ITU-R RS 1279 SPANISH-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 RECOMENDACIN UIT-R RS.1279*, *COMPARTICIN DEL ESPECTRO ENTRE SENSORES PASIVOS A BORDO DE VEHCULOS ESPACIALES Y ENLACES ENTRE SATLITES EN LA GAMA DE 50,2-59,3 GHz (Cuestin UIT-R 216/7) (1997) Rec. UIT-R RS.1279 La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que la

2、s previsiones meteorolgicas constituyen un instrumento de importancia creciente y capital para todas las actividades econmicas del ser humano y desempean un papel predominante en la pronta identificacin y alarma ante los fenmenos que pudieran representar un peligro; b) que la temperatura atmosfrica

3、es el dato bsico que se necesita para realizar previsiones meteorolgicas a escala mundial; c) que la banda de absorcin del oxgeno, compuesta de varias rayas de absorcin entre 50 y 65 GHz, representa un recurso natural nico para la teledeteccin del perfil de temperatura en la atmsfera que no existe e

4、n otras bandas de frecuencia; d) que los perfiles de temperatura atmosfrica relacionados con el tiempo en general slo pueden obtenerse a escala mundial con la exactitud necesaria mediante mediciones pasivas tridimensionales por microondas desde plataformas espaciales de rbita terrestre baja (LEO), e

5、n la banda de frecuencias singular cercana a 60 GHz en la que tiene lugar la absorcin por el oxgeno de la atmsfera; e) que dichas mediciones pasivas son sumamente vulnerables a las interferencias, ya que las variaciones naturales de la atmsfera impiden el reconocimiento y filtrado de las mediciones

6、contaminadas con interferencias; f) que las mediciones contaminadas de los sensores pasivos pueden perjudicar considerablemente los estudios del clima y la calidad de los pronsticos del tiempo; g) que se estn concibiendo redes en rbitas de satlites no geoestacionarios (no OSG) para la prestacin de s

7、ervicios fijos por satlite (SFS) y mviles por satlite (SMS), para los cuales se prev el empleo de un gran nmero de enlaces entre satlites (EES) en frecuencias cercanas a 60 GHz; h) que se estn concibiendo redes en OSG para la prestacin de SFS y SMS, para los cuales se prev el empleo de EES en frecue

8、ncias cercanas a 60 GHz; j) que la banda de frecuencias 54,25-58,2 GHz se comparte a ttulo igualmente primario entre el servicio de exploracin de la Tierra por satlite (SETS) (pasivo), el servicio de investigacin espacial (SIE) (pasivo) y el servicio entre satlites (SES); k) que el 1.9.4.3 de la Res

9、olucin 718 (CMR-95) (Orden del da de la Conferencia Mundial de Radiocomu-nicaciones de 1997) ha de considerar las atribuciones de frecuencias existentes cerca de 60 GHz y, de ser necesario, reatribucin de las mismas con miras a proteger los sistemas del servicio de exploracin de la Tierra por satlit

10、e (pasivo) que funcionan en la gama nica de frecuencias de absorcin del oxgeno de aproximadamente 50 GHz a 70 GHz; l) que la Recomendacin UIT-R RS.1029 contiene criterios de proteccin contra interferencias para sensores pasivos en bandas cercanas a 60 GHz; m) que los estudios realizados en la banda

11、54,25-58,2 GHz han demostrado que los EES de una red no OSG pueden producir interferencias en los sensores pasivos muy superiores a los lmites de los citados criterios de proteccin (vase el Anexo 1); n) que los estudios realizados en la banda 54,25-58,2 GHz han demostrado que los EES de las redes OS

12、G pueden compartir la banda con sensores pasivos si se imponen restricciones apropiadas a la dfp producida por los satlites geoestacionarios en la altura orbital del sensor (vase el Anexo 2), reconociendo a) la necesidad de proteger los sistemas existentes o previstos de los SES en la banda 56,9-57

