ITU-R M 1090 FRENCH-1994 FREQUENCY PLANS FOR SATELLITE TRANSMISSION OF SINGLE CHANNEL PER CARRIER (SCPC) CARRIERS USING NON-LINEAR TRANSPONDERS IN THE MOBILE-SATELLITE SERVICE《卫星业务.pdf

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1、Rec. UIT-R M.1090 1RECOMMANDATION UIT-R M.1090PLANS DE FRQUENCES POUR LMISSION DE PORTEUSES MONOVOIEAU MOYEN DUN RPTEUR NON LINAIRE DANSLE SERVICE MOBILE PAR SATELLITE(Question UIT-R 87/8)(1994)Rec. UIT-R M.1090LAssemble des radiocommunications de lUIT,considranta) que dans des systmes de communicat

2、ion par satellite un certain nombre de porteuses monovoie sont mises aumoyen dun seul et unique rpteur de satellite;b) que ce rpteur devrait, pour une utilisation efficace de la puissance du satellite, tre exploit dans la rgion dequasi-saturation, auquel cas un bruit dintermodulation nuit la qualit

3、des signaux;c) quil serait possible de rduire les produits dintermodulation tombant dans les intervalles de frquences desvoies occupes en positionnant convenablement les voies dans la largeur de bande disponible;d) quil est ncessaire dlaborer des plans de frquences utilisant efficacement cette large

4、ur de bande;e) que lassignation des frquences propre rduire les effets dintermodulation a fait lobjet dune analyse qui estprsente dans lAnnexe 1,recommande1. dutiliser la procdure nonce dans lAnnexe 1, en visant rduire les produits dintermodulation par un choixjudicieux des assignations des frquence

5、s porteuses, comme outil de conception employer dans le systme decommande dun systme mobile par satellite pour dterminer lattribution prfrentielle des frquences porteuses destine minimiser limportance du bruit dintermodulation.Note 1 Lorsque des systmes rels seront pris en considration, il faudra ef

6、fectuer des tudes complmentaires dans lesdomaines suivants: assignation dynamique des voies; limitation de la largeur de bande, pouvant entraner une limitation du choix des voies possibles; normalement, commande par la voix des porteuses; rgulation de puissance dynamique.ANNEXE 1Elaboration des plan

7、s de frquences pour lmission de porteuses monovoieau moyen dun rpteur non linaire dans le service mobile par satellite1. IntroductionDans les systmes de communication par satellite, plusieurs porteuses monovoie sont mises parlintermdiaire dun seul rpteur de satellite. Pour une utilisation efficace d

8、e la puissance du satellite, le rpteur seraitexploit dans la rgion de non-linarit, auquel cas un bruit dintermodulation affecte la qualit du signal.On pourrait rduire les produits dintermodulation qui tombent dans les intervalles de frquences des voiesoccupes en disposant les voies dune manire appro

9、prie dans la largeur de bande disponible. Lespacement du typeBabcock constitue un exemple typique de cette mthode, qui permet dobtenir des voies entirement exemptes de bruitsdintermodulation du troisime ordre. Cependant, ce plan de frquences exempt de produits dintermodulation ne seraitpas ncessaire

10、ment le meilleur car il nutiliserait pas de la manire la plus efficace la largeur de bande disponible,notamment dans le cas o il faudrait y loger un grand nombre de voies. Ainsi, pour loger 20 voies, la largeur de bande2 Rec. UIT-R M.1090serait 10 fois plus grande quavec le plan utilisant des interv

11、alles de frquences adjacents. Il faut donc laborer des plansde frquences utilisant efficacement la largeur de bande disponible. On peut y parvenir en faisant tomber certainsproduits dintermodulation dans les voies utilises, mais uniquement la condition de maintenir la dgradation de laqualit du signa

12、l dans les limites acceptables.La prsente Annexe examine lattribution des frquences selon cette mthode, dsigne dans la suite parlexpression plan de frquences permettant de rduire au minimum les produits dintermodulation.2. Porteuses monovoie galit de niveau2.1 Relation entre la largeur de bande assi

13、gne et les produits dintermodulationIl est difficile dobtenir par des calculs thoriques des plans de frquences avec un minimum de produitsdintermodulation. Toutefois, on peut valuer le nombre minimal possible de produits dintermodulation tombant dans lavoie de trafic la plus dfavorable utilise en se

14、 fondant sur la limite infrieure, thorique.La Fig. 1 montre les limites infrieures thoriques du nombre de produits dintermodulation du troisime ordrede type (1+ 2 3) tombant dans la voie de trafic la plus dfavorable utilise, en fonction de la largeur de bandeassigne, le paramtre tant le nombre de vo

15、ies de trafic loger. Dans cette Figure, on a adopt pour le nombre deproduits dintermodulation, qui est proportionnel la puissance du bruit dintermodulation, un nombre normalis qui estcelui des produits tombant dans la voie la plus dfavorable utilise dun plan utilisant des intervalles de frquencesadj

