ITU-R S 1593 FRENCH-2002 Methodology for frequency sharing between certain types of homogeneous highly-elliptical orbit non-geostationary fixed-satellite service systems in the 4 614G.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.1593 1 RECOMMANDATION UIT-R S.1593 Mthode de partage de frquences entre certains types de systmes homognes non gostationnaires du service fixe par satellite orbite fortement elliptique dans les bandes de frquences de 4/6 et 11/14 GHz (Question UIT-R 231/4) (2002) LAssemble des radiocom

2、munications de lUIT, considrant a) que de nombreuses bandes de frquences attribues au service fixe par satellite (SFS) peuvent tre utilises par les rseaux satellite gostationnaire (OSG) et non OSG conformment au Rglement des radiocommunications; b) que les progrs techniques permettent maintenant de

3、mettre en oeuvre des systmes satellite non OSG du SFS pouvant fournir des services lchelle rgionale ou mondiale destination de petites stations terriennes de faon conomiquement intressante; c) que certains systmes non OSG du SFS ne sont pas conus pour utiliser les techniques de diversit de satellite

4、s pour la limitation des brouillages; d) que des tudes ont montr que, sans le recours aux techniques de limitation des brouillages, il ne serait pas possible dans la pratique dutiliser en partage la mme bande de frquences entre un grand nombre de systmes non OSG du SFS de conception trs diffrente; e

5、) que des tudes ont montr quil suffisait que les systmes non OSG du SFS soient conus de manire homogne dans le but de limiter les brouillages, pour que ces systmes puissent utiliser en partage les mmes bandes de frquences; f) que, pour les systmes non OSG du SFS orbite fortement elliptique, le recou

6、rs la diversit de satellites est dun cot et dune complexit de conception tels que son utilisation pour le partage avec dautres types de systmes non OSG du SFS peut savrer difficile; g) que plusieurs systmes non OSG du SFS exploits dans les bandes 11/14 GHz et 4/6 GHz utilisant des orbites fortement

7、elliptiques (par exemple le systme USAKUS2 dcrit dans la Recommandation UIT-R S.1328) peuvent faire appel des techniques gomtriques de limitation des brouillages associes plusieurs mthodes despacement angulaire des satellites, y compris lentrelacement des satellites dans les plans orbitaux, recomman

8、de 1 dutiliser, pour les bandes 4/6 GHz et 11/14 GHz, la mthode prsente dans lAnnexe 1 pour lanalyse du partage de frquences entre des systmes satellites non OSG du SFS cofrquences et codirectionnels dont les orbites sont homognes, fortement elliptiques et subgosynchrones, cest-dire lorsque les apog

9、es, priges et inclinaisons des systmes sont identiques. NOTE 1 La mthode donne dans lAnnexe 1 peut tre galement applique dautres types de systmes non OSG du SFS. Un complment dtude est ncessaire pour savoir si les possibilits de partage sont diffrentes entre plusieurs systmes homognes non OSG du SFS

10、 du type considr dans lAnnexe 1 et des systmes non homognes non OSG du SFS. 2 Rec. UIT-R S.1593 ANNEXE 1 Mthode de partage entre certains types de systmes homognes non OSG du SFS orbite fortement elliptique dans les bandes 4/6 et 11/14 GHz 1 Introduction La mthode prsente ici sapplique au partage en

11、tre certains types de systmes non OSG du SFS homognes exploits dans les bandes 4/6 et 11/14 GHz. Par systmes homognes, on entend des systmes satellites dont les apoges, les priges et les inclinaisons sont identiques. Les systmes doivent avoir exactement les mmes trajectoires au sol sur les portions

12、actives de leurs orbites. La diffrence tient la position relative des satellites sur la trajectoire orbitale. Cette mthode sapplique aux systmes qui sont conus de manire telle que les parties de lorbite sur lesquelles les satellites mettent ou reoivent (arcs actifs) ne se tlescopent pas. Les satelli

13、tes sont entrelacs sur les mmes trajectoires au sol lorsquil y a partage entre plusieurs systmes non OSG du SFS. Elle sapplique en gnral aux systmes non OSG orbite fortement elliptique et dans lesquels les satellites nmettent ou ne reoivent que sur certaines parties de lorbite. Elle peut, toutefois,

14、 sappliquer aux autres systmes non OSG condition que les parties actives de lorbite ne sinterceptent pas. Cette approche limine les occurrences de brouillage par alignement tant donn que les arcs actifs ne sinterceptent pas. Il ne sera donc pas ncessaire dutiliser des stratgies de commutation comple

15、xes pour viter le brouillage par alignement et de connatre exactement les positions des satellites des autres constellations tant donn quils seront positionns de manire toujours avoir un espacement minimal entre deux satellites de systmes adjacents. LAppendice 1 la prsente Annexe contient un exemple

16、 dapplication de cette mthode. 2 Description de la mthode Cette mthode comporte les Etapes suivantes: Etape 1: Choisir un espacement angulaire minimal danomalie vraie entre satellites de constel-lations adjacentes. Il sagit de lespacement angulaire entre satellites adjacents de deux constellations p