13、GHz, _ *Esta Recomendacin debe sealarse a la atencin de la Comisin de Estudio 4 de Radiocomunicaciones. *La Comisin de Estudio 7 de Radiocomunicaciones efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin. 2 Rec. UIT-R RS.1279 recomienda 1 que, vistos los considerando c) y m), los sensores pasivos

14、 y los EES de las redes no OSG funcionen en bandas separadas de la gama de 50,2-59,3 GHz; 2 que, visto el considerando n), los sensores pasivos y los EES de las redes OSG puedan compartir bandas de la gama de 50,2-59,3 GHz, a condicin de que la dfp a una altura de 1 000 km o menos de la superficie d

15、e la Tierra, producida por radiaciones de la estacin espacial en el SES, no sea mayor de 147 dB(W/(m2 100 MHz). ANEXO 1 Resultados del estudio sobre interferencias de los satlites no OSG 1 Introduccin El SETS cuenta con sensores pasivos a bordo de vehculos espaciales, destinados a medir la temperatu

16、ra de diversas capas atmosfricas en algunos tramos de frecuencias, en las bandas de absorcin del oxgeno cercanas a 60 GHz. Segn la frecuencia utilizada, las mediciones en la banda de 60 GHz pueden protegerse considerablemente de las interferencias producidas por las emisiones terrenales. Las bandas

17、de frecuencias cercanas a 60 GHz presentan inters tambin para los EES de un sistema de comunicaciones con satlites no OSG. Desgraciadamente, dichos EES pueden causar interferencias en las mediciones de los sensores pasivos a bordo de vehculos espaciales, sin que la absorcin del oxgeno las atene. El

18、Cuadro 1 estudia las rbitas de los satlites no OSG y de los satlites portadores de sensores, mientras que el Cuadro 2 analiza las caractersticas de transmisin de los satlites no OSG y de recepcin de los satlites portadores de sensores utilizadas en el presente estudio. Los valores para todas las ant

19、enas se basan en la Recomendacin UIT-R S.672, con una ganancia mnima de 10 dBi. CUADRO 1 Caractersticas de las rbitas de los satlites no OSG y de los satlites con sensores CUADRO 2 Caractersticas de los satlites no OSG y de los satlites con sensores Parmetros de la rbita Satlites no OSG Sensores Alt

20、ura (km) 700 833 Inclinacin (grados) 98,16 98,7 Periodo (min) 98,8 101,5 Excentricidad 0,0 0,0 Nmero de planos orbitales 21 2 Nmero de satlites por plano 40 1 Nodos ascendentes Intervalos de 9,5 a partir de 0 No se aplica Parmetros Satlites no OSG Sensor de unidad avanzada de sondeo por microondas S

21、ensor con barrido transversal Frecuencias de la portadora (GHz) 56 y 59 56 56 Anchura de banda por canal (MHz) 1 000 400 100 Potencia en cada banda (dBW) 7,4 No se aplica No se aplica Ganancia mxima de la antena (dBi) 48 36 45 Rec. UIT-R RS.1279 3 2 Interferencias producidas por satlites no OSG Con

22、el fin de determinar si las interferencias producidas incluso por un solo satlite no OSG pueden rebasar el umbral de interferencia del sensor, se consideran tres configuraciones geomtricas fijas. La Fig. 1 ilustra dichas configuraciones. Configuracin 1: El posible trayecto de la interferencia puede

23、unir los lbulos principales de la antena del sensor con los lbulos laterales de la antena de uno o varios transmisores entre satlites. Configuracin 2: El trayecto de interferencia puede unir los lbulos laterales de la antena del sensor con el lbulo principal de la antena de uno o varios transmisores

24、 entre satlites. Configuracin 3: En el curso de la calibracin en el espacio fro, son posibles trayectos de interferencia entre el lbulo principal y el lbulo distante y entre los lbulos principales entre s, as como varias combina-ciones intermedias. 1279-01ASatlite de exploracin de la Tierra(850 km)C

