ITU-R RS 1449 SPANISH-2000 FEASIBILITY OF SHARING BETWEEN THE FSS (SPACE-TO-EARTH) AND THE EARTH EXPLORATION-SATELLITE (PASSIVE) AND SPACE RESEARCH (PASSIVE) SERVICES IN THE BAND 1.pdf

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1、 Rec. UIT-R RS.1449 1 RECOMENDACIN UIT-R RS.1449*VIABILIDAD DE LA COMPARTICIN ENTRE EL SFS (ESPACIO-TIERRA) Y LOS SERVICIOS DE EXPLORACIN DE LA TIERRA POR SATLITE (PASIVO) Y DE INVESTIGACIN ESPACIAL (PASIVO) EN LA BANDA 18,6-18,8 GHz (Cuestin UIT-R 215/7) (2000) Rec. UIT-R RS.1449 La Asamblea de Rad

2、iocomunicaciones de la UIT, considerando a) que la banda 18,6-18,8 GHz est atribuida al servicio fijo por satlite (SFS) (espacio-Tierra) a ttulo primario; b) que la banda 18,6-18,8 GHz est atribuida a los servicios de exploracin de la Tierra por satlite (SETS) (pasivo) y de investigacin espacial (pa

3、sivo) a ttulo primario en la Regin 2 y a ttulo secundario en las Regiones 1 y 3; c) que en el nmero S5.523 del RR se pide a las administraciones que limiten, en la mayor medida posible, la dfp en la superficie de la Tierra en la banda de 18,6-18,8 GHz a fin de reducir los riesgos de interferencia a

4、los sensores pasivos de los servicios SETS y de investigacin espacial; d) que el funcionamiento de los sensores pasivos en esta banda es necesario para obtener mediciones medio-ambientales indispensables a nivel mundial y no se dispone de ninguna otra banda de frecuencias para ello; e) que la banda

5、18,6-18,8 GHz es muy importante para el SFS debido al gran nmero de sistemas que se encuentran en etapa de planificacin y a la presencia de algunos sistemas ya en funcionamiento; f) que se han realizado estudios para evaluar la interferencia combinada causada a los sensores pasivos a bordo de vehcul

6、os espaciales producida por mltiples satlites de transmisin del SFS, todos ellos con haces puntuales y una zona de servicio comn, y se ha llegado a la conclusin de que se necesita imponer lmites a los sistemas tanto del SFS como del SETS (pasivo) en caso de que se lleve a cabo la comparticin (vase e

7、l Anexo 1); g) que los estudios han demostrado que los satlites del SFS en rbitas muy elpticas (HEO, highly elliptical orbit) con periodos de 8, 12 y 24 h causan menos interferencia a los sensores que los satlites OSG del SFS (vase el Anexo 2), recomienda 1 que los sensores pasivos que funcionan en

8、los servicios SETS y de investigacin espacial y toman datos cuando se encuentran sobre masas terrestres se diseen con objeto de recopilar los datos nicamente cuando se desplazan hacia el norte en el Hemisferio Norte y cuando lo hacen hacia el sur en el Hemisferio Sur, utilicen antenas con una inclin

9、acin de unos 40 con respecto al nadir y realicen las exploraciones en acimut en torno al vector velocidad del vehculo espacial; 2 que los sensores pasivos se diseen para funcionar en un entorno de interferencia basado en un valor de la dfp producida por un sistema del SFS en la superficie de la Tier

10、ra limitado a 95 dB(W/m2) en toda la banda 18,6-18,8 GHz; este valor podr ser sobrepasado hasta 3 dB durante un mximo del 5% del tiempo. ANEXO 1 Evaluacin de la interferencia potencial causada al SETS (pasivo) en la banda 18,6-18,8 GHz por los satlites OSG del SFS 1 Introduccin Los sensores por micr

11、oondas de carcter cientfico a bordo de vehculos espaciales utilizan antenas con un haz muy estrecho para obtener datos tales como la temperatura en la superficie, el contenido de humedad, el estado del mar y otros. Algunos sensores pasivos funcionan en la banda 18,6-18,8 GHz. Esta misma banda la emp

