ITU-R F 1612 SPANISH-2003 Interference evaluation of the fixed service using high altitude platform stations to protect the radio astronomy service from uplink transmission in high3-31.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.1612 1 RECOMENDACIN UIT-R F.1612 Evaluacin de la interferencia del servicio fijo que utiliza estaciones situadas en plataformas a gran altitud para proteger el servicio de radioastronoma contra las transmisiones de los enlaces ascendentes de los sistemas de estaciones situadas en plata

2、formas a gran altitud en la banda 31,3-31,8 GHz (Cuestin UIT-R 230/9) (2003) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que se est desarrollando una nueva tecnologa en la que se utilizan estaciones situadas en plataformas a gran altitud (HAPS) en la estratosfera; b) que la CMR-97

3、adopt disposiciones para la explotacin 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 enumerados en los nmeros 5.537A y 5.543A del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR)

4、, el UIT-R ha estudiado la gama de frecuencias de 18-32 GHz para la posible identificacin de espectro adicional; d) que la CMR-2000 adopt una disposicin para la utilizacin de las HAPS en el servicio fijo, en las bandas 27,5-28,35 GHz y 31,0-31,3 GHz en ciertos pases, sobre una base de interferencia

5、no perjudicial y ausencia de proteccin, a fin de abordar los aspectos de la atenuacin debida a la lluvia asociados a las bandas de 47 GHz (nmeros 5.537A y 5.543A del RR). Como la banda 31,3-31,8 GHz est atribuida al servicio de radioastronoma (SRA), al servicio de exploracin de la Tierra por satlite

6、 (SETS) (pasivo) y al servicio de investigacin espacial (pasivo), la utilizacin de la banda 31,0-31,3 GHz se limita a la mitad inferior de dicha banda (31,0-31,15 GHz); e) que la Resolucin 122 (Rev.CMR-2000) solicita la realizacin urgente de estudios sobre los temas tcnicos, de comparticin y reglame

7、ntarios, a fin de determinar criterios para la explotacin de las HAPS en las bandas a las que se refiere el considerando d) anterior; f) que es necesario proteger adecuadamente el SRA, el SETS (pasivo) y el servicio de investigacin espacial (pasivo), teniendo en cuenta el nmero 5.340 del RR y los cr

8、iterios de inter-ferencia que figuran en las Recomendaciones UIT-R SA.1029 y UIT-R RA.769, recomienda 1 que se emplee la metodologa de los Anexos 1, 2 y 3 para evaluar la interferencia producida por los enlaces ascendentes HAPS al SRA en la banda de frecuencias 31,3-31,8 GHz; 2 que se elija la ubica

9、cin de las aeronaves HAPS y las estaciones HAPS en el suelo en relacin con las estaciones del SRA de forma que se proteja a estas ltimas contra las emisiones no deseadas de los enlaces ascendentes HAPS en la banda 31,3-31,8 GHz; 2 Rec. UIT-R F.1612 3 que a fin de proteger las estaciones del SRA cont

10、ra las emisiones no deseadas procedentes de los enlaces ascendentes HAPS en la banda 31,3-31,8 GHz, se excluyan de la zona de servicio del servicio fijo que emplea HAPS una o ms clulas de haz puntual alrededor de una estacin del SRA. NOTA 1 La Recomendacin UIT-R F.1569 contiene los parmetros caracte

11、rsticos que describen el sistema HAPS para evaluar la repercusin de las emisiones no deseadas sobre el SRA en la banda de 31 GHz. NOTA 2 Es necesario considerar la interferencia combinada del servicio fijo, incluidos los HAPS. Anexo 1 Parmetros caractersticos del SRA y modelo que debe utilizarse par

12、a evaluar la repercusin de la estacin HAPS en el suelo sobre la estacin del SRA 1 Parmetros de transmisin en el enlace ascendente del sistema HAPS Los parmetros relativos a los sistemas HAPS se basan en la Recomendacin UIT-R F.1569 (altitud: 20-25 km, mnimo ngulo de elevacin operacional: 20, y en co

