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

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1、 Rec. UIT-R F.1760 1 RECOMENDACIN UIT-R F.1760 Metodologa de clculo de la distribucin de la potencia istropa radiada equivalente combinada de aplicaciones punto a multipunto de alta densidad del servicio fijo en bandas por encima de 30 GHz que se han identificado para dicha utilizacin*(2006) Cometid

2、o Esta Recomendacin presenta una metodologa que se puede utilizar para calcular la p.i.r.e. combinada de aplicaciones de alta densidad que transmiten punto a multipunto (P-MP, point-to-multipoint) y multipunto a multipunto (MP-MP, multipoint-to-multipoint) desde estaciones del servicio fijo (HDFS, h

3、igh-density applications in the fixed service) en bandas por encima de 30 GHz, que las administraciones pueden utilizar para calcular la interferencia que podran causar las estaciones HDFS P-MP en otros servicios. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que las administraciones

4、 pueden necesitar una estimacin de la potencia istropa radiada equivalente combinada (p.i.r.e. combinada) de instalaciones de aplicaciones de alta densidad punto a multipunto (P-MP) en el servicio fijo (HDFS), a fin de calcular en el plano nacional o en procedimientos bilaterales la interferencia qu

5、e las estaciones del HDFS P-MP podran causar en otros servicios; b) que un control de potencia de transmisin automtico (ATCP, automatic transmitter power control) en transmisores P-MP disminuira la potencia radiada combinada; c) que se podra determinar mejor la p.i.r.e. combinada si se considera la

6、topologa, la informacin demogrfica y el modelo de utilizacin en la zona definida, reconociendo 1 que el nmero 5.547 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) establece que las bandas 31,8-33,4 GHz, 37-40 GHz, 40,5-43,5 GHz, 51,4-52,6 GHz, 55,78-59 GHz y 64-66 GHz estn disponibles para aplicaciones

7、de alta densidad en el servicio fijo (HDFS), observando a) que en la Resolucin 75 (CMR-2000) se invita al UIT-R a elaborar con carcter de urgencia las bases tcnicas para determinar la zona de coordinacin de una estacin terrena receptora del servicio de investigacin espacial (espacio lejano) con esta

8、ciones de transmisin HDFS en las bandas 31,8-32,3 GHz y 37-38 GHz; *La presente Recomendacin tambin es vlida para las aplicaciones de alta densidad en el servicio fijo (HDFS) multipunto a multipunto (MP-MP). 2 Rec. UIT-R F.1760 b) que en la Resolucin 79 (CMR-2000) se invita al UIT-R a realizar estud

9、ios sobre la distancia de coordinacin entre estaciones de radioastronoma que funcionan en la banda 42,5-43,5 GHz y sistemas HDFS, recomienda 1 que se utilice la metodologa descrita en el Anexo 1 para determinar la distribucin de la p.i.r.e. combinada de estaciones transmisoras HDFS P-MP que funciona

10、n en las bandas por encima de 30 GHz. Anexo 1 Metodologa para el clculo de la distribucin de la potencia istropa radiada equivalente combinada (p.i.r.e. combinada) de aplicaciones P-MP de HDFS en bandas por encima de 30 GHz 1 Introduccin En la Resolucin 75 (CMR-2000) se solicita que se definan las b

11、ases tcnicas para determinar la zona de coordinacin entre estaciones terrenas receptoras del servicio de investigacin espacial (espacio lejano) y estaciones transmisoras de aplicaciones HDFS, en las bandas de frecuencias 31,8-32,3 GHz y 37-38 GHz. Adicionalmente, en la Resolucin 79 (CMR-2000) se inv

12、ita al UIT-R a que realice estudios sobre la distancia de coordinacin entre estaciones de radioastronoma que funcionan en la banda 42,5-43,5 GHz y sistemas HDFS. En esta Recomendacin se presentan metodologas que permiten calcular la p.i.r.e. combinada de estaciones transmisoras HDFS P-MP, para las a

