ITU-R F 1570-1 SPANISH-2003 Impact of uplink transmission in the fixed service using high altitude platform stations in the Earth exploration-satellite service (passive) in the 31 .pdf

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1、 Rec. UIT-R F.1570-1 1 RECOMENDACIN UIT-R F.1570-1*Repercusin de la transmisin del enlace ascendente del servicio fijo que utiliza estaciones situadas en plataformas a gran altitud en el servicio de exploracin de la Tierra por satlite (pasivo) en la banda 31,3-31,8 GHz (Cuestin UIT-R 113/9) (2002-20

2、03) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que se est desarrollando nueva tecnologa utilizando estaciones situadas en plataformas a gran altitud (HAPS) en la estratosfera; b) que la Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones (Ginebra, 1997) (CMR-97) estableci disposiciones par

3、a el funcionamiento de las HAPS en el servicio fijo, en las bandas 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz; c) que, como las bandas de 47 GHz son ms susceptibles a la atenuacin debida a la lluvia en los pases que se citan en los nmeros 5.537A y 5.543A del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR), el UIT-R ha es

4、tudiado la gama de frecuencias entre 18 y 32 GHz para la posible identifi-cacin de espectro adicional; d) que la Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones (Estambul, 2000) (CMR-2000) estableci una disposicin para la utilizacin de las HAPS en el servicio fijo en las bandas 27,5-28,35 GHz y 31-31,3 G

5、Hz en ciertos pases, sobre el principio de no causar interferencia ni reclamar proteccin, a fin de abordar los temas de atenuacin debida a la lluvia asociados a la banda de 47 GHz (nmeros 5.537A y 5.543A del RR), a condicin de que la utilizacin de la banda 31-31,3 GHz se limite a la mitad inferior d

6、e la banda (31-31,15 GHz) hasta la CMR-03; e) que en la Resolucin 122 (Rev.CMR-2000) se solicitaban estudios con carcter urgente sobre los temas tcnicos, de comparticin y reglamentarios, a fin de determinar criterios para el funcionamiento de las HAPS en las bandas a las que se refiere el consideran

7、do d); f) que la banda 31,3-31,8 GHz est atribuida a los servicios de radioastronoma, servicio de exploracin de la Tierra por satlite (SETS) (pasivo) y servicio de investigacin espacial (pasivo), y que es necesario proteger adecuadamente estos servicios contra las emisiones no deseadas proce-dentes

8、de las estaciones HAPS en el suelo que funcionan en la banda 31,0-31,3 GHz, teniendo en cuenta el nmero 5.340 del RR y los criterios de interferencia que figuran en las Recomenda-ciones UIT-R SA.1029 y UIT-R RA.769, recomienda 1 que se utilicen los parmetros del 1 del Anexo 1 en relacin con el SETS

9、(pasivo) para la evaluacin de la interferencia del enlace ascendente (sentido suelo-aeronave) de las HAPS en el SETS (pasivo), en la banda 31,3-31,8 GHz (vase la Nota 1); 2 que se utilice el 2 del Anexo 1 para el mtodo de evaluacin de la interferencia del enlace ascendente de las HAPS en el SETS (pa

10、sivo), en la banda 31,3-31,8 GHz; *Esta Recomendacin debe sealarse a la atencin de la Comisin de Estudio 7 de Radiocomunicaciones. 2 Rec. UIT-R F.1570-1 3 que el nivel de emisiones no deseadas producidas por un transmisor a la entrada de una antena HAPS no supere el valor de 105 dB(W/MHz) en la gama

11、 de frecuencias 31,3-31,8 GHz en condiciones de cielo despejado (vase la Nota 2). NOTA 1 Debe utilizarse la Recomendacin UIT-R F.1569 para los parmetros tpicos en relacin con el sistema HAPS, a fin de evaluar la repercusin de dicho sistema HAPS en el SETS (pasivo) en la banda de 31 GHz. NOTA 2 En ca

12、so de desvanecimiento debido a la lluvia, puede rebasarse el nivel de emisiones no deseadas a la entrada de la antena HAPS indicado en el recomienda 3; sin embargo, la repercusin real sobre el satlite del SETS (pasivo) no debe ser mayor que la repercusin en condiciones de cielo despejado. Anexo 1 Re

13、percusin de la transmisin del enlace ascendente del servicio fijo que utiliza HAPS en el SETS (pasivo), en la banda 31,3-31,8 GHz 1 Parmetros del SETS (pasivo) y del sistema HAPS El Cuadro 1 muestra los parmetros utilizados para la evaluacin de la interferencia en este estudio. Los parmetros relativ

14、os al SETS (pasivo) corresponden a un caso pesimista que en el futuro puede corresponder al funcionamiento del caso ms desfavorable. Los parmetros del sistema HAPS se basan en la Recomendacin UIT-R F.1569 en el que se supone un funcionamiento tpico HAPS, teniendo en cuenta la comparticin con otros s

