ITU-R RS 1259 FRENCH-1997 FEASIBILITY OF SHARING BETWEEN SPACEBORNE PASSIVE SENSORS AND THE FIXED SERVICE FROM 50 TO 60 GHz《星载无源传感器和固定业务之间在50-60 GHz内共享的可行性》.pdf

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1、 Rec. UIT-R RS.1259 1 RECOMMANDATION UIT-R RS.1259*POSSIBILIT DE PARTAGE DES FRQUENCES ALLANT DE 50 60 GHz ENTRE LES DTECTEURS*PASSIFS ET LES SYSTMES DU SERVICE FIXE (Question UIT-R 216/7) (1997) Rec. UIT-R RS.1259 LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les seules bandes de lox

2、ygne atmosphrique qui permettent une surveillance tout temps de latmosphre de la Terre sont comprises entre 50 et 65 GHz; b) quil est essentiel deffectuer des mesures de temprature diffrentes altitudes dans latmosphre avec des dtecteurs spatiaux passifs pour tablir des prvisions mtorologiques et fai

3、re des tudes climatologiques (telle la modification mondiale); c) quun petit nombre dvnements de brouillage non dtects peut avoir un effet trs dfavorable sur la prvision numrique du temps; d) quon ne peut obtenir des mesures de prcision suffisante que dans des sous-bandes de frquences prcises, compr

4、ises entre environ 50 et 60 GHz, daprs les proprits physiques du spectre de loxygne; e) que le point 1.9.4.3 de lordre du jour de la Confrence mondiale des radiocommunications (Genve, 1997) (CMR-97) concerne les attributions de frquences existantes au voisinage de 60 GHz et, si ncessaire, leur rattr

5、ibution afin de protger les systmes du service dexploration de la Terre par satellite (passive); f) quau voisinage de 55 GHz, les sondages de temprature sont fortement sensibles au brouillage caus par les sources de Terre; g) que les bandes de frquences 50,2-50,4 GHz et 54,25-58,2 GHz sont utilises

6、en partage titre coprimaire par les dtecteurs spatiaux passifs et par les systmes du service fixe; h) que les frquences prfres et les largeurs de bande ncessaires en tldtection passive par satellite figurent dans la Recommandation UIT-R RS.515; j) que des tudes dtailles sur le partage des frquences,

7、 rsumes lAnnexe 1, ont t effectues; k) quil serait ncessaire dtablir des limites pour le fonctionnement des liaisons du service fixe dans la bande 55,2-55,78 GHz, comme on le dtaille lAnnexe 1; l) quen raison de la sensibilit importante au brouillage des sondages passifs de temprature, il serait ess

8、entiel quon respecte scrupuleusement ces limites lchelle mondiale afin de protger convenablement les dtecteurs passifs; m) quil ne serait pas possible dans la pratique dappliquer strictement ces limites lchelle mondiale, recommande 1 de rendre possible le partage des frquences allant de 55,78 60 GHz

9、 entre les dtecteurs spatiaux actifs et les systmes des services fixes; 2 de ne pas faire partager aux dtecteurs spatiaux passifs et aux systmes du service fixe les frquences comprises entre 50 et 55,78 GHz et, dans cet intervalle, de ne pas faire fonctionner ces dispositifs dans la mme bande de frq

10、uences. _ *La Commission dtudes 7 des radiocommunications a apport des modifications rdactionnelles cette Recommandation. *Dans la prsente Recommandation, les dtecteurs spatiaux passifs comprennent les systmes de tldtection par satellite fonctionnant dans les services dexploration (passive) de la Te

11、rre par satellite et de recherche spatiale (passive), puisque les caractristiques de ces deux services sont presque identiques dans les bandes de frquences considres. 2 Rec. UIT-R RS.1259 ANNEXE 1 Partage des frquences allant de 50,2 58,2 GHz entre les systmes du service fixe et les systmes de tldte

12、ction passive 1 Introduction Il a t attribu, au service fixe et aux services dexploration de la Terre par satellite passive et de recherche spatiale ( dtecteurs passifs), des frquences titre coprimaire dans les bandes 50,2-50,4 GHz et 54,25-58,2 GHz. Le but de la prsente Annexe vise dterminer si ces

