ITU-R RAPPORT BO 2016 FRENCH-1997 BSS systems for the 40 5-42 5 GHz band《BSS系统的40 5-42 5 GHz频段》.pdf

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1、Rap. UIT-R BO.2016 1RAPPORT UIT-R BO.2016SYSTMES DU SERVICE DE RADIODIFFUSION PAR SATELLITEFONCTIONNANT DANS LA BANDE 40,5-42,5 GHz(Question UIT-R 220/11)(1997)Rap. UIT-R BO.20161 IntroductionLobjet du prsent Rapport est de procder une valuation prliminaire des possibilits techniques dutilisation de

2、 labande 40,5-42,5 GHz pour le service de radiodiffusion par satellite (SRS), service auquel cette bande est attribue titreprimaire lchelle mondiale. Une telle valuation est ncessaire car on estime gnralement quen raison delaffaiblissement de propagation relativement lev qui la caractrise, cette ban

3、de est plus adapte aux applications deTerre courte porte quau SRS (voir le Rapport UIT-R BT.961). En Europe, le Comit europen desradiocommunications (ERC), ERC/DEC/(96), dans sa dcision du 5 juin 1996, dsigne la bande 40,5-42,5 GHz commebande commune utiliser pour le service de distribution vido mul

4、tipoint (MVDS multipoint video distributionservice)*. De plus, lhypothse selon laquelle la bande 40,5-42,5 GHz nest pas adapte au SRS a conduit certains proposer que la bande de liaison de connexion associe de 47,2-49,2 GHz (voir le renvoi 901 au Tableau dattributioninternational) soit utilise pour

5、les services de tlcommunication par ballons stratosphriques et pour les liaisonsmontantes dun systme mondial du service fixe par satellite (SFS) non gostationnaire (non OSG).Par consquent, un autre objet du prsent Rapport est de donner des exemples sur la faisabilit technique des liaisonsdescendante

6、s 41 GHz et des liaisons de connexion 48 GHz du SRS utiliser, dont les paramtres serviraient auxanalyses de partage de frquences entre ces liaisons et celles du service MVDS, des systmes ballons stratosphriqueset autres applications envisages autres que le SRS et les liaisons de connexion.Le prsent

7、Rapport est structur comme suit: le 2 est une analyse du march des services de radiodiffusion par satelliteet des applications pour lesquelles les ondes centimtriques peuvent tre utilises. Le 3 identifie les attributionsactuelles au SRS et donne certaines de leurs caractristiques. Le 4 traite de div

8、ers aspects relatifs la faisabilittechnique de systmes du SRS 40 GHz, et notamment de la disponibilit des composants lectroniques ncessaires; ceparagraphe contient des exemples de bilans de liaisons et traite de la disponibilit des liaisons. Le 5 conclut enformulant certaines propositions relatives

9、aux travaux futurs et notamment des propositions dtude du partage defrquences.2 La demande en matire de services du SRSLa demande en services de radiodiffusion par satellite sest accrue de matire exponentielle au cours des dix annes.Actuellement, environ 40 millions de foyers reoivent directement de

10、s programmes de tlvision par satellite,principalement en Europe occidentale, au Japon et aux Etats-Unis dAmrique. A lexception du Japon, la croissance audbut dpendait fortement de lutilisation de satellites spcifiquement conus pour le SFS dots de liaisons descendantes 11 GHz en Europe et 4 GHz aux E

11、tats-Unis dAmrique. Comme indiqu dans le paragraphe suivant, la plus grandepartie de la croissance actuelle et venir intresse les bandes planifies du SRS au voisinage de 12 GHz et on peutprvoir quelle stende aux pays en dveloppement de lAsie, de lAmrique latine et de lAfrique tout en se poursuivante

12、n Europe, aux Etats-Unis dAmrique, au Japon et en Australie. Pratiquement tous ces systmes ont une couverturenationale ou multinationale.La couverture nationale ou multinationale des systmes du SRS actuels et de ceux qui seront mis en service dans unfutur proche peut ne pas rpondre de manire efficac

13、e aux besoins de couverture plus localise. Il existe une fortedemande de services plus particulirement cibls vers des groupes et des localits dintrt commun. Ces servicesrpondront aux besoins spcifiques en matire de programmes nationaux, culturels, ducatifs et locaux de groupes ou delocalits. Dans de

14、 nombreux cas, ces services devront galement respecter les frontires nationales et les limitesculturelles ou, peut-tre, correspondre uniquement aux intrts spcifiques dune localit comme, par exemple, cellesdune zone urbaine. Le tlenseignement est galement un service qui connat une croissance rapide e

15、t qui exige uneplus grande capacit et une meilleure distribution vers lutilisateur final. Il existe dj au niveau universitaire des rseauxde tlvision ducative (par voie hertzienne de Terre et par satellite)._*Ce service est analogue au service de distribution local multipoint (LDMS local multipoint d

16、istribution service) des Etats-UnisdAmrique, pour lequel une attribution nationale au voisinage de 28 GHz a t octroye.2 Rap. UIT-R BO.2016Pour pouvoir desservir sans limitation une multitude de zones localises, cest-dire des communauts, il est hautementsouhaitable que ces systmes fonctionnent dans l

