ITU-R M 1475 FRENCH-2000 METHODOLOGY FOR DERIVATION OF PERFORMANCE OBJECTIVES OF NON-GEOSTATIONARY MOBILE-SATELLITE SERVICE SYSTEMS OPERATING IN THE 1-3 GHz BAND NOT USING SATELLIT.pdf

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1、 Rec. UIT-R M.1475 1 RECOMMANDATION UIT-R M.1475 MTHODE DE CALCUL DES OBJECTIFS DE QUALIT DE FONCTIONNEMENT DES SYSTMES DU SERVICE MOBILE PAR SATELLITE NON GOSTATIONNAIRE EXPLOITS DANS LA BANDE 1-3 GHz ET NUTILISANT PAS LA DIVERSIT DE SATELLITE (Question UIT-R 87/8) (2000) Rec. UIT-R M.1475 LAssembl

2、e des radiocommunications de lUIT, considrant a) quil est prvu de mettre en uvre des systmes du service mobile par satellite non gostationnaire (SMS non OSG) dans la bande 1-3 GHz, ou que de tels systmes sont dj en cours de mise en uvre; b) que des objectifs de qualit de fonctionnement seront dfinis

3、 pour le conduit numrique fictif de rfrence (CNFR) dcrit dans la Recommandation UIT-R M.827; c) que la Recommandation UIT-R M.1181 dfinit des objectifs de qualit de fonctionnement pour les systmes du SMS OSG; d) que des rpteurs rgnrateurs ou non rgnrateurs peuvent tre utiliss dans les systmes du SMS

4、 non OSG; e) que les mthodes de calcul des objectifs de qualit de fonctionnement diffrent selon que les rpteurs sont rgnrateurs ou non rgnrateurs; f) quil convient de fixer des objectifs de qualit de fonctionnement pour les liaisons de connexion des systmes du SMS non OSG sur la base des objectifs d

5、e qualit de fonctionnement de bout en bout; g) que les objectifs de qualit de fonctionnement sont utiles comme base pour dfinir des critres de brouillage, recommande 1 de dfinir, pour les systmes du SMS non OSG dots de rpteurs non rgnrateurs, des objectifs de qualit de fonctionnement pour une connex

6、ion de bout en bout laide desquels on pourra calculer des objectifs de qualit de fonc-tionnement pour les liaisons de connexion et les liaisons de service de faon que 10% du temps dindisponibilit puissent tre attribus la liaison de connexion; 2 dutiliser la mthode prsente dans lAnnexe 1 pour dtermin

7、er les objectifs de qualit de fonctionnement applicables aux systmes du SMS non OSG comportant des rpteurs non rgnrateurs; 3 de dfinir, pour les systmes du SMS non OSG dots de rpteurs rgnrateurs, des objectifs de qualit de fonctionnement pour une connexion de bout en bout, ou pour les liaisons de se

8、rvice et les liaisons de connexion sparment; cet gard, on trouvera dans la Recommandation UIT-R S.614 ou UIT-R S.1062 des indications sur les objectifs de qualit de fonctionnement des liaisons de connexion. 2 Rec. UIT-R M.1475 ANNEXE 1 Mthode de calcul des objectifs de qualit de fonctionnement des s

9、ystmes du SMS non OSG comportant des rpteurs non rgnrateurs 1 Calcul des objectifs de qualit de fonctionnement 1.1 Dfinition dun objectif de qualit de fonctionnement Un objectif de qualit de fonctionnement est dfini par une valeur seuil de la qualit de fonctionnement de bout en bout et par un pource

10、ntage de temps acceptable dfini comme suit: Pourcentage de temps pendant lequel le taux derreur binaire (TEB) sans correction derreur directe (CED) est suprieur un TEBthde X% (par exemple 0,1%, 1%, 10%, etc.) ou moins, o TEBthet X(%) sont respectivement le TEB seuil de la qualit de fonctionnement de

11、 bout en bout et le pourcentage temps dindisponibilit. La moyenne de ce TEB doit tre tablie sur une priode de Z s. (Cette valeur appelle un complment dtude.) 1.2 Valeur seuil de la liaison pour les objectifs de qualit de fonctionnement La Recommandation UIT-R M.1181, qui traite de la disponibilit de

