ITU-R S 1591 FRENCH-2002 Sharing of inter-satellite link bands around 23 32 5 and 64 5 GHz between non-geostationary geostationary inter-satellite links and geostationary geostatio.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.1591 1 RECOMMANDATION UIT-R S.1591 Partage des bandes du service inter-satellites autour des 23, 32,5 et 64,5 GHz, entre liaisons inter-satellites non gostationnaires/gostationnaires et liaisons inter-satellites gostationnaires/gostationnaires (Question UIT-R 265/4) (2002) LAssemble de

2、s radiocommunications de lUIT, considrant a) que lon utilise, ou que lon prvoit dutiliser les attributions de frquences du service inter-satellites (SIS) 22,55-23,55 GHz, 24,45-24,75 GHz, 32,0-33,0 GHz et 59,3-71,0 GHz pour des liaisons inter-satellites (LIS) entre systmes satellites gostationnaires

3、 (OSG); b) que lon utilise ou que lon prvoit dutiliser les attributions de frquences du SIS 22,55-23,55 GHz, 24,45-24,75 GHz, 32,0-33,0 GHz et 59,3-71,0 GHz pour des LIS entre satellites OSG et non OSG; c) que lUIT-R doit disposer de critres et de mthodes de calcul pour valuer les possibilits de par

4、tage de frquences entre des LIS du type mentionn au point b) du considrant et des LIS du type mentionn au point a) du considrant; d) que les critres et mthodes de calcul mentionns au point c) du considrant peuvent permettre au Bureau des radiocommunications (BR) de traiter les fiches de notification

5、 soumises au titre de lAppendice 4 du Rglement des radiocommunications (RR) concernant le spectre attribu des LIS du type mentionn au point b) du considrant; e) que les simulations dcrites dans lAnnexe 1 montrent que des brouillages importants entre LIS des types mentionns aux points a) et b) du con

6、sidrant exploites aux mmes frquences ne se produisent que dans un petit nombre de cas, et uniquement durant un faible pourcentage de temps; f) que lAnnexe 1 permet galement de vrifier que les niveaux maximaux de brouillage se produisent lorsque le satellite non OSG et le satellite OSG de la liaison

7、LIS considre se trouvent simultanment dans le plan quatorial, et quil est donc possible de calculer manuellement ces niveaux; g) que, compte tenu des points e) et f) du considrant, le partage des frquences entre les deux types de LIS susmentionns sera facilit par la coordination, et que la coordinat

8、ion pourrait tre inutile dans de nombreux cas; h) que la ncessit de coordination peut tre vrifie simplement en calculant les valeurs minimales des rapports porteuse/brouilleuse, C/I, et en les comparant une valeur C/I seuil, recommande 1 de tenir compte du fait que, dans la plupart des cas, le parta

9、ge des frquences entre une LIS non OSG/OSG et une LIS OSG/OSG est ais et que la coordination nest que rarement ncessaire; 2 de dterminer la ncessit ventuelle de coordination grce la mthode dcrite dans lAnnexe 2; 2 Rec. UIT-R S.1591 3 deffectuer une coordination si la valeur minimale du rapport C/I d

10、ans une largeur de bande de 1 MHz pour lun quelconque des quatre rcepteurs intervenant dans les deux LIS (valeur calcule grce la mthode de lAnnexe 2) est infrieure la valeur C/N indique pour ce rcepteur au point C.8 e) de lAppendice 4 du RR, + 3 dB ou, en labsence de cette valeur de C/N, si C/I mini

11、mal est infrieur 30 dB; 4 aux parties concernes dutiliser les indications de lAnnexe 1 aux fins de coordination dans le cas o la coordination savre ncessaire au titre des points 2 et 3 du recommande. ANNEXE 1 Etude des brouillages entre une LIS non OSG/OSG et une LIS OSG/OSG 1 Faisabilit du partage

12、des frquences entre LIS Les diamtres dantenne des systmes LIS fonctionnant dans les bandes hyperfrquences varient gnralement entre 0,5 2 m. Dans la gamme de frquences la plus basse attribue au SIS (22,55-23,55 GHz), une antenne de 0,5 m de diamtre prsente un gain denviron 39 dBi et une largeur de fa

13、isceau mi-puissance denviron 2. Cette largeur de faisceau peut tre de quelques diximes de degr pour des antennes de plus grand diamtre exploites des frquences plus leves. La variation angulaire de pointage dune antenne LIS est grande, ce qui rduit la probabilit doccurrence ou de quasi-occurrence de