12、lean sistemas de satlite OSG del SFS. Existe la posibilidad de que estos satlites OSG causen interferencia excesiva a los sensores pasivos. _ *La Comisin de Estudio 7 de Radiocomunicaciones efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin. 2 Rec. UIT-R RS.1449 Ello se producira fundamentalment

13、e por la energa dispersada desde puntos en tierra a las antenas receptoras de estos sensores pasivos. El nivel de interferencia depende de la dfp de cada satlite OSG, del nmero de sistemas de satlites OSG simultneos, de los mtodos de reutilizacin de frecuencia que se utilicen en el SFS, de la reflec

14、tividad del terreno caracterizada por su coeficiente de dispersin y del modo de funcionamiento del sensor a bordo del vehculo espacial. En Estados Unidos de Amrica, los sensores pasivos tienen una atribucin a ttulo primario en la banda 18,6-18,8 GHz. En Estados Unidos de Amrica, la dfp del SFS se li

15、mita a 101 dB(W/(m2 200 MHz). A nivel internacional, los sensores pasivos tienen una atribucin a ttulo primario en la Regin 2 y atribuciones a ttulo secundario en las Regiones 1 y 3. En el nmero S21.4 del RR se limita la dfp del SFS a 92 dB(W/(m2 200 MHz) para ngulos de elevacin bajos y a 82 dB(W/(m

16、2 200 MHz) para ngulos de elevacin superiores. Por consiguiente, los valores potenciales de la dfp del SFS van de 101 dB(W/(m2 200 MHz) a 82 dB(W/(m2 200 MHz) a nivel mundial. Dado que los sensores pasivos a bordo de vehculos espaciales slo estaran expuestos de forma intermitente a la energa dispers

17、ada de las zonas de cobertura del SFS, conviene determinar con qu frecuencia se producirn los sucesos de interferencia excesiva. La Recomendacin UIT-R RS.1029 estipula que en las bandas de frecuencia compartidas (excepto en las bandas de absorcin), los niveles de interferencia indicados anterior-men

18、te (155 dB(W/100 MHz) para 18,6-18,8 GHz) se excedan en menos del 5% de todas las clulas de medicin en una zona de servicio del sensor en el que la prdida se produzca aleatoriamente, y en menos del 1% de las clulas de medicin en el caso en que la prdida ocurra sistemticamente en los mismos lugares.

19、El objetivo de este trabajo es identificar las zonas de excesiva interferencia para los diferentes niveles de dfp potencial del SFS. Los criterios de la Recomendacin UIT-R RS.1029 indican que la mtrica apropiada para medir la interferencia depende de la aplicacin de cada sensor y de la naturaleza de

20、 la interferencia que se produce. En la presente Recomen-dacin aparecen estimaciones de la interferencia tanto bajo determinadas condiciones (frecuencia del suceso si el sensor a bordo del vehculo espacial se encuentra dentro de una zona de cobertura del SFS) como en trminos generales (frecuencia de

21、l suceso a nivel mundial). Un segundo objetivo es evaluar las tcnicas de reduccin de la interferencia y describir un posible mtodo de reduccin de la misma que consistira en evitar que el sensor apunte directamente, o casi, a una reflexin especular. Se ha sugerido que podra conseguirse una reduccin m

22、ayor restringiendo la gama de barrido del sensor de 70 a 35. Ambos mtodos se evaluaron con respecto a un caso especfico de 4, 8 y 16 sistemas de satlites OSG del SFS, que dan servicio simultneamente a una zona de cobertura delimitada por 24 haces puntuales. El mtodo consisti en hacer uso de las simu

23、laciones de Montecarlo, en las que la interferencia causada a un sensor a bordo de un vehculo espacial se determina como si ste estuviera en rbita alrededor de la Tierra. Se tiene en cuenta el movimiento tanto de los satlites OSG, como de la Tierra y del sensor a bordo del vehculo espacial. Dado que

24、 la dispersin de energa desde la superficie de la Tierra es un fenmeno aleatorio (debido a los efectos de desvanecimiento independientes y a la variabilidad del terreno), esta aleatoriedad se incluye tambin en la simulacin. En cada instante de la simulacin se tuvo en cuenta la interferencia proceden