12、s liaisons du SMS OSG, dispose que la valeur du TEB seuil de la qualit de fonctionnement TEBthne doit pas dpasser 4 102(sans CED) pour le trafic tlphonique mobile. A noter que cette valeur seuil dpend du type dapplication offerte par le systme du SMS considr (par exemple, tlphonie, tlcopie, transmis

13、sion de donnes et, dans le cas de communications mobiles, bord de vhicules et semi-fixes). 1.3 Pourcentage de temps de disponibilit et dindisponibilit En raison des proprits inhrentes aux systmes du SMS, notamment les conditions doccultation des liaisons des services du SMS, variables dans le temps,

14、 et de la mobilit des terminaux dusager, il peut tre raliste dutiliser la valeur indique dans la Recommandation UIT-R M.1181 pour les systmes du SMS OSG, cest-dire des pourcentages de temps de disponibilit (X%) compris entre 90% et 95%, pour les systmes du SMS non OSG. 2 Principes et hypothses de ba

15、se 2.1 Valeur seuil du rapport C/NTLe rapport de puissance porteuse/bruit de la liaison de bout en bout peut tre calcul laide de lobjectif de qualit de fonctionnement dfini par le TEBth. A titre dexemple, on suppose que la valeur seuil de bout en bout (C/NT)th(o th dsigne le seuil) applicable au tra

16、fic tlphonique mobile employant la modulation MDP-4 est de 7 dB, pour un seuil de TEB de 4 102sans CED. A noter que la valeur de 7 dB de (C/NT)thest suprieure la valeur thorique, afin de tenir compte de diverses dgradations rencontres dans la pratique (marges pour la mise en uvre des modems par exem

17、ple). Par ailleurs, pour dautres SMS tels que le service de remise de donnes transportables, la valeur du TEB requis est plus rigoureuse (voir la Recommandation UIT-R M.1181), de sorte que la valeur du rapport (C/NT)thdoit tre dau moins 15 dB. 2.2 Dgradation du rapport C/NTet marge de la liaison de

18、service et de la liaison de connexion 2.2.1 Dfinitions Le rapport total de puissance porteuse/bruit est dsign par la formule C/NT. Le rapport C/NTdu systme SMS non OSG peut donc tre exprim par la formule: 111 )/()/(/+=fTsTTNCNCNC (1) o C est la puissance de la porteuse de rception et NTla somme de l

19、a puissance de bruit N ( lexclusion du brouillage) et de la puissance de brouillage I cest-dire NT= N + I. Les suffixes s et f dsignent respectivement la liaison de service et la liaison de connexion. Rec. UIT-R M.1475 3 2.2.2 Dgradations du rapport C/NTDivers phnomnes donnent lieu des dgradations d

20、u rapport C/NT. Dans les bandes utilises par les liaisons de service et les liaisons de connexion, laffaiblissement et dautres effets (tels que la position de la station mobile par satellite, le dpointage, la dpolarisation, la scintillation atmosphrique, labsorption atmosphrique et loccultation, etc

21、.) auront pour effet de rduire le niveau de rception C. Le niveau de brouillage total, I, comprend les brouillages intrasystme et les brouillages intersystmes, savoir I = IIntra+IInter. La contribution de brouillage total est donne dans le Tableau 1. A noter que sur les liaisons de service et les li

22、aisons de connexion, divers facteurs contribuent au brouillage, savoir I = Iliaison de service+ Iliaison de connexion; en pareil cas, le pourcentage des contributions de brouillage peut tre par exemple de 90% pour la liaison de service et de 10% pour la liaison de connexion. Le niveau de bruit dpend

23、 du rapport G/T et les modifications de cette valeur sont fonction de la dynamique de la liaison (position de lusager, gain du rcepteur, diffusion par la pluie par exemple). Dans un souci de simplicit, on suppose que la contribution de ces facteurs la dgradation du rapport C/NTde bout en bout est co

24、nsidre comme tant statistiquement indpendante. TABLEAU 1 Types de brouillage intersystmes et intrasystme subis par les systmes du SMS non OSG 2.2.3 Valeurs nominales du rapport C/NTet marges de liaison Compte tenu de ce qui prcde, le bilan de liaison prendra en considration les marges des liaisons d

