ITU-R P 1412 SPANISH-1999 Propagation Data for the Evaluation of Coordination between Earth Stations Working in the Bidirectionally Allocated Frequency Bands《工作于双向频段分配的地球站之间协调评估的数据.pdf

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1、 Rec. UIT-R P.1412 1 RECOMENDACIN UIT-R P.1412 DATOS DE PROPAGACIN PARA EVALUAR LA COORDINACIN ENTRE ESTACIONES TERRENAS QUE FUNCIONAN EN BANDAS DE FRECUENCIAS ATRIBUIDAS CON CARCTER BIDIRECCIONAL (1999) Rec. UIT-R P.1412 La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que el Reglament

2、o de Radiocomunicaciones atribuye algunas bandas de frecuencias para su utilizacin bidireccional por los sistemas Tierra-espacio; b) que deben tenerse en cuenta los distintos trayectos de propagacin para evaluar la necesidad de realizar la coordinacin entre dos estaciones terrenas que funcionan de f

3、orma bidireccional; c) que la Comisin de Estudio 1 de Radiocomunicaciones ha emprendido estudios sobre la determinacin de la zona de coordinacin en torno a una estacin terrena en las bandas de frecuencias comprendidas entre 0,1 GHz y 105 GHz, recomienda 1 que al considerar la necesidad de realizar u

4、na coordinacin entre estaciones terrenas que funcionan de forma bidireccional se tenga en cuenta la informacin y los ejemplos ilustrativos que figuran en el Anexo 1. ANEXO 1 1 Introduccin Los posibles requisitos para el funcionamiento de estaciones terrenas en bandas de frecuencias atribuidas con ca

5、rcter bidireccional plantea un cierto nmero de consideraciones que deben estudiarse para demostrar que en muchos casos es viable la comparticin. Este Anexo demuestra dicha viabilidad y ampla la evaluacin a reas particulares en las que este tipo de funcionamiento exige un examen ms detallado. Facilit

6、ando la evaluacin de la posible interferencia en la zona de coordinacin determinada por la Recomendacin UIT-R IS.848, se hace hincapi sobre la viabilidad de tal funcio-namiento. El objeto de esta Recomendacin es proporcionar un procedimiento simplificado aplicable a configuraciones geomtricas repres

7、entativas y centrado en la evaluacin del efecto de la dispersin debida a la lluvia en la coordinacin bidireccional. 2 Casos de interferencia Se consideran tres configuraciones de interferencia: entre dos estaciones terrenas (de gran tamao), funcionando el transmisor y el receptor con dos satlites ge

8、oesta-cionarios distintos; entre un terminal situado en una rbita de satlites geoestacionarios (OSG) y un enlace de conexin con un satlite no geoestacionario (no OSG) del servicio mvil por satlite (es decir, una estacin terrena con una antena de gran tamao); entre un terminal OSG y un gran nmero de

9、terminales del servicio fijo por satlite (SFS) no OSG (antenas pequeas). 2 Rec. UIT-R P.1412 Para las dos primeras configuraciones, que utilizan antenas de ganancia media/alta, puede utilizarse la aproximacin de haz estrecho de la ecuacin de radar biesttico. Para la tercera configuracin, con una ant

10、ena de ganancia media/elevada y muchas estaciones terrenas pequeas con antenas de haz ancho, puede emplearse la aproximacin de haz estrecho para el lbulo principal de la antena de alta ganancia y el lbulo lateral de la antena de haz ancho. En este caso, se supone que las estaciones terrenas pequeas

11、pueden limitarse a ngulos de elevacin por encima de 40; otros casos con ngulos de elevacin por debajo de 15 pueden necesitar un enfoque distinto; por ejemplo, la utilizacin de un mtodo de contorno auxiliar. 3 Bases del mtodo 3.1 Modo (1), propagacin en cielo despejado Para el modo (1), la interferen

12、cia a lo largo del plano de crculo mximo que contiene el eje de puntera se reducir al menos 22 dB cuando el ngulo de elevacin de la antena de la estacin terrena se incrementa de 5 hasta, al menos, 40. Para otros acimuts, que no se encuentran a lo largo del acimut del eje de puntera, la reduccin ser