13、ndiciones de lluvia). La huella formada por un haz puntual recibe el nombre de clula. En este estudio se adopta un factor de reutilizacin de frecuencias de cuatro, es decir, la banda de frecuencias disponible de 300 MHz (31,0-31,3 GHz) se divide en cuatro subbandas iguales de 75 MHz que se utilizan

14、simultneamente para transmitir por los enlaces ascendentes a clulas mltiples. En el enlace ascendente se adopta un esquema de control automtico de potencia, en el cual la potencia aumenta o disminuye en 6 dB, segn las condiciones atmosfricas. El nivel de emisiones fuera de banda empleado en este est

15、udio para un enlace ascendente HAPS es de 100 dB(W/MHz) en condiciones de lluvia, y se supone que se utiliza control automtico de potencia de transmisin en el enlace ascendente. En el 11 de la Recomendacin UIT-R F.1569 se describe la obtencin del nivel de emisin fuera de banda. 2 Parmetros de las an

16、tenas del SRA Los parmetros de las antenas del SRA utilizadas en este estudio se muestran en el Cuadro 1. Se supone que la antena del SRA apunta al acimut de la estacin HAPS en el suelo, con el mnimo ngulo de elevacin operacional para ese radiotelescopio particular. La ganancia de la antena de recep

17、cin para la interferencia se calcula mediante la Recomendacin UIT-R SA.509 para un ngulo de separacin de ms de 1 entre la direccin del eje de puntera de la antena del SRA y la direccin de la llegada de la seal interferente. Rec. UIT-R F.1612 3 CUADRO 1 Parmetros de las antenas del SRA utilizadas en

18、este estudio 3 Modelo de evaluacin de la interferencia 3.1 Interferencia procedente de una sola fuente En la Fig. 1 se muestra el modelo de evaluacin de la interferencia para una estacin HAPS en el suelo y una estacin del SRA. Se supone que la estacin HAPS est ubicada en el mismo plano que la estaci

19、n del SRA. Se consideran dos situaciones relativas a la direccin del eje de puntera de la antena de la estacin HAPS en el suelo. En la primera, la antena de la estacin HAPS en el suelo est orientada hacia la estacin del SRA en acimut (caso ms desfavorable en la hiptesis de interferencia procedente d

20、e una sola fuente) y en la segunda, la antena est dirigida a un acimut alejado 180 de la direccin de la estacin del SRA. En ambos casos se supone que la antena del SRA funciona con el mnimo ngulo de elevacin operacional. 1612-012020dHAPSEstacin del SRADos modelos de estacin HAPS en el suelo a la mis

21、ma altitud que la estacin del SRAFIGURA 1Interferencia causada por una estacin HAPS en el suelo a una estacin del SRA(caso de interferencia procedente de una sola fuente)Mnimo ngulo deelevacin operacionalInterferenciaOrientada hacia la estacindel SRAOrientada en sentido contrarioa la estacin del SRA

22、Gmx(dBi) Dimetro (m) Altitud (km) Mnimo ngulo de elevacin operacional (grados) Nobeyama (Japn) 81,2 45 1,35 15 Taeduk (Corea) 70,9 13,7 0,12 15 Delingha (China) 70,9 13,7 3,2 5 4 Rec. UIT-R F.1612 3.2 Interferencia combinada causada por mltiples estaciones HAPS Como se ilustra en la Fig. 2, se utili

23、zan los siguientes modelos y suposiciones para evaluar la interferencia combinada: se ubican cuatro estaciones HAPS en el suelo en el centro de cada clula de servicio y todas las antenas apuntan a la aeronave HAPS correspondiente (anchura de banda total de 300 MHz (31,0-31,3 GHz), se suponen un fact

24、or de reutilizacin de frecuencias de cuatro veces y una anchura de banda de la seal de 20 MHz); la interferencia combinada se obtiene sumando un parmetro definido como la dfp de la interferencia recibida en una estacin del SRA ms la ganancia de la estacin del SRA receptora para la interferencia para

25、 todas las estaciones HAPS en el suelo (= 367 clulas 4 estaciones 3 zonas de servicio HAPS); se supone una potencia de emisin fuera de banda de 100 dB(W/MHz) de cada estacin HAPS en el suelo; la antena del SRA est ubicada entre la lnea divisoria (A) de las tres zonas de servicio HAPS y el punto nadi

