ITU-R S 1557 SPANISH-2002 Operational requirements and characteristics of fixed-satellite service systems operating in the 50 40 GHz bands for use in sharing studies between the fi50 .pdf

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1、 Rec. UIT-R S.1557 1 RECOMENDACIN UIT-R S.1557 Requisitos de explotacin y caractersticas de los sistemas del servicio fijo por satlite que funcionan en las bandas de 50/40 GHz para su utilizacin en estudios de comparticin entre el servicio fijo por satlite y el servicio fijo*(Cuestin UIT-R 250-1/4)

2、(2002) La Asamblea de Radiocomunicaciones, considerando a) que la banda 37,5-42,5 GHz est atribuida al servicio fijo y al servicio fijo por satlite (SFS) (espacio-Tierra) a ttulo igualmente primario; b) que algunos sistemas del SFS tienen previsto proporcionar velocidades de transmisin de datos desd

3、e un modo de transferencia sncrono (STM-1) o superior hasta 10 STM-4; c) que la mayora de los sistemas del SFS proponen utilizar pequeas antenas de estacin terrena, de menos de 1 m de dimetro, para el enlace del usuario a fin de lograr una disponibilidad del enlace de extremo a extremo de al menos e

4、l 99,7%; d) que los sistemas del SFS pueden necesitar utilizar antenas de estacin terrena terminal de mayor tamao, hasta 3 m de dimetro, para aplicaciones de estacin de cabecera en las que intervienen estaciones terrenas coordinadas de forma individual con estaciones centrales dispersas geogrficamen

5、te o puntos de acceso a fibra ptica y que estas aplicaciones exigirn una disponibilidad del enlace de extremo a extremo de al menos el 99,9%; e) que es necesario determinar la posibilidad de utilizar antenas de mayor tamao, con dimetros superiores a 2,4 m (D/ 300), teniendo en cuenta los efectos de

6、la distorsin del reflector principal, las irregularidades de la superficie, la atenuacin de la cubierta protectora y los dispositivos de autoseguimiento capaces de minimizar las prdidas de puntera en esta banda; f) que algunos sistemas del SFS propuestos que funcionan en esta banda utilizan el proce

7、samiento a bordo para usuarios de pequeas estaciones terrenas terminales y emplean un transpondedor transparente para aplicaciones de estacin de cabecera o de estacin central/punto de acceso a fibra ptica; g) que en esta gama de frecuencias las degradaciones de propagacin son muy severas; h) que la

8、mayora de los sistemas del SFS tienen previsto proporcionar una proporcin de bits errneos (BER) en condiciones de cielo despejado del orden de 1 107a 1 1010; j) que los actuales sistemas planificados del SFS utilizan modulacin por desplazamiento de fase cuaternaria (MDP-4) y los futuros sistemas del

9、 SFS pueden utilizar esquemas de modulacin de orden ms elevado, tales como MDP-8 o modulacin de amplitud en cuadratura, MAQ-16, _ *Esta Recomendacin, debe sealarse a la atencin de las Comisiones de Estudio 7, 8 y 9 de Radiocomuni-caciones y del Grupo de Trabajo Mixto 4-9S de Radiocomunicaciones. 2 R

10、ec. UIT-R S.1557 recomienda 1 que en los estudios de diseo y comparticin de los sistemas del SFS en la banda 37,5-42,5 GHz se tengan en cuenta los requisitos de funcionamiento que aparecen en los Anexos 1 y 2; 2 que se tengan en cuenta las caractersticas del SFS que aparecen en los Anexos 3 a 6 dond

11、e figura informacin tcnica sobre algunos de los sistemas del SFS que funcionan en la banda 37,5-42,5 GHz, cuando se realicen estudios de comparticin entre el SFS en la banda 50/40 GHz y servicios cofrecuencia y con atribuciones tambin a ttulo primario; 3 que las administraciones que tengan previsto

12、introducir modificaciones en estos sistemas o que propongan futuras redes de satlites en las bandas de 50/40 GHz comuniquen al UIT-R las caractersticas tcnicas de la red del SFS a fin de actualizar los Anexos. ANEXO 1 Valores necesarios de los parmetros del enlace descendente en los sistemas del SFS