17、rs de lapoge, cest-dire lorsque les satellites de constellations adjacentes sont les plus proches les uns des autres. En dautres points de larc actif (ou sur toute autre partie de lorbite), les satellites des systmes adjacents seront plus distants. Lapproche retenue ici consiste choisir lespacement

18、angulaire minimal danomalie vraie entre deux satellites de constellations adjacentes au voisinage de lapoge. Etant donn que lapoge est le point o la vitesse des satellites est la plus faible, si les satellites des constellations adjacentes sont placs de manire symtrique au voisinage de lapoge, les s

19、atellites seront alors les plus proches entre eux. Ainsi, lapoge sera choisi comme le centre de lanomalie vraie et les anomalies vraies des satellites dans les deux constellations seront gales lanomalie vraie lapoge plus le demi-espacement angulaire minimal danomalie vraie et lanomalie vraie moins l

20、e demi-espacement angulaire minimal danomalie vraie. Les anomalies vraies rsultantes (E) pour les deux satellites sont donnes par les quations (1) et (2): 2)(1angulaireEspacementapogeEE += degrs (1) Rec. UIT-R S.1593 3 2)(2angulaireEspacementapogeEE = degrs (2) Etape 2: Dterminer les positions orbit

21、ales (latitude, longitude et altitude) des satellites qui sont situs lespacement angulaire minimal danomalie vraie. A partir des valeurs des anomalies vraies et des autres paramtres orbitaux du systme, il est possible de calculer lanomalie dexcentricit (Ee), lanomalie moyenne (Em) et le temps (t) (p

22、ar rapport linstant de passage sur le nud ascendant). A partir de ces valeurs, on peut alors calculer la latitude, la longitude et laltitude orbitales des deux satellites. Les quations applicables ces calculs sont les suivantes: +=eeEEe112tgtg21degrs (3) o e est lexcentricit de lorbite. eemEeEE sin=

23、 degrs*(4) amamtEETt += )(360s (5) o: T : priode orbitale Ema : anomalie moyenne linstant de passage sur le nud ascendant, ta. )()(gt)cos(tg1aepttEilong +=degrs (6) o: i : angle dinclinaison de lorbite (degrs) p:argument du prige de lorbite (degrs) : longitude du nud ascendant de lorbite (degrs) e:

24、vitesse de rotation angulaire de la Terre (degrs/s) )sin()(sin(sin1Eilatpuegocentriq+=degrs (7) La latitude calcule dans lquation (7) est la latitude gocentrique. La latitude gographique peut tre calcule partir de la latitude gocentrique au moyen de lquation (8): () =)tg(11tg21uegocentriquegographiq

25、latJlat degrs (8) oJ est le facteur correspondant laplatissement de la Terre. _ *La solution de cette quation a t calcule en utilisant un dveloppement en sries trigonomtriques de Lagrange. 4 Rec. UIT-R S.1593 ()eeREeAltitude = )cos(1 km (9) dans laquelle: : demi grand axe de lorbite (km) Re: rayon d

26、e la Terre (km). Etape 3: Dterminer les positions des autres systmes satellites qui se trouvent sur le mme arc actif partir de lespacement angulaire minimal de lanomalie vraie et les paramtres orbitaux du systme. La diffrence danomalie moyenne entre les deux satellites qui se trouvent au point le pl

27、us proche de leur apoge permet le calcul des intervalles de temps entre les passages des satellites au-dessus dun point quelconque de la trajectoire au sol. Par exemple, si la diffrence danomalie moyenne entre les deux satellites est de 15 et que la priode orbitale des deux satellites est de 8 h, il

28、 faudra alors (Em/ 360) T = (15/360) 8 = 1/3 h = 20 min entre les passages des deux satellites en un point quelconque de lorbite. Etant donn que les satellites des diffrentes constellations suivront les mmes trajectoires au sol, on peut calculer la position des satellites des autres constellations l

29、instant o les deux premiers satellites sont au point le plus proche de leur apoge (dont lespacement angulaire est lanomalie vraie) en additionnant ou en soustrayant simplement lintervalle de temps pour les deux premiers satellites. Dans cet exemple, si un satellite avance de 20 min sur la mme trajec

30、toire au sol, le satellite suivant (qui appartient une autre constellation) sera situ en ce point de lorbite lorsque le satellite original se trouvera un espacement gal la moiti de lanomalie vraie aprs lapoge. En utilisant la diffrence de temps entre les deux premiers satellites (ces temps sont calc

31、uls lEtape 1), le temps relatif par rapport linstant de passage sur le nud ascendant pour chacun des autres satellites des autres systmes peut tre calcul en ajoutant simplement la diffrence de temps linstant o le satellite passe par lapoge ou en soustrayant la diffrence de temps linstant o le satell

