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

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1、 Rec. UIT-R M.1641-1 1 RECOMENDACIN UIT-R M.1641-1*Metodologa de evaluacin de la interferencia cocanal para determinar la distancia de separacin entre un sistema que utiliza estaciones situadas en plataformas a gran altitud y un sistema celular para la provisin de servicios IMT-2000 (2003-2006) Come

2、tido En esta Recomendacin se presenta una metodologa para evaluar la interferencia cocanal y la distancia de separacin entre un sistema con estaciones base situadas sobre estaciones situadas en plataformas a gran altitud (HAPS) para IMT-2000 y un sistema celular con estaciones base situadas en tierr

3、a que proporcionan servicios IMT-2000. En el Anexo 1 se describe una metodologa para evaluar la interferencia cocanal que se produce desde una estacin base HAPS y desde estaciones base celulares hacia una estacin mvil del sistema celular y que proporcionan servicios IMT-2000. Para establecer la dist

4、ancia de separacin entre un sistema HAPS y un sistema celular se utiliza como criterio la relacin (C/I). Para evaluar la interferencia en un sistema celular se utiliza un modelo simplificado de una versin ampliada del modelo de Hata. En el Anexo 2 se incluye un ejemplo de clculo de la distancia de s

5、eparacin entre un sistema HAPS y un sistema celular. En los Apndices 1 y 2 se describe cmo se obtienen las ecuaciones utilizadas para los clculos de interferencia del Anexo 1 y el diagrama de radiacin de referencia de la antena, respectivamente. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, consider

6、ando a) que se est desarrollando una nueva tecnologa que utiliza estaciones situadas en plataformas a gran altitud (HAPS) en la estratosfera; b) que la CMR-2000 estableci disposiciones relativas a la utilizacin de HAPS para proporcionar servicios IMT-2000 en las bandas 1 885-1 980 MHz, 2 010-2 025 M

7、Hz y 2 110-2 170 MHz en las Regiones 1 y 3 y en las bandas 1 885-1 980 MHz y 2 110-2 160 MHz en la Regin 2; c) que la Resolucin 221 (CMR-03) instaba a que se realizaran estudios sobre la comparticin entre HAPS y otras estaciones dentro de las IMT-2000, teniendo en cuenta la compatibilidad de las HAP

8、S utilizadas para IMT-2000 con algunos servicios con atribuciones en bandas adyacentes; d) que, de conformidad con el nmero 5.388A del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR), las HAPS pueden ser utilizadas como estaciones base de la componente terrenal de IMT-2000 en las bandas de frecuencias 1 885-

9、1 980 MHz, 2 010-2 025 MHz y 2 110-2 170 MHz en las Regiones 1 y 3 y en las bandas 1 885-1 980 MHz y 2 110-2 160 MHz en la Regin 2; la utilizacin de las HAPS como estaciones base para aplicaciones IMT-2000 no excluye la utilizacin de dichas bandas por cualquier estacin de los servicios a los que sta

10、s estn atribuidas y en relacin con los cuales el Reglamento de Radiocomunicaciones no establece prioridades, *Esta Recomendacin debe sealarse a la atencin de la Comisin de Estudio 9 de Radiocomunicaciones. 2 Rec. UIT-R M.1641-1 recomienda 1 que se utilice la metodologa incluida en el Anexo 1 como gu

11、a para determinar la distancia de separacin entre los sistemas HAPS y los sistemas celulares destinados a proporcionar servicios IMT-2000 en las bandas de frecuencias del considerando b). NOTA 1 En relacin con los parmetros tpicos de un sistema HAPS para los estudios de comparticin entre HAPS IMT-20

12、00 y un servicio celular en las bandas de frecuencias del considerando b), debe hacerse referencia a la Recomendacin UIT-R M.1456. Anexo 1 Metodologa de evaluacin de la interferencia cocanal para determinar la distancia de separacin entre un sistema que utiliza HAPS y un sistema celular para la prov