13、 que funcionan en la banda 37,5-42,5 GHz 1 Introduccin Este Anexo presenta los datos sobre la mnima densidad de flujo de potencia (dfp) del enlace descendente requerida en la banda 37,5-42,5 GHz para permitir a los sistemas del SFS explotados en esta banda el funcionamiento con varios tamaos de ante

14、na de estacin terrena terminal. El estudio se basa en el funcionamiento del SFS propuesto en las bandas de 50/40 GHz. Segn los ficheros de la UIT, un nmero considerable de sistemas del SFS que tienen previsto funcionar en las bandas 37,5-42,5 GHz y 47,2-50,2 GHz ha sido recibido. Estos sistemas tien

15、en previsto ofrecer velocidades de transmisin de datos desde calidad de videoconferencia, hasta transmisiones a muy alta velocidad de STM-1 (155 Mbit/s) o superiores a 10 STM-1, dirigidas a antenas de estacin terrena terminal con un dimetro comprendido entre 1 m y 3 m. La mayora de los sistemas del

16、SFS proponen utilizar pequeas estaciones terrenas terminales, con antenas de menos de 1 m de dimetro, para proporcionar una disponibilidad del enlace del 99,7%; los sistemas que utilizan tamaos de antena de estacin terrena terminal ms grandes, de 1,5 a 3 m de dimetro, para aplicaciones de estacin de

17、 cabecera a estacin de cabecera o de estacin central a estacin central, exigirn una disponibilidad del enlace ms elevada. Como las degradaciones de la propagacin son muy intensas en las bandas de 40/50 GHz, la mayora de los sistemas propuestos proporcionarn servicio con unos mnimos ngulos de elevaci

18、n superiores a los de los sistemas del SFS que funcionan en bandas de frecuencias por debajo de 30 GHz. El mnimo ngulo de funcionamiento tpico en la banda de 40/50 GHz es de 20; sin embargo, algunos sistemas, como el GSO SV tienen previsto proporcionar servicio con un ngulo de elevacin mnimo de 15.

19、En la Recomendacin UIT-R S.1328 se han incluido las caractersticas tcnicas de varios sistemas del SFS propuestos cuyo funcionamiento est previsto en estas bandas. El objeto del presente Anexo es proporcionar las caractersticas tcnicas adicionales de los sistemas del SFS que funcionan en las bandas d

20、e 40/50 GHz para su utilizacin en futuros estudios de comparticin realizadas por el UIT-R. Rec. UIT-R S.1557 3 2 Tamao de antena necesario de la estacin terrena terminal en funcin de la dfp del enlace descendente Este punto contiene los clculos de los niveles de dfp del enlace descendente necesarios

21、 para permitir a las redes de satlites del SFS explotadas en la banda de 40/50 GHz que funcionen con varios tamaos de antena de la estacin terrena terminal y con las disponibilidades del enlace deseadas. La dfp en la superficie de la Tierra puede expresarse mediante la frmula: =+=spsBWfGSdfpSrxE1log

22、10)(log2045,21/siendo: dfp : densidad de flujo de potencia (dB(W/(m2.MHz) S : intensidad de la seal recibida (dBW) BW : anchura de banda transmitida (anchura de banda necesaria) (MHz) sps : velocidad de transmisin de smbolo (Msmbolos/s) f : frecuencia (GHz) GrxE/S: ganancia en el eje de la estacin t

23、errena de recepcin (dBi). El valor de la relacin Eb/(N0+ I0) recibida en el receptor puede calcularse de la forma siguiente: )log(10)(0000sbpINSINEb+=+y )()(log10)(log20)(log204,20()(00/0000INfDGSINSINSSrxE+=+=+y +=+101000001010log10)(ININ siendo: N0= 228,6 + 10 log(T) (dB(W/Hz), densidad de potenci

24、a de ruido trmico T : temperatura de ruido del receptor de la estacin terrena + incremento de la temperatura de ruido debido a la lluvia (K) I0: autointerferencia + interferencia provocada por otros sistemas del SFS que funcionan en la misma banda (dB(W/Hz) D : dimetro de la antena de la estacin ter

