ITU-R RS 1279 FRENCH-1997 SPECTRUM SHARING BETWEEN SPACEBORNE PASSIVE SENSORS AND INTER-SATELLITE LINKS IN THE RANGE 50 2-59 3 GHz《星载无源传感器和星间链路在50 2-59 3 GHz内的频谱共享》.pdf

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1、 Rec. UIT-R RS.1279 1 RECOMMANDATION UIT-R RS.1279*, *PARTAGE DU SPECTRE ENTRE DTECTEURS PASSIFS SPATIOPORTS ET LIAISONS INTERSATELLITES DANS LA PLAGE DE FRQUENCES 50,2-59,3 GHz (Question UIT-R 216/7) (1997) Rec. UIT-R RS.1279 LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les prvision

2、s mtorologiques revtent une importance croissante, en tant quoutil essentiel toute activit conomique et quelles jouent galement un rle majeur dans lidentification prcoce et lalerte avance de phnomnes pouvant tre dangereux; b) que la temprature atmosphrique est une information essentielle ncessaire a

3、ux prvisions mtorologiques lchelle mondiale; c) que la bande dabsorption de loxygne comporte plusieurs raies dabsorption entre 50 et 65 GHz, et de ce fait cette bande est une ressource naturelle unique pour la mesure des profils de temprature atmosphrique, aucune autre bande de frquences noffrant un

4、e telle possibilit; d) quen toute saison, les profils de temprature atmosphrique ne peuvent tre obtenus lchelle mondiale avec une prcision suffisante que par des mesures passives hyperfrquences tridimensionnelles partir de plates-formes spatiales en orbite terrestre basse (LEO) exploites dans la seu

5、le bande de frquences dabsorption de loxygne atmosphrique situe autour de 60 GHz; e) que ces mesures passives sont trs sensibles au brouillage car, en raison de la variabilit naturelle de latmosphre, il est impossible de reconnatre et dliminer par filtrage les mesures fausses par les brouillages; f)

6、 que les mesures ainsi fausses effectues au moyen de dtecteurs passifs peuvent avoir de lourdes rpercussions sur les tudes climatiques et sur la qualit des prvisions mtorologiques; g) quil est prvu dutiliser un trs grand nombre de liaisons intersatellites (LIS) au voisinage de 60 GHz dans des rseaux

7、 satellites non gostationnaires (non GSO) devant assurer des services fixe et mobile par satellite et actuellement en cours de mise au point; h) quil est prvu dutiliser des LIS au voisinage de 60 GHz dans des rseaux satellites gostationnaires (GSO) devant assurer des services fixe et mobile par sate

8、llite et actuellement en cours de mise au point; j) que la bande de frquences 54,25-58,2 GHz est utilise en partage titre coprimaire par le service dexploration de la Terre par satellite (SETS) (passive), par le service de recherche spatiale (passive) et par le service intersatellites (SIS); k) que

9、le 1.9.4.3 de la Rsolution 718 (CMR-95) (Ordre du jour de la Confrence mondiale des radiocommunications de 1997) doit examiner des attributions de frquences existantes au voisinage de 60 GHz et, si ncessaire, leur rattribution afin de protger les systmes du service dexploration de la Terre par satel

10、lite (passive) fonctionnant dans la seule gamme de frquences dabsorption de loxygne, situe environ entre 50 GHz et 70 GHz; l) que la Recommandation UIT-R RS.1029 contient les critres de protection contre le brouillage applicables aux dtecteurs passifs fonctionnant dans les bandes au voisinage de 60

11、GHz; m) que des tudes relatives la bande 54,25-58,2 GHz ont montr que les LIS dun rseau non OSG peuvent causer aux dtecteurs passifs des brouillages qui dpassent largement ces critres de protection (voir lAnnexe 1); n) que des tudes relatives la bande 54,25-58,2 GHz ont montr que les LIS des rseaux

12、OSG peuvent utiliser la bande en partage avec les dtecteurs passifs moyennant certaines restrictions concernant la puissance surfacique produite par les satellites OSG laltitude orbitale des dtecteurs (voir lAnnexe 2), reconnaissant a) quil est ncessaire de protger les systmes SIS existants et prvus

