ITU-R F 1766 FRENCH-2006 Methodology to determine the probability of a radio astronomy observatory receiving interference based on calculated exclusion zones to protect against intty a.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.1766 1 RECOMMANDATION UIT-R F.1766*Mthode permettant de dterminer sur la base du calcul de zones dexclusion, la probabilit pour quun observatoire de radioastronomie subisse des brouillages, afin dassurer une protection contre les brouillages causs par des applications haute densit du s

2、ervice fixe point multipoint exploites dans les bandes au voisinage de 43 GHz (2006) Domaine de comptence La prsente Recommandation dcrit une mthode qui permet de calculer des zones dexclusion autour de sites de radioastronomie en ce qui concerne les stations dmission des applications haute densit d

3、u service fixe (HDFS) point multipoint (P-MP), et que les administrations peuvent utiliser dans le cadre de discussions aux niveaux national et bilatral pour protger les sites de radioastronomie des brouillages susceptibles dtre causs par des stations de systmes HDFS P-MP. LAssemble des radiocommuni

4、cations de lUIT, considrant a) que la bande de frquences 42,5-43,5 GHz est utilise ou doit tre utilise pour les observations du continuum; b) que les bandes de frquences 42,77-42,87 GHz, 43,07-43,17 GHz et 43,37-43,47 GHz sont utilises par les radioastronomes pour observer les raies spectrales de mo

5、noxyde de silicium; c) que ces observations peuvent tre effectues au moyen dune seule antenne ou dun rseau dantennes utilisant les techniques dinterfromtrie trs grande base (VLBI); d) que les observatoires utilisent des antennes gain trs lev et des amplificateurs trs faible bruit pour recevoir des r

6、ayonnements radiolectriques cosmiques extrmement faibles sur lesquels les astronomes nont aucun contrle; e) que les applications haute densit du service fixe (HDFS) point multipoint (P-MP) pourraient exiger lutilisation de nombreux terminaux quil serait impossible de coordonner de manire individuell

7、e; f) que les administrations souhaitant protger un site de radioastronomie (SRA) des brouillages susceptibles dtre causs par des stations HDFS P-MP peuvent envisager lutilisation dune zone dexclusion autour du site SRA dans leurs discussions aux niveaux national et bilatral; g) quil serait possible

8、 de mieux dterminer la taille de la zone dexclusion en tenant compte des donnes topologiques et dmographiques releves autour des sites SRA, *La prsente Recommandation doit tre porte lattention de la Commission dtudes 7 de radiocommunications. 2 Rec. UIT-R F.1766 reconnaissant 1 que la bande de frque

9、nces 42,5-43,5 GHz est attribue au service de radioastronomie (SRA) lchelle mondiale et titre primaire; 2 que le numro 5.149 du Rglement des radiocommunications (RR) dispose que en assignant des frquences aux stations des autres services auxquels les bandes 42,5-43,5 GHz, 42,77-42,87 GHz, 43,07-43,1

10、7 GHz, 43,37-43,47 GHz sont attribues, les administrations sont instamment pries de prendre toutes les mesures pratiquement ralisables pour protger le service de radioastronomie contre les brouillages prjudiciables; 3 que la bande 42,5-43,5 GHz est, de plus, attribue au service fixe titre primaire;

11、4 quaux termes du numro 5.547 du RR, la bande 42,5-43,5 GHz est disponible pour les applications haute densit du service fixe et que les administrations devraient prendre en considration ce qui prcde lorsquelles examinent les dispositions rglementaires applicables cette bande, notant a) quaux termes

12、 de la Rsolution 79 (CMR-2000), lUIT-R est invite mener des tudes sur la distance de coordination entre des stations de radioastronomie fonctionnant dans la bande 42,5-43,5 GHz et des stations HDFS P-MP dans le but dlaborer des Recommandations UIT-R; b) que la Recommandation UIT-R F.1765 dcrit une m