17、es bandes de frquences leves, cest-dire au moins dans la bande30/20 GHz. Bien quil soit techniquement possible dutiliser des bandes de frquences infrieures, lutilisation de bandesde frquences suprieures permet de disposer dune capacit spectrale de rserve pour rpondre en temps utile lademande qui res

18、sort des projections. Cela permet galement dutiliser des antennes de satellite gain lev et fortementdirectives ncessaires pour obtenir une couverture locale avec une antenne de taille acceptable. Le terme couverturelocale dsigne ici approximativement la couverture dune zone urbaine importante ou une

19、 empreinte de faisceau sur laTerre de 150 300 km de diamtre environ. La taille de lantenne de la station dutilisateur peut tre bien infrieure, cest-dire de lordre de 0,5 m ou moins.3 Attributions de frquences au SRSDes bandes de frquences au voisinage de 2, 12, 20, 40 et 85 GHz sont attribues au SRS

20、. A lexception des attributions 40 et 85 GHz, qui offrent chacune environ 2 000 MHz dans les trois Rgions de lUIT-R, la largeur de ces bandes etleur position exacte dans le spectre varient dune Rgion lautre. Actuellement seules les bandes situes au voisinage de12 GHz (11,7-12,5 GHz dans la Rgion 1;

21、12,2-12,7 GHz dans la Rgion 2, 11,7-12,2 GHz dans la Rgion 3) sont trsutilises et cette utilisation est rgie par les Plans dassignation de frquences et dispositions associes de lAppendice 30du Rglement des radiocommunications (RR).Le nombre de systmes du SRS exploits 12 GHz est relativement faible;

22、par contre, les projets dutilisation de cettebande sont extrmement nombreux. On dnombre ainsi plus de 175 rseaux du SRS proposs par vingt administrationset deux organisations internationales pour mise en uvre dans le cadre de modifications au Plan du SRS pour lesRgions 1 et 3. Cependant, des prparat

23、ifs sont en cours pour rviser les Plans actuels pour les Rgions 1 et 3 laCMR-97 en utilisant de nouveaux paramtres pour les assignations non mises en uvre et pour les assignationsadditionnelles destines aux nouveaux pays.Les attributions au SRS 2 GHz et 20 GHz ne sont pas respectivement adaptes ou a

24、ctuellement disponibles pour dessystmes de rception TV individuels. Les attributions au SRS au voisinage de 2 GHz sont rserves la radiodiffusionaudionumrique ou la rception TV communautaire. Les attributions au voisinage de 20 GHz (21,4 22 GHz dans lesRgions 1 et 3, et 17,3 17,8 GHz dans la Rgion 2)

25、 ont t ajoutes par la CAMR-92 et sont rserves la TVHD large bande. Ces assignations ne seront pas utilisables avant le 1eravril 2007.En revanche, aucun systme satellites na encore t propos dans les bandes des 40 GHz et 80 GHz (40,5-42,5 GHz et84-86 GHz) attribues au SRS. Lutilisation de ces frquence

26、s plus leves pour des systmes du SRS couverturelocale mrite cependant considration. Bien que le prsent Rapport mette laccent sur la bande des 40 GHz, denombreuses considrations identiques sont applicables la bande des 85 GHz.4 Faisabilit technique dun systme du SRS 40 GHz4.1 Considrations gnralesDan

27、s ce paragraphe, on montre que la bande des 40 GHz attribue au SRS et la bande associe attribue aux liaisons deconnexion de ce service (47,2-49,2 GHz) permettent de concevoir des systmes de diffusion locale. Un systme de cetype, mis en uvre avec de nombreux faisceaux dantenne de satellite hautement

28、directifs se prte galement un trsfort coefficient de rutilisation des frquences et permet de disposer dun trs grand nombre de canaux, ce qui attnue lesproblmes dencombrement des frquences. La conception des futurs systmes fonctionnant dans la bande40,5-42,5 GHz sera facilite par lutilisation des tec

29、hnologies mises au point pour les systmes du SFS en ondescentimtriques et pour les systmes du SRS actuels. Les futurs systmes du SRS pourront galement bnficier desdveloppements technologiques attendus des futurs systmes fonctionnant dans la bande 30/20 GHz et dans les bandessuprieures.Les progrs att

30、endus en matire de compression de donnes permettront doffrir un grand nombre de canauxvidonumriques de bonne, voire dexcellente qualit avec des dbits de donnes de moins de 1 Mbit/s trs infrieurs auxdbits de 4 6 Mbit/s des canaux actuels de qualit radiodiffusion des systmes actuels de tldiffusion dir

31、ecte des Etats-Unis dAmrique, dAmrique latine, du Japon ou dEurope. Pour les applications de tlenseignement, les exigences enmatire de vido seront probablement moins fortes en supposant une approche traditionnelle o lenseignant prsente lesdocuments. Ainsi, la plupart des services de tlenseignement u

