ITU-R S 1655 FRENCH-2003 Interference mitigation techniques and frequency sharing in the bands 37 5-42 5 GHz and 47 2-50 2 GHz between geostationary-satellite fixed-satellite servixed-.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.1655 1 RECOMMANDATION UIT-R S.1655 Techniques de rduction des brouillages et partage des frquences dans les bandes 37,5-42,5 GHz et 47,2-50,2 GHz entre les rseaux gostationnaires du service fixe par satellite et les systmes non gostationnaires du service fixe par satellite (Question UI

2、T-R 231/4) (2003) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les bandes 37,5-42,5 GHz et 47,2-50,2 GHz sont attribues au SFS; b) que lexploitation de rseaux OSG du SFS et de systmes non OSG du SFS utilisant des orbites terrestres basses (LEO) ou des orbites terrestres moyennes (MEO

3、) dans ces bandes de frquences, suscite un intrt croissant; c) que lon prvoit dexploiter des systmes du SFS pour des dbits allant de la qualit visioconfrence la transmission ultra-rapide du STM-1 (155 Mbit/s) ou plus jusqu 10 STM-4 (6,22 Gbit/s); d) que la plupart des systmes du SFS quil est prvu de

4、xploiter dans ces bandes sont conus pour utiliser 3 GHz de spectre dans le sens Terre vers espace et 3 GHz ou plus dans le sens espace vers Terre; e) que dans certaines parties de la bande 37,5-42,5 GHz, la plupart des systmes du SFS devraient utiliser des stations terriennes dotes dantennes gain le

5、v et faisceau troit pour les liaisons dutilisateur (de 1 m de diamtre en gnral) et offrir une disponibilit de liaison de bout en bout dau moins 99,7%; f) que dans certaines parties de la bande 37,5-42,5 GHz, les systmes du SFS devront peut-tre utiliser des stations terriennes dotes dantennes plus gr

6、andes (jusqu 3 m de diamtre) pour les applications passerelle/pivot, stations qui devront faire lobjet dune coordination individuelle et qui seront places en des points disperss, et que ces applications exigeront une disponibilit de liaison de bout en bout dau moins 99,9%; g) que certains systmes sa

7、tellites sont conus pour fonctionner sur une petite partie seulement du champ de visibilit du satellite et quen gnral, ils assurent une couverture infrieure 5% du champ de visibilit de leurs satellites; h) que les dgradations de la propagation sont svres dans cette gamme de frquences; j) quil nest p

8、as prvu que la plupart des systmes du SFS conus pour fonctionner dans les bandes 50/40 GHz utilisent une polarisation double dans le mme faisceau et dans la mme zone en raison de la svrit des dgradations de dpolarisation dans des conditions de propagation dfavorables; toutefois, il est possible duti

9、liser des polarisations doubles pour les systmes du SFS dans ces bandes pour diffrents faisceaux gographiquement bien espacs, recommande 1 dutiliser une technique de rduction des brouillages afin de faciliter le partage des frquences entre les rseaux OSG du SFS et les systmes non OSG du SFS dans les

10、 bandes 37,5-42,5 GHz et 47,2-50,2 GHz fonctionnant avec des polarisations opposes. Cette technique de rduction des brouillages est dcrite dans les Annexes 1 et 2 de la prsente Recommandation (voir les Notes 1 et 2); 2 Rec. UIT-R S.1655 2 de considrer comme tant ralisable le partage de frquences ent

11、re des systmes non OSG du SFS et des rseaux OSG du SFS, dans une partie de ces bandes en utilisant des antennes de satellite faisceau troit et gain lev, lorsque lespacement gographique entre les stations terriennes des deux systmes considrs est suffisant (voir lAnnexe 3); 3 quil est possible, en fon

12、ction des caractristiques des systmes, dutiliser dautres techniques de rduction telles que celles dcrites dans lAnnexe 3. NOTE 1 Lapplication de la technique de rduction dcrite dans les Annexes 1 et 2 et applicable aux systmes non OSG du SFS utilisant des LEO peut ncessiter un complment dtude en rai