13、inferior pero a partir de un valor inicial ms bajo de la ganancia de antena en dicha direccin. 3.2 Modo (2), dispersin por los hidrometeoros Para el modo (2), el clculo es ms complejo pero puede deducirse cualitativamente una disminucin en el acoplamiento a partir del volumen comn reducido en el int

14、erior de la atmsfera que aparecer al aumentar los ngulos de elevacin de la estacin terrena de 5 hasta, al menos, 40. En la Fig. 1 se representa la geometra supuesta para el mtodo, siendo T el transmisor y R el receptor. Se supone inicialmente que el haz procedente de T se encuentra en la direccin ve

15、rtical, o prxima a ella, y que una clula de lluvia aislada est situada de forma que llena el haz; es decir, una situacin de caso ms desfavorable. Aplicando la ecuacin general de la dispersin biesttica a un elemento d V del haz como indica la Fig. 1: ( )( )( )plpd hp= 4/4/4/222rttrGxVyGPP (1) siendo:

16、 x : distancia de d V a R y : distancia de d V a T Gt: ganancia de la antena del transmisor Gr : ganancia de la antena del receptor h : seccin transversal media por volumen unitario l : longitud de onda; se supone que no hay atenuacin fuera del haz procedente de T. Supngase que d, la separacin entre

17、 T y R, es notablemente mayor que la altura de la lluvia, h. En ese caso, si el haz procedente de R est orientado en acimut y elevacin de manera que se encuentre como mnimo a 45 de cualquier porcin de la lluvia en el haz procedente de T, hay una expresin sencilla para la ganancia del lbulo lateral d

18、e R en la direccin de la lluvia. Adems, la mayora de la lluvia en el haz procedente de T contribuir a la dispersin (suponiendo que no hay apantallamiento significativo del terreno), hasta que d tome un valor mucho mayor que, por ejemplo, 100 km. Incluso para d = 200 km, el 80% del volumen de lluvia

19、en el haz continuar siendo efectivo, suponiendo h = 4 km y un modelo de 4/3 de rayo de la Tierra. Sustituyendo d V, en trminos de Gte integrando en todo el volumen, puede demostrarse fcilmente que la relacin entre la potencia recibida y transmitida es: ( )22256/ dhGPPrtrlh (2) para las condiciones s

20、upuestas, donde Gres la ganancia del lbulo lateral (que se supone uniforme), tal como indica la Fig. 1 y el haz procedente de T va en direccin vertical o prximo a ella. Rec. UIT-R P.1412 3 1412-01d VqAR ThBdA: acoplamiento por los lbulos lateralesB: clula de lluviaFIGURA 1Geometra de dispersin bidir

21、eccionalFIGURE 1 1412-01 La estimacin de las prdidas adicionales debidas a la atenuacin fuera del volumen comn es un problema complejo de variabilidad estadstica, tanto del ndice de pluviosidad como del tamao de la clula de lluvia. Sin embargo, admitiendo que la coordinacin exige una estimacin conse

22、rvadora, puede suponerse una clula de lluvia aislada. Las prdidas adicionales dependern, a una frecuencia determinada, del tamao de la clula y de su situacin. Si est situada de forma que una parte considerable se encuentra entre T y R, las prdidas adicionales pueden ser significativas. Si su centro

23、se encuentra en el otro lado de T visto desde R (pero llenando an el haz de T), las prdidas adicionales sern pequeas. Se ha demostrado que, debido a los efectos compensatorios de la disminucin del dimetro de la clula y del aumento de la atenuacin (dB/km) a medida que aumenta el ndice de pluviosidad,

24、 las prdidas adicionales no dependen fuertemente de dicho ndice, pues son aproximadamente de 4 dB, para valores del orden de 10 a 60 mm/h, a 18 GHz; de unos 2 dB a 12 GHz; y despreciables a 4 GHz. Aunque la geometra puede ser algo distinta, pueden suponerse los mismos valores para la atenuacin fuera

25、 del volumen de dispersin por la lluvia. Con esta adicin, ms una pequea correccin cuando sea necesario para tener en cuenta la absorcin gaseosa, pueden calcularse las prdidas de transmisin en funcin de la distancia, la frecuencia y la reflectividad (es decir, el ndice de pluviosidad). Conviene supon

