ITU-R M 1641-1 FRENCH-2006 A methodology for co-channel interference evaluation to determine separation distance from a system using high-altitude platform stations to a cellular s.pdf

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1、 Rec. UIT-R M.1641-1 1 RECOMMANDATION UIT-R M.1641-1Mthode dvaluation du brouillage cocanal pour dterminer la distance de sparation entre un systme utilisant des stations places sur des plates-formes haute altitude et un systme cellulaire assurant un service IMT-2000 (2003-2006) Domaine de comptence

2、 La prsente Recommandation contient une mthode permettant dvaluer le brouillage cocanal et la distance de sparation entre un systme utilisant des stations places sur des plates-formes haute altitude (HAPS, high altitude platform station) servant de station de base pour les IMT-2000 et un systme cell

3、ulaire de Terre avec quipements installs sur des pylnes, assurant un service IMT-2000. LAnnexe 1 dcrit une mthode dvaluation du brouillage cocanal caus par une station de baseHAPS et des stations de base cellulaires une station mobile cellulaire assurant un service IMT-2000. Le rapport C/I sert de c

4、ritre pour fixer la distance de sparation entre un systme HAPS et un systme cellulaire. Pour valuer le brouillage lintrieur dun systme cellulaire, on utilise une version largie simplifie du modle de Hata. On trouvera dans lAnnexe 2 un exemple de calcul de la distance de sparation entre un systme HAP

5、S et un systme cellulaire. Les Appendices 1 et 2 donnent respectivement les quations de calcul des brouillages utilises dans lAnnexe 1 et les diagrammes de rayonnement de lantenne. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que de nouvelles techniques utilisant des stations places sur

6、des plates-formes haute altitude (HAPS, high altitude platform station) dans la stratosphre sont en cours dlaboration; b) que la CMR-2000 a octroy aux stations HAPS fournissant les services IMT-2000 des attributions dans les bandes 1 885-1 980 MHz, 2 010-2 025 MHz et 2 110-2 170 MHz dans les Rgions

7、1 et 3, et dans les bandes 1 885-1 980 MHz et 2 110-2 160 MHz dans la Rgion 2; c) que par sa Rsolution 221, la CMR-03 a demand quil soit procd des tudes sur le partage entre les stations HAPS et dautres stations dans le contexte des IMT-2000 et a examin la compatibilit des stations HAPS dans le cont

8、exte des IMT-2000 avec certains services ayant des attributions dans les bandes adjacentes; d) que, conformment au numro 5.388A du Rglement des radiocommunications (RR), les stations HAPS peuvent tre utilises comme stations de base de la composante de Terre des IMT-2000 dans les bandes 1 885-1 980 M

9、Hz, 2 010-2 025 MHz et 2 110-2 170 MHz dans les Rgions 1 et 3 et dans les bandes 1 885-1 980 MHz et 2 110-2 160 MHz dans la Rgion 2. Lutilisation des applications IMT-2000 qui emploient des stations HAPS comme stations de base nexclut pas lutilisation de ces bandes par toute station des services aux

10、quels elles sont attribues et ntablit pas de priorit dans le RR, La prsente Recommandation devrait tre porte lattention de la Commission dtudes 9 des radiocommunications. 2 Rec. UIT-R M.1641-1 recommande 1 dutiliser la mthode dfinie dans lAnnexe 1 pour dterminer la distance de sparation entre des sy

11、stmes HAPS et des systmes cellulaires assurant un service IMT-2000 dans les bandes de frquences vises au point b) du considrant. NOTE 1 La Recommandation UIT-R M.1456 doit servir de rfrence pour les paramtres types concernant les systmes HAPS pour les tudes de partage entre systmes HAPS assurant un

12、service IMT-2000 et systmes cellulaires dans les bandes de frquences vises au point b) du considrant. Annexe 1 Mthode dvaluation du brouillage cocanal pour dterminer la distance de sparation entre un systme utilisant des stations HAPS et un systme cellulaire assurant un service IMT-2000 1 Introducti