13、 attributions sont appropries et, le cas chant, tablir des limites applicables au service fixe pour assurer une protection efficace des systmes de tldtection passive. Labsorption de loxygne varie considrablement dans les bandes de frquences considres, en raison de la prsence de nombreuses raies dabs

14、orption de cet lment au voisinage de 60 GHz. Le niveau dabsorption utilis dans les tudes sur le partage des frquences a t calcul partir de la Recommandation UIT-R P.676. On montrera plus loin que le niveau dabsorption a une grande influence sur la possibilit de partage. La Fig. 1 montre labsorption

15、znithale totale sur un trajet Terre-espace. Plus laltitude augmente par rapport au niveau de la mer, plus labsorption diminue. Les metteurs des liaisons du service fixe pourraient fonctionner diffrentes altitudes. Dans le cadre de la prsente Annexe, on suppose prudemment quils sont situs 1 000 m au

16、dessus du niveau de la mer. Aux frquences relativement leves qui nous intressent ici, les effets de propagation indirecte peuvent tre importants. Dans les tudes, on a considr comme mcanisme de propagation indirecte le plus dfavorable une rflexion sur le toit dun btiment. 2 Liaisons du service fixe D

17、ans certains pays, les liaisons du service fixe fonctionnent dans les bandes 50,2-50,4 GHz et 57,2-58,2 GHz. La puissance maximale que les metteurs peuvent atteindre actuellement est denviron 17 dBW. Les paramtres de partage des frquences du service fixe sont obtenus partir des caractristiques actue

18、lles des metteurs. Pour prendre en compte les futurs progrs de la technologie des hyperfrquences, on a suppos que la puissance des metteurs serait plus leve que celle qui est actuellement atteinte. Dans lanalyse de partage initiale, on a utilis les paramtres donns dans le Tableau 1 pour les liaisons

19、 du service fixe. TABLEAU 1 Paramtres de partage des frquences du service fixe 3 Dtecteurs passifs 3.1 Systmes actuels et futurs Actuellement, un certain nombre de socits conoivent ou exploitent des dtecteurs passifs qui fonctionnent au voisinage de 55 GHz. Ces dtecteurs disposent dun systme de bala

20、yage mcanique. Les prochains dtecteurs passifs, quil nest pas envisag dutiliser avant 2005, seront quips de systmes de balayage en peigne, ce qui amliorera les rsolutions radiomtrique et spatiale. Puissance des metteurs (dBW) 10 Largeur de bande minimale (MHz) 14 Affaiblissement dans la ligne dalime

21、ntation (dB) 0 Gain dantenne (dBi): dans la ligne de vise 41 90 par rapport la ligne de vise 10 Angle dlvation de lantenne (degrs) 0 Altitude de lantenne (par rapport au niveau de la mer) (m) 1 000 Rec. UIT-R RS.1259 3 1259-0150525456586062646668700 km510 150 km 510 15202030020010050 20 105 2 1 0,50

22、,20,1FIGURE 1Absorptiondeloxygnesur untrajetznithalpour quelques altitudesde dpartFrquence,f(GHz)A f f a i b l i s s e m en t s u r u n tr aj et z n ith a l ( d B )FIGURE 1259-01 = 20 CM PAGE PLEINE 4 Rec. UIT-R RS.1259 3.2 Paramtres de partage des frquences Les systmes balayage en peigne seront plu

23、s sensibles au brouillage que les systmes mcaniques utiliss dans les dtecteurs actuels. On a donc considr dans cette tude un dtecteur en peigne idal, dont les paramtres sont donns dans le Tableau 2. TABLEAU 2 Paramtres de partage des frquences du dtecteur passif 3.3 Critre de brouillage La Recommand

24、ation UIT-R RS.1029 dcrit les critres de brouillage des systmes de tldtection passive par satellite. Pour les dtecteurs en peigne fonctionnant dans la bande 50-66 GHz, le niveau de brouillage permis est gal _166 dBW dans une largeur de bande de rfrence de 100 MHz. En raison de leffet important du br