14、brouillages causs par une autre LIS. En 2001, le nombre de systmes utilisant des attributions du SIS tait faible. Il devrait saccrotre, mais sera vraisemblablement frein par la mise en oeuvre des communications spatiales optiques. Il restera de toute faon infrieur au nombre de systmes utilisant des

15、liaisons du service fixe par satellite (SFS), pour lesquels le partage des frquences est effectu avec succs grce la coordination. Les brouillages causs ou subis par une LIS quelconque comprenant un satellite non OSG, dpendent de la configuration gomtrique variable en fonction du temps. On nobservera

16、 donc des brouillages importants que durant des priodes trs courtes correspondant la configuration gomtrique la plus dfavorable ou une situation trs proche de celle-ci. Dans tous les autres cas, la discrimination dantenne lune des extrmits (ou aux deux extrmits) du trajet soumis au brouillage sera i

17、mportante, ce qui rduira la puissance de celui-ci. 2 Choix des paramtres LIS pour le calcul des statistiques de brouillage Une base de donnes du BR labore partir de fichiers dattribution du spectre a permis de dterminer les paramtres dmission LIS (du type non OSG/OSG ou OSG/OSG) dans les trois bande

18、s de frquences associes un certain nombre de satellites MEASAT OSG et sur orbite terrestre basse (LEO, low Earth orbit) (Malaisie). Elle a galement permis dobtenir les paramtres LIS 32 GHz associes aux satellites LUXSAT (Luxembourg) et les paramtres LIS 67 GHz associes aux satellites SMO-GEO (France

19、). Par ailleurs, des informations utiles sur les LIS OSG/OSG ont t tires des Recommandations UIT-R S.1151 (bande des 32,5 GHz), UIT-R S.1326 (bande des 51 GHz du SFS) et UIT-R S.1327 (bande des 62,2 GHz). Rec. UIT-R S.1591 3 Les Etats-Unis dAmrique disposent actuellement de plusieurs systmes spatiau

20、x utilisant des LIS dans les attributions du SIS entre 56 et 65 GHz. Il sagit des systmes USBL, USFD, USGAE, USGX, USLL et MILSTAR, qui sont, selon le cas, en phase de projet de conception, de dveloppement ou dexploitation. Les orbites utilises sont de type LEO, orbite terrestre haute (HEO, high Ear

21、th orbit) ou OSG, avec les combinaisons LIS associes (OSG-OSG, LEO-OSG et OSG-LEO, HEO-OSG et OSG-HEO notamment). On sest enfin report la Recommandation UIT-R S.1328 pour les donnes orbitales et autres paramtres pertinents relatifs aux systmes non OSG du SFS avec traitement embarqu (qui peuvent mett

22、re en oeuvre des LIS dans les bandes dintrt). Pour limiter ltude, il a t dcid dexaminer lensemble des donnes disponibles et den dduire des groupes de paramtres pour les LIS LEO/OSG, orbite terrestre moyenne (MEO, medium Earth orbit)/OSG ou OSG/OSG (chaque type de liaison est fictive mais possde des

23、caractristiques propres aux systmes rpertoris). Quatre exemples de LIS OSG/OSG ont t considrs, et les paramtres obtenus figurent dans le Tableau 1. La mthode de transfert du satellite le plus proche a t modlise pour lextrmit non OSG dune liaison non OSG/OSG. Le diagramme dantenne modlis dans chaque

24、cas correspond celui dfini dans la Recommandation UIT-R S.672 (alimentation unique, premier lobe latral 25 dB). Chaque LIS a t traite isolment (il na pas t tenu compte des gains dmission couplant une LIS une liaison prcdente ou suivante). Le cas de plusieurs satellites dun systme brouilleur mettant

25、simultanment vers un mme satellite na pas t modlis. On suppose quune telle configuration ne conduirait qu diminuer faiblement les valeurs C/I minimales calcules ici; ces valeurs minimales seraient atteintes plus frquemment, mais toujours pendant un faible pourcentage de temps. La p.i.r.e. requise po

26、ur une LIS donne dpendant entre autres de sa longueur, il a t ncessaire de calculer cette puissance sparment pour chaque liaison. On a suppos pour cela un rapport oprationnel C/N de 15 dB lentre de chaque rcepteur calcul comme suit: p.i.r.e. 20 log (4 d/) + G 10 log (k T B) = 15 dB o: d : longueur d