13、 dans la bande 56,9-57 GHz, _ *Cette Recommandation doit tre porte lattention de la Commission dtudes 4 des radiocommunications. *La Commission dtudes 7 des radiocommunications a apport des modifications rdactionnelles cette Recommandation. 2 Rec. UIT-R RS.1279 recommande 1 compte tenu des c) et m)

14、du considrant, dexploiter les dtecteurs passifs et les LIS des rseaux non OSG dans des bandes distinctes de la plage de frquences 50,2-59,3 GHz; 2 compte tenu du n) du considrant, de faire en sorte quen cas de partage de bandes dans la plage 50,2-59,3 GHz entre les dtecteurs passifs et les LIS des r

15、seaux OSG, la puissance surfacique produite aux altitudes gales ou infrieures 1 000 km au-dessus de la surface de la Terre par les signaux mis par une station spatiale du SIS ne dpasse pas 147 dB(W/(m2 100 MHz). ANNEXE 1 Rsultats de ltude du brouillage caus par des satellites non OSG 1 Introduction

16、Dans le cadre du SETS, des dtecteurs passifs spatioports mesurent la temprature de diverses couches atmosphriques dans plusieurs bandes de frquences situes dans les bandes dabsorption de loxygne au voisinage de 60 GHz. Suivant la frquence, les mesures effectues dans la bande 60 GHz peuvent tre forte

17、ment protges du brouillage caus par les missions de Terre. Les bandes de frquences voisines de 60 GHz sont galement intressantes pour les LIS dun systme de communication satellites non OSG. Malheureusement, ces LIS sont susceptibles de brouiller les mesures effectues par les dtecteurs passifs spatio

18、ports, ces brouillages ntant pas affaiblis par absorption de loxygne. Le Tableau 1 donne les caractristiques orbitales des satellites non OSG et des satellites transportant des dtecteurs et le Tableau 2 les caractristiques dmission des satellites non OSG et de rception des dtecteurs placs bord de sa

19、tellites, caractristiques qui ont t utilises dans la prsente tude. Toutes les antennes ont t modlises laide de la Recommandation UIT-R S.672, avec un gain minimal de 10 dBi. TABLEAU 1 Caractristiques des orbites des satellites non OSG et des satellites transportant des dtecteurs TABLEAU 2 Caractrist

20、iques dmission des satellites non OSG et de rception des dtecteurs placs bord de satellites Paramtre orbital Satellite non OSG Dtecteur Altitude (km) 700 833 Inclinaison (degrs) 98,16 98,7 Priode (min) 98,8 101,5 Excentricit 0,0 0,0 Nombre de plans orbitaux 21 2 Nombre de satellites par plan 40 1 Nu

21、ds ascendants Espacs de 9,5 partir de 0 Non applicable Paramtre Satellite non OSG Dtecteur sondeur hyperfrquences perfectionn Dtecteur en peigne Frquences des porteuses (GHz) 56 et 59 56 56 Largeur de bande par canal (MHz) 1 000 400 100 Puissance dans chaque bande (dBW) 7,4 Non applicable Non applic

22、able Gain dantenne maximal (dBi) 48 36 45 Rec. UIT-R RS.1279 3 2 Brouillage caus par les satellites non OSG Pour dterminer si le brouillage caus par un seul satellite non OSG peut dpasser le seuil de brouillage du dtecteur, trois gomtries fixes, illustres sur la Fig. 1, sont prises en considration.