13、dministraciones que deseen evaluar la interferencia que pueden causar estaciones HDFS P-MP en otros servicios (interferidos) en procedimientos nacionales y bilaterales. Las metodologas de esta Recomendacin pueden servir de base para las administraciones que deseen hacer ms estudios y dar respuesta a

14、 los resuelve de las Resoluciones 75 (CMR-2000) y 79 (CMR-2000). En la CMR-2000 se adopt el nmero 5.547 del RR que seala determinadas bandas por encima de 30 GHz disponibles para aplicaciones de alta densidad en el servicio fijo. Aunque no se identifican las caractersticas particulares del sistema,

15、probablemente se va a instalar un gran nmero de terminales en zonas especficas asociadas con los sistemas tradicionales del servicio fijo. Estos sistemas HDFS P-MP pueden contener cientos de terminales en cada clula, y pueden estar compuestos por miles de clulas. Como esto podra resultar en una p.i.

16、r.e. combinada importante, deben considerarse nuevos mtodos para modelar estos efectos. Ms adelante se presenta uno de estos mtodos, que consiste en determinar la distribucin de la potencia radiada istropa equivalente combinada (p.i.r.e. combinada) de estaciones HDFS P-MP distribuidas en una zona de

17、finida denominada unidad fundamental (BB, building block). En el clculo de la p.i.r.e. combinada se tienen en cuenta: diferentes alturas de los transmisores y los receptores; diferentes ubicaciones de las estaciones y longitudes de salto; Rec. UIT-R F.1760 3 diferentes valores de acimut de antena, y

18、 ganancias relacionadas, hacia un punto en el horizonte; diferentes controles de potencia de transmisin. Se pueden convolucionar estos parmetros utilizando una ecuacin de interferencia y una simulacin de Monte Carlo, para obtener una distribucin de valores de p.i.r.e. combinada en un punto de prueba

19、 ubicado en el horizonte. Utilizando este mtodo, se puede modelar cada clula como una distribucin de p.i.r.e. combinada que representa un nmero potencialmente grande de transmisores en la zona definida por la BB. La metodologa comprende tres etapas: Etapa 1 definicin de los parmetros del sistema HDF

20、S P-MP; Etapa 2 modelo de instalacin; Etapa 3 convolucin de los parmetros del sistema para obtener la distribucin de la p.i.r.e. combinada. Estas etapas se describen en las secciones a continuacin, y en el Apndice 1 se presenta un ejemplo de aplicacin. 1.1 Clculo con la simulacin de Monte Carlo Para

21、 poder calcular las distribuciones de p.i.r.e. combinada es necesario tener en cuenta las variaciones de los parmetros de entrada, como las ubicaciones de las estaciones y los acimutes de las antenas. Una solucin es utilizar la metodologa de Monte Carlo u otro principio de modelizacin estadstica. La

22、 metodologa de Monte Carlo se fundamenta en la toma de muestras de variables aleatorias a partir de las distribuciones definidas de probabilidad. Estas distribuciones se especifican fijando los parmetros de sistema mximos y mnimos al definir el sistema de referencia HDFS P-MP (vase el 3.2). Para obt

23、ener resultados estadsticamente significativos al utilizar el mtodo de Monte Carlo es necesario tomar el nmero adecuado de muestras. Para determinar las distribuciones de p.i.r.e. combinada son necesarias al menos 10 000 muestras. 1.2 Tipos de redes HDFS P-MP Existen varias arquitecturas para presta

24、r servicios HDFS P-MP; por ejemplo punto a multipunto (P-MP) y multipunto a multipunto (MP-MP). En la Fig. 1 se muestran los elementos de un sistema P-MP. La arquitectura incluye: una zona que se define como la clula en la que se presta el servicio; la estacin de base (BS, base station) dentro de es

25、ta clula, tpicamente en el centro; la clula se divide en varios sectores con una antena diferente para el servicio de cada uno; en cada sector hay terminales de usuario (UT, user terminals); cada UT posee una antena que apunta hacia la BS. Obsrvese que la clula puede estar compuesta por un solo sect

