ITU-R F 1760 FRENCH-2006 Methodology for the calculation of aggregate equivalent isotropically radiated power (a e i r p ) distribution from point-to-multipoint high-density applics ab.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.1760 1 RECOMMANDATION UIT-R F.1760 Mthode de calcul de la distribution de puissance isotrope rayonne quivalente cumulative (p.i.r.e.c.) produite par des applications haute densit du service fixe point multipoint fonctionnant dans des bandes au-dessus de 30 GHz identifies pour de telles

2、 utilisations*(2006) Domaine de comptence La prsente Recommandation dcrit une mthode permettant de calculer la puissance isotrope rayonne quivalente cumulative (p.i.r.e.c.) produite par des stations dmission dapplications haute densit du service fixe (HDFS) point multipoint (P-MP) et multipoint mult

3、ipoint MP-MP dans des bandes au-dessus de 30 GHz. Cette valeur peut tre utilise par les administrations qui souhaitent valuer les brouillages susceptibles dtre causs dautres services par des stations dapplications HDFS P-MP. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les administra

4、tions peuvent avoir besoin dune estimation de la puissance isotrope rayonne quivalente cumulative (p.i.r.e.c.) produite par le dploiement de stations dapplications haute densit du service fixe (HDFS) point multipoint (P-MP) pour valuer sur une base nationale ou bilatrale les brouillages susceptibles

5、 dtre causs dautres services par des stations HDFS point multipoint P-MP; b) que lutilisation dune commande automatique de la puissance de lmetteur (CAPE) dans les metteurs P-MP permettrait de rduire la puissance rayonne cumulative; c) que la prise en compte de la topologie, des donnes dmographiques

6、 et du modle de dploiement dans la zone dfinie pourrait faciliter la dtermination de la p.i.r.e.c., reconnaissant 1 que le numro 5.547 du Rglement des radiocommunications (RR) identifie les bandes 31,8-33,4 GHz, 37-40 GHz, 40,5-43,5 GHz, 51,4-52,6 GHz, 55,78-59 GHz et 64-66 GHz comme tant disponible

7、s pour les applications HDFS, notant a) que, par sa Rsolution 75 (CMR-2000), la CMR-2000 a invit lUIT-R laborer durgence la base technique permettant de dterminer la zone de coordination dune station terrienne de rception du service de recherche spatiale (espace lointain) avec des stations dmission

8、HDFS dans les bandes 31,8-32,3 GHz et 37-38 GHz; *La prsente Recommandation sapplique galement aux applications haute densit du service fixe (HDFS) multipoint multipoint (MP-MP). 2 Rec. UIT-R F.1760 b) que, par sa Rsolution 79 (CMR-2000), la CMR-2000 a invit lUIT-R mener des tudes sur la distance de

9、 coordination entre des stations de radioastronomie fonctionnant dans la bande 42,5-43,5 GHz et des systmes HDFS, recommande 1 dutiliser la mthode dcrite dans lAnnexe 1 pour dterminer la distribution de p.i.r.e.c. produite par des stations dmission HDFS P-MP fonctionnant dans des bandes au-dessus de

10、 30 GHz. Annexe 1 Mthode de calcul de la distribution de puissance isotrope rayonne quivalente cumulative (p.i.r.e.c.) produite par des HDFS P-MP fonctionnant dans des bandes au-dessus de 30 GHz identifies pour de telles utilisations 1 Introduction Par sa Rsolution 75 (CMR-2000), la CMR-2000 a invit

11、 lUIT-R laborer la base technique permettant de dterminer la zone de coordination des stations terriennes de rception du service de recherche spatiale (espace lointain) avec des stations dmission HDFS, dans les bandes 31,8-32,3 GHz et 37-38 GHz. En outre, dans sa Rsolution 79 (CMR-2000), la CMR-2000

12、 a invit lUIT-R mener des tudes sur la distance de coordination entre des stations de radioastronomie fonctionnant dans la bande 42,5-43,5 GHz et des systmes HDFS. La prsente Recommandation dcrit des mthodes permettant de calculer la p.i.r.e.c. produite par des stations dmission HDFS P-MP. Cette gra