25、ouillage pour les utilisateurs des donnes obtenues dans ces bandes, les tudes de partage des frquences ci-dessous reposent sur le non-dpassement des limites dans les cellules de mesure. 4 tude du partage des frquences 4.1 tude prliminaire Si lon suppose que les liaisons du service fixe fonctionnent

26、avec un angle dlvation dantenne denviron 0, le trajet direct le plus dfavorable au point de vue du brouillage est le trajet znithal allant de la liaison du service fixe au satellite, comme le montre la Fig. 2. 1259-02FIGURE 2Trajet direct le plus dfavorable au point de vue du brouillageFIGURE 1259-0

27、2 = 8 CM Diamtre dantenne (cm) 45 Ouverture du faisceau 3 dB (degrs) 1,1 Limites de balayage (degrs) 50 (battements latraux) Gain dantenne (dBi) 45 Rsolution radiomtrique (K) 0,1 Largeur de la zone explore (km) 2 300 Taille de cellule (au nadir) (km) 16 de diamtre Nombre de cellules/ligne 90 Altitud

28、e de lorbite (circulaire) (km) 850 Inclinaison de lorbite (hliosynchrone) (degrs) 98,8 Rec. UIT-R RS.1259 5 Labsorption de loxygne sur le trajet znithal, partir dune altitude initiale de 1 000 m, varie entre 1,3 dB 50,2 GHz et plus de 100 dB 58,2 GHz. Les bandes considres dans la prsente Recommandat

29、ion sont divises en sous-bandes (comme le montre le Tableau 3), dfinies par les limites des bandes de frquences partages et par les pics dabsorption znithale. Dans chaque sous-bande, labsorption atmosphrique minimale sert dterminer la puissance maximale rayonne verticalement partir de la Terre, et d

30、onc le nombre maximal de brouilleurs cocanal. TABLEAU 3 Nombre maximum dmetteurs dans le mme canal Pour dterminer sil est possible de partager les frquences, on doit calculer, par la mthode de vraisemblance, le nombre dmetteurs dans le mme canal, situs dans une cellule de 16 km de diamtre et mettant

31、 dans une bande de 15 MHz de large, dont les valeurs dpasseront celles qui sont donnes dans le Tableau 3: sous-bandes 1 et 2: un seul metteur pourrait causer un niveau de brouillage lev; le partage semble alors impossible; sous-bande 3: lutilisation dun faible nombre dmetteurs provoquerait un dpasse

32、ment du seuil; le partage semble donc impossible; sous-bande 4: un nombre raisonnable de liaisons du service fixe pourrait fonctionner, surtout si on utilise de faibles puissances dmission; sous-bandes 5 8: un trs grand nombre de liaisons du service fixe peut fonctionner; le partage semble donc poss

33、ible. Sous-bande N 1 2 3 4 5 6 7 8 Bande de frquences (GHz) 50,2-50,4 54,25-54,67 54,67-55,22 55,22-55,78 55,78-56,26 56,26-56,36 56,36-56,96 56,96-57,20Puissance maximale dmetteur de liaison du service fixe (dBW) 10 10 10 10 10 10 10 10 Gain (znith) dantenne de liaison du service fixe (dBi) 10 10 1

34、0 10 10 10 10 10 p.i.r.e. znithale maximale de liaison du service fixe (dBW) 20 20 20 20 20 20 20 20 Frquence dabsorption minimale (GHz) 50,2 54,25 54,74 55,31 55,89 56,29 56,57 57,19 Altitude du satellite (km) 850 850 850 850 850 850 850 850 Affaiblissement en espace libre (dB) 185,0 185,7 185,8 18

35、5,9 186,0 186,0 186,1 186,2 Absorption de loxygne partir de 1 000 m (dB) 1,3 12,8 20,3 32,2 50,5 79,3 71,1 86 Gain dantenne du dtecteur (dBi) 45 45 45 45 45 45 45 45 Largeur de bande des canaux de dtecteur (MHz) 15 15 15 15 15 15 15 15 Seuil de brouillage 100 MHz 166,0 166,0 166,0 166,0 166,0 166,0

