ITU-R S 1593 SPANISH-2002 Methodology for frequency sharing between certain types of homogeneous highly-elliptical orbit non-geostationary fixed-satellite service systems in the 4 14.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.1593 1 RECOMENDACIN UIT-R S.1593 Metodologa para la comparticin de frecuencias entre ciertos tipos de sistemas homogneos del servicio fijo por satlite no geoestacionario en rbitas elpticas muy inclinadas en las bandas de frecuencias 4/6 GHz y 11/14 GHz (Cuestin UIT-R 231/4) (2002) La A

2、samblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que segn el Reglamento de Radiocomunicaciones muchas bandas de frecuencias del servicio fijo por satlite (SFS) pueden utilizarse tanto en las redes de satlites geoestacionarios (OSG) como no OSG; b) que est apareciendo la tecnologa necesaria

3、para que puedan ponerse en funcionamiento sistemas redes de satlites del SFS no OSG capaces de prestar servicios regionales o mundiales a pequeas estaciones terrenas de manera rentable; c) que algunos sistemas del SFS no OSG no estn diseados para emplear la tcnica de reduccin de la interferencia de

4、diversidad de satlites; d) que los estudios han revelado que sin la utilizacin de tcnicas de reduccin de la interferencia la comparticin de las mismas bandas de frecuencias por muchos sistemas del SFS no OSG no ser factible cuando el diseo de estos sistemas vara de manera importante; e) que los estu

5、dios han revelado que mltiples sistemas del SFS no OSG con un diseo homogneo pueden compartir entre s las mismas bandas de frecuencias con slo utilizar una tcnica de reduccin de la interferencia; f) que para los sistemas del SFS no OSG con un diseo de rbitas muy elpticas, la implementacin de la dive

6、rsidad de satlites implica un diseo costoso y complejo, lo que puede hacer difcil la comparticin de frecuencias entre tales sistemas y otros tipos de sistemas del SFS no OSG; g) que mltiples sistemas del SFS no OSG que funcionan en las bandas 11/14 GHz y 4/6 GHz y utilizan un diseo orbital muy elpti

7、co (por ejemplo el USAKUS2 descrito en la Recomendacin UIT-R S.1328) pueden emplear tcnicas geomtricas de reduccin de la interferencia para compartir entre s las frecuencias mediante varios mtodos de separacin de satlites, incluido el entrelazado de satlites dentro de los planos orbitales, recomiend

8、a 1 que en las bandas 4/6 GHz y 11/14 GHz se utilice la metodologa presentada en el Anexo 1 para analizar la comparticin de frecuencias entre sistemas de satlites del SFS no OSG con la misma direccin y frecuencias y con diseo de rbitas homogneas muy elpticas y subgeoestacionarias; es decir, rbitas e

9、n las que los apogeos, los perigeos y los ngulos de inclinacin de los sistemas son idnticos. NOTA 1 La metodologa que se describe en el Anexo 1 tambin puede aplicarse a otros tipos de sistemas del SFS no OSG. Se requiere un estudio adicional para determinar si las perspectivas de comparticin son dif

10、erentes entre mltiples sistemas homogneos del SFS no OSG del tipo considerado en el Anexo 1 y sistemas no homogneos del SFS no OSG. 2 Rec. UIT-R S.1593 ANEXO 1 Metodologa para la comparticin de frecuencias entre ciertos tipos de sistemas homogneos del SFS no OSG en rbitas elpticas muy inclinadas en

11、las bandas de frecuencias 4/6 GHz y 11/14 GHz 1 Introduccin La metodologa presentada en este Anexo trata sobre la comparticin entre ciertos tipos de sistemas homogneos del SFS no OSG en las bandas de frecuencias 4/6 GHz y 11/14 GHz. Este mtodo se aplica a los sistemas con rbitas homogneas; es decir,