26、r O; la antena del SRA ubicada en el punto B est dirigida hacia A u O en acimut. Se supone que la antena del SRA est en el ngulo de elevacin ms bajo al cual se hacen observaciones usando ese instrumento (5 15). 1612-02S2S1OBAXYS3Antena del SRA5 155 15FIGURA 2Ejemplo de modelo para la evaluacin de la

27、 interferencia combinadaA: lnea divisoria de las tres zonas de servicio HAPSB: ubicacin de la antena del SRA en el segmento AOO: punto nadir de la estacin HAPSS1: zona principalS2S3: subzonaLa antena del SRA ubicada en el punto B est dirigida hacia A u O en acimut.Rec. UIT-R F.1612 5 Anexo 2 Modelo

28、de propagacin y criterios de proteccin del SRA 1 Modelo de propagacin Segn el 4.2 de la Recomendacin UIT-R P.452, la prdida de propagacin entre las estaciones en la superficie de la Tierra no rebasada durante el porcentaje de tiempo, p% est dada por: gsbApEdfpL += )(log20log205,92)(0dB (1) donde: f

29、: frecuencia (GHz) (se utiliza 31,3 en este estudio) d : longitud del trayecto (km) Es(p) : correccin por los efectos de los trayectos mltiples y del enfoque )50/log()e1(6,2)(10/ppEds= dB (2) Ag: absorcin gaseosa total (dB) dAwg)(0+=dB (3) donde: 0, w() : atenuaciones especficas producidas por el ai

30、re seco y el vapor de agua, respectivamente, determinadas mediante las ecuaciones de la Recomen-dacin UIT-R P.676 : densidad de vapor de agua += 5,25,73g/m(4) : fraccin del trayecto total sobre el agua. En este estudio, se supone un factor de absorcin gaseosa Ag de 0 a fin de considerar el caso ms d

31、esfavorable de interferencia. 2 Criterios de proteccin del SRA En la Recomendacin UIT-R RA.769 figura el valor umbral de la densidad espectral de flujo de potencia (dfp) para proteger el SRA (calculada para una ganancia de antena de 0 dBi). Con esta metodologa se obtiene un nivel de dfp de 168 dB(W/

32、(m2 MHz) en la banda 31,3-31,8 GHz. A fin de considerar el efecto de la ganancia de la antena de recepcin, se adoptan el valor de dfp de la interferencia recibida en una antena del SRA ms la ganancia de la antena del SRA receptora para la interferencia como criterio de proteccin del SRA y la distanc

33、ia de separacin se determina de forma que satisfaga el criterio de la Recomendacin UIT-R RA.769 de 168 dB(W/(m2 MHz). 6 Rec. UIT-R F.1612 Anexo 3 Repercusin de la estacin HAPS en el suelo sobre la estacin del SRA 1 Evaluacin de la interferencia 1.1 Interferencia procedente de una sola fuente Bajo la

34、s condiciones descritas en los Anexos 1 y 2, se calcula la repercusin (dfp recibida + ganancia de la antena del SRA) de una estacin HAPS en el suelo en funcin de la distancia entre sta y la estacin del SRA. El diagrama de radiacin de la antena de la estacin HAPS en el suelo es el de la Recomendacin

35、UIT-R F.1245. En las Figs. 3 y 4 se ilustran los resultados obtenidos en Nobeyama (Japn), Taeduk (Corea) y Delingha (China) para porcentajes de tiempo del 0,001%, 1% y 10%. Como referencia se muestran, adems, los resultados obtenidos al usar el modelo de propagacin en el espacio libre. La distancia

36、de separacin necesaria se obtiene por el punto de interseccin de la curva resultante y el criterio de proteccin del SRA: 168 dB(W/m2 MHz). En el Cuadro 2 se resumen las distancias de separacin necesarias para distintos valores del porcentaje de tiempo. Dichas distancias, cuando la antena del SRA y l

37、a estacin HAPS en el suelo estn dirigidas cara a cara en acimut (Hacia adelante), son 0,9 km para Nobeyama y Taeduk y 3,94 km para Delingha aun cuando se suponen el modelo de propagacin en el espacio libre y un porcentaje de tiempo del 1%. Como referencia se muestran, adems, las distancias de separa