27、u trajet (m) (valeur maximale pour une LIS non OSG/OSG) : longueur donde (m) G : gain sur laxe de lantenne de rception (dBi) k : constante de Boltzmann (228,6 dB(W/(Hz .K) T : temprature de la liaison rapporte lentre du rcepteur (K) B : largeur de bande de rfrence (1 MHz). 4 Rec. UIT-R S.1591 TABLEA

28、U 1 Paramtres de LIS types dans les bandes du SIS au-dessous de 71 GHz Type de LIS LEO/OSG MEO/OSG OSG/OSG (A) OSG/OSG (B) OSG/OSG (C) OSG/OSG (D) Forme des orbites Circulaire Altitude des orbites (km) 1 400 10 360 35 786 Nombre de plans orbitaux 7 (+OSG) 4 (+OSG) 1 Nombre de satellites par plan 9 (

29、+1 dans le cas OSG) 6 (+1 dans le cas OSG) 2 Inclinaison non OSG (degrs) 48 82,5 0 Dplacement du noeud ascendant (degrs) 25,714 45 0 Dplacement danomalie vraie (degrs) 0 Sans objet Longitude(s) du/des satellite(s) OSG (E) 3 0 et 159,3 0 et 158,74 0 et 133,23 0 et 9,99 Ecart angulaire entre plans adj

30、acents (degrs) 28,57 45 Sans objet Mthode de transfert Satellite LEO le plus proche Satellite MEO le plus proche Sans objet Mthode de pointage du faisceau du satellite Poursuite Fixe Diamtre dantenne LIS (m) 1 Gain de crte de lantenne LIS (dBi) 23 GHz 32,5 GHz 62,2 GHz 45,4 48,4 54,0 Diagramme dante

31、nne LIS Recommandation UIT-R S.672 LN= 25 dB Ouverture de faisceau LIS (degrs) 23 GHz 32,5 GHz 62,2 GHz 0,91 0,65 0,34 Longueur LIS (km) Variable, 43 au maximum Variable, 45 au maximum 83 128 82 877 77 396 7 339 C/N lentre du rcepteur (dB) 15 p.i.r.e./MHz (dBW) 41,8 42,4 47,6 47,5 46,9 26,5 Temprate

32、ur de bruit du systme LIS (K) 700 Rec. UIT-R S.1591 5 3 Modle de simulation La gomtrie dtaille des quatre LIS OSG/OSG considres est reprsente sur la Fig. 1. Bien que les calculs manuels des niveaux maximaux de brouillage dans les directions de transmission aller et retour aient t effectus afin de vr

33、ifier par simulation les rsultats de ces calculs, la modlisation dune seule direction a t suffisante pour notre tude. Le modle considr a permis de simuler les missions du satellite SG1vers le satellite SG2et du satellite SN1vers le satellite SN2, et donc les brouillages causs par SN1 SG2et par SG1 S

34、N2. Le satellite SN1(qui nest pas reprsent sur la Fig. 1), appartient la constellation non OSG et correspond des satellites diffrents dans le temps suivant la stratgie de poursuite utilise. 1591-01SG1CSG1BSG1ASG1DSG2SN2DABCOFIGURE 1Exemple de LIS OSG/OSGRayonOSG42 162 kmRayon delenveloppeorbitale ME

35、O16 736 kmRayon delenveloppeorbitale LEO7 776 kmExemple dune extrmit OSGdune liaison non OSG/OSGLISOSG/OSG(B)LISOSG/OSG(A)LISOSG/OSG(C)LISOSG/OSG(D)OA = 7 576 kmOB = 7 776 kmOC = 16 736 kmOD = 42 002 kmSG2OSG1A= 159,3SG2OSG1B= 158,7SG2OSG1C= 133,2SG2OSG1D= 10SN2OSG2= 36 Rec. UIT-R S.1591 On a simul

36、dans la plupart des cas une sparation gomtrique de 3 entre une extrmit dune liaison OSG/OSG et lextrmit OSG dune liaison non OSG/OSG, car cela correspond lespacement minimal le plus frquent entre des systmes OSG du SFS exploits aux mmes frquences et couvrant la mme zone. SG2a ainsi t plac 0, et SN2