25、e service et des liaisons de connexion, afin de tenir compte des divers facteurs daffaiblissement et de dgradation de la transmission (voir le 2.2.2). On part du principe que des valeurs appropries sont donnes la marge de la liaison de service, Ms, et la marge de liaison de connexion, Mf, selon le s

26、ystme et les conditions de fonctionnement. Compte tenu de ces dfinitions, on peut donc crire les quations suivantes: (C/NT)s,nom= Ms(C/NT)s,th(2) (C/NT)f,nom= Mf(C/NT)s,tho th dsigne le seuil et nom la valeur nominale. Liaison Brouillage intrasystme Brouillage intersystmes Liaison de service Brouill

27、age dans le mme canal entre faisceaux ponctuels Effets dintermodulation (liaison descendante du satellite) Brouillage par le canal adjacent (dans le mme faisceau) Brouillage contrapolaire la mme frquence Caus par dautres services dans le mme canal Caus par dautres systmes dans le mme canal Emissions

28、 brouilleuses provenant dattributions dans des canaux adjacents Liaison de connexion Effets dintermodulation (liaisons montantes et descendantes) Brouillage par le canal adjacent Brouillage contrapolaire la mme frquence Caus par dautres services dans le mme canal Caus par dautres systmes non OSG dan

29、s le mme canal Brouillage caus par des dispositifs non autoriss Emissions brouilleuses provenant dattributions dans des canaux adjacents 4 Rec. UIT-R M.1475 2.2.4 Calcul des marges de liaison de service Les informations les plus importantes pour le calcul des marges de liaison de service sont les do

30、nnes statistiques tires des mesures de loccultation et des vanouissements. La Recommandation UIT-R M.1188 donne, par exemple, des valeurs indicatives des marges de protection contre les vanouissements en fonction du taux TEBthrequis. La relation entre la dgradation due aux vanouissements et le pourc

31、entage de temps peut tre obtenue laide du modle de propagation dcrit dans la Recommandation UIT-R P.681. Dans le cas de satellites du SMS non OSG, par exemple, les caractristiques de dgradation de la liaison ci-aprs sont dtermines pour les liaisons de service fonctionnant dans un environnement subur

32、bain avec un angle dlvation minimum de 30: Dgradation (C/NT)s 0 dB Pourcentage de temps: 50% Dgradation (C/NT)s 5 dB Pourcentage de temps: 90% Dgradation (C/NT)s 10 dB Pourcentage de temps: 95% Dgradation (C/NT)s 20 dB Pourcentage de temps: 99% 2.2.5 Rpartition du rapport C/NTentre les liaisons de s

33、ervice et les liaisons de connexion Selon le type de liaison, on dtermine la rpartition du rapport C/NTentre les liaisons de service et les liaisons de connexion, savoir les rapports (C/NT)set (C/NT)f. Dans le cas dun rpteur non rgnrateur fonctionnant dans des conditions nominales (cest-dire par cie

34、l clair), le rapport (C/NT)fest en gnral suffisamment plus lev (par exemple de 10 20 dB) que le rapport (C/NT)s. Si le coefficient entre ces deux rapports nest pas prcis, on suppose ici que le rapport (C/NT)fest K fois plus grand que le rapport (C/NT)s; en consquence: (C/NT)f,nom= K (C/NT)s,nom(3) 2

35、.3 Rpartition du pourcentage de temps dindisponibilit Le temps dindisponibilit total de la liaison de bout en bout doit tre rparti avec discernement entre les liaisons de service et les liaisons de connexion. La Recommandation UIT-R M.828 donne une dfinition de la disponibilit de bout en bout des sy

36、stmes du SMS. La rpartition du temps dindisponibilit entre les liaisons de service et les liaisons de connexion est traite dans la Recommandation UIT-R M.1181, dans laquelle 10% du temps dindisponibilit sont attribus la liaison de connexion. On part de lhypothse que cette rpartition sapplique galeme

37、nt aux systmes du SMS non OSG. 2.4 Calcul des valeurs seuil du rapport C/NTpour les liaisons de service et les liaisons de connexion Compte tenu de ce qui prcde, nous avons les deux quations suivantes: Conditions nominales: 11,1,1,1,1)/()/()/()/()/(+GfaGfbGf9GeaGebGe9+=thfTfthsTsnomfTnomsTnomTNCMNCM