13、son de la variabilit avec le temps des diffrentes caractristiques des systmes du SFS en LEO et en MEO. Pour quun systme non OSG du SFS partage des frquences avec un rseau OSG du SFS, tant entendu que chacun utilise la polarisation oppose, tous les autres systmes non OSG du SFS qui couvrent la mme zo

14、ne gographique seraient obligs dutiliser le mme type et le mme sens de polarisation que le premier systme ou demployer une mthode permettant dviter le couplage faisceau principal-faisceau principal du brouillage copolaire (par exemple, la diversit de satellite). De plus, comme les systmes non OSG du

15、 SFS sont souvent conus pour une couverture mondiale et que la limitation une seule polarisation pour les rseaux OSG du SFS est une contrainte possible, il faudra peut-tre procder une tude supplmentaire pour sassurer que lutilisation de cette technique nempche pas une utilisation efficace des bandes

16、 50/40 GHz. NOTE 2 En ce qui concerne les systmes tudis dans les Annexes 1 et 2, les avantages et les inconvnients des autres techniques de rduction sont examins dans lAnnexe 3. Annexe 1 Partage de frquences entre systmes non OSG du SFS et rseaux OSG du SFS fonctionnant dans les bandes 50/40 GHz uti

17、lisant des antennes de station terrienne faisceau troit et gain lev 1 Introduction Cette Annexe prsente les rsultats de simulations effectues visant tudier la faisabilit du partage de frquences codirectionnel entre un systme non OSG du SFS et un rseau OSG du SFS dans les bandes 47,2-50,2 GHz et 37,5

18、-42,5 GHz. Le systme LEO V2 est utilis dans la prsente tude comme exemple dun systme non OSG du SFS. Les caractristiques du systme GSO V1 sont reprsentatives des rseaux satellite OSG. Deux cas de brouillage sont exposs de manire succincte. Pour le premier, on prsente les rsultats dune simulation san

19、s recours une technique de rduction des brouillages lorsque les systmes fonctionnent avec des polarisations identiques ou opposes. Dans le second cas, on utilise la technique de rduction des brouillages par diversit de satellite afin de rduire les brouillages au niveau des rcepteurs du satellite et

20、des stations dutilisateur. 2 Caractristiques techniques des systmes Les caractristiques orbitales du systme LEO V2 sont donnes dans le Tableau 1. Les Tableaux 2 et 3 contiennent respectivement les caractristiques des systmes de communication des satellites et des stations dutilisateur des deux systm

21、es. Rec. UIT-R S.1655 3 TABLEAU 1 Paramtres orbitaux du systme LEO V2 TABLEAU 2 Caractristiques des systmes de communication des satellites TABLEAU 3 Caractristiques des systmes de communication des stations dutilisateur Nombre de satellites 15 Nombre de plans orbitaux 3 Nombre de satellites par pla

22、n 5 Altitude 10 355 km Angle dinclinaison 50 Priode orbitale 6 h Espacement des plans 120 Position relative du satellite de plan plan 24 Dsignation de Walker 15/3/1 LEO V2 GSO V1 Bande de frquences de rception (GHz) 47,2 50,2 Largeur de bande de rception (GHz) 3 Gain de lantenne de rception (dBi) 46

23、,5 53,0 Ouverture de faisceau 3 dB (degrs) 0,82 0,39 Temprature de bruit du systme de rception 728 K ou 28,6 dBK Bande de frquences dmission (GHz) 37,5 42,5 Largeur de bande dmission (GHz) 3 p.i.r.e. dmission (dBW) 48,9 58,9 Selon le dbit de donnes 57,5 66,4 Selon le dbit de donnes et le diamtre de

24、lantenne dutilisateurGain de lantenne dmission (dBi) 46,5 53,0 Ouverture du faisceau 3 dB (degrs) 0,82 0,39 Densit de puissance lmission applique lantenne (maximum) (dB(W/Hz) 81,3 LEO V2 GSO V1 Bande de frquences dmission (GHz) 47,2 50,2 Largeur de bande dmission (GHz) 3 p.i.r.e. dmission (dBW) 54,7