25、te de los 16 satlites, incluyendo la ponderacin correspondiente por la directividad y el desplazamiento angular de cada haz puntual. 2 Hiptesis de interferencia Es conveniente estimar el caso ms desfavorable de interferencia producida a un sensor pasivo de satlite del SETS por una constelacin de un

26、mximo de 16 sistemas de satlite del SFS, cada uno de los cuales proporciona una zona de cobertura comn delimitada por 22 haces adyacentes y dos haces cercanos, aunque geogrficamente separados. Todos los sistemas utilizan cuatro veces segmentacin de frecuencias para reducir al mnimo la interferencia

27、dentro del sistema. Los 16 sistemas de satlite se agrupan entonces en grupos de cuatro, lo cual compensa la segmentacin elegida para reducir an ms la interferencia entre sistemas. Una reduccin ulterior de la interferencia mutua se consigue con una separacin orbital de 2 entre los sistemas. En la Fig

28、. 1 se ilustra una situacin en la que un satlite de deteccin pasiva por microondas pasa sobre una zona de cobertura del SFS y recibe interferencia causada por la reflexin en el suelo. El sensor utiliza un haz receptor muy directivo que explora 70 en perpendicular a la direccin del movimiento. La zon

29、a de deteccin es muy pequea comparada con los haces puntuales del SFS que configuran su zona total de cobertura. En las simulaciones realizadas para este trabajo, la interferencia se calcul realizando exploraciones a intervalos de 2. Como se ha mencionado anteriormente, cada sistema segmentar su esp

30、ectro para reducir al mnimo la interferencia dentro del sistema. En la Fig. 2 se ilustra el aislamiento de cuatro haces puntuales por dicha segmentacin. El diagrama se repite a lo largo y ancho de toda la zona de cobertura. Se supone que los prximos tres sistemas escalonarn la segmentacin de forma q

31、ue el segundo sistema, por ejemplo, utilice F2 en lugar de F1, F3 en lugar de F2, y as sucesivamente. Todos los dems sistemas a partir del quinto simplemente repetirn el diagrama. El aislamiento de los Rec. UIT-R RS.1449 3 sistemas se reforzar con una separacin espacial en rbita de 2 entre cada sist

32、ema y la utilizacin de antenas directivas por los usuarios en tierra. Con esta hiptesis, cada uno de los 22 haces puntuales adyacentes dispersar potencia a partir de cuatro satlites OSG superponindose el espectro al del SETS, as como otros satlites OSG que contribuirn desde los lbulos laterales supe

33、rponindose tambin a los haces adyacentes. 1449-01FIGURA 116 sistemas de satlites OSG del SFS que causan interferenciaa un sensor a bordo de un vehculo espacialSatlitedel SETSEnerga dispersadade los sistemas del SFS16 sistemas del SFSFIGURE 1 / 1449-01 = 7 CM 1449-02F1 F2 F1 F1 F1F2 F2F3F4 F3F3F4F4F4

34、F1 F1F1F2 F2 F2F3F3F4F4FIGURA 2Cobertura tpica del SFS, 22 haces adyacentes y dos haces no adyacentesAlaskaHawaiFIGURE 2 / 1449-02 = 7 CM En caso de que no se utilicen estas tcnicas de reduccin de la interferencia entre servicios, es posible que todos los satlites presenten una segmentacin de frecue

35、ncias idntica. De ser as, cada haz dispersara energa a partir de 16 satlites. Sin embargo, dado que las huellas seguiran presentando un esquema de atribucin F1-F4, slo un sub-conjunto de estas huellas dispersara energa en superposicin con la banda del SETS. En la hiptesis que se muestra en la Fig. 2

36、, podra tratarse de 5 a 7 haces puntuales, dependiendo de la seleccin de los segmentos F1-F4. 4 Rec. UIT-R RS.1449 En los Cuadros 1 y 2 se proporcionan las caractersticas tpicas de los sistemas del SFS y del SETS, respectivamente. El modelo de coeficiente de dispersin descrito en el 3 se utiliza com

37、o base para estimar la potencia dispersada. CUADRO 1 Parmetros del SFS en la banda 18,6-18,8 GHz CUADRO 2 Parmetros de los sensores pasivos a bordo de vehculos espaciales en la banda 18,6-18,8 GHz Cobertura 22 haces adyacentes, 2 haces no adyacentes Anchura del haz de 5 dB 1,0 Mxima ganancia de la a

