ITU-R F 2011 FRENCH-2012 Evaluation of interference from high-altitude platform (HAPS) gateway links (HAPS-to-ground direction) in the fixed service to conventional fixed wireless .pdf

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1、 Recommandation UIT-R F.2011(01/2012)Evaluation des brouillages causs par les liaisons passerelles des stations du service fixe places sur des plates-formes haute altitude (HAPS) (sens HAPS vers sol) aux systmes hertziens fixes classiques dans la gamme 5 850-7 075 MHzSrie FService fixeii Rec. UIT-R

2、F.2011 Avant-propos Le rle du Secteur des radiocommunications est dassurer lutilisation rationnelle, quitable, efficace et conomique du spectre radiolectrique par tous les services de radiocommunication, y compris les services par satellite, et de procder des tudes pour toutes les gammes de frquence

3、s, partir desquelles les Recommandations seront labores et adoptes. Les fonctions rglementaires et politiques du Secteur des radiocommunications sont remplies par les Confrences mondiales et rgionales des radiocommunications et par les Assembles des radiocommunications assistes par les Commissions d

4、tudes. Politique en matire de droits de proprit intellectuelle (IPR) La politique de lUIT-R en matire de droits de proprit intellectuelle est dcrite dans la Politique commune de lUIT-T, lUIT-R, lISO et la CEI en matire de brevets, dont il est question dans lAnnexe 1 de la Rsolution UIT-R 1. Les form

5、ulaires que les titulaires de brevets doivent utiliser pour soumettre les dclarations de brevet et doctroi de licence sont accessibles ladresse http:/www.itu.int/ITU-R/go/patents/fr, o lon trouvera galement les Lignes directrices pour la mise en oeuvre de la politique commune en matire de brevets de

6、 lUIT-T, lUIT-R, lISO et la CEI et la base de donnes en matire de brevets de lUIT-R. Sries des Recommandations UIT-R (Egalement disponible en ligne: http:/www.itu.int/publ/R-REC/fr) Sries Titre BO Diffusion par satellite BR Enregistrement pour la production, larchivage et la diffusion; films pour la

7、 tlvision BS Service de radiodiffusion sonore BT Service de radiodiffusion tlvisuelle F Service fixe M Services mobile, de radioreprage et damateur y compris les services par satellite associs P Propagation des ondes radiolectriques RA Radio astronomie RS Systmes de tldtection S Service fixe par sat

8、ellite SA Applications spatiales et mtorologie SF Partage des frquences et coordination entre les systmes du service fixe par satellite et du service fixe SM Gestion du spectre SNG Reportage dactualits par satellite TF Emissions de frquences talon et de signaux horaires V Vocabulaire et sujets assoc

9、is Note: Cette Recommandation UIT-R a t approuve en anglais aux termes de la procdure dtaille dans la Rsolution UIT-R 1. Publication lectronique Genve, 2012 UIT 2012 Tous droits rservs. Aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite, par quelque procd que ce soit, sans laccord crit pralab

10、le de lUIT. Rec. UIT-R F.2011 1 RECOMMANDATION UIT-R F.2011*Evaluation des brouillages causs par les liaisons passerelles des stations du service fixe places sur des plates-formes haute altitude (HAPS) (sens HAPS vers sol) aux systmes hertziens fixes classiques dans la gamme 5 850-7 075 MHz (2012) D

11、omaine dapplication Cette Recommandation dcrit une mthode permettant dvaluer les brouillages entre les liaisons passerelles de systmes du service fixe utilisant des stations places sur des plates-formes haute altitude (HAPS) (HAPS vers sol) et les systmes hertziens fixes classiques dans la gamme 5 8

12、50-7 075 MHz, en rponse ltude technique demande dans la Rsolution 734 (Rv.CMR-07). La mthode est utilise pour dterminer les zones dans lesquelles des valeurs spcifiques du rapport I/N seraient dpasses au niveau dun rcepteur du service fixe. Les rsultats sont donns sous forme de reprsentations graphi