26、or. En la Fig. 2 se muestran los elementos de un sistema MP-MP. 4 Rec. UIT-R F.1760 FIGURA 1 Elementos de una red P-MP FIGURA 2 Elementos de una red MP-MP La arquitectura incluye: una zona en la que se presta servicio; cada nodo o terminal de usuario (UT) est conectado como mnimo con otro; pueden co

27、nectarse UT adicionales a nodos existentes. 2 Descripcin de la metodologa de distribucin de la p.i.r.e. combinada 2.1 Etapa 1 parmetros del sistema HDFS P-MP La primera etapa consiste en definir los parmetros del sistema HDFS P-MP (se puede utilizar la plantilla del Cuadro 1). Rec. UIT-R F.1760 5 CU

28、ADRO 1 Modelo de parmetros del sistema HDFS P-MP Parmetro Valor Unidades Comentarios Arquitectura Especificada por el sistema Puede ser P-MP o MP-MP Transmisor Especificado por el usuario Especificar si es BS, UT o MP-MP Patrn de radiacin de la antena del transmisor Especificado por el usuario Ganan

29、cia de cresta de la antena de transmisin Especificada por el usuario dBi Altura del transmisor (por encima del terreno): Altura mn Altura mx Especificada por el usuario Especificada por el usuario m m En los sistemas P-MP, especifquese nicamente la altura mxima. En sistemas MP-MP se elige un valor a

30、leatorio de altura de la antena entre el mn y el mx Nmero de clulas Especificado por el usuario Nmero de clulas en el modelo de sistemas P-MP segn el tamao de la BB Nmero de sectores por clula Especificado por el usuario En sistemas MP-MP el valor por defecto es 1 Nmero de usuarios/ sectores o nmero

31、 de nodos transmisores Especificado por el usuario Especifquese el nmero de usuarios que transmiten simultneamente, o el nmero de nodos MP-MP Ubicacin de usuario en el sector Aleatorio Se selecciona aleatoriamente Longitud del trayecto de enlace: Longitud mn Longitud mx Especificado por el usuario E

32、specificado por el usuario km km La longitud del trayecto se selecciona aleatoriamente entre los valores mn y mx. En sistemas P-MP la posicin del UT en el sector es aleatoria Frecuencia 43 GHz Valor por defecto Ancho de banda de referencia B 1 MHz Valor por defecto Utilizacin de ATPC S/No Potencia d

33、e transmisin mx Potencia de transmisin mn Especificado por el usuario Especificado por el usuario dB(W/B MHz)dB(W/B MHz) Si no se utiliza ATPC, variacin aleatoria de la potencia de transmisin entre los valores mn y mx en el ancho de banda de referencia B MHz Nivel nominal de entrada del receptor Esp

34、ecificado por el usuario dB(W/B MHz) Si se utiliza ATPC, se fija la potencia de transmisin de forma que alcance el nivel nominal de entrada de recepcin en el ancho de banda de referencia B MHz 6 Rec. UIT-R F.1760 CUADRO 1 (Fin) Parmetro Valor Unidades Comentarios Otras prdidas Especificados por el u

35、suario dB Prdidas de alimentacin y del cable, etc. Receptor Especificado por el usuario Especificar si es BS, UT o MP-MP Diagrama de radiacin de la antena de recepcin Especificado por el usuario Ganancia de cresta de la antena de recepcin Especificado por el usuario dBi Altura del receptor (por enci

36、ma del terreno): Altura mn Altura mx Especificado por el usuario Especificado por el usuario m m En sistemas P-MP se especifica nicamente la altura mx. En sistemas MP-MP se selecciona un valor aleatorio de altura de antena entre el mn y el mx 2.2 Etapa 2 Modelo de instalacin La segunda etapa consist

37、e en definir la unidad BB o zona de referencia en la que se instalarn las estaciones HDFS P-MP, as como la ubicacin de los puntos de prueba utilizados para determinar la p.i.r.e. combinada en el horizonte. La BB o zona de referencia se define como una zona constante que puede ser un rectngulo de 4 k