23、Configuration 1: Les lobes secondaires de lantenne dun (ou de plusieurs) metteur(s) intersatellite(s) brouilleur(s) peuvent se trouver dans les lobes principaux de lantenne du dtecteur. Configuration 2: Le lobe principal de lantenne dun (ou de plusieurs) metteur(s) intersatellite(s) brouilleur(s) pe

24、ut se trouver dans les lobes secondaires de lantenne du dtecteur. Configuration 3: Pendant la phase dtalonnage en espace froid, des brouillages lobe principal-lobe secondaire et lobe principal-lobe principal sont possibles, de mme que diverses combinaisons intermdiaires. 1279-01ASatellitenon OSGSate

25、llitenon OSGPoursuite de lorbitedu satellite SETSCercle de visibilit des satellites OSGdepuis lorbite du satellite SETSSatellite SETS(850 km)Configuration 1Satellite non OSGdans le champ de visibilit du dtecteur,lobe principal-lobe secondaireConfiguration 3Squence dtalonnagelobe principal-lobe princ

26、ipal oulobe principal-lobe secondaireSphre contenant lessatellites non OSG(700 km)Configuration 2Satellite non OSG lhorizon du dtecteur,lobe secondaire-lobe principalFIGURE 1Configuration de visibilit mutuelle entre satellite SETSet satellite non OSGA: champ de visibilit ( 50 par rapport aunadir)FIG

27、URE 1279-01 Le Tableau 3 donne les rsultats de lvaluation statique pour les trois configurations dans le cas dun dtecteur en peigne. Limportance des positions relatives des nuds ascendants situs sur lorbite du satellite SETS et sur les orbites des satellites non OSG brouilleurs est illustre par la t

28、rs grande variation de la dure de brouillage et des intervalles entre les vnements de brouillage. Les dures et les intervalles les plus courts correspondent au cas o les nuds ascendants des deux systmes sont distants denviron 180. La Recommandation UIT-R RS.1029 indique un seuil de brouillage de 166

29、 dB(W/100 MHz) pour un dtecteur en peigne. Cest ce niveau de brouillage qui est utilis dans le Tableau 3. 3 Statistiques de brouillage Une simulation informatique a permis de modliser linteraction dynamique dune constellation de satellites non OSG et du dtecteur spatioport afin de dterminer la frque

30、nce de dpassement du seuil de brouillage du dtecteur ainsi que la valeur du dpassement. Dans la simulation, on a considr un dtecteur sondeur hyperfrquences perfectionn (SHP) et non un dtecteur en peigne car le partage de spectre a moins de chance dtre possible avec un dtecteur en peigne quavec un dt

31、ecteur SHP. On suppose que toutes les LIS non OSG mettent des signaux de faon continue et que le dtecteur fait des mesures de faon continue. Les rsultats de lanalyse dynamique sont prsents sur la Fig. 2. 4 Rec. UIT-R RS.1279 TABLEAU 3 Niveaux et dures de brouillage 1279-020 45 90 135 180 225 270 315

32、 36013121110987654Nud ascendant de lorbite du satellite transportantle dtecteur passif (degrs)Dpassementduseuil(%dutemps)FIGURE 2Dpassement de seuil en fonction du nud ascendantde lorbite du satellite transportant le dtecteurChaque point de la Fig. 2 reprsente le rsultat dune simulation excute pour

33、un nud ascendant donn de lorbite de lengin spatial transportant le dtecteur SHP. Le pourcentage de temps pendant lequel le niveau de brouillage est suprieur au seuil de brouillage du dtecteur est reprsent en fonction de ce nud. En gnral, pour les calculs relatifs aux points situs le long de la ligne

34、 suprieure de lenveloppe de la courbe, le nud de lorbite du satellite transportant le dtecteur SHP concidait avec le nud ascendant dun plan orbital de satellite non OSG (par exemple, 0, 66,5, . 180,5 et 190). Pour les calculs relatifs aux points de donnes dfinissant la ligne infrieure de lenveloppe,

35、 le nud de lorbite du satellite transportant le dtecteur SHP tait situ entre des plans orbitaux de satellites non OSG. Il convient de noter quentre 0 et 50, le nud ascendant de lorbite du satellite transportant le dtecteur SHP tait choisi alatoirement, il ne concidait pas ncessairement avec un nud d

36、orbite de satellite non gostationnaire. En revanche, au-dessus de 50, le nud ascendant de lorbite du satellite transportant le dtecteur SHP tait choisi de manire concider avec un nud dorbite de satellite non OSG ou tre situ au milieu de deux tels nuds. Les LIS situes dans des plans transversaux et f