12、 sistemas que tienen idnticos apogeos, perigeos y ngulos de inclinacin. Los sistemas deben tener exactamente la misma traza orbital del satlite en las partes activas de sus rbitas. La diferencia estar en la fase de los satlites en la traza orbital. La metodologa se aplica a los sistemas diseados de

13、manera que no se crucen las partes de la rbita en la que los satlites transmiten o reciben (arcos activos). El mtodo incluye el entrelazado de los satlites dentro de la misma traza orbital cuando existe comparticin entre mltiples sistemas del SFS no OSG. Por lo general es aplicable a los sistemas no

14、 OSG que emplean rbitas muy elpticas en las que los satlites slo transmiten o reciben en una cierta parte de la rbita. No obstante, tambin puede aplicarse a otros sistemas no OSG siempre que las partes activas de la rbita no se crucen. Este mtodo elimina la interferencia en lnea ya que los arcos act

15、ivos no se cruzan, lo cual significa que no habr ninguna necesidad de utilizar estrategias de conmutacin complicadas para evitar los sucesos de interferencia en lnea ni ser necesario conocer las posiciones exactas de los satlites en otras constelaciones ya que estarn escalonados de tal manera que si

16、empre habr una separacin mnima entre dos satlites en los sistemas adyacentes. El Apndice 1 a este Anexo contiene un ejemplo de aplicacin de esta metodologa. 2 Descripcin de la metodologa La aplicacin de esta metodologa consta de los siguientes Pasos: Paso 1: Seleccionar un mnimo ngulo de separacin d

17、e la anomala verdadera entre los satlites en constelaciones adyacentes. Se trata del ngulo de separacin que forman dos satlites adyacentes en dos constelaciones cerca del apogeo, cuando los satlites en las constelaciones adyacentes estn a la menor distancia. En las dems posiciones del arco activo (o

18、 en cualquier otra parte de la rbita) los satlites en los sistemas adyacentes estn separados por una distancia mayor. El mtodo que aqu se sigue consiste en seleccionar un mnimo ngulo de separacin de la anomala verdadera entre dos satlites que estn en constelaciones adyacentes alrededor del apogeo. C

19、omo el apogeo es el punto en que los satlites se desplazan a la velocidad ms lenta, si los satlites en las constelaciones adyacentes estn ubicados simtricamente alrededor del apogeo sta ser la situacin en la que los satlites estarn ms cercanos unos de otros. Por lo tanto, se elegir el apogeo como el

20、 centro de anomala verdadera y las anomalas verdaderas de los satlites en las dos constelaciones sern igual a la anomala verdadera en el apogeo ms la mitad del mnimo ngulo de separacin de las anomalas verdaderas y a la anomala verdadera en el apogeo menos la mitad del mnimo ngulo de separacin de la

21、anomala verdadera. Las anomalas verdaderas resultantes (E) para los dos satlites se dan en las ecuaciones (1) y (2): 2)(1separacindenguloapogeoEE += grados (1) Rec. UIT-R S.1593 3 2)(2separacindenguloapogeoEE = grados (2) Paso 2 : Determinar las posiciones orbitales (latitud, longitud y altitud) de

22、los satlites que estn situados a la mnima separacin de la anomala verdadera. A partir de los valores de las anomalas verdaderas y los dems parmetros orbitales del sistema, es posible calcular la anomala de excentricidad (Ee), la anomala media (Em) y el tiempo (t) (en relacin con el tiempo del nodo a

23、scendente). Con estos valores se puede calcular la latitud, la longitud y la altitud orbital de los dos satlites. Las ecuaciones pertinentes para estos clculos son las siguientes: +=eeEEe112tgtg21grados (3) donde e es la excentricidad de la rbita. eemEeEE sen= grados*(4) amamtEETt += )(360s (5) dond

24、e: T : periodo de la rbita Ema: anomala media al tiempo del nodo ascendente, ta. )()(gt)cos(tg1aepttEilong +=grados (6) donde: i : ngulo de inclinacin de la rbita (grados) p:argumento del perigeo de la rbita (grados) : longitud del nodo ascendente de la rbita (grados) e: velocidad de rotacin de la T