13、isin de servicios IMT-2000 1 Introduccin La Recomendacin UIT-R M.1456 proporciona un lmite de la densidad espectral del flujo de potencia (defp) cocanal de las emisiones de HAPS y los lmites de la defp fuera de banda de emisiones desde HAPS sobre la superficie de la Tierra, as como requisitos de cal

14、idad de funcionamiento de las HAPS para la proteccin de estaciones mviles terrestres y estaciones fijas que funcionan en las bandas adyacentes a las utilizadas para la transmisin desde las HAPS. Sin embargo, en el diseo de un sistema celular debe tenerse en cuenta la interferencia que se produce por

15、 la existencia de mltiples usuarios en el sistema as como las interferencias producida por otros servicios, siendo la eficiencia espectral funcin de la interferencia procedente de la misma clula y de clulas adyacentes. En esta Recomendacin se proporcionan directrices para estimar los efectos de la i

16、nterferencia cocanal en un sistema celular terrenal IMT-2000, cuyas estaciones de base estn situadas en torres, producida por un sistema HAPS IMT-2000 que sea explotado, considerando dos fuentes de interferencia: la interferencia procedente de la propia clula y de una clula adyacente del sistema cel

17、ular, as como la interferencia producida por una HAPS IMT-2000. Debido a que la interferencia de una HAPS IMT-2000 est basada en el diagrama de radiacin de las antenas situadas en las HAPS de la Recomendacin UIT-R M.1456, dicho diagrama de radiacin se utiliza para evaluar la potencia interferente de

18、 un sistema celular de forma que pueda obtenerse la potencia interferente total. La interferencia sobre una estacin mvil del sistema celular procedente de estaciones base del sistema celular y de una estacin de base HAPS, se evala mediante la relacin (C/I), utilizando parmetros del sistema HAPS tale

19、s como el nmero de usuarios por clula, el radio de la clula y la potencia de transmisin. Para cada uno de los casos analizados, se determinan los valores ptimos para dichos parmetros del sistema HAPS IMT-2000 de forma que ste sea compatible con el sistema celular. Esta Recomendacin proporciona direc

20、trices a los proveedores de servicio IMT-2000 que utilicen dichos sistemas, que permiten evaluar la distancia de separacin entre un sistema HAPS IMT-2000 y un sistema IMT-2000 celular. Rec. UIT-R M.1641-1 3 2 Modelo del sistema 2.1 Sistemas HAPS IMT-2000 Las HAPS se han desarrollado de conformidad c

21、on la Recomendacin UIT-R M.1457 para permitir la provisin de servicios IMT-2000 en las bandas de frecuencias 1 885-1 980 MHz, 2 010-2 025 MHz y 2 110-2 170 MHz en las Regiones 1 y 3, y en las bandas de frecuencias 1 885-1 980 MHz y 2 110-2 160 MHz en la Regin 2. Adems, el diagrama de radiacin de la

22、antena de la HAPS utilizada como estacin base de un sistema IMT-2000 deber cumplir lo siguiente: +=90 paradBiparadBi)log( 60paradBi0paradBi)/(3)(3322112FNmbmLXLGGG (1) donde: G(): ganancia a un ngulo a partir de la direccin del haz principal (dBi) mG : ganancia mxima en el lbulo principal (dBi) b:mi

23、tad de la abertura angular a 3 dB en el plano de inters (3 dB por debajo de Gm) (grados) LN: nivel del lbulo lateral prximo (dB) con respecto a la ganancia de cresta requerida por el diseo del sistema, cuyo valor mximo es 25 dB LF= Gm 73 dBi nivel de lbulo lateral lejano (dBi) 1= 3/NbL grados 2= b74

24、5,3 grados X = )log( 602+NmLG dB 3= 6010FLX grados. La anchura del haz a 3 dB (2b) se estima de nuevo mediante: mGb1,0104427= grados dondemGes la ganancia de cresta de abertura (dBi). 2.2 Modelo de propagacin Para el sistema celular se considera un modelo simplificado de una versin ampliada del mode