37、onctionnant dans le mme canal sont plus nombreuses pointer en direction du dtecteur SHP 180,5 qu 0, do un pourcentage de temps de brouillage suprieur si le nud de lorbite du satellite transportant le dtecteur SHP est 180,5. Pour un dtecteur SHP, le seuil de brouillage est de -157 dB(W/400 MHz). Cest

38、 ce seuil qui est choisi sur la Fig. 2. Le mode talonnage na pas t modlis dans la simulation. Sil avait t modlis, la Fig. 2 aurait fait apparatre un brouillage plus important. Le brouillage est considr comme excessif chaque fois que le seuil du dtecteur est dpass de plus de 1% du temps. Niveau au-de

39、ssus du seuil de brouillage (dB) Dure dun seul vnement de brouillage (s) Intervalle entre deux vnements successifs (min) Configuration 1 18,5-31 1-75 1-81 Configuration 2 7-10 10-665 1-81 Configuration 3 7-65 2-138 1-81 Rec. UIT-R RS.1279 5 Si on suppose quun dpassement de seuil de x% du temps corre

40、spond une altration de x% des cellules de mesures explores par le dtecteur, la Fig. 2 montre que les critres de brouillage spatial de la Recommandation UIT-R RS.1029 sont transgresss pour tous les nuds ascendants qui ont t examins. 4 Conclusion Les rsultats prsents sur la Fig. 2 montrent que les niv

41、eaux de brouillage introduits par les LIS de la constellation de satellites non OSG considre ici dpassent le seuil de brouillage du dtecteur pendant 4% 13% du temps. La valeur du dpassement de seuil dpend de la position du nud ascendant de lorbite du satellite transportant le dtecteur par rapport au

42、x nuds ascendants des orbites de la constellation des satellites non OSG. ANNEXE 2 Rsultats de ltude du brouillage caus par des satellites OSG 1 Introduction Lorsque la diffrence de longitude entre deux satellites OSG communicant par une LIS est suffisamment faible, aucun brouillage nest caus aux sa

43、tellites transportant des dtecteurs car la liaison nentre pas dans les sphres orbitales de ces derniers satellites. Une analyse paramtrique a permis de dterminer la puissance surfacique maximale produite par une LIS laltitude dun satellite transportant un dtecteur qui nentranerait pas de dpassement

44、du seuil de brouillage du dtecteur en mode exploration comme en mode talonnage. Pour les deux modes, les puissances surfaciques maximales ont t obtenues analytiquement. Pour le mode talonnage, des simulations ont permis de dterminer les statistiques de brouillage. Celles-ci dpendent de lcart en long

45、itude entre deux satellites OSG. On a rduit lcart partir de sa valeur maximale de 162,6 (cart pour lequel la liaison entre deux satellites OSG rase la Terre) jusqu ce que le niveau de brouillage se retrouve en dessous du seuil de brouillage du dtecteur. On peut envisager des systmes OSG qui auraient

46、 des gains dantennes dmission et de rception compris entre 45 et 60 dBi, des largeurs de bande comprises entre 90 MHz et 1 GHz et des tempratures de bruit du systme de rception valant environ 650 K. Dans les simulations, on a choisi des gains dantenne de 45, 50, 55 et 60 dBi et une largeur de bande

47、de 1 GHz. Pour les antennes des LIS, on a adopt les diagrammes de rayonnement proposs dans la Recommandation UIT-R S.672. La puissance dmission des satellites OSG a t ajuste tout au long des simulations pour avoir un rapport Eb/N0de LIS de 12 dB. Le Tableau 4 donne un rcapitulatif des caractristiques retenues pour le dtecteur hyperfrquences. TABLEAU 4 Caractristiques des dtecteurs en peigne hyperfrquences 2 Rsultats de ltude En mode exploration de la Terre, le dtecteur (suppos tre du type en peigne) reoit du brouillage par les lobes latraux de son antenne, qui ont normalement un gain de 1