 670SANFRANCISCOTx-RxMADRIDTxPUERTORICOTxFAIRBANKSRxVANCOUVERTxR

31、EYKJAVIKRx-TxST. JOHNSRx-TxJAN MAYENTxWINNIPEGRxWAINWRIGHTTxINVERNESSTxIQALUITRx-TxCHURCHILLRxFIGURA 1Geometra de los experimentos de propagacinLas distancias entre los emplazamientos de los transmisores y los receptoresse dan en kilmetros. Los datos se obtuvieron entre 1993 y 1996.CAROLINADEL NORTE

32、RxESTOCOLMORxFIGURE 11337-01 = 13.5 cmLas potencias de los transmisores utilizadas en el experimento estaban comprendidas entre 10 y 100 W, y el intervalo deexploracin del sondeador se fij en 30 min. Se recogieron y analizaron ms de 40 aos-trayectos de datos, lo quepermiti evaluar la disponibilidad

33、de comunicaciones por enlace y redes en estrella en distintas condiciones dediversidad en frecuencias y estacin.No slo se obtuvo informacin significativa a partir de los datos recogidos durante los experimentos, sino que ademslas numerosas operaciones a largo plazo efectuadas dieron pruebas de la re

34、duccin de la posibilidad de interferenciaresultante de la utilizacin de sondeadores FMCW en redes de gestin centralizada del espectro. Durante todo el periodode funcionamiento de los sondeadores FMCW en el marco de la actividad experimentadora realizada entre 1993 y 1996no hubo ninguna notificacin d

35、e interferencia.Las conclusiones que siguen se basan en el anlisis de los datos recogidos. Algunas de ellas derivan directamente de losprincipios axiomticos de la propagacin en ondas decamtricas y la interaccin ionosfrica.4 Rec. UIT-R F.13374 Factores relativos al sondeo mediante FMCW4.1 EspectroHay

36、 que disponer de la cantidad de espectro adecuada para obtener una conectividad ptima, mientras que lascondiciones de esa adecuacin dependern, en ltima instancia, de factores tales como la carga de trfico. Los estudiosde redes en estrella han mostrado que a largo plazo puede alcanzarse una disponibi

37、lidad en materia de comunicacionesde casi el 100%, siempre y cuando exista la posibilidad de acceder a varias estaciones en tierra muy separadas entre s yde realizar selecciones dinmicas basadas en sondeos en tiempo real recurriendo a un conjunto de frecuencias de unnmero suficiente de bandas distri

38、buidas a lo largo del espectro de ondas decamtricas. Por regla general, lasaplicaciones de buena calidad de los servicios fijo y mvil requieren ocho frecuencias. No obstante, el requisito deadecuacin, quizs haga necesario disponer de frecuencias adicionales en condiciones de perturbacin, ya que en e

39、secaso se reduce el nmero de trayectos con diversidad, o cuando aumentan las distancias de correlacin ionosfrica. Larecproca tambin es cierta, es decir, los requisitos de frecuencia pueden reducirse en condiciones benignas o duranteperiodos de escasa carga de trfico.En general, el nmero de frecuenci

40、as requerido para hacer posibles altos niveles de disponibilidad depender del nmerode estaciones que contribuyan a la capacidad de la red. Se han efectuado pruebas para analizar esta relacin y se haencontrado que la regla siguiente rige en la mayora de los casos:Nf a + b/Ns(1)donde Nfes el nmero de

41、frecuencias, Nses el nmero de estaciones y a y b son funciones de la topologa de la red(es decir, de la separacin entre los nodos), la zona geogrfica en la que debe prestarse el servicio de comunicaciones,ciclo diurno, la estacin del ao y las condiciones solares. Para las condiciones de la prueba, s

42、e ha visto quea _4 y b 48 son valores bastante representativos cuando 3 Ns 5, excepto en condiciones de perturbacin.Tambin pueden darse condiciones en las que la capa E espordica es una caracterstica controladora en uno o mstrayectos de propagacin. La condicin de capa E espordica, cuando est present

43、e, puede hacer que una sola estacinutilice tantas frecuencias como sea necesario para acomodar todo el trfico cursado del foco de una agrupacin a laestacin terrena, y alcance todava un alto grado de disponibilidad. En este caso, la diversidad en estacin resultainnecesaria y no se cumple la ecuacin (

44、1). En el presente Anexo se esboza un sistema de gestin de frecuencias entiempo real basado en la tecnologa FMCW que permite la deteccin y evaluacin de los modos normal y decapa E espordica.4.2 Topologa de la redLas configuraciones de redes en estrella constan de un nodo central (esto es, el foco de

45、 la agrupacin) y, en torno a ste,de una agrupacin de nodos externos que presentan mejores conectividades si aumenta la poblacin de la agrupacin.Adems, la caracterstica de conectividad se aproxima a la saturacin en el caso de diseos que incluyen cuatro o msnodos muy separados entre s. Por esta razn,

46、el nmero de trayectos participantes y el grado de independencia conrespecto a la propagacin de los trayectos especificados es muy importante. Otra condicin de la conectividad es que lostrayectos participantes sean viables, ya que un trayecto nulo no puede contribuir a aqulla. Estos principios sugier

47、en lasiguiente estrategia para seleccionar los miembros de las agrupaciones: Por un lado, una asociacin de trayectos conpuntos de control muy distantes entre s y, por otro lado, una asociacin de trayectos situados en regmenes geofsicosdiferentes, en donde los trayectos se utilicen con la mxima anchu

48、ra de banda de propagacin, incluyendo los trayectosms largos posibles en el sentido hacia el Ecuador y los trayectos que posean el ngulo de elevacin mximo conrespecto al sol. Por lo general, se comprueba que la regin definida por grandes trayectos de crculo que conectan losnodos de la agrupacin es la que define la zona ms extensa posible que contiene el foco de la agrupacin, lo quepermite el mayor grado posible de diversidad en trayecto. No obstante, dado que es ms probable que la viabilidad de lostrayectos en el sentido hacia el polo sea limitada, debera insistirse en la especific