16、acents. Ce nombre est donc exprim en dB. Pour des raisons de commodit, ce dernier plan est appel ci-aprs: planavec espacement gal minimal. De plus, on a adopt comme largeur de bande assigne la largeur ncessaire dans le cadredu plan avec espacement gal minimal.2.2 Plan de frquences permettant de rdui

17、re au minimum les produits dintermodulationOn a calcul sur ordinateur, pour des applications pratiques, des plans de frquences avec un minimum deproduits dintermodulation. Pour un petit nombre de voies de trafic, on peut trouver la solution optimale en examinanttoutes les combinaisons possibles.Pour

18、 un grand nombre de voies de trafic, on peut obtenir une solution quasi optimale, qui nest peut-tre pas lameilleure, mais peut tre considre comme trs proche de celle-ci, par une mthode itrative.Si on le compare avec ses limites infrieures, on observe que le nombre de produits dintermodulation tomban

19、tdans la voie de trafic la plus dfavorable des plans de frquences avec un minimum de produits dintermodulation, peuteffectivement tre valu en utilisant la courbe de la limite infrieure pour K = de la Fig. 1.3. Porteuses monovoie de plusieurs niveauxPour les futurs systmes satellites, il sera peut-tr

20、e souhaitable dutiliser des stations terriennes mobilescorrespondant diverses normes et dont le rapport G/T aurait des valeurs diffrentes. Une solution consisterait prvoirpour la p.i.r.e. des signaux destins aux stations terriennes mobiles des niveaux diffrents selon la norme de ces stations.Mme dan

21、s les systmes fonctionnant avec des stations terriennes mobiles de norme unique, on peut prvoir, pour laporteuse du satellite, des niveaux de puissance diffrents selon les services.Toutefois, loger un grand nombre de porteuses de puissances diffrentes dans un mme rpteur de satellitenon linaire, en p

22、laant les porteuses dans des voies arbitrairement choisies, peut conduire des situations danslesquelles le bruit dintermodulation, d certaines voies puissance relativement leve, rend inutilisables plusieursvoies puissance relativement faible.3.1 Plans de frquences niveaux mixtesUn type de plan de fr

23、quences permettant de disposer facilement des porteuses de puissances diffrentesaffecte, en utilisant lespacement de Babcock, ces porteuses des voies choisies dans une srie de voies espacementuniforme. Les voies ainsi rparties sont totalement exemptes de produits dintermodulation du troisime ordre e

24、t sontdonc utilisables pour des porteuses dun niveau de puissance quelconque. Toutefois, sauf sil sagit dun petit nombredassignations, les plans de Babcock sont difficiles mettre en pratique en raison du peu defficacit avec laquelle cesplans utilisent la largeur de bande disponible.Rec. UIT-R M.1090

25、 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1212345AK = 40K = 30K = 20K = K = 50Largeur de bande normaliseFIGURE 1Relation entre le nombre de produits dintermodulationtombant dans la voie de trafic la plus dfavorable utiliseet la largeur de bande assigneNombrenormalisdeproduitsdintermodulation (dB)D01Rsultats obten

26、us: K: K: K: K: K= 20= 30= 40= 50= 100A limites infrieuresK nombre de voies de trafic:FIGURE 1/M.1090.D01 = 20 CMAu prix dune augmentation des produits dintermodulation du troisime ordre tombant dans les voiesassignes, on peut atteindre une plus grande efficacit en appliquant la mthode des plans en

27、Babcock multiple. Dansle cas des porteuses deux niveaux, par exemple, ces plans sont forms en plaant cte cte deux plans de Babcockidentiques, dont les frquences sont les mmes, mais dont les unes sont dcales par rapport aux autres de quantitsapproximativement gales la largeur de bande de lun de ces p

28、lans, qui sont dsigns ci-aprs plans en doubleBabcock. Puisquun tel plan permet une substantielle diminution du nombre des produits du troisime ordre danschaque voie assigne, par rapport la rduction possible avec des espacements des voies uniformes ou alatoires, laqualit de la transmission, du point

29、de vue des produits dintermodulation, peut tre suffisamment bonne pour permettrelutilisation de porteuses de plusieurs niveaux.4 Rec. UIT-R M.1090Au besoin, on peut encore amliorer dans une voie assigne choisie, la performance du plan en doubleBabcock, en supprimant la voie assigne jumelle dans la m

30、oiti oppose du plan. Ainsi, la voie choisie devienttotalement exempte de produits dintermodulation du troisime ordre. En consquence, ces voies amliores peuvent treutilises pour des porteuses plus puissantes ou plus faibles que les porteuses des autres voies du plan. Bien quereprsentant une amliorati

31、on par rapport au plan de Babcock simple, le plan en double Babcock utilise encore de faontrs inefficace la largeur de bande et nest utile que si lon na besoin que dun nombre restreint de voies.De meilleurs rsultats peuvent tre obtenus moyennant laugmentation des niveaux de bruit dintermodulationtom