13、ques des zones et de calculs de leur superficie pour diverses valeurs du rapport I/N. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) quune nouvelle technologie utilisant des stations places sur des plates-formes haute altitude (HAPS) dans la stratosphre a t mise au point afin de fournir de

14、s services de grande capacit; b) que certaines administrations ont lintention dexploiter des systmes utilisant des stations HAPS dans les bandes attribues au service fixe cette fin, par le biais du Tableau dattribution des bandes de frquences ou de renvois; c) quen plus de ces liaisons de service, d

15、es liaisons passerelles sont ncessaires pour relier les liaisons de service au rseau tlphonique public commut (RTPC), aux rseaux de transmission de donnes large bande, aux systmes tlphoniques cellulaires et aux fournisseurs de radiodiffusion sonore et tlvisuelle; d) que la CMR-07 a adopt la Rsolutio

16、n 734 (Rv.CMR-07), par laquelle elle a demand lUIT-R de raliser des tudes de partage afin didentifier deux voies de 80 MHz chacune pour les liaisons passerelles des stations HAPS entre 5 850 et 7 075 MHz, dans des bandes dj attribues au service fixe, tout en garantissant la protection des services e

17、xistants; e) que de grandes parties de cette bande sont trs utilises par les services existants, recommande dutiliser la mthodologie fournie en rponse ltude technique dont il est question au point d) du considrant qui est dcrite dans lAnnexe 1 pour valuer les brouillages causs par les liaisons passe

18、relles des stations HAPS du service fixe (HAPS vers sol) aux systmes hertziens fixes classiques dans la gamme 5 850-7 075 MHz. *La prsente Recommandation a t labore au titre du point 1.20 de lordre du jour de la Confrence mondiale des radiocommunications de 2012 (CMR-12). Si la CMR-12 nidentifie pas

19、 de spectre dans cette bande pour les liaisons passerelles des stations places sur des plates-formes haute altitude, la prsente Recommandation sera supprime. 2 Rec. UIT-R F.2011 Annexe 1 Evaluation des brouillages causs par les liaisons passerelles des stations du service fixe places sur des plates-

20、formes haute altitude (HAPS) (sens HAPS vers sol) aux systmes hertziens fixes classiques dans la gamme 5 850-7 075 MHz 1 Introduction La prsente Annexe dcrit une mthodologie permettant de dterminer le rapport de la puissance de brouillage sur la puissance de bruit lentre dun rcepteur point point du

21、service fixe qui est d lexploitation de liaisons passerelles descendantes de stations HAPS. Il sagit de lun des cas de brouillage qui doivent tre examins au titre du point 1.20 de lordre du jour de la CMR-12. Les paramtres et modles utiliss dans lanalyse sont dcrits au 2; les critres I/N susceptible

22、s dtre appliqus sont dcrits au 3; la description et lapplication de la mthodologie et les rsultats obtenus sont prsents au 4 dans le cas o la plate-forme HAPS met vers une seule station passerelle. Au 5, on examine le brouillage cumulatif dans le cas o la plate-forme HAPS met vers plusieurs stations

23、 passerelles au sol dans une configuration symtrique. Au 6, on examine leffet dautres paramtres sur les rsultats obtenus. Les tudes dcrites dans le prsent document portent plus particulirement sur la bande 5 925-6 875 MHz, car celle-ci est trs utilise par le service fixe. 2 Description du systme et

24、paramtres Le systme HAPS considr dans cette tude assure des communications vers cinq stations passerelles. La Figure 1, qui est tire de la Recommandation UIT-R F.1891, illustre la configuration gomtrique du systme. Les caractristiques des signaux mis par lmetteur de la plate-forme HAPS sont telles q

25、uindiques dans la Recommandation UIT-R F.1891. Elles sont rcapitules dans le Tableau 1. FIGURE 1 Exemple de configuration des stations passerelles HAPS et de brouillage interne au rseau HAPS HAPS21 km1station passerelle HAPS5 432NadirZone UACPas l chelle. Les angles de vise sont considrablement dist

