ITU-R S 1556 FRENCH-2002 Methodology to determine the epfd downlink level corresponding to the loss of synchronization in geostationary fixed satellite service networks caused by isyst.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.1556 1 RECOMMANDATION UIT-R S.1556 Mthode permettant de dterminer le niveau depfdcorrespondant la perte de synchronisation des rseaux satellites gostationnaires du service fixe par satellite, due au brouillage caus par des systmes non gostationnaires (Questions UIT-R 231/4 et UIT-R 73/

2、4) (2002) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que la perte de synchronisation dune liaison par satellite gostationnaire (OSG) du service fixe par satellite (SFS) peut tre extrmement prjudiciable au service assur avec cette liaison; b) que la perte de synchronisation aura une inc

3、idence directe sur la disponibilit du service assur et que ltablissement dun bilan de liaison par satellite sur la base dhypothses prudentes dpend de la connaissance des seuils de perte de synchronisation; c) que la mesure de lindisponibilit des rseaux satellite est dtermine par les effets combins d

4、es seuils lis aux quipements, des brouillages et des effets de propagation; d) que le niveau du rapport porteuse/bruit auquel survient la perte de synchronisation peut tre denviron 1 4 dB infrieur au niveau requis du rapport C/N correspondant au seuil de disponibilit (cest-dire lobjectif de plus cou

5、rt terme); e) que, dans le cas de rseaux satellites gostationnaires (OSG) intgrs aux rseaux de Terre, un rseau peut interrompre la liaison un niveau plus lev que celui qui provoquerait la perte de synchronisation du modem; f) que la Confrence mondiale des radiocommunications (Istanbul, 2000) (CMR-20

6、00) a adopt les limites de puissance surfacique quivalente sur la liaison descendante (epfd) y compris des limites oprationnelles, applicables aux systmes non OSG dans certaines bandes de frquences; g) que les oprateurs de systmes OSG doivent tre capables didentifier les zones climatiques dans lesqu

7、elles le taux de prcipitations est tel que les liaisons risquent de subir des pics de brouillage correspondant aux limites oprationnelles depfd, et quils doivent galement pouvoir estimer la sensibilit la perte de synchronisation du dmodulateur, recommande 1 de se fonder, pour dterminer les niveaux d

8、e puissance epfd correspondant la perte de synchronisation du rcepteur dune station terrienne OSG du SFS, sur la mthode expose dans lAnnexe 1. On trouvera des exemples de rsultats dans lAnnexe 2; 2 de considrer que les Notes suivantes font partie de la prsente Recommandation. NOTE 1 La dure et la fr

9、quence doccurrence des signaux brouilleurs peuvent contribuer la dtermination du niveau de brouillage maximal admissible. On observe que des vnements de brouillage multiples de courte dure peuvent induire, du fait du temps de rcupration de la synchronisation, une priode dindisponibilit plus grande q

10、ue celle conscutive des brouillages moins nombreux mais de plus longue dure. 2 Rec. UIT-R S.1556 NOTE 2 En cas de brouillage inacceptable d des niveaux de puissance epfdnon suprieurs aux limites oprationnelles, loprateur de rseau OSG a la possibilit dadapter la liaison de manire telle que le brouill

11、age soit acceptable. NOTE 3 Dans le cas de rseaux OSG du SFS prsentant des dbits binaires peu levs, le niveau du rapport C/N auquel survient la perte de synchronisation peut tre infrieur celui de rseaux prsentant des dbits binaires plus levs, alors que le temps ncessaire la rcupration de la synchron

12、isation peut tre plus important. Des tudes complmentaires seront ncessaires pour dterminer les niveaux de seuil de synchronisation des systmes dont les dbits binaires sont suprieurs 34 Mbit/s. NOTE 4 Des tudes complmentaires seront ncessaires pour dterminer les niveaux de seuil de perte de synchroni

13、sation dans des liaisons intgres des rseaux de Terre. ANNEXE 1 La prsente Annexe expose une mthode permettant aux oprateurs de systmes OSG didentifier les zones climatiques o les liaisons sont susceptibles de subir des pertes de synchronisation des niveaux de brouillage correspondant aux limites opr

14、ationnelles depfd. 1 Calcul de la puissance epfd thorique de perte de synchronisation La sensibilit la perte de synchronisation due la pluie constitue un problme mondial affectant les rseaux OSG, et les brouillages dorigine non OSG sont de nature augmenter la probabilit de perte de synchronisation d

15、ans toutes les zones de pluie. La perte de synchronisation peut tre extrmement prjudiciable certains services qui, dans les circonstances actuelles, sont assurs de manire satisfaisante par des rseaux satellite. Les rseaux OSG tant conus pour rduire les pertes de synchronisation prs de zro pour cent