36、166,0 166,0 Densit de puissance correspondant au seuil de brouillage (dB(W/15 MHz) 174,2 174,2 174,2 174,2 174,2 174,2 174,2 174,2 p.i.r.e. maximale partir du sol (dB(W/15 MHz/cellule) 32,9 20,7 13,1 1,2 17,2 46,1 37,9 52,9 p.i.r.e. verticale mise par les liaisons du service fixe (dB(W/15 MHz) 19,7

37、19,7 19,7 19,7 19,7 19,7 19,7 19,7 Marge (dB) 13,2 1,0 6,6 18,5 36,9 65,8 57,6 72,6 Nombre maximal de liaisons du service fixe par canal de dtecteur et par cellule 0 0 4 71 4 940 3 801 943 581 186 18 356 2226 Rec. UIT-R RS.1259 Pour dterminer de faon plus prcise si le partage est possible dans la ba

38、nde 55,22-55,78 GHz, on prsente une tude plus dtaille dans le 4.2. 4.2 tude dtaille du partage des frquences dans la bande 55,2-55,78 GHz Le prsent paragraphe donne des indications dtailles sur la puissance des metteurs des liaisons du service fixe, la densit maximale de liaisons, les effets de prop

39、agation indirecte et leffet de langle dlvation de lantenne de liaison au-dessus de 0. On peut considrer que la bande est celle de 55,20-55,78 GHz puisque le minimum dabsorption znithale est le mme que pour la bande 55,22-55,78 GHz. 4.2.1 Puissance maximale des liaisons du service fixe Le plan des ca

40、naux des liaisons du service fixe, donn dans la Recommandation UIT-R F.1100, couvre la bande 54,25-57,2 GHz. On a donc utilis un plan thorique rvis, compos dune bande de frquences allant de 55,2 57,2 GHz, dune bande de garde infrieure de 68,5 MHz et dun intervalle central de 70 MHz, lespacement dupl

41、ex tant gal 966 MHz. Les bandes utilises par les liaisons sont disposes en deux moitis, de faon quun canal aller de la moiti infrieure soit toujours associ un canal retour de la moiti suprieure. Les calculs faits sur lensemble des liaisons partir des paramtres types des quipements montrent que si lo

42、n a un niveau de puissance de 10 dBW, la longueur maximale des liaisons est limite environ 2 km en raison du niveau daffaiblissement lev dans la moiti suprieure de la bande. La puissance dmission ncessaire pour couvrir cette distance dans la moiti infrieure de la bande est gale 23,2 dBW (si on autor

43、ise un affaiblissement de 3 dB chaque extrmit de la ligne dalimentation), en raison de la rduction de laffaiblissement. La Fig. 3 montre la puissance dmission ncessaire pour diffrentes longueurs de liaison. 1259-0301234FIGURE 3Puissance dmission en fonction de la longueur des liaisonsLongueur de lia

44、ison (km)0,5 1,5 2,5 3,5Puissance dmission (dBW)Canal de la moiti infrieureCanal de la moiti suprieure 50,0 40,0 30,0 20,0 10,00,010,020,04.2.2 Densit maximale de liaisons du service fixe On a fait une simulation pour dterminer le nombre thorique maximal de liaisons du service fixe pouvant tre utili

45、ses dans une cellule de 16 km de diamtre. On na pris en considration que les critres de brouillage des liaisons voisines (brouillage en direction ou en provenance de ces liaisons). Cette simulation a permis de modliser la situation dans laquelle les utilisateurs pourraient installer des liaisons san

46、s tenir compte des limites de densit imposes. Rec. UIT-R RS.1259 7 4.2.2.1 Mthodologie de simulation Les positions, longueurs et directions des liaisons ont t choisies de faon alatoire mais la longueur maximale des liaisons a t fixe 2 km. Pour la simulation, on a utilis un modle de propagation avec

47、affaiblissement en espace libre. Le seuil de brouillage dun seul brouilleur tait gal 10 dB (rapport I/N). La simulation a positionn les liaisons dans la cellule dessai; chaque positionnement, elle a vrifi le brouillage en direction et en provenance de chaque autre liaison; elle a gard la nouvelle liaison quand les niveaux de brouillage taient infrieurs au seuil et a rejet la liaison quand les niveaux de brouillage taient suprieurs au seuil. Cette opration sest poursuivie jusqu ce quon rejette conscutiveme