25、lo de Hata, mientras que para el sistema HAPS se utiliza el modelo de prdidas en espacio libre. El modelo de prdidas en espacio libre es adecuado para un ngulo de elevacin elevado, debindose utilizar con precaucin para ngulos de elevacin bajos hasta que se desarrolle un modelo mejor para sistemas HA

26、PS, momento en que se deber revisar esta metodologa. 4 Rec. UIT-R M.1641-1 2.2.1 Modelo simplificado de una versin ampliada del modelo de Hata Se utiliza de forma generalizada una versin ampliada del modelo de Hata de la ecuacin (2) para modelar los canales de radiocomunicaciones de un sistema celul

27、ar en una zona urbana cuya antena de estacin base se encuentre a una altura de 30 m y la antena de la estacin mvil a 1,5 m de altura. )(log 2,35)(log 9,3387,251010RFL += (2) donde: L: prdida del trayecto (dB) F: frecuencia (MHz) R: distancia (km). Tal como se muestra en la ecuacin (3), en redes celu

28、lares terrenales generalmente se utiliza la ley de prdidas de trayecto de la cuarta potencia como modelo simplificado de la versin ampliada del modelo de Hata con el objeto de simplificar la obtencin de la ecuacin. )(log 40)(log 9,3387,251010RFL += (3) 2.2.2 Modelo de prdidas en espacio libre )(log

29、20)(log 204,321010RFL += (4) donde: L: prdida del trayecto (dB) F: frecuencia (MHz) R: distancia (km). 3 Anlisis de la relacin C/I en una estacin mvil celular y C/I necesaria para determinar la distancia de separacin entre el sistema HAPS y el sistema celular 3.1 Anlisis de la relacin C/I en una est

30、acin mvil celular La Fig. 1 muestra el modelo que describe la interferencia que recibe una estacin mvil celular procedente de estaciones de base celulares y de una estacin de base HAPS. Se supone que la estacin mvil celular interferida est situada en el punto ms cercano a la zona de servicio de la H

31、APS, tal como se muestra en la Fig. 1. La potencia interferente recibida en dicha estacin mvil celular puede obtenerse mediante la ecuacin (5), teniendo en cuenta la interferencia procedente de estaciones de base celulares y de la estacin de base HAPS (vase el Apndice 1). Debido a que la estacin mvi

32、l celular se encuentra situada en el lmite de la zona de cobertura del sistema celular, se supone despreciable la interferencia dentro de la propia clula. +=+=10)(12411011010hnmhnhniniGcmhhnhinmcmGicNnHAPSCellulardSKdSKIII (5) Rec. UIT-R M.1641-1 5 donde: i: factor de actividad de la voz en un siste

33、ma celular Si: potencia del enlace directo de la estacin celular de base al usuario situado en el lmite de la clula (mW) Mi: nmero de usuarios por clula del sistema celular li: prdida del trayecto del sistema celular por km cin: nmero de clulas interferentes en el n-simo nivel del sistema celular (

34、12 += n , siendo n un nmero entero) N: nmero de enlaces (de interferencia) chn: nmero de haces interferentes HAPS en el n-simo nivel a una distancia de (2N-1) (radio de la clula HAPS) en torno al permetro de la clula vctima que se considera dinm: distancia entre la estacin mvil del sistema celular y

35、 las estaciones de base celulares (km) dh: distancia entre la estacin mvil del sistema celular y la estacin de base HAPS (km) hnm: ngulo entre la estacin mvil celular y la direccin del haz de la clula servida por la estacin de base HAPS (grados) Shn: potencia del enlace directo HAPS de la estacin de

36、 base HAPS al usuario del extremo de la clula HAPS situada en el n-simo nivel (mW) Gi: ganancia de antena de la estacin de base en el sistema celular Ghn: ganancia de la antena expresada en la ecuacin (1) con arreglo al nivel que se considere 3iiiclMK= hhhhlMK = h: factor de actividad vocal en el si

37、stema HAPS Mh: nmero de usuarios del sistema HAPS por clula lh: prdida del trayecto por kilmetro del sistema HAPS. 6 Rec. UIT-R M.1641-1 La relacin C/I de una estacin mvil celular puede obtenerse mediante la ecuacin (6). IRlrPICiijFiG41010)(/= (6) donde: PF (rj): potencia transmitida dedicada a un e