16、du temps, il faut galement tenir compte des brouillages supplmentaires causs par des systmes non OSG. On peut effectuer un calcul I/N simple pour tablir si une station terrienne OSG, dans des conditions de prcipitations donnes, risque une perte de synchronisation (sync loss) due lepfd. Le calcul fai

17、t intervenir le rapport C/N en rception (C/N )sync loss= C/(N + I ) correspondant la perte de synchronisation. Le rapport (C/N )sync lossest gnralement infrieur de 1 dB environ 4 dB au rapport (C/N )requiredncessaire pour satisfaire lobjectif minimal de caractristique de taux derreur binaire (TEB) s

18、ouhaite pour la liaison (cest-dire le seuil de disponibilit). Une liaison pour laquelle (C/N ) = (C/N )required (C/N )sync loss) = 1 dB correspond un codage de dbit 1/2, alors quune valeur (C/N ) = 3 dB correspond un codage de dbit 3/4. On trouvera dans le Tableau 1 des donnes gnrales de modulation

19、et de perte de synchronisation correspondant des systmes prsentant un dbit binaire infrieur 34 Mbits/s 1. _ 1Ces informations, qui proviennent de la Recommandation UIT-R S.1522, ont t utilises pour calculer et estimer lincidence des limites depfd sur les rseaux OSG du SFS exploits dans les bandes de

20、s 14/12 GHz et dont les disponibilits sont sensibles la rcupration du rythme de synchronisation et aux brouillages causs par des rseaux non OSG du SFS. Rec. UIT-R S.1556 3 TABLEAU 1 On connat gnralement, pour une liaison donne, le niveau de dgradation du rapport C/N provoquant la perte de synchronis

21、ation. On peut de plus valuer la marge ncessaire la protection dun rseau subissant un taux de prcipitations donn dans une bande de frquences particulire (voir un exemple dans le Tableau 2). Ces informations peuvent tre utilises pour calculer les niveaux de brouillage provoquant une perte de synchron

22、isation dans le cas dune liaison OSG. Dans le cas de certaines liaisons particulirement sensibles, on peut atteindre de tels niveaux de brouillage dans certaines configurations dalignement (cest-dire lorsque la station terrienne OSG, le satellite non OSG et le satellite OSG sont aligns). TABLEAU 2 M

23、arges reprsentatives de compensation de la puissance en fonction du taux de prcipitations dans la bande des 12 GHz Modulation et codage C/(N + I ) (dB) MDP-4 dbit 7/8 6,0 MDP-4 dbit 3/4 5,3 MDP-4 dbit 1/2 3,5 MDP-8 8,1 MAQ-16 11,0 MDP-4: Modulation par quadrature de phase. MDP-8: Modulation par dpla

24、cement de phase 8 tats. MAQ-16: Modulation damplitude en quadrature 16 tats. Disponibilit sur la liaison descendante (%) Taux de prcipitations (mm/h) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 99,9 0,4 0,8 1,3 1,6 1,9 2,3 2,6 2,9 3,2 3,4 3,7 3,9 99,99 Marge ncessairesur la liaison descendante pour compenser

25、 les vanouissements dus la pluie (dB) 1,3 2,9 4,1 5,2 6,2 7,1 7,9 8,8 9,5 10,2 10,9 11,6 NOTE 1 Marge pour la pluie calcule dans la Recommandation UIT-R P.618 pour une disponibilit de 99,9% ou de 99,99%. On suppose pour toutes les stations terriennes une altitude de 0,25 km, une polarisation vertica

26、le une latitude de 40 et un angle dlvation de 20. 4 Rec. UIT-R S.1556 On peut exprimer la dgradation de la qualit de fonctionnement dune liaison de communication par un accroissement quivalent de la temprature de bruit du systme compare la temprature dune liaison non dgrade. Cette liaison peut scrir

27、e de la faon suivante: Dgradation = 10 log(T + TI) / T ) dB On peut galement montrer que dans des conditions de ciel clair, pour des liaisons conues de manire telle que la marge de seuil de disponibilit soit peu prs gale la marge pour la pluie, la perte de synchronisation se produira lorsque: Dgrada

28、tion = MR+ (C/N ) dB o: T : temprature de bruit du systme, comprenant toutes les sources de bruit connues (K) TI: accroissement de la temprature de bruit du systme d une source de brouillage supplmentaire (K) MR: marge pour la pluie sur la liaison descendante en conditions de ciel clair (dB) (C/N )

29、: diminution du seuil C/N entre lobjectif de qualit de fonctionnement le plus faible et le niveau de perte de synchronisation (dB). Ainsi, dans des conditions de ciel clair et pour des liaisons conues de manire telle que la marge de seuil de disponibilit soit peu prs gale la marge pour la pluie, la