15、ervicios. CUADRO 1 Parmetros del SETS (pasivo) y del sistema HAPS utilizados en este estudio SETS (pasivo) Altitud del satlite de exploracin de la Tierra (SET) 300 km Ganancia de la antena del sensor 50 dBi Diagrama de la antena del sensor Recomendacin UIT-R S.672 Requisitos de proteccin del sensor

16、(de la Recomendacin UIT-R SA.1029) 183 dB(W/MHz) ngulo de inclinacin de la antena del sensor 0 Sistema HAPS Altitud de la aeronave HAPS 20 km(1)Ganancia de la estacin HAPS en el suelo 35 dBi Disponibilidad del sistema HAPS 99,4%(2)ngulo mnimo de elevacin de la estacin HAPS en el suelo 20(3)Nmero de

17、estaciones terrenas HAPS que transmiten simultneamente1 468(4)Nmero estimado de HAPS 1(5)Diagrama de la antena de la estacin HAPS en el suelo Recomendacin UIT-R F.1245 Intensidad de la lluvia para la disponibilidad del sistema Moderada(6)Relacin Eb /N0requerida para una BER = 1 1065,5 dB(7)Margen de

18、l sistema HAPS(8)3 dB Rec. UIT-R F.1570-1 3 La huella iluminadora por un haz puntual se considera como una clula de la red HAPS. En este estudio se adopta un factor de reutilizacin de frecuencias de cuatro, lo que significa que la banda de frecuencias de 300 MHz (31-31,3 GHz) disponible para el enla

19、ce ascendente HAPS se divide en cuatro partes iguales y la subbanda de 75 MHz se utiliza repetidamente para la transmisin del enlace ascendente cada cuatro clulas. En este estudio, se supone la aplicacin del control automtico de potencia de transmisin (CAPT) con pasos variables de 6 dB en la estacin

20、 HAPS del suelo. El nivel de emisiones no deseadas procedentes de la HAPS utilizado en este estudio es de 105 dB(W/MHz). Notas relativas al Cuadro 1: (1)Aunque el RR define el lmite superior de la altitud de la HAPS en 50 km, el despliegue de los sistemas HAPS a una altitud inferior de 25 km sera ms

21、 realista desde el punto de vista de la tecnologa actual (vase el 3 de la Recomendacin UIT-R F.1569). Si bien en este estudio se utiliza una altitud de la HAPS de 20 km para el diseo del balance del enlace ascendente HAPS, este balance del enlace vale para una altitud de 25 km de la HAPS sin aumenta

22、r la potencia de salida de la estacin HAPS en el suelo (vase el 3 de la Recomendacin UIT-R F.1569). (2)La tcnica del CAPT puede permitir mejorar la disponibilidad sin aumentar la interferencia causada al SETS (pasivo). Tal como se muestra en el 8 de la Recomendacin UIT-R F.1569), utilizando el CAPT

23、en la gama de 12,2 dB se puede lograr una disponibilidad del 99,8%. (3)En este estudio, se utiliza el valor de 20 para el ngulo de elevacin mnimo de funcionamiento como valor tpico. Para determinar el ngulo mnimo de elevacin operacional del sistema HAPS se requieren nuevos estudios, teniendo en cuen

24、ta la comparticin con otros servicios co-primarios, la introduccin de algunas tcnicas de reduccin de la interferencia, por ejemplo, la de CAPT, etc. (vanse los 4 y 7 de la Recomendacin UIT-R F.1569). (4)El nmero de estaciones HAPS en el suelo en la zona iluminada por una HAPS se limita a 1 468 (vase

25、 el 10 de la Recomendacin UIT-R F.1569), suponiendo que se dispone de la banda de frecuencias de 300 MHz, que se utiliza un factor de reutilizacin de frecuencias de 4, que la anchura de banda de la seal es de 20 MHz, y que el nmero de haces puntuales es de 367. (5)La interferencia principal procede

26、de las estaciones HAPS situadas en el suelo en la zona limitada prxima a la direccin del haz principal del sensor pasivo. Por tanto, la evaluacin de la interferencia procedente de las estaciones HAPS situadas en el suelo iluminada por una HAPS dar casi los mismos resultados que los de la evaluacin d

27、e la interferencia para el modelo compuesto de mltiples aeronaves HAPS. (6)En este estudio, se utiliza la intensidad de lluvia de Tokio (zona climtica de pluviosidad: M de la Recomendacin UIT-R P.837) para el diseo del balance del enlace, como ejemplo de zona pluviomtrica moderada. En el caso de con

28、diciones de intensidad de lluvia intensa (por ejemplo, zona pluviomtrica: P de la Recomendacin UIT-R P.837), se necesitar la aplicacin del CAPT (vase el 8 de la Recomendacin UIT-R F.1569). (7)En el actual sistema de comunicacin es indispensable la tcnica de codificacin. Por lo tanto, es razonable un

29、a Eb /N0requerida de unos 5 dB para una BER = 1 106. (8)Son necesarios nuevos estudios para determinar el reparto de la interferencia en el SETS entre la HAPS del servicio fijo y otros sistemas. 4 Rec. UIT-R F.1570-1 2 Procedimiento de evaluacin de la interferencia Las Figs. 1 (panormica) y 2 (vista

30、 superior) muestra la geometra del modelo utilizado en este estudio para la evaluacin de las repercusiones mencionadas. Se establece una limitacin del nmero de estaciones HAPS en el suelo a las que se permite transmitir simultneamente seales debido a la restriccin de la anchura de banda disponible.