38、NCNCNC(4) Conditions de seuil: 1,1,1)/()/()/(+=thfTthsTthTNCNCNC(5) A partir des quations (4) et (5), on peut calculer les valeurs de seuil (C/NT)s,th et (C/NT)f th. Aprs quelques oprations algbriques, on obtient: thTsfthsTNCKMMNC )/()(/1)/(,+=(6) thTfsthfTNCMKMNC )/(/)(1)/(,+= (7) o le rapport (C/N

39、T)thest celui dfini au 2.1. Rec. UIT-R M.1475 5 2.5 Calcul des objectifs de qualit de fonctionnement 2.5.1 Tolrances dindisponibilit et de seuil Si les tolrances de temps dindisponibilit sont runies (voir les 1.3 et 2.3) et les tolrances de la valeur seuil du rapport C/NT(voir le 2.4), on obtient: P

40、our la liaison de service: Le rapport (C/NT)sde la liaison de service peut tre infrieur au rapport (C/NT)s,thpendant un pourcentage de temps infrieur ou gal 0,9 X (%). Pour la liaison de connexion: Le rapport (C/NT)fde la liaison de connexion peut tre infrieur au rapport (C/NT)f,thpendant un pourcen

41、tage de temps infrieur ou gal 0,1 X (%). 2.5.2 Objectifs de qualit de fonctionnement du SMS non OSG Lorsquelles sont traduites en objectifs de qualit de fonctionnement, ces tolrances sont: Pour la liaison de service: Le rapport (C/NT)sde la liaison de service doit tre suprieur ou gal au rapport (C/N

42、T)s,thpendant un pourcentage de temps suprieur ou gal (100 0,9 X ) (%). Pour la liaison de connexion: Le rapport (C/NT)fde la liaison de connexion doit tre suprieur ou gal au rapport (C/NT)f,thpendant un pourcentage de temps suprieur ou gal (100 0,1 X ) (%). 3 Exemple de calcul 3.1 Objectif de quali

43、t de fonctionnement et temps dindisponibilit A titre dexemple, dans le cas de systmes du SMS non OSG utilisant la modulation MDP-4 et pour des applications tlphoniques mobiles, on suppose ce qui suit (voir galement les 1.3 et 2.1): Le pourcentage de temps total de disponibilit lorsque la valeur de s

44、euil du rapport (C/NT)thde bout en bout est suprieure 7 dB doit tre de 95%. Autrement dit: Le pourcentage de temps total dindisponibilit lorsque la valeur de seuil du rapport (C/NT)thde bout en bout est infrieure 7 dB ne doit pas tre suprieur 5%. On obtient la valeur de X = 5% utilise dans les dfini

45、tions du 2.5. Compte tenu du 2.3, on rpartit le temps dindisponibilit X = 5% entre la liaison de service et la liaison de connexion sous la forme du ratio de 90% et 10% respectivement; le temps total dindisponibilit de la liaison de service et de la liaison de connexion stablit donc 4,5% pour la lia

46、ison de service et 0,5% pour la liaison de connexion. 3.2 Valeurs seuil du rapport C/NTA supposer que la dgradation de la liaison de service soit celle indique au 2.2.4 (voir la Recomman-dation UIT-R P.681), la valeur de la marge de la liaison de service devient Ms= 10 dB (ce qui correspond la valeu

47、r indique dans la Recommandation UIT-R M.1188). On admet que la marge de la liaison de connexion est gale Mf= 3 dB, valeur qui tient compte de toutes les dgradations de la porteuse dcrites au 2.2.2. Il est galement possible de partir du principe que la valeur du rapport (C/NT)fest suprieure de 10 dB

48、 celle du rapport (C/NT)sdans des conditions nominales de ciel clair (K = 10). Si ces valeurs sont utilises dans les quations (6) et (7), on obtient: (C/NT)s,th= 7,09 dB pour la liaison de service (C/NT)f,th= 24,09 dB pour la liaison de connexion 6 Rec. UIT-R M.1475 3.3 Objectifs dindisponibilit et de seuil Le