13、thode de calcul de la puissance isotrope rayonne quivalente cumulative (p.i.r.e.c.) mise par les stations HDFS P-MP exploites dans les bandes au voisinage de 43 GHz, recommande 1 dutiliser lAnnexe 1 pour dterminer, sur la base des distributions de la p.i.r.e.c., la probabilit pour quun observatoire

14、SRA subisse des brouillages de la part de stations HDFS P-MP installes lextrieur dune zone dexclusion donne; 2 dutiliser lAnnexe 2 pour dterminer la zone dexclusion autour du site SRA, dfinie par un affaiblissement de propagation depuis ce site, lextrieur de laquelle des stations HDFS P-MP peuvent t

15、re installes sans risquer de causer des brouillages inacceptables au service SRA, en utilisant la mthode dcrite dans lAnnexe 1 pour calculer la probabilit de brouillage. Rec. UIT-R F.1766 3 Annexe 1 Mthode permettant de dterminer, sur la base des distributions de la p.i.r.e.c., la probabilit pour qu

16、un observatoire de radioastronomie subisse des brouillages de la part de stations HDFS P-MP installes lextrieur dune zone dexclusion donne 1 Introduction Afin dtre en mesure dassurer le niveau de protection requis au service de radioastronomie, il est ncessaire de prvoir les niveaux de brouillages s

17、usceptibles dtre causs un site de radioastronomie par des stations HDFS P-MP. Ce niveau de brouillage dpendra des caractristiques supposes pour chaque service ainsi que du terrain sur lequel est situ le site de radioastronomie et de lcho environnant. Un certain nombre de paramtres dentre ne sont pas

18、 disponibles sous la forme de constantes numriques, mais sous la forme dune distribution. Par exemple, laffaiblissement de propagation entre deux points dpend dun certain nombre de paramtres comprenant le pourcentage de temps. La mthode dcrite dans la prsente Annexe est fonde sur des techniques Mont

19、e-Carlo consistant effectuer la convolution des distributions dentre partir dune quation de brouillage afin dobtenir une distribution des brouillages par rapport la probabilit de dpassement de ces niveaux de brouillage. Cette mthode permet deffectuer une comparaison par rapport aux seuils SRA indiqu

20、s dans la Recommandation UIT-R RA.769, qui sont dfinis en fonction dun seuil de brouillage (puissance moyenne au cours de lobservation) et de la probabilit pour quune observation subisse des brouillages. Le calcul passe par trois tapes: 1 dfinition du modle SRA; 2 dfinition du modle HDFS P-MP; 3 cal

21、cul des brouillages. Chacune de ces tapes est dcrite dans les paragraphes qui suivent. 2 Modle SRA 2.1 Seuil de brouillage Le modle SRA repose sur les critres de protection applicables aux mesures en radioastronomie, dcrits dans la Recommandation UIT-R RA.769. Afin dassurer la protection du service

22、de radioastronomie, il est ncessaire dobtenir une probabilit de (100 x)% pour quune observation soit exempte de brouillages. Une observation est exempte de brouillages si la puissance brouilleuse moyenne au cours de la priode dintgration T est infrieure aux niveaux dfinis dans lAnnexe 1 de la Recomm

23、andation UIT-R RA.769. Une valeur de T = 2 000 s est gnralement utilise dans le cadre de la prsente Recommandation et dans le cadre dautres analyses de partage avec le service de SRA. 4 Rec. UIT-R F.1766 Cette priode dintgration permet en outre de dterminer la sensibilit du rcepteur et, ainsi, le se

24、uil ou le niveau moyen de brouillage. Ces derniers varient en fonction du type dobservation, selon quil sagit dobservations du continuum ou dobservations de raies spectrales. Les observations du continuum tant plus sensibles que celles des raies spectrales, elles exigent un seuil de brouillage plus