26、er un valor de 4 km para la altura de la lluvia, h, valor que es representativo de un porcentaje de tiempo del 0,01% aproximadamente para latitudes de 0 a 55. Para la tercera configuracin, mencionada en el 2, debe utilizarse la Recomendacin UIT-R P.620 como base de los clculos si la elevacin de la a

27、ntena de haz ancho cae por debajo de 30. 4 Ejemplos ilustrativos de la aplicacin del mtodo a las tres configuraciones 4.1 Clculos de la dispersin biesttica para sistemas del SFS/OSG Se han llevado a cabo integraciones numricas utilizando la ecuacin del radar biesttico para el acoplamiento de lbulo p

28、rincipal-lbulo lateral entre dos estaciones que funcionan en modo bidireccional. Los clculos se efectuaron suponiendo que el transmisor y el receptor tenan ganancias similares de 57,5 dB, con un diagrama del lbulo lateral dado por la expresin: )(log2532)(10j=jG (3) El ngulo de elevacin del transmiso

29、r se fij a 30. Se supuso que el receptor apuntaba a una direccin distinta de la del transmisor; es decir, con un ngulo de elevacin superior a 90. La geometra se ilustra en la Fig. 2. 4 Rec. UIT-R P.1412 Se efectuaron clculos para la frecuencia de 18 GHz, y para cuatro ndices de pluviosidad: 2, 8, 28

30、 y 78 mm/h, corres-pondientes a la zona hidrometeorolgica F para porcentajes de tiempo del 1%, 0,1%, 0,01% y 0,001%. La atenuacin debida a la lluvia entre dos haces se fij arbitrariamente a un valor de 4 dB a 18 GHz, independientemente del ndice de pluviosidad. Aunque puede esperarse una atenuacin e

31、specfica ms elevada para ndices de pluviosidad ms altos, la precipitacin puede ser ms dispersa para ndices de pluviosidad menores, con lo que se obtiene una atenuacin en el trayecto similar para una amplia gama de ndices de pluviosidad. Se trata de una aproximacin general pero adecuada. Los resultad

32、os se muestran en la Fig. 3. 1412-02FIGURA 2Geometra con transmisor y receptor fijosElevacin delreceptor30Receptor TransmisorFIGURE 2 1412-02 1412-0315016017018019010 20 50 100FIGURA 3Variacin de las prdidas de transmisin con la distanciaElevacin del transmisor = 30Elevacin del receptor 90Frecuencia

33、 = 18 GHz0,001%0,01%0,1%1%Prdidasdetransmisin(dB)Distancia (km)FIGURE 3 1412-03 Rec. UIT-R P.1412 5 4.2 Dependencia con el ngulo de elevacin de la dispersin biesttica: acoplamiento entre un receptor de haz ancho y un transmisor de haz estrecho 4.2.1 Seguimiento de antena de haz ancho en una amplia g

34、ama de elevaciones El ngulo de elevacin del transmisor se fij a 30 y la elevacin del receptor vari entre 5 y 155, como se muestra en la Fig. 4. 1412-04305155FIGURA 4Geometra con ngulos de elevacin fijos para el transmisor y variables para el receptorReceptor(Elevacin variable)Transmisor(Elevacin fij

35、a)FIGURE 4 1412-04 Las prdidas de transmisin calculadas resultantes se muestran en la Fig. 5, para tres distancias distintas entre los emplazamientos del transmisor y el receptor. Puede observarse que cuando los ngulos de elevacin del receptor son inferiores a 30, se produce una interseccin del haz

36、principal provocndose un acoplamiento elevado. Para ngulos superiores a 30, slo se produce acoplamiento entre el lbulo principal del transmisor y el lbulo lateral del receptor, que es independiente del ngulo de elevacin. Se observa un comportamiento similar para todas las distancias, si bien con dis

37、tintos niveles de prdidas de transmisin. 1412-05100120140160180204060801012014016010 km20 km30 kmFIGURA 5Variacin de las prdidas de transmisin con el ngulo de elevacinpara un receptor de haz anchoPrdidasdetransmisin(dB)Separacin angular a lo largo del trayecto de crculo mximo (grados) Elevacin del t