38、m 4 km. Tambin pueden considerarse otras zonas de referencia, pero el valor elegido debe ser coherente con la forma en que se utiliza la p.i.r.e. combinada. En la zona de la BB habr un nmero definido de clulas P-MP o de nodos MP-MP. El nmero de clulas P-MP depender del tamao de la clula. En una BB d

39、e 4 4 km puede haber una clula grande o cuatro clulas ms pequeas. Los puntos de prueba en el horizonte se ubican a intervalos de x (donde x potencia de transmisin mx, fije PTX= potencia de transmisin mx. Paso 18: Si PTXpotencia de transmisin mxima, fije PTX= potencia de transmisin mx. Paso 18: Si PT

40、X potencia de transmisin mnima, fije PTX= potencia de transmisin mn. Paso 19: Calcule la p.i.r.e. de este transmisor en la direccin del TPicon la siguiente ecuacin: pTXoTXjiLGPEIRP +=,Paso 20: Incremente AEIRP para esta muestra en el valor de p.i.r.e.: 10/)()(,10jiEIRPWiWiAEIRPAEIRP + 10 Rec. UIT-R

41、F.1760 Paso 21: Una vez incluidos todos los transmisores, convierta AEIRP(W)en dBW: )(log10)(10)( WidBWiAEIRPAEIRP = Paso 22: Incremente el intervalo pertinente de la matriz de valores de AEIRP utilizando AEIRPi(dBW). Paso 23: Cuando se hayan hecho Nmxoperaciones, presente la matriz de valores AEIRP

42、 en forma de histograma y/o como una funcin CDF. Convenciones de las ecuaciones: Las mismas que para P-MP. 2.3.3 Ajuste del modelo El objetivo consiste en determinar la p.i.r.e. combinada en trminos de dBW para un determinado ancho de banda, por ejemplo 1 MHz. Podra tambin tratarse de la p.i.r.e. co

43、mbinada media para este ancho de banda de referencia, si se integra a lo largo de un mayor ancho de banda del receptor afectado (por ejemplo, de 1 GHz). Por tanto, en algunos casos habra que ajustar los clculos anteriores segn el valor requerido. La zona de referencia puede contener varias clulas HD

44、FS P-MP, dependiendo del tipo de clula y del entorno. Para la instalacin P-MP ser necesario determinar: el nmero de sectores activos que funcionan compartiendo frecuencias; el nmero de terminales de usuario por sector; con lo que se determina el nmero de usuarios activos por sector que utilizan la m

45、isma frecuencia. Ser necesario realizar un ajuste para tener en cuenta la potencia total de todos los canales HDFS P-MP que caben en el ancho de banda de la estacin terrena receptora, considerndola a escala del ancho de banda de referencia de 1 MHz. )(log1010 canalesNAdj = (3) donde: DLBwULBwRxBwcan

46、alesHDFSHDFSESN+= donde: Adj: ajuste requerido Ncanales: nmero de canales que caben en el ancho de banda de la estacin terrena receptora ESRxBw: ancho de banda de la estacin terrena receptora HDFSULBw: ancho de banda de la estacin HDFS P-MP en sentido ascendente HDFSDLBw: ancho de banda de la estaci

47、n HDFS P-MP en sentido descendente 2.3.4 Resultado de la metodologa El resultado de la metodologa ser un histograma y/o una CDF de la distribucin de la p.i.r.e. combinada. Rec. UIT-R F.1760 11 Apndice 1 al Anexo 1 Ejemplo de aplicacin de la metodologa de distribucin de la p.i.r.e. combinada 1 Introd

48、uccin En este Apndice se presenta un ejemplo de aplicacin de la metodologa de distribucin de la p.i.r.e. combinada descrita en el Anexo 1, utilizando los parmetros de un sistema del servicio fijo europeo, suponiendo propagacin en el espacio libre y ausencia de prdidas debidas a la ocupacin del suelo. 2 Ejemplo de aplicacin para una instalacin urbana comercial simtrica Se aplic la metodologa a un sistema P-MP instalado en un entorno comercial urbano que funciona con anchos de banda de transmisin simtricos entre la BS y los UT y se calcul la distribucin de la p.i.r.e. combinada