26、ordus.Signal utileSignalbrouilleurSignalbrouilleurRayon de36 kmRec. UIT-R F.2011 3 TABLEAU 1 Caractrisation de lmetteur de la plate-forme HAPS Paramtre Symbole Valeur Frquence (GHz) 6,5 Puissance dmission (dBW) 22 Largeur de bande (MHz) 11 Densit de puissance dmission (dBW/MHz) Pt 32,4 Perte dans la

27、 ligne dalimentation lmission (dB) 4,1 Gain dantenne maximal (dBi) Gtmax30 Ouverture du faisceau principal 3 dB (degrs) 5,2 Diagramme dantenne de rfrence hdegrs du maximum (dBi) Gh(h) Rsolution 221 (Rv.CMR-07) Altitude de la plate-forme HAPS (km) Ah21,0 Lantenne HAPS considre dans ces analyses est l

28、a suivante: Antenne-rseau conforme la Rsolution 221 (Rv.CMR-07): antenne dont le diagramme de rayonnement figure dans la Rsolution 221 (Rv.CMR-07). Le niveau des lobes secondaires proches est infrieur de 25 dB au gain de 30 dBi dans le faisceau principal. Le gain pour les angles suprieurs 63 par rap

29、port laxe du faisceau principal est de 43 dBi, comme indiqu sur la Fig. 2. Aucun modle fonctionnel dantenne conforme ce diagramme na t fabriqu ou na fait lobjet dune dmonstration. 4 Rec. UIT-R F.2011 FIGURE 2 Diagramme de gain dune antenne conforme la Rsolution 221 ayant un gain maximal de 30 dBi 40

30、2002040600 1020 304050607080 90Angle (degrs)Gain dantenne(dBi) pouruneantennede30dBiDiagramme dantenne de rfrence de la Rsolution 221Les caractristiques supposes du rcepteur du service fixe sont rcapitules dans le Tableau 2. Ces valeurs sont cohrentes avec celles figurant dans la Recommandation UIT-

31、R F.758. TABLEAU 2 Paramtres du rcepteur du service fixe Paramtre Symbole Valeur Frquence (GHz) fGHz 6,5 Gain dantenne maximal (dBi) Grmax45,0 Gain du diagramme dantenne de rfrence rdegrs du maximum (dBi) Gr(r) Recommandation UIT-R F.699 Altitude de lantenne (km) Af0,060 Angle dlvation de lantenne (

32、degrs) 0,0 Perte dans la ligne dalimentation (dB) Lf 3,0 Temprature de bruit du rcepteur (Kelvins) Teff725 Largeur de bande de rfrence (MHz) B 1,0 Plancher de bruit du rcepteur (dBW/MHz) NT140,0 Rec. UIT-R F.2011 5 La puissance du signal brouilleur au niveau dun rcepteur du service fixe est dtermine

33、 par la formule suivante: fbrrhhtrLLGGPI += )()(1) o tous les termes ont t dfinis dans les Tableaux 1 et 2, sauf Lb, laffaiblissement de propagation, qui est dtermin comme suit: )log(20)log(204,92kmGHzbdfL += (2) o dkmest la longueur du trajet de propagation en kilomtres entre lmetteur de la plate-f

34、orme HAPS et lantenne de rception du service fixe. La puissance de brouillage est suppose se propager sur un trajet en ligne droite dans le plan du grand cercle dtermin partir des positions de lmetteur HAPS, du rcepteur du service fixe et du centre de la Terre, la Terre tant suppose avoir un rayon (

35、8 504 km) qui est gal 4/3 de sa valeur relle (6 378 km) afin de tenir compte de leffet de la rfraction atmosphrique. Le rapport I/N utilis dans cette tude correspond la diffrence entre la valeur de la puissance de brouillage Irdonne par la formule (1) et la puissance de bruit NTdonne dans le Tableau