13、on La Recommandation UIT-R M.1456 indique une limite de densit spectrale de puissance surfacique cocanale applicable aux missions HAPS ainsi que des limites de densit spectrale de puissance surfacique hors bande applicables aux missions HAPS la surface de la Terre. Elle contient galement des exigenc

14、es de performance des systmes HAPS respecter pour protger les stations mobiles de Terre et les stations fixes exploites dans des bandes adjacentes aux bandes dans lesquelles mettent les systmes HAPS. Toutefois, pour concevoir un systme cellulaire, il convient de tenir compte du brouillage multi-util

15、isateurs dans le systme ainsi que du brouillage caus par dautres services; lefficacit spectrale dpend du brouillage provenant de la mme cellule ou de cellules adjacentes. Dans la prsente Recommandation, des orientations sont donnes pour valuer les effets du brouillage cocanal caus un systme cellulai

16、re de Terre IMT-2000 avec quipements installs sur des pylnes, par un systme HAPS IMT-2000, dans le cas de deux sources de brouillage: le brouillage provenant de la mme cellule ou de cellules adjacentes dans ce systme cellulaire, et le brouillage provenant du systme HAPS IMT-2000. Etant donn que le b

17、rouillage caus par un systme HAPS IMT-2000 est bas sur le diagramme dantenne HAPS dcrit dans la Recommandation UIT-R M.1456, ce diagramme est utilis pour valuer la puissance brouilleuse approprie du systme cellulaire afin de pouvoir en dduire la puissance brouilleuse totale. Le brouillage caus une s

18、tation mobile cellulaire par des stations de base cellulaires et une station de base HAPS est valu en termes de rapport C/I laide de paramtres associs un systme HAPS, tels que le nombre dutilisateurs par cellule, le rayon dune cellule ou la puissance dmission. Pour chaque cas valu, les valeurs optim

19、ales des paramtres susmentionns pour le systme HAPS IMT-2000 sont dtermines de telle faon que lexploitation de ce systme et celui du systme cellulaire soient compatibles. Cette Recommandation donnera des orientations pour valuer la distance de sparation entre un systme HAPS IMT-2000 et un systme cel

20、lulaire IMT-2000 destines des fournisseurs de services IMT-2000 utilisant ces diffrents systmes. Rec. UIT-R M.1641-1 3 2 Modle de systme 2.1 Systme HAPS IMT-2000 Les systmes HAPS sont labors conformment la Recommandation UIT-R M.1457 pour ventuellement fournir un service IMT-2000 dans les bandes 1 8

21、85-1 980 MHz, 2 010-2 025 MHz et 2 110-2 170 MHz dans les Rgions 1 et 3, et dans les bandes 1 885-1 980 MHz et 2 110-2 160 MHz dans la Rgion 2. Par ailleurs, les stations HAPS utilises comme stations de base pour fournir un service IMT-2000 auront un diagramme dantenne conforme au diagramme suivant:

22、 +=90 pourdBipourdBi)log( 60pourdBi0pourdBi)/(3)(3322112FNmbmLXLGGG (1) o: G(): gain suivant langle par rapport la direction du faisceau principal (dBi) mG : gain maximal dans le lobe principal (dBi) b:demi-ouverture 3 dB du faisceau dans le plan considr (3 dB au-dessous de Gm) (degrs) LN: niveau (d

23、B) du lobe latral le plus proche par rapport au gain crte requis pour la conception du systme (valeur maximale de: 25 dB) LF= Gm 73 dBi, niveau du lobe latral loign (dBi) 1= 3/NbL degrs 2= b745,3 degrs X = )log( 602+NmLG dB 3= 6010FLX degrs Louverture 3 dB du faisceau (2b) est value par: mGb1,010442

24、7= degrs o mGest le gain douverture crte (dBi). 2.2 Modle de propagation On utilise pour le systme cellulaire une version largie simplifie du modle de Hata et pour le systme HAPS, le modle daffaiblissement en espace libre. Le dernier modle convient pour les angles dlvation levs mais devra tre appliq