30、relation entre la temprature de bruit du systme dans des conditions normales dexploitation, la marge supplmentaire pour la pluie et laccroissement de la temprature de bruit d au brouillage et susceptible de provoquer une perte de synchronisation, est donne par lquation (1): 10 log(T + TI) / T ) = MR

31、+ (C/N ) dB (1) On peut dterminer la puissance du brouillage reu provoquant la perte de synchronisation en rsolvant lquation (1) pour la variable TI. Le niveau de brouillage obtenu permet de dterminer le niveau depfd qui provoquerait la perte de synchronisation. Ainsi, laccroissement de la tempratur

32、e de bruit d au brouillage dorigine non OSG occasionnant la perte de synchronisation est donn par lquation (2): TI= (10(MR+ (C/N )/10 1) T K (2) On peut alors, grce lquation (3), utiliser laccroissement de la temprature de bruit, TI, d au brouillage dorigine non OSG pour calculer laccroissement rsul

33、tant de la puissance du brouillage reu, IT : IT= 10 log (k TIB) dBW (3) o : B : largeur de bande de rfrence (40 Hz) 10 log k : 10 log (constante de Boltzmann) = 228,6 dB(W/(Hz K ). Lepfd dun signal brouilleur dorigine non OSG, IT, causant une perte de synchronisation dans une rception suivant laxe d

34、e lantenne peut tre dtermine en soustrayant lquation (3) la surface dantenne quivalente, comme lindique lquation (4): epfdsync loss= IT 10 log( D2/4) dB(W/(m2 40 kHz) (4) o : D : diamtre dantenne de la station terrienne : rendement de lantenne. Rec. UIT-R S.1556 5 ANNEXE 2 On trouvera dans la prsent

35、e Annexe quelques exemples de lapplication des quations (2), (3) et (4) de lAnnexe 1. Le Tableau 3 rassemble quelques combinaisons dantenne de station terrienne/ temprature de bruit du systme prises pour hypothses dans lapplication de la prsente Recom-mandation. Ces combinaisons sont ralisables dans

36、 la pratique. Les Fig. 1 4 indiquent les niveaux depfd provoquant la perte de synchronisation de ces liaisons OSG du SFS en labsence de marge supplmentaire. On peut comparer ces valeurs celles du Tableau 22-4A du Rglement des radio-communications. TABLEAU 3 Tailles dantenne de station terrienne et t

37、empratures de bruit du systme 1556-01516316216116015915810 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60Taux de prcipitations (mm/h)FIGURE 1Niveaux depfdprovoquant la perte de synchronisation dansle cas dune antenne de station terrienne de 3 m de diamtreDisponibilit = 99,99 %; (C/N) = 1 dBDisponibilit = 99,9 %; (C/

38、N) = 1 dBDisponibilit = 99,99 %; (C/N) = 3 dBDisponibilit = 99,9 %; (C/N) = 3 dBepfd(dB(W/(m2 40kHz)Diamtre dantenne de la station terrienne (m) Temprature de bruit du systme (K) 3 350 4,5 450 6 600 10 800 6 Rec. UIT-R S.1556 1556-02516416316216116010 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60Taux de prcipitatio

39、ns (mm/h)FIGURE 2Niveaux depfdprovoquant la perte de synchronisation dansle cas dune antenne de station terrienne de 4,5 m de diamtreDisponibilit = 99,99 %; (C/N) = 1 dBDisponibilit = 99,9 %; (C/N) = 1 dBDisponibilit = 99,99 %; (C/N) = 3 dBDisponibilit = 99,9 %; (C/N) = 3 dBepfd(dB(W/(m2 40kHz)1556-

40、03516616516416316210 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60Taux de prcipitations (mm/h)FIGURE 3Niveaux depfdprovoquant la perte de synchronisation dansle cas dune antenne de station terrienne de 6 m de diamtreDisponibilit = 99,99 %; (C/N) = 1 dBDisponibilit = 99,9 %; (C/N) = 1 dBDisponibilit = 99,99 %; (C/N)

41、 = 3 dBDisponibilit= 99,9 %; C/N = 3 dBepfd(dB(W/(m2 40kHz)Rec. UIT-R S.1556 7 1556-04516816716616516416310 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60Taux de prcipitations (mm/h)FIGURE 4Niveaux depfdprovoquant la perte de synchronisation dansle cas dune antenne de station terrienne de 10 m de diamtreDisponibilit = 99,99 %; (C/N) = 1 dBDisponibilit = 99,9 %; (C/N) = 1 dBDisponibilit = 99,99 %; (C/N) = 3 dBDisponibilit = 99,9 %; (C/N) = 3 dBepfd(dB(W/(m2 40kHz)