32、tiliseront probablement des dbits de 400 kbit/s environ(voire moins selon des gains de compression).Rap. UIT-R BO.2016 3Les systmes du SRS actuels utilisent des rpteurs prsentant une largeur de bande comprise entre 24 et 27 MHz (selonla Rgion) ce qui correspond au maximum 24-27 Mbit/s de vido compri

33、me. En utilisant les mmes techniques demodulation et les mmes systmes de correction directe derreur, mais avec les amliorations attendues en matire decompression, il sera possible de transmettre dans la largeur de bande offerte par les rpteurs actuels 60 canaux vido 400 kbit/s ou mme plus.Une qualit

34、 plus importante sera probablement requise pour la diffusion locale de programmes et pour dautresapplications spciales, mais un canal vido 1 Mbit/s sera largement suffisant, ce qui permettra dacheminer sur unelargeur de bande de rpteur environ 20 25 canaux vido de qualit. A lvidence, il ny a pas de

35、raison retenir ceslargeurs de bande actuelles pour un nouveau systme. La spcification dune largeur de bande de rpteur approprieseffectuera en choisissant un compromis entre puissance et largeur de bande pour les rpteurs ainsi quen tenant comptede lvaluation des dbits de donnes souhaitables sur le ca

36、nal vido et le nombre de canaux vido par rpteur.Les futurs systmes pourraient offrir un trs grand nombre de canaux vido en employant les techniques classiques derutilisation du spectre normalises. Ainsi, un satellite quip dune antenne multifaisceau 64 lments pourra offrirjusqu 19 200 canaux vido, so

37、it 300 canaux par faisceau, chaque canal vido ayant un dbit de 400 kbit/s et chaquefaisceau fonctionnant avec une largeur de bande de 125 MHz avec une ou deux polarisations orthogonales. On pourraitrduire ou accrotre la capacit avec le mme principe, en rduisant ou en accroissant le nombre de faiscea

38、ux ou defrquences.4.2 Bilans types de liaisonLes premiers calculs de bilan de liaison confirment la faisabilit dun systme gostationnaire avec des composantslectroniques existants. Par exemple, si lon suppose une ouverture dantenne de 0,3 (correspondant une zone decouverture de 200 km) et une antenne

39、 de rception dutilisateur de 0,5 m de diamtre, un canal 1 Mbit/s ncessiteraenviron 1 W de puissance dmission du satellite pour offrir une disponibilit de liaison adquate (suprieure 96%)pour les applications envisages.De plus si lon suppose une capacit de rpteur de 20 25 canaux vido 1 Mbit/s, la puis

40、sance requise de rpteur seradenviron 20 25 W (40 50 W si lon tolre un recul de puissance fonctionnel de 3 dB) avec une largeur de bandecorrespondante comprise entre 40 et 100 MHz selon le type de modulation, le codage, les bandes de garde, etc. Uneempreinte 0,3 implique la prsence de 200 faisceaux p

41、our couvrir entirement le territoire des Etats-Unis dAmriquecorrespondant une puissance totale de 10 kW. Lutilisation systmatique de polarisation orthogonale double danschaque faisceau pourrait porter cette puissance 20 kW mais ne serait probablement pas ncessaire. On pourrait aussiabaisser la puiss

42、ance dmission du satellite par porteuse 0,5 W, essentiellement en divisant les besoins en nergie de lacharge utile par un facteur 2, mais avec seulement une faible rduction de la disponibilit des liaisons. Toutes ces valeursde paramtres illustrent bien ltat de la technique prvisible court terme en m

43、atire de systmes de tlcommunication.Des bilans types de liaison en condition de temps clair ou de pluie modre sont prsents pour des liaisons du SRS 40 GHz dans le Tableau 1 et pour les liaisons de connexion 47 GHz dans le Tableau 2. Comme indiqu pour lesconditions de pluie dans le Tableau 2, la liai

44、son de connexion peut tre aisment rendue suffisamment puissante pourque sa contribution sur la disponibilit de la liaison et sur le bruit aller-retour soit rendue ngligeable. Compte tenu dunombre relativement faible et variable de conditions respecter pour limplantation et lutilisation de faisceaux

45、dantennefortement directifs pour les stations terriennes assurant les liaisons de connexion, les risques de brouillage devraient trediminus.4.3 Antennes de satellite multifaisceauLes niveaux de p.i.r.e. obtenus par lutilisation dantennes de satellite multifaisceau petite empreinte et forte puissance

46、dmission (on peut envisager le recours des systmes ouverture active semi-conducteurs ou des amplificateurs tubes ondes progressives (ATOP) permettent lutilisation de petits rcepteurs au sol peu coteux. Ces petites stations,ainsi que les progrs en matire de technique de compression numrique tel le MP

47、EG-4, rendent possible la conceptionde systmes conomiques satellites offrant un grand nombre de canaux vido et pouvant tre utiliss pour desapplications de tlenseignement ou pour la rception domicile et fonctionnant dans la bande 40,5-42,5 GHz attribueau SRS.Les faisceaux ponctuels multiples constituent une excellente solution pour le tlenseignement (liaisons point multipoint, et multipoint multipoint). Les faisceaux ponctuels multiples constituent galement une excellente solutionpour permettre dans le cadre des systmes actuels du SRS une programmation spcifique