25、u avec prcaution aux petits angles dlvation, en attendant quun meilleur modle soit labor pour les systmes HAPS. Il conviendra alors de rexaminer la mthode utilise. 4 Rec. UIT-R M.1641-1 2.2.1 Modle simplifi dune version largie du modle de Hata On utilise frquemment la version largie du modle de Hata

26、 donne par lquation (2) pour modliser le canal radiolectrique dun systme cellulaire dans une zone urbaine lorsque la hauteur dantenne de la station de base est de 30 m et que la hauteur dantenne de la station mobile est de 1,5 m. )(log 2,35)(log 9,3387,251010RFL += (2) o: L : affaiblissement sur le

27、trajet (dB) F : frquence (MHz) R : distance (km). La loi daffaiblissement sur le trajet en puissance 4 sert gnralement de version largie simplifie du modle de Hata et est applique (voir lquation (3), pour simplifier les calculs. )(log 40)(log 9,3387,251010RFL += (3) 2.2.2 Modle daffaiblissement en e

28、space libre )(log 20)(log 204,321010RFL += (4) o: L : affaiblissement sur le trajet (dB) F : frquence (MHz) R : distance (km). 3 Analyse du rapport C/I au niveau dune station mobile cellulaire et valeur requise du rapport C/I pour dterminer la distance de sparation entre un systme HAPS et un systme

29、cellulaire 3.1 Analyse du rapport C/I au niveau dune station mobile cellulaire La Fig. 1 illustre le modle du brouillage caus une station mobile cellulaire par des stations de base cellulaires et par une station de base HAPS. On suppose que la station mobile cellulaire brouille se trouve au point le

30、 plus proche de la zone de service HAPS (voir la Fig. 1). La puissance brouilleuse reue par une station mobile cellulaire peut tre calcule partir de lquation (5), en tenant compte du brouillage caus par les stations cellulaires de base et du brouillage caus par la station de base HAPS (voir lAppendi

31、ce 1). Etant donn que la station mobile cellulaire se trouve la limite de la zone de couverture du systme cellulaire, on suppose que le brouillage intracellulaire est ngligeable. +=+=10)(12411011010hnmhnhniniGcmhhnhinmcmGicNnHAPSCellulardSKdSKIII (5) Rec. UIT-R M.1641-1 5 o: i: facteur dactivit voca

32、le du systme cellulaire Si: puissance sur la liaison aller dune station de base cellulaire vers lutilisateur au bord de chaque cellule (mW) Mi: nombre dutilisateurs par cellule du systme cellulaire li: affaiblissement sur le trajet du systme cellulaire par kilomtre cin: nombre de cellules brouilleus

33、es du nimeniveau du systme cellulaire ( 12 += n , n: nombre entier) N: nombre de niveaux chn: nombre de faisceaux brouilleurs du systme HAPS au nimeniveau dans un rayon de (2N 1) (rayon dune cellule du systme HAPS) autour du bord de la cellule affecte considre dinm: distance entre la station mobile

34、cellulaire considre et lune des stations de base cellulaires (km) dh: distance entre la station mobile cellulaire considre et la station de base HAPS (km) hnm: angle entre la direction vers la station mobile cellulaire considre et la direction du faisceau clairant la cellule desservie par la station

35、 de base HAPS (degrs) Shn: puissance sur la liaison aller de la station de base HAPS vers lutilisateur au bord de la cellule du systme HAPS situe au nimeniveau (mW) Gi: gain de lantenne de la station de base du systme cellulaire Ghn: gain de lantenne donn par lquation (1) en fonction du niveau 3iiic

36、lMK= hhhhlMK = h: facteur dactivit vocale du systme HAPS Mh: nombre dutilisateurs du systme HAPS par cellule lh: affaiblissement sur le trajet du systme HAPS par kilomtre. 6 Rec. UIT-R M.1641-1 Le rapport C/I dune station mobile cellulaire peut tre calcul partir de lquation (6). IRlrPICiijFiG41010)(