36、 2, les deux valeurs tant exprimes en dBW/MHz. 3 Critres de brouillage Avant dexaminer les mthodologies de simulation, il est ncessaire de dterminer les critres de brouillage appropris appliquer dans cette situation de partage. Le choix des critres de brouillage utiliss par le service fixe est consi

37、dr comme relevant de chaque administration. Dans le Rglement des radiocommunications, un systme HAPS est considr comme une application du service fixe; toutefois, il est difficile de savoir comment les administrations choisiraient de le considrer. Dans le prsent document, une station dmission HAPS s

38、era considre comme nimporte quelle autre station dmission du service fixe. Jusqu prsent, aucune valeur na t convenue concernant le niveau acceptable des brouillages causs par les systmes HAPS. Dans lhypothse o un nouveau systme HAPS est destin fonctionner dans une bande trs utilise par le service fi

39、xe et dj utilise en partage avec le SFS, ce systme devrait, si ses missions sont autorises conformment au numro 4.15A du RR, tre autoris contribuer au bruit de brouillage uniquement par incrments. Dans lhypothse dune tolrance de 20% pour la contribution totale des brouillages provenant de toutes les

40、 sources au bruit total, une valeur de 10% de cette tolrance pourrait tre attribue au brouillage caus par les systmes HAPS. Il en rsulterait un critre I/N denviron 17 dB pour les systmes HAPS. Les administrations pourront choisir dautres tolrances et attributions, mais un intervalle compris entre 10

41、 et 20 dB pour les valeurs du rapport I/N semblerait tre le plus intressant. Cest lintervalle que nous allons privilgier dans ce qui suit. Pour tenir compte de toutes les ventualits, les rsultats ont t calculs pour tous les rapports I/N compris entre 0 et 20 dB. 4 Description et application de la mt

42、hodologie relative au rapport I/N Compte tenu des paramtres spcifis dans les Tableaux 1 et 2, le rapport I/N au niveau dun rcepteur du service fixe dpendrait de la position dudit rcepteur dans la configuration de la Fig. 1 et de lazimut de laxe du faisceau principal de son antenne. Dans le prsent pa

43、ragraphe, on examine le cas o la plate-forme HAPS met vers une seule station passerelle la surface de la Terre. Toutes les positions gographiques sont spcifies par la distance le long du grand cercle par rapport au point la surface de la Terre qui est situ directement en dessous de la plate-forme HA

44、PS. Dans la 6 Rec. UIT-R F.2011 terminologie des systmes HAPS, le point la surface de la Terre qui est situ directement en dessous de la plate-forme HAPS est souvent dsign comme tant le nadir HAPS. Dans la prsente Annexe, il sera dsign comme tant le point sub-plate-forme (SPP, sub-platform point) HA

45、PS. Lautre coordonne ncessaire pour spcifier une position gographique est langle dazimut mesur au point SPP HAPS dans le sens inverse des aiguilles dune montre entre le trajet le long du grand cercle en direction du point considr et la direction de la station passerelle. La mthode dcrite dans le prs

46、ent paragraphe a pour objet de dterminer les positions en chacune desquelles un niveau donn du rapport I/N sera dpass pour les deux cas extrmes relatifs lazimut de pointage de lantenne du service fixe. Dans lun de ces cas, lazimut de lantenne de rception du service fixe est orient le long du grand c

47、ercle en direction du point SPP HAPS. Dans lautre cas, lazimut de lantenne de rception du service fixe est orient 180 par rapport la direction du point SPP HAPS. Les zones dans lesquelles un rapport I/N donn sera dpass dans le cas o lantenne du service fixe pointe en direction du point SPP seront appeles des zones de coordination car un processus de coordination des frquences serait ncessaire pour dterminer si ce rapport I/N serait dpass pour un rcepteur particulier. La rgion gographique, le cas chant, o le rapport I/N serait dpass dans le cas o