25、ierra (grados/s) )sen()sen(sen1Eilatpageocntric+=grados (7) La latitud calculada en la ecuacin (7) es la latitud geocntrica. La latitud geogrfica puede obtenerse de la latitud geocntrica utilizando la ecuacin (8): ()=)tg(11tg21ageocntricgeogrficalatJlat grados (8) dondeJ es el factor de achatamiento

26、 en los polos. _ *La solucin a esta ecuacin se ha obtenido utilizando un desarrollo en serie trigonomtrica de Lagrange. 4 Rec. UIT-R S.1593 ()eeREeAltitud = )cos(1 km (9) donde: : semieje mayor de la rbita (km) Re: radio de la Tierra (km). Paso 3 : Determinar las posiciones de los otros sistemas de

27、satlites que estn dentro del mismo arco activo sobre la base de la mnima separacin de las anomalas verdaderas y los parmetros orbitales del sistema. La diferencia de la anomala media entre los dos satlites que estn ms cercanos al punto de su apogeo permite el clculo de los intervalos de tiempo que t

28、ardan en pasar los satlites sobre cualquier punto de la traza del satlite. Por ejemplo, si la diferencia de la anomala media entre dos satlites es de 15 y el periodo orbital de ambos satlites es 8 h, transcurrirn (Em/ 360) T = (15/360) 8 = 1/3 h = 20 min entre el paso de los dos satlites por cualqui

29、er punto de la rbita. Como los satlites en las distintas constelaciones siguen las mismas trazas, este dato permite calcular la posicin de los satlites en las otras constelaciones en el preciso instante en que los dos primeros satlites estn lo ms cerca del punto de su apogeo (distanciados por la ano

30、mala verdadera) con slo sumar o restar la diferencia de tiempo entre los dos primeros satlites. En este ejemplo, si un satlite se adelanta 20 min en la misma traza orbital, el siguiente satlite (que est en otra constelacin) pasar por ese punto de la rbita cuando el primero est a la mitad de la separ

31、acin de anomala verdadera despus de haber pasado el apogeo. Utilizando la diferencia de tiempo entre los dos primeros satlites (diferencia que se calcula en el Paso 1), puede calcularse el tiempo relativo al tiempo del nodo ascendente para cada uno de los otros satlites en los otros sistemas con slo

32、 sumar la diferencia de tiempo al tiempo del satlite que ha pasado por el apogeo o restar la diferencia de tiempo al tiempo del satlite que est antes del apogeo. Dado el tiempo (relativo al tiempo del nodo ascendente) del satlite en el siguiente sistema, pueden calcularse la anomala media, la anomal

33、a de excentricidad, la anomala verdadera, la latitud, la longitud y la altitud de ese satlite mediante las siguientes ecuaciones: A partir del nuevo tiempo, puede calcularse la anomala media: maamEttTE += )(360grados (10) La anomala de excentricidad se calcula aplicando un mtodo iterativo a la ecuac

34、in (4). La anomala verdadera se calcula posteriormente mediante la ecuacin: +=eeEEe112tgtg21grados (11) La latitud, la longitud y la altitud del satlite en ese instante pueden calcularse utilizando las ecuaciones (6) a (9). El intervalo de tiempo se suma o resta a cada nuevo satlite hasta que el sat

35、lite ya no se encuentre en el arco activo. Con este procedimiento se obtienen las posiciones de todos los satlites en el arco activo. Rec. UIT-R S.1593 5 Paso 4 : Determinar el nmero de satlites y, por lo tanto, de sistemas que estn en el arco activo. Se trata de un procedimiento sencillo que consis

36、te nicamente en sumar el nmero de satlites determinados en el Paso 3 que se encuentran dentro del arco activo sobre la base de la mnima separacin de la anomala verdadera. Puede suceder que el satlite que entra en el arco activo y el que sale del arco activo pertenezcan al mismo sistema. En estos cas