38、cin cuando la antena de la estacin HAPS en el suelo est orientada 180 en sentido opuesto a la direccin de la estacin del SRA (Hacia atrs). La banda de guarda necesaria se calcula utilizando el filtro de FI del ejemplo y la ecuacin (3) descritos en el 11 del Anexo 1 de la Recomendacin UIT-R F.1569. S

39、e emplea el nivel de ruido trmico a la entrada del mdulo de RF como el nivel mnimo para determinar fpmt. El ancho de la banda de guarda necesaria es 10 MHz para una anchura de banda del filtro de FI de 20,2 MHz (3 dB). Esta banda de guarda depende de la anchura de banda de la seal y de las caracters

40、ticas de atenuacin del filtro paso banda de FI. 1.2 Interferencia combinada En el caso de la interferencia combinada bajo la condicin descrita en el 3.2 del Anexo 1, se supone que no hay transmisiones HAPS en la clula que incluye la estacin del SRA. En las Figs. 4a) a 4d) se ilustra el valor pondera

41、do total de la dfp recibida ms la ganancia de la antena del SRA, donde la antena del SRA est dirigida al punto A u O. Adems, la elevacin operacional mnima es de 15 5 y la coordenada Y del SRA muestra la distancia a la antena del SRA desde el punto nadir O. Los trminos zona principal y subzona se def

42、inen en la Fig. 2. Segn se muestra en estas Figuras, el valor combinado de la dfp recibida ms la ganancia de la antena del SRA no rebasa el criterio de interferencia admisible de la estacin del SRA de 168 dB(W/(m2 MHz) salvo en el caso de la Fig. 4d). En la Fig. 4d) que es un caso especial para una

43、elevacin de antena de 5, se muestra que la dfp total recibida ms la ganancia de la antena del SRA supera el criterio de proteccin. El resultado se debe a que tanto la antena del SRA como la antena de la estacin HAPS en el suelo estn orientadas cara a cara con una distancia de separacin corta. Rec. U

44、IT-R F.1612 7 CUADRO 2 Distancias de separacin necesarias entre la estacin HAPS en el suelo y la estacin del SRA para el caso de interferencia procedente de una sola fuente 1612-031901801701601501401301201234567200190180170160150140130120012345672000dfp +gananciadeantenadelSRA(dB(W/(m2 MHz)Distancia

45、 desde la estacin HAPS en el suelohasta la antena del SRA (km)dfp +gananciadeantenadelSRA(dB(W/(m2 MHz)Rec. UIT-R P.452, 4.2 (p = 10%)Rec. UIT-R P.452, 4.2 (p = 1%)Rec. UIT-R P.452, 4.2 (p = 0,001%)Prdida en el espacio libreCriterios de proteccin del SRACriterios de proteccin del SARa) Elevacin mnim

46、a en Nobeyama (Japn) yTaeduk (Corea) = 15b) Elevacin mnima en Delingha (China) = 5FIGURA 3dfp recibida ms ganancia de la antena del SRA en la estacin del SRA sobre la lnea de visibilidadcuando la estacin del SRA y la estacin HAPS en el suelo estn dirigidas cara a caraDistancia desde la estacin HAPS

47、en el suelohasta la antena del SRA (km)Separacin necesaria de estacin HAPS en el suelo (km) Direccin(1)Porcentaje de tiempo p (%) 0,001 1 10 Hacia adelante Lnea de visibilidad (incluyendo la interferencia combinada) 0,99 0,90 0,88 Nobeyama, Taeduk Hacia atrs Lnea de visibilidad (incluyendo la interf

48、erencia combinada) 0,31 0,30 0,30 Hacia adelante Lnea de visibilidad (incluyendo la interferencia combinada) 6,38 3,94 3,56 Delingha Hacia atrs Lnea de visibilidad (incluyendo la interferencia combinada) 1,36 1,21 1,17 (1)Hacia adelante: la antena de la estacin HAPS en el suelo est orientada hacia la estacin del SRA. Hacia atrs: la antena de la estacin HAPS en el suelo est orientada en sentido opuesto a la estacin del SRA. 8 Rec. UIT-R F.1612 1612-0419519018518017517016516050 40