25、 78,9 Selon le dbit de donnes et les conditions de propagation56,6 80,0 Selon le dbit de donnes et les conditions de propagation Gain de lantenne dmission (dBi) 59,7 59,7 (2,2 m) 60,8 (2,5 m) 4 Rec. UIT-R S.1655 TABLEAU 3 ( fin ) 3 Analyse des brouillages Les calculs relatifs lanalyse des brouillage

26、s ont t effectus pour deux cas distincts suivants: couplages de polarisation oppose; utilisation de la diversit de satellite comme technique de rduction des brouillages. En raison de sa nature intermittente, le brouillage par alignement doit tre exprim en termes de tolrance court terme. Actuellement

27、, il nexiste pas de critres dfinissant les niveaux de brouillage acceptables entre les rseaux OSG du SFS et les systmes non OSG du SFS dans les bandes 38/50 GHz. Toutefois, les systmes LEO V2 et GSO V1 sont conus pour offrir une disponibilit de liaison minimale de 99,5%. En fait, 10% des 0,5% dindis

28、ponibilit, plus prcisment 0,05%, sont attribus par les concepteurs au brouillage court terme caus par les autres systmes satellites, les rseaux OSG du SFS et les systmes non OSG du SFS, fonctionnant dans ces bandes de frquences. La moiti de cette dernire valeur (0,025%) est attribue au brouillage ca

29、us par les systmes satellites OSG. Les systmes LEO V2 et GSO V1 sont conus pour maintenir une marge de liaison de 3 dB, cest-dire que la valeur du rapport puissance de la porteuse densit de puissance de bruit, C/N0, est maintenue 3 dB au-dessus de la valeur correspondant la qualit de la liaison exig

30、e. Par consquent, le critre de brouillage appliquer au systme LEO V2 et GSO V1 est que le rapport I0/N0ne doit pas dpasser 0 dB pendant plus de 0,025% du temps. Le calcul du brouillage des liaisons montantes et descendantes est fond sur les hypothses suivantes: les stations terriennes non OSG et OSG

31、 du SFS sont situes au mme emplacement. La latitude et la longitude des emplacements communs des stations sont de 43,4 N et 70,2 O respectivement; le systme non OSG du SFS et le rseau OSG du SFS utilisent une commande de puissance adaptative sur les liaisons montantes afin dobtenir une marge par cie

32、l clair de 3 dB. Il ny a pas de commande de puissance sur les liaisons descendantes; les diagrammes dantenne dmission et de rception des stations dutilisateur sont conformes la Recommandation UIT-R S.580; LEO V2 GSO V1 Ouverture du faisceau 3 dB (degrs) 0,19 0,19 (2,2 m) 0,17 (2,5 m) Densit de puiss

33、ance lmission applique lantenne (maximum) (dB(W/Hz) 89,7 75,5 Selon le dbit de donnes et les conditions de propagation87,8 75 Selon le dbit de donnes et les conditions de propagation Bande de frquences de rception (GHz) 37,5 42,5 Largeur de bande de rception (GHz) 3 Gain de lantenne de rception (dBi

34、) 57,8 57,8 (2,2 m) 59,0 (2,5 m) Ouverture du faisceau 3 dB (degrs) 0,24 0,24 (2,2 m) 0,21 (2,5 m) Temprature de bruit de lantenne de rception 353 K ou 25,48 dBK Rec. UIT-R S.1655 5 les diagrammes de transpolarisation de lantenne dmission et de rception des stations dutilisateur sont conformes la Re

35、commandation UIT-R S.731; les diagrammes de rayonnement des antennes dmission et de rception du satellite sont conformes la Recommandation UIT-R S.672; les diagrammes de polarisation croise de lantenne dmission du satellite sont conformes lAppendice 30 (CMR-2000) du Rglement des radiocommunications;

