ITU-R RS 1259 SPANISH-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 RECOMENDACIN UIT-R RS.1259*VIABILIDAD DE LA COMPARTICIN ENTRE SENSORES*PASIVOS A BORDO DE VEHCULOS ESPACIALES Y EL SERVICIO FIJO DE 50 A 60 GHz (Cuestin UIT-R 216/7) (1997) Rec. UIT-R RS.1259 La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que las bandas nicas de

2、oxgeno atmosfrico se hallan situadas en torno a los 50 a 65 GHz, permitiendo una vigilancia con cualquier tiempo de la atmsfera de la Tierra a escala mundial; b) que las mediciones de la temperatura a diferentes alturas de la atmsfera utilizando sensores pasivos a bordo de vehculos espaciales son fu

3、ndamentales para las previsiones meteorolgicas y los estudios del clima (por ejemplo, el del cambio climtico a escala mundial); c) que bastan unos pocos eventos de interferencia no detectados para producir un efecto sumamente perjudicial en la prediccin numrica del tiempo; d) que las mediciones con

4、precisin suficiente slo se pueden obtener en sub-bandas de frecuencias precisas de en torno a 50 a 60 GHz debido a los procesos fsicos de la espectroscopia del oxgeno; e) que el 1.9.4.3 del orden del da de la Conferencia Mundial de Radiocomunicaciones (Ginebra, 1997) (CMR-97) se refiere a las atribu

5、ciones de frecuencias existentes cerca de 60 GHz y, de ser necesario, la reatribucin de las mismas para proteger los sistemas del servicio de exploracin de la Tierra por satlite (pasivo); f) que, en torno a los 55 GHz, el sondeo de la temperatura es altamente sensible a la interferencia proveniente

6、de fuentes terrenales; g) que las bandas de frecuencias de 50,2-50,4 GHz y 54,25-58,2 GHz son compartidas a ttulo primario con igualdad de derechos entre sensores pasivos a bordo de vehculos espaciales y el servicio fijo; h) que las frecuencias preferidas y las anchuras de banda necesarias para la t

7、eledeteccin pasiva por satlite figuran en la Recomendacin UIT-R RS.515; j) que se han llevado a cabo intensos estudios sobre la comparticin, segn se indica de manera resumida en el Anexo 1; k) que sera necesario aplicar restricciones al funcionamiento de los enlaces fijos en la banda de 55,2-55,78 G

8、Hz, como se detalla en el Anexo 1; l) que, dada la alta vulnerabilidad de los sondeos de temperatura pasivos a la interferencia, el cumplimiento estricto de las restricciones en la banda de 55,2-55,78 GHz a nivel mundial resulta fundamental para una proteccin adecuada de los sensores pasivos; m) que

9、 la imposicin del cumplimiento estricto a escala mundial de las restricciones requeridas no es factible, recomienda 1 que se considere viable la comparticin entre sensores pasivos a bordo de vehculos espaciales y el servicio fijo entre 55,78 GHz y 60 GHz; 2 que no se considere practicable la compart

10、icin entre sensores pasivos a bordo de vehculos espaciales y el servicio fijo entre 50 GHz y 55,78 GHz y que los sensores pasivos a bordo de vehculos espaciales y el servicio fijo no funcionen en la misma banda de frecuencias dentro de esta gama. _ *La Comisin de Estudio 7 de Radiocomunicaciones efe

11、ctu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin. *A lo largo de esta Recomendacin los sensores pasivos a bordo de vehculos espaciales incluyen los sensores a bordo de satlites que funcionan en los servicios de exploracin de la Tierra por satlite (pasivo) y los servicios de investigacin espacial

12、(pasivo), ya que las caractersticas de estos dos servicios son bsicamente idnticas en las bandas de frecuencias consideradas. 2 Rec. UIT-R RS.1259 ANEXO 1 Comparticin entre el servicio fijo y los sensores de teledeteccin pasiva en la gama de 50,2-58,2 GHz 1 Introduccin El servicio fijo y los servici

13、os de exploracin de la Tierra por satlite pasivo y los servicios de investigacin espacial (pasivo) tienen atribuciones primarias con igualdad de derechos en las bandas de 50,2-50,4 GHz y 54,25-58,2 GHz. El propsito de este Anexo es examinar la conveniencia de esas atribuciones y, donde sea necesario