31、Tal como se describe en el 1, la anchura de banda disponible es de 75 MHz en un haz puntual (= clula). Como se supone que la anchura de banda de la seal es de 20 MHz por portadora, el nmero de estaciones HAPS en el suelo a las que se permite transmitir seales simultneamente es de 3,75 en una clula.

32、Con esta limitacin de la banda de frecuencias disponible, se calcula la repercusin de cuatro estaciones HAPS en el suelo situadas en el centro de cada haz puntual. En este caso, se suman las interferencias combinadas procedentes de 4 367 = 1 468 estaciones HAPS en el suelo. En el centro de cada clul

33、a (intervalos de 5,5 km) se sitan cuatro estaciones HAPS en el suelo. Se supone que todas las antenas de la estacin HAPS en el suelo apuntan hacia la aeronave HAPS situada a una altitud de 20 km, y se calcula el diagrama de antena de la estacin HAPS en el suelo mediante la Recomen-dacin UIT-R F.1245

34、. Se supone que el sensor pasivo apunta hacia la direccin del nadir, y se calcula el diagrama de antena del sector pasivo mediante la Recomendacin UIT-R S.672. En el caso ms desfavorable de interferencia, la aeronave HAPS y el sensor pasivo estn en la vertical de la estacin HAPS en el suelo situada

35、en el centro de la clula del nadir de la HAPS, tal como se indica en la Fig. 2. Se utiliza el nivel de emisiones no deseadas de 105 dB(W/MHz) en condiciones de cielo despejado para la evaluacin de la repercusin del sistema HAPS. Aunque el nivel de emisiones no deseadas en condiciones de lluvia aumen

36、ta hasta 6 dB en comparacin con la de las condiciones de cielo despejado, el aumento de la potencia de emisin no deseada se atena parcialmente en el trayecto de lluvia. Las prdidas de propagacin entre la estacin HAPS en el suelo y el sensor pasivo se calculan como en la propagacin en el espacio libr

37、e. 1570-01300 km20kmFIGURA 1Geometra del modelo de evaluacin de la repercusin (panormica)HAPSSETInterferencia combinada4 estaciones HAPS en una clulaGmx= 50 dBiRec. UIT-R F.1570-1 5 1570-02FIGURA 2Geometra del modelo de evaluacin de la repercusin (vista superior)5,5 kmCuatro estaciones HAPS en el su

38、eloLa interferencia combinada, I, se calcula a partir de la ecuacin (1): ()dB(W/MHz)/4(4log1036712=iiiiGrdGtPI (1) siendo: P : nivel de la emisin no deseada: 1 1010,5W/MHz (= 105 dB(W/MHz) Gti: ganancia de la antena de transmisin de la estacin HAPS en el suelo i-sima para el satlite del SETS, calcul

39、ada mediante la Recomendacin UIT-R F.1245 (dBi) (ganancia mxima = 103,5 (= 35 dBi) di: distancia entre la estacin HAPS en el suelo i-sima y el sensor pasivo (m) : longitud de onda de la seal portadora (m): en este estudio, la frecuencia es de 31,28 GHz Gri: ganancia de la antena receptora del sensor

40、 pasivo para la estacin HAPS en el suelo i-sima que se calcula mediante la Recomendacin UIT-R S.672 (dBi) (ganancia mxima = 105 (= 50 dBi). Los criterios de proteccin del SETS (pasivo) se definen en la Recomendacin UIT-R SA.1029 que da el nivel umbral de 183 dB(W/MHz) el cual no debe rebasarse duran

41、te ms del 0,01% del tiempo. 6 Rec. UIT-R F.1570-1 3 Resultado del estudio En las condiciones mencionadas, la interferencia acumulada de 4 367 estaciones HAPS en el suelo en el sensor pasivo es de 185,9 dB(W/MHz), que es 2,9 dB inferior al criterio de proteccin del SETS (pasivo) en la banda 31-31,3 G

42、Hz. La interferencia agregada de las estaciones HAPS en el suelo en la zona que ilumina otra HAPS es despreciable (30 dB menos que 185,9 dB(W/MHz). Por tanto, la interferencia combinada de las estaciones HAPS en el suelo que cubren 200 aeronaves HAPS no excede los criterios de proteccin del SETS (pasivo). La banda de guarda requerida es de 10 MHz para una anchura de banda del filtro (3 dB) de FI de 20,2 MHz. Esta banda de guarda depende de la anchura de banda de la seal y de las caractersticas de atenuacin del filtro pasobanda de FI.