13、ndeur peut tre utilise par les administrations pour valuer dans le cadre de leurs discussions nationales et bilatrales les brouillages susceptibles dtre causs dautres services par lesdites stations. Les administrations qui souhaitent donner suite aux dcide des Rsolutions 75 (CMR-2000) et 79 (CMR-200

14、0) peuvent faire des tudes complmentaires sur la base des mthodes prsentes ici. La CMR-2000 a adopt le numro 5.547 du RR qui identifiait certaines bandes au-dessus de 30 GHz comme tant disponibles pour les applications haute densit du service fixe. Des caractristiques systme spcifiques ne sont pas i

15、dentifies, mais un grand nombre de terminaux devraient tre dploys dans des zones spcifies associes des systmes traditionnels du service fixe. Ces systmes HDFS P-MP peuvent comprendre des milliers de cellules et des centaines de terminaux par cellule, ce qui pourrait donner lieu une valeur de p.i.r.e

16、. cumulative leve. De nouvelles mthodes doivent tre envisages pour modliser de tels effets. Une de ces mthodes, prsente ci-aprs, consiste dterminer la distribution de p.i.r.e.c. produite par des stations HDFS P-MP rparties sur une zone dtermine appele zone de rfrence. La p.i.r.e.c. prend en compte:

17、la variation des hauteurs dantenne dmission et dantenne de rception; la variation demplacement de station et de longueur de bond; la variation dazimut dantenne et de gain associ en direction dun point lhorizon; la variation de la commande de puissance dmission. Rec. UIT-R F.1760 3 Ces paramtres peuv

18、ent faire lobjet dune convolution en utilisant une quation de brouillage et une simulation de Monte-Carlo pour gnrer une distribution de p.i.r.e.c. au niveau dun point de mesure de rception situ lhorizon. Cette mthode permet de modliser chaque cellule par une distribution de p.i.r.e.c. reprsentant u

19、n nombre potentiellement important dmetteurs dans la zone de rfrence. La mthode considre comprend trois tapes: Etape 1: la dfinition des paramtres du systme HDFS P-MP; Etape 2: la dfinition du modle de dploiement; Etape 3: la convolution des paramtres du systme pour obtenir la distribution de p.i.r.

20、e.c. Ces tapes sont dcrites dans les paragraphes ci-aprs et un exemple dapplication est prsent dans lAppendice 1 l Annexe 1. 1.1 Utilisation de la simulation de Monte-Carlo Pour calculer les distributions de p.i.r.e.c., il est ncessaire de prendre en compte la variation des paramtres dentre (emplace

21、ment de station et azimut dantenne par exemple). Pour ce faire, on peut utiliser une mthode de modlisation statistique, telle que la mthode de Monte-Carlo. Cette mthode repose sur le principe dchantillonnage de variables alatoires partir de leurs distributions de probabilit, dfinies en termes de val

22、eurs maximale et minimale des paramtres de systme lorsque lon dcrit le systme de rfrence HDFS P-MP (voir le 2.3). Pour obtenir des rsultats statistiquement significatifs, la mthode de Monte-Carlo requiert lutilisation dun nombre appropri dchantillons, au moins 10 000 pour dterminer les distributions

23、 de p.i.r.e.c. 1.2 Types de rseau HDFS P-MP Un certain nombre darchitectures pourraient tre utilises pour fournir des services HDFS P-MP, par exemple les architectures P-MP et MP-MP. Les lments dun systme P-MP sont reprsents sur la Fig. 1 ci-dessous. FIGURE 1 Elments dun rseau P-MP 4 Rec. UIT-R F.17

24、60 Une architecture P-MP prsente les caractristiques suivantes: le service est fourni dans une zone dfinie comme tant la cellule; la station de base est situe dans cette cellule, gnralement au centre de cette dernire; la cellule est divise en un ensemble de secteurs, une antenne distincte assurant p