38、ransmisor = 30FIGURE 5 1412-05 6 Rec. UIT-R P.1412 Se llevaron a cabo ms clculos para una elevacin del transmisor fija de 30 y un receptor de haz ancho con elevaciones comprendidas entre 0 y 60, suponiendo un elevado ndice de pluviosidad de 60 mm/h en el volumen comn y para tres frecuencias, 5, 15 y

39、 30 GHz. En el Cuadro 1 aparece la atenuacin dentro del volumen comn para cada frecuencia. CUADRO 1 Atenuacin supuesta para cada frecuencia Los resultados se muestran en la Fig. 6 e indican que las prdidas de transmisin son, en primera aproximacin, independientes de la frecuencia. Para una separacin

40、 entre el transmisor y el receptor de 5 km, las prdidas de transmisin mnimas son aproximadamente de 98 dB. Este valor puede extrapolarse para otras distancias, D, utilizando la relacin: () 1para7,0log1598 += DDL (4) 4.2.2 Seguimiento con antena de haz estrecho para una gama de elevaciones La Fig. 7

41、muestra la segunda geometra considerada en la que el receptor presenta un ngulo de elevacin de 30 y los clculos de las prdidas se realizan para diversas elevaciones del transmisor de haz estrecho. Los resultados se muestran en la Fig. 8. Para una separacin de 10 km, se produce muy poco acoplamiento

42、entre los dos sistemas con ngulos de elevacin del transmisor por debajo de 60, pero a medida que la elevacin crece a partir de este valor, el acoplamiento aumenta rpidamente puesto que el haz del transmisor penetra en el haz principal del receptor. Ello sucede a una altura de 10 km con esta geometra

43、. Para separaciones ms amplias, los ngulos son correspon-dientemente mayores. Los resultados mostrados en la Fig. 5 indican que para ngulos de elevacin del receptor mayores de 30 las prdidas son virtualmente independientes del ngulo de elevacin. En consecuencia, la Fig. 9 muestra la dependencia de l

44、as prdidas con la distancia, para una frecuencia de 18 GHz, con una elevacin del transmisor de 30, una elevacin del receptor de 80 y dos ndices de pluviosidad, 30 y 60 mm/h. Frecuencia (GHz) Atenuacin (dB) 5 0 15 4 30 12 Rec. UIT-R P.1412 7 1412-069010011012013014015016010203040506070901001101201301

45、4015016017010203040506070100110120130140150160170102030405060705 GHz 30 GHz 15 GHz Separacin angular a lo largo del trayecto de crculo mximo (grados)Prdidasdetransmisin(dB)a) Separacin entre el transmisor y el receptor: 5 kmSeparacin angular a lo largo del trayecto de crculo mximo (grados)Prdidasdet

46、ransmisin(dB)b) Separacin entre el transmisor y el receptor: 10 kmSeparacin angular a lo largo del trayecto de crculo mximo (grados)Prdidasdetransmisin(dB)c) Separacin entre el transmisor y el receptor: 20 kmFIGURA 6Variacin de las prdidas de transmisin con el ngulo de elevacin del receptor de haz a

47、nchoFIGURE 6 1412-06 Pleine Page 8 Rec. UIT-R P.1412 1412-07305155FIGURA 7Geometra con receptor de elevacin fija y transmisor de elevacin variableReceptor(Elevacin fija)Transmisor(Elevacin variable)FIGURE 7 1412-07 1412-081001201401601800 204060801012014016010 km20 km30 kmFIGURA 8Variacin de las prd

48、idas de transmisin con el ngulo de elevacindel transmisor de haz estrechoPrdidasdetransmisin(dB)Separacin angular a lo largo del trayecto de crculo mximo (grados)Elevacin del receptor = 30FIGURE 8 1412-08 Rec. UIT-R P.1412 9 1412-0915016017018019010 20 50 10030 mm/h60 mm/hFIGURA 9Variacin de las prdidas de transmisin con la distanciaElevacin del transmisor = 30Elevacin del receptor = 80Frecuencia = 18 GHzPrdidasdetransmisin(dB)Distancia (km)FIGURE 9 1412-09