25、rena (m) f : frecuencia (GHz) : eficacia de la antena de la estacin terrena bps : velocidad binaria. 4 Rec. UIT-R S.1557 Es importante observar que el enlace descendente del SFS debe satisfacer los lmites de dfp para todas las distancias oblicuas y ngulos de elevacin, mientras que el valor de Eb/N0d

26、e inters para el diseador es el valor mnimo de Eb/N0para las distancias oblicuas, ngulos de elevacin y posiciones dentro de un haz. Adems, el valor calculado de la dfp en la superficie de la Tierra se basa en condiciones de propagacin en espacio libre. El valor de Eb/N0del enlace descendente recibid

27、o en el receptor del SFS puede expresarse mediante la ecuacin: sistemadesvpcentatmbMMEOCLLINDbpsspsdfpINE05,61)()log(10)log(20log10/0000+=+siendo: Latm/cent: las prdidas atmosfricas y las prdidas por centelleo. En esta banda, tanto unas como otras son de 1,2 dB aproximadamente Lp: parmetro que depen

28、de del tamao de la antena (dB) EOC : valor tpico en el borde de la zona de cobertura, 3,5 dB Mdesv: margen de desvanecimiento debido a la lluvia necesario para lograr la disponibilidad del enlace (dB) Msistema: margen del sistema. Se atribuyen 2 dB al margen del sistema. A partir de las expresiones

29、anteriores puede demostrarse que el tamao de la antena de la estacin terrena terminal, (m), es: =+sistemadesvpcentatmbMMEOCLLINbpsspsdfpINED/000005,61)()log(10log1020110 2.1 Eb/(N0+ I0) del enlace descendente El valor de la relacin Eb/(N0+ I0) recibida necesaria depende de la modulacin (MDP-4, MDP-8

30、, MAQ-16, etc.), de la BER, de la codificacin y de las prdidas de realizacin. La mayora de los sistemas propuestos en estas bandas tienen previsto utilizar MDP-4 y proporcionar una BER del orden de 1 107a 1 109. El valor de la relacin Eb/(N0+ I0), requerido, incluidas las prdidas de realizacin, se e

31、ncuentra en una gama de 7 dB a 9 dB dependiendo de la codificacin. Si se utilizan modulaciones de grado ms elevado, tales como MDP-8, MAQ-16, etc., la Eb/(N0+ I0) requerida es notablemente superior. En este estudio se utiliza MDP-4 y MDP-8. El valor necesario de la relacin Eb/(N0+ I0) del enlace des

32、cendente depende de que la carga til del satlite funcione como un sistema con procesamiento a bordo (OBP, on-board proccessing) o un transpondedor transparente. En el primer caso, la Eb/(N0+ I0) del enlace descendente es la misma que la Eb/(N0+ I0) necesaria para lograr su BER. Cuando la carga til d

33、el satlite funciona como un transpondedor transparente, la Eb/(N0+ I0) del enlace descendente puede calcularse de la forma siguiente: =+0000)1,0()1,0(001010log10INEINEbbbnecesariaINERec. UIT-R S.1557 5 En este estudio, se supone que Eb/(N0+ I0) del enlace descendente es igual a la Eb/(N0+ I0) del en

34、lace ascendente. Por lo tanto, la Eb/(N0+ I0) del enlace descendente es 3 dB superior que la Eb/(N0+ I0) recibida necesaria. 2.2 Densidad de ruido trmico, N0, y densidad de ruido de interferencia, I0La densidad de ruido trmico, N0, puede expresarse como: N0= 228,6 + 10 log(Trx+ Tlluvia) dB(W/Hz) sie

35、ndo: Trx: la temperatura de ruido del sistema de recepcin de la estacin terrena (K). La temperatura tpica del sistema de la antena de la estacin en tierra es 800 K (temperatura de ruido de la antena = 70 K; factor de ruido del Rx = 4,5 dB; filtro/diplexor = 0,7 dB; prdida del cable = 0,3 dB) Tlluvia

36、puede calcularse como: Tlluvia= 280 (1 100,1 (margen de desvanecimiento debido a la lluvia) Por ejemplo, si el margen de desvanecimiento debido a la lluvia es 18 dB, el aumento de la temperatura de ruido debido a la lluvia es 275 K. Densidad de ruido de interferencia, I0: La densidad de ruido de int