25、our chacun deux la fourniture du service; dans chaque secteur se trouvent des terminaux dutilisateur (UT); chaque terminal dutilisateur est dot dune antenne pointant vers la station de base. On notera quune cellule peut ne comprendre quun seul secteur. Les lments dun systme MP-MP sont reprsents sur

26、la Fig. 2. FIGURE 2 Elments dun rseau MP-MP Une architecture multipoint multipoint prsente les caractristiques suivantes: le service est fourni dans une zone; chaque nud ou terminal dutilisateur (UT) est connect au moins un autre nud ou terminal dutilisateur; de nouveaux terminaux dutilisateur peuve

27、nt tre connects des noeuds existants. 2 Description dune mthode le calcul de la distribution de p.i.r.e.c. 2.1 Etape 1 Paramtres dun systme HDFS P-MP La premire tape consiste dfinir les paramtres du systme HDFS P-MP. Pour ce faire, on peut utiliser le modle du Tableau 1. Rec. UIT-R F.1760 5 TABLEAU

28、1 Paramtres dun modle de systme HDFS P-MP Paramtre Valeur Units Commentaires Architecture Spcifie par lutilisateur P-MP ou MP-MP Emetteur Spcifie par lutilisateur Spcifier sil sagit dune station de base, dun terminal dutilisateur ou dune configuration MP-MP Diagramme de rayonnement de lantenne dmiss

29、ion Spcifie par lutilisateur Gain crte de lantenne dmission Spcifie par lutilisateur dBi Hauteur de lantenne dmission (par rapport au sol): Hauteur minimale Hauteur maximale Spcifie par lutilisateur Spcifie par lutilisateur m m Dans le cas dun systme P-MP, spcifier uniquement la hauteur maximale. Da

30、ns le cas dun systme MP-MP, la hauteur dantenne doit tre slectionne alatoirement entre les valeurs minimale et maximale Nombre de cellules Spcifie par lutilisateur Nombre de cellules modlises pour le systme P-MP dans la zone de rfrence Nombre de secteurs par cellule Spcifie par lutilisateur Egal 1 p

31、ar dfaut pour un systme MP-MP Nombre dutilisateurs par secteur ou nombre de nuds dmission Spcifie par lutilisateur Spcifier le nombre dutilisateurs mettant simultanment ou de nuds MP-MP Emplacement de lutilisateur dans le secteur Alatoire Slectionn alatoirement Longueur du trajet de liaison: Longueu

32、r minimale Longueur maximale Spcifie par lutilisateur Spcifie par lutilisateur km km La longueur de la liaison est slectionne alatoirement entre les valeurs minimale et maximale. Dans le cas dun systme P-MP, le terminal dutilisateur occupe un instant donn une position alatoire Frquence 43 GHz Valeur

33、 par dfaut Largeur de la bande de rfrence B 1 MHz Valeur par dfaut Utilisation dune commande CAPE Oui/Non Puissance dmission maximale Puissance dmission minimale Spcifie par lutilisateur Spcifie par lutilisateur dB(W/B MHz)dB(W/B MHz) Si lon nutilise pas de commande CAPE, la puissance dmission varie

34、 alatoirement entre les valeurs minimale et maximale dans la largeur de bande de rfrence B (MHz) Niveau nominal lentre du rcepteur Spcifie par lutilisateur dB(W/B MHz) Si lon utilise une commande CAPE, il faut rgler la puissance dmission pour obtenir le niveau nominal lentre du rcepteur dans la larg

35、eur de bande de rfrence B (MHz) 6 Rec. UIT-R F.1760 TABLEAU 1 (fin) Paramtre Valeur Units Commentaires Autres affaiblissements Spcifie par lutilisateur dB Affaiblissement dans la ligne dalimentation et dans le cble, etc. Rcepteur Spcifie par lutilisateur Spcifier sil sagit dune station de base, dun

36、terminal dutilisateur ou dune configuration MP-MP Diagramme de rayonnement de lantenne de rception Spcifie par lutilisateur Gain crte de lantenne de rception Spcifie par lutilisateur dBi Hauteur de lantenne de rception (par rapport au sol) Hauteur minimale Hauteur maximale Spcifie par lutilisateur S