36、 le rapport Eb/N0exig est de 8,0 dB; condition de ciel clair; une station terrienne dmission et de rception quipe dune antenne de 2,2 m de diamtre. 4 Rsultats de la simulation Une simulation portant sur 15 satellites non OSG et un satellite OSG situs 82,44 O a t effectue sur une priode de 24 h, avec

37、 une rsolution temporelle dune seconde. 4.1 Cas 1: polarisation oppose Les satellites LEO V2 et GSO V1 fonctionnent avec des polarisations opposes. Les Fig. 1 et 2 donnent un aperu des rsultats obtenus en termes de pourcentage de temps pendant lequel le rapport I0/N0au niveau des rcepteurs non OSG e

38、t OSG est dpass lorsque les deux systmes fonctionnent avec des polarisations opposes. Les niveaux des brouillages dpasss pendant 0,025% du temps sur la station dutilisateur OSG et les rcepteurs de satellite non OSG sont respectivement I0/N0= 9 dB et I0/N0= 17 dB. 1655-01I0/N0(dB) I0/N0(dB)50,0 45,0

39、40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,00,0010,0100,1001,00010,000%detempspendantlequelI0/N0estdpass45,0 40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,00,0010,0100,1001,00010,000%detempspendantlequelI0/N0estdpasI0/N0au niveau du rcepteur de la stationterrienne OSG (polarisation oppose)I0/N0au niveau du

40、 rcepteur du satellite non OSG(polarisation oppose)FIGURE 1Pourcentage de temps pendant lequel la valeurdu rapport I0/N0au niveau du rcepteur de lastation terrienne OSG est dpasseFIGURE 2Pourcentage de temps pendant lequel la valeurdu rapport I0/N0au niveau du rcepteur dusatellite non OSG est dpasse

41、6 Rec. UIT-R S.1655 4.2 Cas 2: diversit de satellite La diversit de satellite peut tre utilise en vue de rduire lintensit des brouillages au niveau des rcepteurs des satellites et des stations dutilisateur. Dans ce cas, on suppose que les systmes fonctionnent avec la mme polarisation. Il est intress

42、ant dtudier la possibilit dutiliser la diversit de satellite afin de rduire lintensit des brouillages au niveau des rcepteurs des satellites et des stations terriennes non OSG et OSG. Avec cette technique, pour viter le brouillage par alignement, lutilisateur du systme non OSG transfre le trafic ver

43、s un autre satellite visible lorsque lespacement angulaire entre un satellite non OSG et un satellite OSG de la station terrienne est infrieur X. Dans la prsente tude, le systme satellites OSG est suppos avoir une couverture double assure par au moins deux satellites situs sur deux positions orbital

44、es diffrentes. En gnral, il nest pas courant avec les systmes satellites OSG davoir une couverture double assure par au moins deux satellites situs sur deux positions orbitales diffrentes. En revanche, avec les systmes non OSG du SFS utilisant des orbites circulaires, la couverture double par au moi

45、ns deux satellites situs sur deux positions orbitales diffrentes est plus courante. On suppose aussi que les deux systmes fonctionnent avec la mme polarisation et que lutilisateur dun systme peut communiquer avec lun quelconque des satellites visibles du systme. Les Fig. 3 et 4 montrent lintensit de

46、s brouillages au niveau des rcepteurs de la station terrienne OSG et du satellite non OSG lorsque lon utilise la technique de diversit de satellite. Dans la prsente tude, lorsque lespacement angulaire, X, entre un satellite non OSG et un satellite OSG vu depuis une station terrienne est infrieur 0,5

47、, lutilisateur du systme OSG du SFS commute son trafic sur un autre satellite. Lintensit des brouillages au niveau des rcepteurs des stations dutilisateur et des satellites non OSG et OSG du SFS est infrieure aux critres de brouillage. Un chantillon des rsultats est donn dans les Fig. 3 et 4. 1655-03I0/N0(dB)I0/N0(dB)40,0 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,00,0010,0100,1001,00010,000%detempspendantlequelI0/N0estdpassI0/N0au niveau du rcepteur de la stationterrienne OSG (mme polarisation)FIGURE 3Pourcentage de temps pendant lequel la valeurd