14、, establecer lmites a aplicar al servicio fijo de modo que se garantice una proteccin adecuada de los sensores de teledeteccin pasiva. La absorcin del oxgeno en las gamas de frecuencia que interesan vara considerablemente, con un gran nmero de lneas de absorcin, en torno a los 60 GHz. El nivel de ab

15、sorcin utilizado en los estudios de comparticin se ha calculado a partir de la Recomendacin UIT-T P.676. Se puede demostrar que el nivel de absorcin influye de manera notable en la viabilidad de la comparticin. La Fig. 1 muestra la absorcin total en un trayecto vertical Tierra-espacio. La absorcin e

16、n el trayecto suelo-espacio se reduce a medida que aumenta la altura del suelo con respecto al nivel del mar. Los transmisores de enlaces fijos podran funcionar desde emplazamientos con diversas altitudes. A lo largo de este Anexo se supone, haciendo una estimacin conservadora, que los transmisores

17、del servicio fijo se hallan a 1 000 m por encima del nivel del mar. A las frecuencias relativamente altas que aqu interesan, los efectos de la propagacin indirecta pueden constituir un importante mecanismo de propagacin. Como caso ms desfavorable representativo de los mecanismos de propagacin indire

18、cta, los estudios han considerado el de la reflexin desde los tejados de los edificios. 2 Enlaces fijos En algunos pases, los enlaces fijos han estado funcionando en las bandas de 50,2-50,4 GHz y 57,2-58,2 GHz. La mxima potencia de transmisor que se puede conseguir actualmente es de unos 17 dBW. Los

19、 parmetros de comparticin del servicio fijo se han obtenido a partir de determinados detalles de los sistemas que se utilizan en la actualidad. Para hacer posibles futuros avances en la tecnologa de las microondas, se ha supuesto una potencia de transmisor superior a la que puede conseguirse en nues

20、tros das. Los anlisis de comparticin iniciales han utilizado los parmetros de enlaces fijos que figuran en el Cuadro 1. CUADRO 1 Parmetros de comparticin del servicio fijo 3 Sensores pasivos 3.1 Sistemas actuales y futuros Varias organizaciones explotan, o estn desarrollando, actualmente sensores pa

21、sivos que funcionan en las bandas en torno a los 55 GHz. Estos sensores emplean un diseo de exploracin mecnica. En la prxima generacin de sensores pasivos probablemente se utilice el concepto de exploracin por barrido transversal que permite una resolucin radiomtrica y espacial mejoradas. La utiliza

22、cin del sensor de tipo barrido transversal no est prevista para antes del ao 2005. Potencia de transmisor (dBW) 10 Anchura de banda mnima (MHz) 14 Prdida de la lnea de alimentacin (dB) 0 Ganancia de antena (dBi): eje de puntera 41 90 con respecto al eje de puntera 10 ngulo de elevacin de la antena (

23、grados) 0 Altura de la antena con respecto al nivel del mar (m) 1 000 Rec. UIT-R RS.1259 3 1259-0150525456586062646668700 km510 150 km 510 152020A t e n ua ci n c e n i t a l ( d B )Frecuencia,f(GHz)FIGURA 1Absorcindel oxgenocenitalparaalgunas alturasiniciales 30020010050 20 105 2 1 0,50,20,1FIGURE

24、1259-01 = 20 CM PAGE PLEINE 4 Rec. UIT-R RS.1259 3.2 Parmetros de comparticin El sensor de tipo barrido transversal ser ms susceptible a la interferencia que los sensores de tipo exploracin mecnica empleados actualmente. Por ello, en los estudios se ha supuesto un sensor de tipo barrido transversal

25、ficticio. Los parmetros se muestran en el Cuadro 2: CUADRO 2 Parmetros de comparticin de sensor pasivo 3.3 Criterio de interferencia La Recomendacin UIT-R RS.1029 describe los criterios de interferencia para sensores de teledeteccin pasiva por satlite. Para sensores de barrido transversal que funcio

26、nan en la gama de 50 a 66 GHz, el nivel de interferencia admisible es de 166 dBW en una anchura de banda de referencia de 100 MHz. Dadas las importantes consecuencias que tiene cualquier interferencia para los usuarios de los datos obtenidos en estas bandas, los estudios de comparticin que siguen se