38、ntena 46,5 dBi dfp en la superficie de la Tierra 101,0 dB(W/(m2 200 MHz) por cada polarizacin Polarizacin RHC y LHC en cada haz Anchura de banda 200 MHz Reutilizacin de frecuencia Cada cuatro haces Diagrama de la antena Recomendacin UIT-R S.672 con LN= 25 dB y LF= 0 dBi Altitud orbital 500 km Inclin

39、acin orbital 90,0 ngulo de elevacin del eje de puntera 45,0 Diagrama de la antena dBi ngulo con respecto al eje, 57,0 0,2 21,0 0,2 90,0 ngulo de exploracin de la antena 70 Polarizacin Lineal Anchura de banda de referencia del receptor 100,0 MHz Umbral de interferencia 155 dB(W/100 MHz) Resolucin esp

40、acial de exploracin en el sentido de la trayectoria 2 km Resolucin espacial de la exploracin perpendicular a la trayectoria 2 km Prdida de polarizacin circular a lineal 1,5 dB Base para las estimaciones de la dispersin Ajustes de la curva de retrodispersin y teora de las placas Skylab/Universidad de

41、 Kansas (vase el 3) Rec. UIT-R RS.1449 5 3 Modelo de dispersin Un parmetro fundamental que afecta al nivel de interferencia causado a los sensores a bordo de vehculos espaciales es la reflectividad terrestre, indicada por el coeficiente de dispersin del terreno que est siendo explorado por el sensor

42、. Este fenmeno puede tener como consecuencia una retrodispersin de energa hacia la fuente del SFS OSG que sea inter-ceptada por un sensor a bordo de un vehculo espacial que se est alejando del nadir de la OSG. La energa tambin puede dispersarse hacia adelante afectando a un sensor que se est desplaz

43、ando hacia el nadir de la OSG. Se dispone de muchos ms datos sobre los fenmenos de retrodispersin que sobre los casos de dispersin hacia adelante. Aqu tratamos de utilizar los datos disponibles de retrodispersin y las extrapolaciones, e inferir a partir de ellos los efectos de dispersin hacia adelan

44、te. 3.1 Coeficientes de retrodispersin En la documentacin existente se han propuesto varios mtodos de simulacin para calcular los valores medios y extremos de los coeficientes de retrodispersin. Los datos obtenidos por el dispersmetro de Skylab indican, segn se muestra en la Fig. 3, una dependencia

45、del ngulo de incidencia que vara rpidamente en un arco de 0 a 10. Los valores mximos se producen con una incidencia de 0. 1449-030 1020304050201816141210864202468101214FIGURA 3Datos del dispersmetro S-193 de Skylabngulo de incidencia (grados)Regresin - valor medioRegresin - decilos superior e inferi

46、orDatos valor medioDatos - decilos superior e inferiorDatos - niveles del 5% superior e inferiorCoeficiente dedispersin(dB)Lneas de regresin para valores medios de 0 = De la expresin anterior se obtiene: 86,0)/( =tierraSobreSFSdelcoberturadeZonaP La extrapolacin para distintos lmites de dfp en la OS

47、G se obtiene desplazando las curvas de rebasamiento hacia la derecha por la cantidad en que la nueva dfp rebasa el valor 101 dB(W/(m2 200 MHz). 4.3 Tasas de aparicin de excesiva prdida de pxels Los mtodos indicados en los puntos anteriores se utilizaron para generar los resultados mostrados en el Cu

48、adro 3. Los resultados que aparecen en la Fig. 10 dependen de la hiptesis de un nmero mximo de 16 sistemas del SFS por zona de cobertura, proporcionando todos ellos cobertura con superposicin y polarizacin doble mediante 24 haces puntuales. Tambin se examinaron casos adicionales de 4 y 8 satlites por zona de cobertura del SFS. Si el lmite admisible de dfp del SFS se fija a 101 dB(W/(m2 200 MHz), las distribuciones de rebasamiento para sistemas con 4, 8 y 16 sistemas por zona de cobertura del SFS se representan en la Fig. 11. El