32、bant dans les voies des porteuses. Deux mthodes, la mthode de la zone spcialise et la mthodedentrelacement, permettant datteindre une amlioration significative de lefficacit dutilisation de la largeur de bandetout en fournissant simultanment une puissance de bruit dintermodulation de faible niveau d

33、ans les voies des porteuses,ont t proposes.Dans le cas de la mthode de la zone spcialise, une bande de frquences spciale est fournie lintrieurde la largeur de bande disponible pour les porteuses de chaque niveau de puissance, et les porteuses sont places lintrieur de la bande de frquences spcialise

34、qui leur est exclusivement rserve. Si les bandes de frquencesspcialises sont correctement places lintrieur de lensemble de la largeur de la bande, la bande pour les porteuses defaible niveau pourrait tre exempte de produits dintermodulation engendrs par les porteuses de niveau lev. Sil estpossible d

35、e sparer les deux bandes spcialises par une bande non assigne, la possibilit que les produitsdintermodulation causs par les porteuses de niveau plus lev tombent dans la bande de frquences rserve auxporteuses de faible niveau pourrait encore tre diminue.Dans le cas de la mthode dentrelacement, la por

36、teuse de niveau i est place uniquement sur les intervallesde frquence numrots (Mj+i), o M reprsente le nombre de niveaux de porteuses, i est un nombre entier entre un et M,j est un nombre entier entre zro et (B/M 1), et B est le nombre total dintervalles de frquence pouvant tre assigns.Dans cette mt

37、hode, les produits dintermodulation engendrs par les trois porteuses dun niveau de puissance donntombent ncessairement dans les intervalles de frquence pour les porteuses du mme niveau de puissance; ainsi, lesproduits dintermodulation engendrs par les porteuses de niveau lev ne tomberaient pas dans

38、les intervalles defrquence pour porteuses de faible niveau. Dans le cas du systme double niveau, par exemple, la mthodedentrelacement mne un plan pair/impair, o les porteuses de forte puissance sont places sur les intervalles pairset les porteuses de faible puissance sur les intervalles impairs.Dans

39、 le cas dun systme double niveau, les produits du troisime ordre qui sont engendrs peuvent treclasss dans lune des 8 catgories reprsentes dans le Tableau 1. Le Tableau prsente galement les puissancesrelatives approximatives de chaque type de produit en supposant que le rapport des porteuses de faibl

40、e puissance auxporteuses de puissance leve est gal r. Lavantage obtenu avec des plans bass sur la mthode de la zonespcialise et la mthode dentrelacement rside dans le fait que les produits dintermodulation puissants de lacatgorie 1 ne tombent pas dans les intervalles de frquence o se trouvent les po

41、rteuses de faible puissance. Dans denombreux cas, la mthode de la zone spcialise peut fournir une rduction plus importante du nombre de produitsdintermodulation tombant dans les voies des porteuses de faible niveau que ne le permet la mthode dentrelacement.Dans la ralit, les plans de frquences peuve

42、nt tre obtenus par la procdure suivante. Tout dabord, lespositions des porteuses du niveau le plus faible sont dtermines dans les intervalles de frquence qui leur sont assignsen utilisant lapproche itrative. Ensuite, les positions des porteuses de faible niveau qui suivent sont dtermines dansles int

43、ervalles de frquence qui leur sont assigns par la mthode itrative, o le rapport porteuse/puissance de bruitdintermodulation (C/IM) le plus dfavorable parmi toutes les porteuses dj en place est port au maximum. Cetteprocdure est rpte sur une base niveau-niveau jusqu ce que les positions des porteuses

44、 de tous les niveaux aientt dtermines.3.2 Performance caractristique dun plan double niveauEn vue de comparer les deux mthodes dassignation pour les systmes niveaux multiples, lamlioration durapport porteuse/puissance de bruit dintermodulation (C/IM) a t calcule pour des exemples types de systmes de

45、uxet trois niveaux. Lamlioration du rapport C/IM signifie limportance de lamlioration dans le cas du rapport C/IM leplus dfavorable compar celui du plan dassignation de frquences o les porteuses du niveau le plus faible sontgalement espaces, et o le nombre de porteuses est choisi de manire obtenir l

46、a mme puissance de sortie dans lerpteur de satellite. Pour les systmes deux niveaux, on suppose que dix porteuses dun niveau donn et dix porteusesdun niveau de 10 dB plus lev partagent un rpteur. Dans le cas du systme trois niveaux, on suppose que dixporteuses dun niveau donn (L), dix porteuses dun

47、niveau de 7 dB plus lev et dix porteuses dun niveau de 10 dB pluslev que L partagent un rpteur. Par ailleurs, dans les deux cas, on suppose une largeur de bande normalise pour lestrois niveaux.Le Tableau 2 rsume les performances des plans de frquences obtenus. Il apparat dans ce Tableau que lamthode de la zone spcialise pourrait fournir un rapport C/IM plus avantageux dans les voies des porteuses de faiblepuissance que ne le peut la mthode dentrelacement.Rec. UIT-R M.1090 5TABLEAU 1Catgories et puissances relatives des produits dintermodulation