32、ite se trouve avant lapoge. Etant donn linstant (par rapport linstant du noeud ascendant) du satellite du systme suivant, lanomalie moyenne, lanomalie dexcentricit, lanomalie vraie, la latitude, la longitude et laltitude du satellite peuvent tre calcules au moyen des quations suivantes: A partir du

33、nouvel instant, lanomalie moyenne est donne par lquation suivante: maamEttTE += )(360degrs (10) Lanomalie dexcentricit peut tre calcule en appliquant une solution itrative lquation (4). Lanomalie vraie est alors donne par la formule suivante: +=eeEEe112tgtg21degrs (11) La latitude, la longitude et l

34、altitude du satellite cet instant peuvent alors tre calcules en utilisant les quations (6) (9). Lintervalle de temps est ajout ou soustrait du temps concernant chaque nouveau satellite jusqu atteindre linstant o le satellite ne se trouve plus sur larc actif. Ce processus permet de calculer les posit

35、ions de tous les satellites sur larc actif. Rec. UIT-R S.1593 5 Etape 4: Dterminer le nombre de satellites et, ainsi, des systmes qui se trouvent sur larc actif. Il sagit dun simple processus qui consiste uniquement ajouter le nombre de satellites dtermin lEtape 3 de faon ce quils se trouvent sur la

36、rc actif fond sur lespacement angulaire minimal danomalie vraie. Dans certains cas, le satellite qui pntre dans larc actif et celui qui quitte larc actif appartiendront au mme systme. Dans ces cas, le nombre total de systmes dans larc actif sera gal au nombre total de satellites moins un. Etape 5: C

37、hoisir un satellite appartenant aux systmes satellites utiles et calculer le brouillage caus par chacun des autres systmes satellites au systme utile la fois sur la liaison montante et la liaison descendante et calculer le brouillage cumulatif caus par tous les systmes brouilleurs au systme utile. O

38、n choisit dabord le satellite utile et les coordonnes de la station terrienne du systme utile. Ce choix peut tre effectu de manire alatoire ou il est possible dutiliser une position de la station terrienne correspondant au cas le plus dfavorable. Pour la liaison montante, on calcule langle hors axe

39、associ lantenne de la station terrienne brouilleuse (il sagit de langle entre la direction du satellite avec lequel la station terrienne communique et la direction vers le satellite utile). Pour la liaison montante, on calcule langle hors axe associ lantenne de la station terrienne utile (il sagit d

40、e langle entre la direction vers le satellite utile et la direction vers le satellite du systme brouilleur). Les contributions au brouillage de chacun des systmes brouilleurs caus au systme utile sont calcules au moyen de lquation (12) pour la liaison montante et au moyen de lquation (13) pour la li

41、aison descendante. ()rsitESESGdfGPI,)log(2045,32)( +=dBW (12) ()()log(2045,32, wrEStssGdfGPI +=dBW (13) o: PES :puissance dmission de la station terrienne brouilleuse (dBW) i : angle hors axe de la station terrienne brouilleuse (degrs) GES,t (i): gain de lantenne de la station terrienne brouilleuse

42、dans la direction du satellite utile (dBi) f : frquence de la liaison montante (MHz) d : distance entre la station terrienne brouilleuse et le satellite utile (km) Gs,r : gain de lantenne de rception du satellite utile (dBi) Ps : puissance dmission du satellite brouilleur (dBW) Gs,t : gain de lanten

43、ne lmission du satellite brouilleur (dBi) f : frquence de la liaison descendante (MHz) 6 Rec. UIT-R S.1593 d : distance entre le satellite brouilleur et la station terrienne utile (km) w : angle hors axe de la station terrienne utile (degrs) GES,r (w): gain de lantenne de la station terrienne utile

44、dans la direction du satellite brouilleur (dBi). Le brouillage cumulatif est calcul au moyen de lquation (14). =nIcumulatifnI11010log10 dBW (14) o: n : nombre de systmes brouilleurs satellites In:contribution au brouillage du nimesystme. Etape 6: Calculer le rapport rsultant C/(I + N) rsultant du br

45、ouillage cumulatif caus par ces systmes brouilleurs la fois pour la liaison montante et la liaison descendante et qui intervient dans le bilan de liaison du systme brouilleur et calculer le rapport C/(I + N) de liaison totale. Vrifier la conformit du systme aux critres de qualit de fonctionnement re

46、quis. Il convient de noter quune autre mthode dvaluation des brouillages, telle celle qui fait appel au rapport I/N ou T/T peut tre utilise la place de celle qui utilise le rapport C/(I + N). Les rapports C/(I + N) rsultant pour la liaison montante et la liaison descendante sont calculs au moyen des

47、 quations (15) et (16). +=+10101010log10NIcumulatifNI dBW (15) )( NICNIC+=+dB (16) o: N : densit de puissance de bruit qui est gale k T B o: k : constante de Boltzmann T : temprature de bruit du rcepteur du satellite utile ou de la station terrienne utile (K) B : largeur de bande (Hz). Le rapport total C/(I + N) pour la liaison entire est calcul au moyen de lquation (17). +=