37、pcifie par lutilisateur m m Dans le cas dun systme P-MP, spcifier uniquement la hauteur maximale. Dans le cas dun systme MP-MP, la hauteur dantenne doit tre slectionne alatoirement entre les valeurs minimale et maximale 2.2 Etape 2 Modle de dploiement La deuxime tape consiste dfinir la zone de rfren

38、ce dans laquelle les stations HDFS P-MP seront dployes, ainsi que lemplacement des points de mesure utiliss pour dterminer la p.i.r.e.c. lhorizon. La zone de rfrence est dfinie comme une zone de superficie constante, par exemple par un rectangle de 4 km 4 km. Une autre zone de rfrence peut tre chois

39、ie, mais un tel choix doit tre cohrent au regard de la faon dont la p.i.r.e.c. est utilise. La zone de rfrence comprendra un nombre spcifi de cellules P-MP ou de nuds MP-MP. Le nombre de cellules P-MP dpend de la taille dune cellule. Une zone de rfrence 4 km 4 km pourrait ainsi contenir une grande c

40、ellule ou quatre cellules plus petites. Les points de mesure lhorizon sont situs tous les x (x tant strictement infrieur louverture 3 dB de lantenne du service fixe) sur un cercle plac lhorizon tel que celui-ci est vu depuis le centre de la zone de rfrence. La distance lhorizon est donne par: hRDe2=

41、 (1) o: D: distance lhorizon Re: rayon terrestre quivalent h: hauteur de lantenne dmission HDFS point multipoint. (D, Re et R sont exprims dans la mme unit). 2.3 Etape 3 Calcul de la distribution de p.i.r.e.c. La mthode de Monte-Carlo consiste calculer la p.i.r.e.c. produite lhorizon pour une srie d

42、chantillons par un dploiement de stations HDFS P-MP. Chaque chantillon fait intervenir la convolution de paramtres dentre dont la valeur varie, tels que lemplacement de la station, lazimut de lantenne et la hauteur de lantenne. Rec. UIT-R F.1760 7 La valeur de la p.i.r.e.c. est alors donne par lquat

43、ion suivante: ()+=utpjitxjijNjLGdPiAEIRP1010,10log10 (2) o: i: numro de lchantillon j: numro de lmetteur Nut: nombre total de terminaux dutilisateur actifs un instant donn dans une zone de rfrence donne (dans le cas dun systme P-MP, cette valeur prend en compte le nombre total de cellules P-MP) AEIR

44、Pi: p.i.r.e. cumulative pour le i-me numro dchantillon (dBW) Pj(di, j): puissance dmission du j-me metteur ncessaire ltablissement dune liaison pour une distance alatoire choisie pour le j-me metteur et le i-me chantillon (dBW) Gtx, i, j: gain dmission vers le point de mesure lhorizon depuis le j-me

45、 metteur pour le i-me chantillon (dBi) Lp: affaiblissement de propagation (dB). On notera que la sommation se fait en units linaires et que les autres termes sont exprims en dB. Chaque chantillon correspond une configuration ou un dploiement de stations HDFS P-MP dans la zone de rfrence, le point de

46、 mesure reprsentant une orientation alatoire de cette zone. En se fondant sur lquation (2), on peut dterminer la distribution de p.i.r.e.c. en suivant les tapes dcrites dans les paragraphes suivants, pour une architecture P-MP ou MP-MP. Laffaiblissement de propagation de propagation devrait tre calc

47、ul en utilisant le modle appropri daffaiblissement sur le trajet1. 2.3.1 Algorithme pour un systme P-MP Etape 1: Mettre zro le compteur dchantillons N = 0. Etape 2: Mettre zro chaque case du tableau AEIRP. Etape 3: Pour chaque station de base, rpter les Etapes 4 et 5. Etape 4: Placer la station de base au centre de la cellule. Etape 5: Attribuer la valeur spcifie la hauteur de la station de base. Etape 6: Tant que le compte