37、/= (6) o: PF (rj): puissance dmission associe une liaison dutilisateur pour la distance jr rj: distance entre la station de base cellulaire associe la porteuse et le jimeutilisateur cellulaire Ri: rayon dune cellule du systme cellulaire (km). 3.2 Valeur C/I requise pour dterminer la distance de spar

38、ation Dans la prsente Recommandation, la distance de sparation est dfinie comme tant la distance entre le contour de couverture du systme HAPS et le contour de couverture de la cellule la plus proche desservant la station mobile cellulaire brouille. Pour partager le spectre entre le systme HAPS et l

39、e systme cellulaire assurant un service IMT-2000 dans une zone adjacente, il est ncessaire de dterminer la distance de sparation approprie. La valeur requise du rapport C/I pour un systme AMRC cellulaire est donne par lquation (7): =cbbreqBRIEIC0)/( (7) Rec. UIT-R M.1641-1 7 o: Eb: nergie/bit I0: pu

40、issance brouilleuse/Hz Rb: nombre de bits/s Bc: largeur de bande du canal radiolectrique (Hz). Annexe 2 Exemple de calcul de la distance de sparation entre un systme HAPS et un systme cellulaire assurant un systme IMT-2000 1 Paramtres ncessaires au calcul du rapport C/I Le Tableau 1 indique les para

41、mtres et les valeurs utiliss pour le calcul du rapport C/I au niveau dune station mobile cellulaire brouill par une station de base HAPS et par des stations de base cellulaires. TABLEAU 1 Paramtres ncessaires au calcul du rapport C/I Paramtre Valeur Frquence (MHz) 1 950 Nombre dutilisateurs par cell

42、ule du systme cellulaire 50 Nombre de niveaux brouilleurs 5 Rayon dune cellule du systme cellulaire (km) 1 Puissance dmission par utilisateur du systme cellulaire (mW) 100 Altitude de la station HAPS (km) 20 Rayon de couverture dune cellule HAPS (km) 55 Facteur dactivit vocale du systme cellulaire (

43、i) 0,375 Facteur dactivit vocale du systme HAPS (h) 0,375 Si Eb/I0, Rbet Bcfont respectivement 4,5 dB, 8 kbit/s et 1,25 MHz, on obtient une valeur requise du rapport C/I (C/I)reqde 17,438 dB en appliquant lquation (7). Le rapport C/I donn par lquation (7) est utilis comme critre pour dterminer la di

44、stance de sparation entre un systme HAPS et un systme cellulaire assurant un service IMT-2000. 8 Rec. UIT-R M.1641-1 2 Calcul de la distance de sparation Pour analyser le brouillage caus un systme cellulaire, on utilise comme critre pour le rapport C/I nominal interne du systme cellulaire de Terre d

45、ans cet exemple une valeur de 17,4 dB du rapport C/I, valeur qui permet de dterminer la distance de sparation entre un systme HAPS et un systme cellulaire. Ce critre devrait tre considr comme la valeur limite permettant lexploitation dune station mobile (les critres habituellement utiliss sont plus

46、svres). On suppose que lon peut compter jusqu 5 niveaux brouilleurs, car au-del de ce chiffre le brouillage additionnel est ngligeable. On estime que la valeur maximale du gain dantenne de la station de base HAPS rapporte au rayon de la cellule HAPS est pertinente. On reprsente sur les Fig. 2, 3 et

47、4 la valeur calcule ( partir de lquation (5) et des considrations susmentionnes) du rapport C/I en fonction de la distance de sparation pour le modle de Hata largi, simplifi, compte tenu respectivement du nombre dutilisateurs par cellule, de la puissance dmission et du rayon dune cellule du systme HAPS. Rec. UIT-R M.1641-1 9 10 Rec. UIT-R M.1641-1 La Fig. 2 illustre la valeur du rapport C/I en tant que fonction de la distance de sparation, compte tenu du nombre dutilisateurs par cellule du systme HAPS. Les valeurs de C/I au niveau dune station