25、onfiguracin 1Satlite no OSG en elcampo de visin del sensor,lbulo principal-lbulo lateralA: campo de visin (50 relativo al nadir)Configuracin 3Secuencia de calibracin,lbulo principal-lbulo principalo lbulo principal-lbulo lateralEsfera que contiene larbita no OSG(700 km)Satliteno OSGTrazo de la rbita

26、 delsatlite de exploracinde la TierraSatliteno OSGConfiguracin 2Satlite no OSG en el horizonte del sensor,lbulo lateral-lbulo principalCrculo de visibilidad del satlite no OSG desdela rbita del satlite de exploracin de la TierraFIGURA 1Configuraciones geomtricas de visibilidades mutuas entre un satl

27、itede exploracin de la Tierra y satlites no OSGFIGURE 1279-01 El Cuadro 3 presenta los resultados de la evaluacin esttica para las tres configuraciones considerando la existencia de un sensor con barrido transversal. La importancia de las posiciones relativas de la rbita del satlite de exploracin de

28、 la Tierra y los nodos ascendentes de un satlite no OSG interferente queda ilustrada por las grandes variaciones que se producen en la duracin de la interferencia y de los intervalos entre dos episodios de interferencia. Las duraciones e intervalos ms breves corresponden al caso en que los nodos asc

29、endentes de ambos sistemas tienen una sepa-racin de aproximadamente 180. La Recomendacin UIT-R RS.1029 menciona un umbral de interferencia de _166 dB(W/100 MHz) para un sensor con barrido transversal. Tal es el umbral de interferencia utilizado en el Cuadro 3. 3 Estadstica de las interferencias Se u

30、tiliz una simulacin por computador para establecer la interaccin dinmica entre la constelacin de satlites no OSG y el sensor a bordo de un vehculo espacial, con objeto de determinar la asiduidad y la magnitud de los rebasamientos del umbral de interferencia del sensor. En lugar de considerar un sens

31、or con barrido transversal, la simulacin se ha efectuado para interferencias en un sensor de unidad avanzada de sondeo por microondas (AMSU _advanced microwave sounding unit), porque es menos probable que la comparticin del espectro sea factible para los sensores con barrido transversal que para los

32、 sensores AMSU. Se parte del supuesto de que todos los EES no OSG transmiten en forma continua y que el sensor efecta las mediciones todo el tiempo. Los resultados del anlisis dinmico se resumen en la Fig. 2. 4 Rec. UIT-R RS.1279 CUADRO 3 Niveles y duraciones de las interferencias 1279-020 45 90 135

33、 180 225 270 315 36013121110987654Rebasamientodelumbral(%detiempo)Nodo ascendente del sensor pasivo (grados)FIGURA 2Dependencia del rebasamiento del umbral respecto del nodo ascendente del sensorFIGURE 1279-02 Cada punto de la Fig. 2 corresponde al resultado de la simulacin efectuada para un nodo as

34、cendente dado en la rbita del vehculo espacial del sensor AMSU. Se representa el porcentaje del tiempo en que el nivel de interferencia excede del umbral de interferencia del sensor en funcin del nodo ascendente del respectivo AMSU. De un modo general, en los ciclos representados por los puntos que

35、siguen el borde superior de la curva envolvente, el nodo AMSU coincidi con un nodo ascendente de un plano de la rbita no OSG (por ejemplo, 0, 66,5, 180,5 y 190). Los ciclos representados por los puntos del grfico que conforman el borde inferior de la envolvente corresponden a nodos de la rbita del A

36、MSU situados entre dos planos de rbita no OSG. Ha de sealarse que los nodos ascendentes del AMSU entre 0 y 50 se seleccionaron arbitrariamente, sin hacerlos coincidir exactamente con los nodos de la rbita no OSG. En cambio, por encima de 50, los nodos ascendentes de la rbita del AMSU se seleccionaro

37、n de modo que coincidieran exactamente o a mitad de camino entre dos nodos de la rbita no OSG. Puesto que los EES con canales comunes y a travs de los planos son ms frecuentes en la direccin del sensor AMSU a 180,5 que a 0, el porcentaje de interferencia es mayor cuando el nodo del AMSU se encuentra