37、os, el nmero total de sistemas que se encuentran en el arco activo ser el nmero total de satlites menos uno. Paso 5 : Seleccionar un satlite que est en el sistema de satlites deseado, calcular la interferencia causada por cada uno de los otros sistemas de satlites en el sistema deseado tanto para el

38、 enlace ascendente como para el descendente y determinar la interferencia combinada que todos los sistemas interferentes producen en el sistema deseado. Despus de elegir el satlite deseado se selecciona la ubicacin de la estacin terrena para el sistema deseado. Esta seleccin puede hacerse de manera

39、aleatoria o puede utilizarse una ubicacin de la estacin terrena de caso ms desfavorable. En el enlace ascendente, se calcula el ngulo fuera del eje para la antena de la estacin terrena interferente (es el ngulo que forma la direccin del satlite con el que est comunicando la estacin terrena y la dire

40、ccin del satlite deseado). En el enlace descendente, se calcula el ngulo fuera del eje para la antena de la estacin terrena deseada (es el ngulo que forma la direccin del satlite deseado y la direccin del satlite en el sistema interferente). Las contribuciones de interferencia de cada uno de los sis

41、temas interferentes sobre el sistema deseado se calculan utilizando la ecuacin (12) para el enlace ascendente y la ecuacin (13) para el descendente. ()rsitETETGdfGPI,)log(2045,32)( +=dBW (12) ()()log(2045,32, wrETtssGdfGPI +=dBW (13) donde: PET :potencia transmitida por la estacin terrena interferen

42、te (dBW) i : ngulo fuera del eje de la estacin terrena interferente (grados) GET,t (i): ganancia de la antena de la estacin terrena interferente en la direccin del satlite deseado (dBi) f : frecuencia del enlace ascendente (MHz) d : distancia entre la estacin terrena interferente y el satlite desead

43、o (km) Gs,r : ganancia de la antena receptora del satlite deseado (dBi) Ps : potencia transmitida del satlite interferente (dBW) Gs,t : ganancia de la antena transmisora del satlite interferente (dBi) f : frecuencia del enlace descendente (MHz) 6 Rec. UIT-R S.1593 d : distancia entre el satlite inte

44、rferente y la estacin terrena deseada (km) w : ngulo fuera del eje de la estacin terrena deseada (grados) GET,r (w): ganancia de la antena de la estacin terrena deseada en la direccin del satlite interferente (dBi). La interferencia combinada se calcula mediante la ecuacin (14). =nIcombinadanI11010l

45、og10 dBW (14) donde: n : nmero de sistemas de satlites interferentes In:contribucin a la interferencia del n-simo sistema. Paso 6 : Calcular el valor resultante de C/(I + N) debido a la interferencia combinada causada por estos sistemas interferentes para el enlace ascendente y para el enlace descen

46、dente en el balance del enlace del sistema deseado y calcular el valor de C/(I + N) del enlace total. Determinar si el sistema satisface los criterios de calidad de funcionamiento necesarios. Cabe sealar que, en lugar de C/(I + N), puede utilizarse otra metodologa de evaluacin de interferencias, com

47、o I/N o T/T. La resultante C/(I + N) para el enlace ascendente y el descendente se calculan mediante las ecuaciones (15) y (16). +=+10101010log10NIombinadacNI dBW (15) )( NICNIC+=+dB (16) donde: N : densidad de potencia de ruido y es igual a k T B donde: k : constante de Boltzmann T : temperatura de ruido del receptor del satlite deseado o de la estacin terrena deseada (K) B : anchura de banda (Hz). El valor C/(I + N) para todo el enlace se calcula utilizando la ecuacin (17). +=+101010101010log10 otrasNICNICNICtotalNICdB (17) Rec. UIT-R S.1593 7 donde: C/(I + N)total:valor de C/(I + N) del