25、faible. Le fonctionnement dun tlescope faisant partie intgrante dun systme VLBI entrane des seuils levs de brouillage en raison de la faible corrlation des sources de brouillage. Les valeurs indiques dans le Tableau 1 de la Recommandation UIT-R RA.769 dfinissent des seuils moyens de brouillage en te

26、rmes de densit spectrale de puissance surfacique, en prenant pour hypothse un gain dans le rcepteur de 0 dBi. Cela correspond une antenne dont les lobes latraux, tels que spcifis dans la Recommandation UIT-R SA.509, prsentent un angle hors axe de 19. Afin de pouvoir modliser des tlescopes SRA pour d

27、es angles dlvation plus faibles et de prendre en considration dautres diagrammes de gain pour le tlescope, il est ncessaire de dfinir le seuil en termes de brouillage au niveau du rcepteur, cest-dire en utilisant PHtel que dfini dans lquation (4) de cette Recommandation. Comme il a t soulign ci-dess

28、us, une probabilit de (100 x)% est ncessaire pour quune observation soit exempte de brouillages, cest-dire pour que ce seuil ne soit pas dpass. La Recommandation UIT-R RA.1513 dfinit cette probabilit pour un rseau unique; dans le cas dun dploiement de stations HDFS P-MP, il convient dutiliser une va

29、leur de x = 2%. 2.2 Emplacement Lemplacement de lantenne SRA est dfini par sa latitude, sa longitude et sa hauteur au-dessus du sol. 2.3 Diagramme de gain Il convient de modliser lantenne SRA au moyen dun diagramme de gain appropri, tel que celui qui est spcifi dans les Recommandations UIT-R S.1238

30、ou UIT-R RA.1630, ou, selon le cas, au moyen de donnes mesures. Comme il est indiqu ci-dessus, le seuil de brouillage est fond sur le brouillage moyen calcul en rgle gnrale au cours dune priode dobservation de 2 000 s. En supposant que lenvironnement de propagation et le dploiement de stations HDFS

31、P-MP ne varient pas pendant cette priode, le brouillage moyen sera celui qui sera calcul laide du gain moyen au cours de lobservation. On peut dterminer le gain moyen dun tlescope SRA en procdant comme suit: placer un certain nombre de points de mesure (par exemple, tous les 3) sur lhorizon autour d

32、u site SRA soumis lessai; utiliser pour lantenne SRA le diagramme de gain slectionn comme il est dcrit ci-dessus; fixer llvation de lantenne la valeur minimale pour les observations effectues sur ce site (par exemple 5) et lazimut 0; augmenter llvation de lantenne une vitesse gale la vitesse de rota

33、tion de la Terre pendant 2 000 s; dterminer le gain moyen chaque point de mesure pendant cette priode. A noter que pour dterminer cette moyenne, il convient demployer des units linaires plutt que des dBi, mme si les valeurs donnes dans le tableau qui en rsulte peuvent tre exprimes en dBi. Le tableau

34、 reprsentant le (gain moyen pendant 2 000 s), (angle par rapport la direction de lazimut SRA) peut tre utilis pour reprsenter le diagramme de gain moyen de lantenne SRA en direction de lhorizon au cours dune observation donne. Rec. UIT-R F.1766 5 2.4 Rsum Les paramtres dentre ncessaires pour dfinir

35、le service SRA dans le modle sont rsums dans le Tableau 1. TABLEAU 1 Paramtres relatifs au modle SRA Paramtre dentre Source Seuil de brouillage Brouillage moyen pendant une priode dobservation de 2 000 s, calcul partir de la Recommandation UIT-R RA.769 pour le type dobservation considr. Probabilit a

36、cceptable pour quune observation subisse des brouillages En provenance dun rseau HDFS P-MP, 2% daprs la Recommandation UIT-R RA.1513 Latitude du site SRA Depuis lemplacement du site SRA Longitude du site SRA Depuis lemplacement du site SRA Hauteur dantenne SRA au-dessus du sol Depuis lemplacement du