37、3 O. Dans le cas dune LIS OSG/OSG(A), la longitude du satellite lautre extrmit (SG1(A) a t fixe 159,3 E, ce qui correspond la LIS la plus grande possible pour un brouillage caus par SG1(A) SN2(si la LIS tait plus grande, le trajet de brouillage serait bloqu par la Terre). La LIS OSG/OSG(B) correspon

38、d au cas dune liaison tangente lenveloppe orbitale de la constellation LEO, la LIS OSG/OSG(C) permettant dtudier le cas dune liaison tangente lenveloppe orbitale de la constellation MEO. Le cas dune LIS OSG/OSG(D) correspondant une liaison courte sur seulement 10 de longitude, a galement t tudi des

39、fins dexhaustivit. Une seule simulation de ce modle a permis dobtenir 48 relevs de statistiques C/I: a) brouillages causs par une LIS LEO/OSG une LIS OSG/OSG(A) dans chacune des trois bandes du SIS; b) brouillages causs par une LIS LEO/OSG une LIS OSG/OSG(B) dans chacune des trois bandes du SIS; c)

40、brouillages causs par une LIS LEO/OSG une LIS OSG/OSG(C) dans chacune des trois bandes du SIS; d) brouillages causs par une LIS LEO/OSG une LIS OSG/OSG(D) dans chacune des trois bandes du SIS; e) brouillages causs par une LIS MEO/OSG une LIS OSG/OSG(A) dans chacune des trois bandes du SIS; f) brouil

41、lages causs par une LIS MEO/OSG une LIS OSG/OSG(B) dans chacune des trois bandes du SIS; g) brouillages causs par une LIS MEO/OSG une LIS OSG/OSG(C) dans chacune des trois bandes du SIS; h) brouillages causs par une LIS MEO/OSG une LIS OSG/OSG(D) dans chacune des trois bandes du SIS; i) brouillages

42、causs par une LIS OSG/OSG(A) une LIS LEO/OSG dans chacune des trois bandes du SIS; j) brouillages causs par une LIS OSG/OSG(B) une LIS LEO/OSG dans chacune des trois bandes du SIS; k) brouillages causs par une LIS OSG/OSG(C) une LIS LEO/OSG dans chacune des trois bandes du SIS; l) brouillages causs

43、par une LIS OSG/OSG(D) une LIS LEO/OSG dans chacune des trois bandes du SIS; m) brouillages causs par une LIS OSG/OSG(A) une LIS MEO/OSG dans chacune des trois bandes du SIS; n) brouillages causs par une LIS OSG/OSG(B) une LIS MEO/OSG dans chacune des trois bandes du SIS; Rec. UIT-R S.1591 7 o) brou

44、illages causs par une LIS OSG/OSG(C) une LIS MEO/OSG dans chacune des trois bandes du SIS; p) brouillages causs par une LIS OSG/OSG(D) une LIS MEO/OSG dans chacune des trois bandes du SIS. Chaque simulation a t mene sur environ six jours de temps orbital, avec des pas temporels dune seconde. Environ

45、 6 24 60 60 = 518 400 valeurs de C/I ont donc t chantillonnes pour chacun des 48 scnarios, ce qui a permis dobtenir de manire suffisamment fine les diffrentes fonctions de distribution cumulative (CDF). 4 Rsultats Le modle a dabord t simul pour le scnario de rfrence, suivant lequel le satellite SN2e

46、st plac 3 W (cest-dire 3 du satellite SG2). Les rsultats ont t reprsents sous forme de distributions temporelles cumulatives de C/I. Comme prvu, tous les brouillages observs ont vari dans le temps, ce qui confirme lintuition selon laquelle le partage des frquences doit tre fond sur un critre court t

47、erme. Pour la plupart des liaisons, mme les niveaux de brouillage court terme taient ngligeables et les valeurs de C/I ne se sont jamais approches dun quelconque seuil de brouillage. La valeur minimale de C/I (environ 31,5 dB) a t observe pour des brouillages causs 23 GHz par une LIS MEO/OSG une LIS OSG/OSG(B). Les rsultats correspondant ce cas, et au cas le plus favorable LIS OSG/OSG(D), sont reprsents sur les Fig. 2 et 3. Les autres Figures (14 Figures comportant chacune 3 courbes) ont galement t labores. 1591-0220 28 36 6844 9252 8460 10076101102103104110210C/I (