38、nlace de usuario a una distancia rjrj: distancia entre la estacin de base celular y el usuario celular j-simo Ri: radio de la clula del sistema celular (km). 3.2 Valor de C/I requerido para determinar la distancia de separacin En esta Recomendacin, la distancia de separacin se define como la distanc

39、ia desde el contorno de cobertura de la HAPS hasta el contorno de cobertura de la clula ms cercana que puede dar servicio a la estacin mvil celular interferida. La comparticin de espectro entre un sistema HAPS y un sistema celular para la provisin de servicios IMT-2000 en zonas adyacentes, exige est

40、ablecer una distancia de separacin adecuada. La C/I requerida en una sistema AMDC celular se expresa mediante la ecuacin (7): =cbbreqBRIEIC0)/( (7) Rec. UIT-R M.1641-1 7 donde: Eb: energa/bit I0: potencia interferente/Hz Rb: bits/s Bc: anchura de banda del canal de radiocomunicaciones (Hz). Anexo 2

41、Ejemplo de clculo de la distancia de separacin entre un sistema HAPS y un sistema celular para la provisin de servicios IMT-2000 1 Parmetros para el clculo de C/I En el Cuadro 1 se incluyen los parmetros y valores utilizados para calcular la C/I en una estacin mvil celular consecuencia de la interfe

42、rencia producida por una estacin de base HAPS y por estaciones de base celulares. CUADRO 1 Parmetros para el clculo de C/I Si Eb/I0,Rby Bcson 4,5 dB, 8 kbit/s y 1,25 MHz, respectivamente, y la relacin requerida C/I, (C/I)req, que se obtiene mediante la ecuacin (7) es de 17,438 dB. La relacin C/I obt

43、enida mediante la ecuacin (7) se utiliza como criterio para determinar la distancia de separacin entre el sistema HAPS y el sistema celular para servicios IMT-2000. Parmetro Valor Frecuencia (MHz) 1 950 Nmero de usuarios por clula celular 50 Nmero de enlaces (de interferencia) 5 Radio de la clula de

44、l sistema celular (km) 1 Potencia de transmisin por usuario del sistema celular (mW) 100 Altitud de HAPS (km) 20 Radio de la zona de cobertura de la clula HAPS (km) 55 Factor de actividad vocal (i) 0,375 Factor de actividad vocal del sistema HAPS (h) 0,375 8 Rec. UIT-R M.1641-1 2 Clculo de la distan

45、cia de separacin Para el anlisis de la interferencia de un sistema celular, en este ejemplo se utiliza un valor de C/I de 17,4 dB como criterio para el diseo interno de la relacin C/I del sistema celular terrenal y que se utiliza con el fin de determinar la distancia de separacin entre el sistema HA

46、PS y el sistema celular. Dicho criterio constituye un lmite para el funcionamiento de una estacin mvil, el criterio normalmente utilizado es ms exigente. El nmero de enlaces de interferencia puede ser de hasta 5, debido a que la interferencia adicional es despreciable para un nmero superior a 5. La

47、ganancia mxima de la antena de la estacin de base HAPS se considera adecuada en funcin del radio de la clula HAPS. A partir de la ecuacin (5) y de las consideraciones anteriores, el valor de C/I como funcin de la distancia de separacin se muestran en las Figs. 2, 3 y 4 para la versin ampliada del mo

48、delo simplificado de Hata, teniendo en cuenta el nmero de usuarios por celular, la potencia de transmisin y el radio de la celda para HAPS, respectivamente. Rec. UIT-R M.1641-1 9 10 Rec. UIT-R M.1641-1 En la Fig. 2 se muestra la relacin C/I como funcin de la distancia de separacin, teniendo en cuenta el nmero de usuarios HAPS por clula. Los valores de C/I en una estacin mvil celular son inferiores al umbral de 17,4 dB en el punto de contacto entre ambos sistemas. Cuando la potencia de transmisin