37、 site SRA Gain moyen au cours de lobservation Tableau reprsentant le (gain moyen pendant 2 000 s), (angle par rapport la direction lazimut SRA), calcul au moyen de lalgorithme dcrit ci-dessus 3 Modle applicable aux systmes HDFS P-MP 3.1 Distribution(s) de puissance p.i.r.e.c. Les systmes HDFS P-MP p

38、euvent prsenter diverses caractristiques et tre employs dans une large gamme de services et darchitectures. Pour faciliter la rglementation de la bande concerne, il est possible dlaborer des modles de rfrence fonds sur des caractristiques telles que la taille maximale de cellule, la p.i.r.e., la hau

39、teur dantenne, etc. A partir de ces modles de rfrence, il est possible de calculer les distributions de la p.i.r.e. cumulative (p.i.r.e.c.) dfinissant la probabilit pour que la p.i.r.e.c. lintrieur dune zone ou dun secteur ne dpasse une certaine valeur. Lalgorithme permettant de calculer ces distrib

40、utions de p.i.r.e.c. est dcrit dans la Recommandation UIT-R F.1765 Mthode de calcul de la distribution de puissance rayonne isotrope quivalente cumulative (p.i.r.e.c.) mise par des applications haute densit du service fixe point multipoint fonctionnant dans les bandes au-dessus de 30 GHz. La p.i.r.e

41、.c. est fonction des caractristiques de tous les metteurs situs lintrieur du secteur, y compris des aspects tels que la commande de puissance, les diagrammes de gain, lagrgation et lcho. Le dploiement de terminaux HDFS P-MP variera dun secteur lautre: de nombreux secteurs sont susceptibles de produi

42、re une large gamme de p.i.r.e.c. telle que dfinie par la distribution. Un scnario pourrait tre fond sur le dploiement gnralis dun modle de rfrence unique applicable aux stations HDFS P-MP, dont le paramtre dentre serait une distribution de p.i.r.e.c. unique. Toutefois, des dploiements plus complexes

43、 pourraient faire intervenir diffrents types de modles de rfrence HDFS P-MP, pour lesquels des distributions de p.i.r.e.c. multiples seraient ncessaires. 6 Rec. UIT-R F.1766 3.2 Hauteur de lmetteur La hauteur de lmetteur, qui sera la hauteur maximale pouvant tre utilise pour chaque modle de rfrence,

44、 est associe la distribution de p.i.r.e.c. 3.3 Zone de dploiement La zone de dploiement, qui reprsente les emplacements auxquels pourraient se trouver des metteurs HDFS P-MP, est gnralement comprise entre: la zone dexclusion autour du site SRA, lintrieur de laquelle le dploiement de stations HDFS P-

45、MP nest pas autoris. Elle pourrait tre dfinie en fonction de la distance depuis le site SRA, D, ou en fonction des emplacements pour lesquels laffaiblissement de propagation fond sur un modle, tel que celui dfini dans la Recommandation UIT-R P.452, est suprieur une valeur spcifie (L452 X dB); la dis

46、tance maximale Dmax partir de laquelle un dploiement supplmentaire entranerait une augmentation ngligeable du niveau de brouillage calcul, qui naurait donc pas tre pris en considration. Les zones dexclusion fondes sur la distance sont reprsentes par des cercles centrs sur le site SRA, alors que les

47、zones dexclusion fondes sur laffaiblissement de propagation peuvent tre reprsentes par des polygones. La distance maximale prendre en considration variera en fonction de la taille de la zone dexclusion. Par exemple, avec une zone dexclusion dfinie par D = 50 km, il nest pas ncessaire de tenir compte du dploiement de stations HDFS P-MP au-del de Dmax= 110 km. On peut dterminer la valeur de Dmaxen continuant ajouter dautres stations brouilleuses jusqu ce que laugmentation du niveau de brouillage soit ngligeable. Si la zone de dploiement est un anneau tro