27、 basan en el no rebasamiento del lmite en las clulas de medicin. 4 Anlisis de la comparticin 4.1 Anlisis preliminar Si se supone que los enlaces fijos van a funcionar con un ngulo de elevacin de antena de alrededor de 0, el trayecto de interferencia directa del caso ms desfavorable es el trayecto ce

28、nital del enlace fijo al trayecto, como se muestra en la Fig. 2. 1259-02FIGURA 2Trayecto de interferencia directa del caso ms desfavorableDimetro de la antena (cm) 45 Abertura angular de 3 dB (grados) 1,1 Lmites de la exploracin (grados) 50 (transversal a la trayectoria) Ganancia de antena (dBi) 45

29、Resolucin radiomtrica (K) 0,1 Anchura de la zona explorada (km) 2 300 Tamao de pixel (nadir) (km) 16 de dimetro Nmero de pixels/lnea 90 Altitud de la rbita (circular) (km) 850 Inclinacin de la rbita (sincronismo solar) (grados) 98,8 Rec. UIT-R RS.1259 5 La absorcin del oxgeno en el trayecto cenital,

30、 a partir de una altura inicial de 1 000 m, vara de 1,3 dB a 50,2 GHz a ms de 100 dB a 58,2 GHz. Las bandas consideradas en esta Recomendacin se dividen en varias ranuras (como se muestra en el Cuadro 3), definidas por los lmites de las bandas de frecuencias compartidas y las crestas de la absorcin

31、cenital. En cada ranura, se utiliza la absorcin atmosfrica mnima para determinar la mxima potencia radiada verticalmente desde la Tierra y, a partir de ese dato, el nmero mximo de interferidores en el mismo canal. CUADRO 3 Nmero mximo de transmisores cocanal Para determinar la viabilidad de la compa

32、rticin, hay que tener en cuenta la probabilidad de que el nmero de transmisores de enlace fijo en un mismo canal dentro de un pixel de 16 km de dimetro y en una anchura de banda de 15 MHz sobrepase las cifras que se indican en el Cuadro 3: en las ranuras 1 y 2, un solo transmisor podra provocar un a

33、lto nivel de interferencia. Por ello, la comparticin no parece viable; en la ranura 3, slo haran falta unos pocos transmisores en un mismo canal para rebasar el umbral de interferencia, por lo que la comparticin no parece viable; en la ranura 4, podra funcionar un nmero razonable de enlaces fijos, e

34、specialmente si se emplean potencias de transmisor bajas; en las ranuras 5 a 8, podra funcionar un nmero sumamente elevado de enlaces fijos, con lo que la comparticin resulta factible. Nmero de ranura 1 2 3 4 5 6 7 8 Gama de frecuencias (GHz) 50,2-50,4 54,25-54,67 54,67-55,22 55,22-55,78 55,78-56,26

35、 56,26-56,36 56,36-56,96 56,96-57,20Potencia mxima del transmisor del enlace fijo (dBW) 10 10 10 10 10 10 10 10 Ganancia de antena del enlace fijo (cenit) (dBi) 10 10 10 10 10 10 10 10 p.i.r.e. mxima del enlace fijo hacia el cenit (dBW) 20 20 20 20 20 20 20 20 Frecuencia de absorcin mnima (GHz) 50,2

36、 54,25 54,74 55,31 55,89 56,29 56,57 57,19 Altitud del satlite (km) 850 850 850 850 850 850 850 850 Prdida en el espacio libre (dB) 185,0 185,7 185,8 185,9 186,0 186,0 186,1 186,2 Absorcin del oxgeno desde 1 000 m (dB) 1,3 12,8 20,3 32,2 50,5 79,3 71,1 86 Ganancia de antena del sensor (dBi) 45 45 45

37、 45 45 45 45 45 Anchura de banda del canal del sensor (MHz) 15 15 15 15 15 15 15 15 Umbral de interferencia en 100 MHz 166,0 166,0 166,0 166,0 166,0 166,0 166,0 166,0 Densidad umbral (dB(W/15 MHz) 174,2 174,2 174,2 174,2 174,2 174,2 174,2 174,2 p.i.r.e. mxima desde el suelo (dB(W/15 MHz/pixel) 32,9