37、erferencia calculada debe incluir la densidad de ruido dentro del sistema y entre sistemas. En este estudio, se atribuye 1,5 dB a la interferencia dentro del sistema. La interferencia entre sistemas calculada procedente de otros sistemas del SFS que funcionan en la misma banda de frecuencias depende

38、 del rgimen de cada de la antena de la estacin terrena y de la dfp del enlace descendente procedente de otros sistemas del SFS. En este estudio, se supone que todos los sistemas del SFS funcionan con la misma dfp y se supone igualmente que la rbita de satlites geoestacionarios (OSG) est ocupada a in

39、tervalos de 4. Por ejemplo, si todos los sistemas del SFS OSG funcionan con una dfp del enlace descendente de 105 dB(W/(m2.MHz), la densidad de ruido de interferencia recibida en la estacin terrena terminal con una antena de 1 m de dimetro funcionando en la banda de 40 GHz es de 203,44 dB(W/Hz). 2.3

40、 Margen de desvanecimiento debido a la lluvia necesario Como se ha indicado anteriormente, la mayora de los sistemas propuestos tienen previsto proporcionar una disponibilidad del enlace del 99,7% a los usuarios de terminales de muy pequea apertura (VSAT) y ofrecer una disponibilidad de enlace an ma

41、yor a los usuarios de estacin de cabecera a estacin de cabecera o de estacin central a estacin central. En la Fig. 1 aparece el margen de desvanecimiento necesario debido a la lluvia. Para el clculo, se ha supuesto una disponibilidad del enlace del 99,7% y un ngulo de elevacin de 25. La Fig. 2 muest

42、ra la disponibilidad del enlace de los sistemas del SFS que funcionan en la banda de 40 GHz con un margen de desvanecimiento debido a la lluvia de 18 dB. La Fig. 2 muestra que con un margen de desvanecimiento debido a la lluvia de 18 dB no se lograr la disponibilidad del enlace del 99,7% en la mayor

43、a de los emplazamientos de todo el mundo. Adems, los sistemas que tengan previsto proporcionar servicio con ngulos de elevacin inferiores a 25 deben utilizar tcnicas de reduccin de la interferencia tales como velocidades de transmisin de datos variables, diversidad de emplazamientos, diversidad de f

44、recuencias, fuerte codificacin, etc. para lograr la deseada disponibilidad del enlace. 6 Rec. UIT-R S.1557 1557-01180 140 100 60 20 20 60 100 140 180906030030609060 dB50 dB40 dB30 dB20 dB10 dB0 dBFIGURA 1Margen de desvanecimiento necesario debido a la lluvia(Banda de frecuencia = 40 GHz; ngulo de el

45、evacin = 25;disponibilidad del enlace = 99,7%)1557-02180 140 100 60 20 20 60 100 140 1809060300306090FIGURA 2Disponibilidad del enlace(Banda de frecuencia = 40 GHz; ngulo de elevacin = 25; margen de desvanecimiento debido a la lluvia = 18 dB)99,0%99,1%99,2%99,3%99,4%99,5%99,6%99,7%99,8%99,9%99,95%2.

46、4 Prdidas de puntera Las prdidas de puntera de la antena fuera del eje (dB) para una apertura circular ideal uniformemente iluminada pueden obtenerse acudiendo a frmulas de la ptica fsica: 21)(2log10=xxJPrdidas Rec. UIT-R S.1557 7 donde: )(sen =cDfx y f : frecuencia D : dimetro de la antena c : velo

47、cidad de la luz : ngulo fuera del eje J1(x) : funcin de Bessell de primer orden. En la Fig. 3 se representan las prdidas de puntera en funcin del tamao de la antena de la estacin terrena terminal para un ngulo fuera del eje de 0,1. En este estudio, se ha atribuido un valor de 0,7 dB a las prdidas de

48、 puntera de la antena de la estacin terrena terminal. 1557-031201234567FIGURA 3Prdidas de puntera de la antena en funcin del tamao de la antena(ngulo fuera del eje = 0,1)Prdidas(dB)Tamao de la antena (m)0,5 0,75 1,25 1,5 1,75 2,25 2,5 2,752.5 Resultados La Fig. 4 muestra el tamao de la antena de la estacin terrena terminal en funcin del nivel de dfp del enlace descendente. Los clculos se han basado en las s