38、 a 180,5. El umbral de interferencia del AMSU es de 157 dB(W/400 MHz) que es el umbral supuesto en la Fig. 2. En la simu-lacin no se tom en cuenta el modo de calibracin. De haberse incluido, la Fig. 2 presentara un cuadro de interferencia an ms adverso. Se considera que la interferencia es excesiva

39、cuando sobrepasa el umbral del sensor durante ms del 1% del tiempo. Niveles por encima del umbral de interferencia (dB) Duracin de un nico fenmeno de interferencia (s) Intervalos entre fenmenos sucesivos (min) Configuracin 1 18,5-31 1-75 1-81 Configuracin 2 7-10 10-665 1-81 Configuracin 3 7-65 2-138

40、 1-81 Rec. UIT-R RS.1279 5 Suponiendo que el rebasamiento del umbral en un x% del tiempo corresponde a una contaminacin del x% de las clulas de medicin que explora por el sensor, puede verse en la Fig. 2 que los criterios de interferencia espacial de la Recomendacin UIT-R RS.1029 no se han satisfech

41、o para ninguno de los nodos ascendentes examinados. 4 Conclusin Los resultados de la Fig. 2 demuestran que los niveles de interferencia producidos por los EES de la constelacin no OSG aqu utilizada sobrepasan el umbral de interferencia del sensor durante por lo menos el 4% del tiempo, pudiendo llega

42、r hasta el 13%. La magnitud del rebasamiento del umbral depende del nodo ascendente del satlite del sensor respecto de los nodos ascendentes de la constelacin no OSG. ANEXO 2 Resultados del estudio sobre interferencias de satlites OSG 1 Introduccin Cuando la diferencia de longitud entre dos satlites

43、 OSG que se comunican por EES es bastante pequea, no se producirn interferencias en los satlites portadores de sensores, ya que el enlace no penetra las esferas orbitales de estos ltimos. Se efectu un anlisis paramtrico para determinar el mximo de dfp que un EES podra producir a la altura de un satl

44、ite de sensor sin causar un rebasamiento del umbral de interferencia del sensor ni en el modo de exploracin ni en el de calibracin. Para ambos modos, se obtuvieron analticamente los valores mximos de dfp. Para el modo de calibracin, se efectuaron simulaciones destinadas a obtener una estadstica de l

45、as interferencias. Dicha estadstica depende de la separacin de longitudes entre los satlites OSG. La separacin fue reducindose desde su mximo de 162,6 (separacin en la que el EES OSG roza la Tierra) hasta alcanzar un nivel de interferencia algo inferior al umbral de interferencia del sensor. Los pos

46、ibles sistemas de satlites OSG presentan ganancias de antena de transmisin y recepcin entre 45 y 60 dBi, anchuras de banda entre 90 MHz y 1 GHz, y temperaturas de ruido del sistema receptor de unos 650 K. En las simulaciones efectuadas se consideraron ganancias de antena de 45, 50, 55 y 60 dBi, y un

47、a anchura de banda de 1 GHz. Para las antenas de los EES se han aplicado los diagramas de antena de la Recomendacin UIT-R S.672. Mediante simulaciones se ha ajustado la potencia de transmisin del satlite OSG, hasta alcanzar una relacin Eb/N0del EES de 12 dB. El Cuadro 4 resume las caractersticas del

48、 sensor de microondas considerado. CUADRO 4 Caractersticas del sensor de microondas con barrido transversal 2 Resultados del estudio En su modo de observacin de la Tierra, el sensor (se supone un sensor con barrido transversal) recibe interferencias a travs de los lbulos laterales de su antena, en la que se considera una ganancia de 14 dBi. Para evitar un rebasamiento del umbral de interferencia cuando el sensor se encuentra en modo de observacin de la Tierra, la dfp producida a alturas de 1 000 km o inferiores sobre la superficie de la Tierra por una nica transmisin del enlace