38、20,7 13,1 1,2 17,2 46,1 37,9 52,9 p.i.r.e. vertical transmitida por enlace fijo (dB(W/15 MHz) 19,7 19,7 19,7 19,7 19,7 19,7 19,7 19,7 Margen (dB) 13,2 1,0 6,6 18,5 36,9 65,8 57,6 72,6 Nmero mximo de enlaces fijos por canal de sensor y por pixel 0 0 4 71 4 940 3 801 943 581 186 18 356 2226 Rec. UIT-R

39、 RS.1259 En el 4.2 se presenta un estudio de la comparticin ms detallado para determinar, con mayor precisin, la viabilidad de la comparticin en la banda de 55,22-55,78 GHz. 4.2 Anlisis detallado de la comparticin en la banda de 55,2-55,78 GHz En este punto se hace un anlisis ms detallado de la pote

40、ncia del transmisor de los enlaces fijos, la densidad mxima de enlaces a la que puede llegarse, los efectos de la propagacin indirecta y el efecto que tiene un ngulo de elevacin de antena del enlace fijo superior a 0. Se puede considerar que la banda es de 55,20-55,78 GHz, ya que la absorcin cenital

41、 mnima es la misma que para la banda de 55,22-55,78 GHz. 4.2.1 Potencia mxima de enlace fijo El plan de canales de enlaces fijos existente para esta banda, que figura en la Recomendacin UIT-R F.1100, comprende la banda de 54,25-57,2 GHz, por lo que se utiliz un plan terico revisado. Dicho plan se ba

42、s en la banda de 55,2-57,2 GHz con una banda de guarda inferior de 68,5 MHz, un intervalo central de 70 MHz y una separacin dplex de 966 MHz. Las bandas de enlaces fijos estn dispuestas en dos mitades, de tal manera que un canal de ida en la mitad inferior se halla siempre asociado a un canal de ret

43、orno en la mitad superior. Los clculos del balance del enlace basados en parmetros de equipo tpicos muestran que un nivel de potencia de 10 dBW da lugar a un lmite superior de 2 km en la longitud del enlace, debido al alto nivel de atenuacin en la mitad superior de la banda. La potencia del transmis

44、or requerida para abarcar esta distancia en la mitad inferior de la banda es de 23,3 dBW (si se permiten 3 dB de prdidas de lnea de alimentacin en cada extremo), debido a la atenuacin reducida. La Fig. 3 muestra la potencia del transmisor necesaria para diversas longitudes de enlace. 1259-0301234FIG

45、URA 3Potencia del transmisor en funcin de la longitud del enlacePotenciadel transmisor(dBW)Canal inferiorCanal superior0,5 1,5 2,5 3,5 50,0 40,0 30,0 20,0 10,00,010,020,0Longitud del enlace (km)FIGURE 1259-03 = 11.5 CM 4.2.2 Densidad mxima de enlaces fijos Se ha llevado a cabo una simulacin para det

46、erminar el nmero mximo terico de enlaces fijos que podran instalarse en un zona de 16 km de dimetro. Los nicos criterios utilizados se basaron en la interferencia hacia y desde los enlaces fijos del entorno circundante. De esta manera se model la situacin en la que los usuarios podran instalar enlac

47、es sin tener en cuenta ningn lmite de densidad impuesto. Rec. UIT-R RS.1259 7 4.2.2.1 Metodologa de la simulacin Las posiciones, longitudes y direcciones de los enlaces se eligieron al azar pero limitados por una longitud mxima de enlace de 2 km. La simulacin utiliz un modelo de propagacin con prdid

48、a de trayecto en el espacio libre. El umbral de interferencia con un solo interferidor se fij en una relacin I/N de 10 dB. En el proceso de simulacin se situaron enlaces en la zona de prueba. Con cada enlace se comprob la interferencia que provocaba en los otros enlaces y la que reciba de ellos, confirmando el nuevo enlace cuando los niveles de interferencia estaban por debajo del umbral y considerndolo fallido cuando dichos niveles se encontraban por encima del umbral. Este proceso continu hasta que se produjo un nmero p