ITU-R S 1779 FRENCH-2007 Characteristics of fixed-satellite service systems using wideband spreading signals《使用宽带扩展信号的卫星固定业务系统的特性》.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.1779 1 RECOMMANDATION UIT-R S.1779 Caractristiques des systmes du service fixe par satellite utilisant des signaux avec talement sur une large bande (Question UIT-R 270/4) (2007) Domaine de comptence La prsente Recommandation fournit des exemples de mthodes relatives lutilisation de si

2、gnaux avec talement sur une large bande dans les systmes du service fixe par satellite (SFS). Ses trois Annexes contiennent un aperu gnral des techniques et des modes de mise en uvre applicables aux systmes de transmission, qui pourraient savrer utiles aux oprateurs et utilisateurs de rseaux. LAssem

3、ble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que de nouvelles techniques de transmission utilisant des signaux avec talement sur une large bande peuvent tre utilises sur les liaisons montantes et/ou les liaisons descendantes du service fixe par satellite (SFS); b) que les systmes du SFS utilis

4、ant ces technologies peuvent concerner de nouvelles applications et de nouveaux services; c) que les applications de systmes du SFS utilisant des signaux avec talement sur une large bande ont des caractristiques diffrentes dautres systmes du SFS; d) que les caractristiques des systmes du SFS utilisa

5、nt des signaux avec talement sur une large bande sont diffrentes de celles des systmes du SFS actuellement exploits; e) quil faut dfinir lincidence des brouillages des missions dun systme du SFS utilisant des signaux avec talement sur une large bande; f) quil serait utile pour les oprateurs et les u

6、tilisateurs de rseaux de disposer dune source dinformation sur les caractristiques des systmes du SFS utilisant des signaux avec talement sur une large bande, recommande 1 dutiliser les modles de systme et les caractristiques techniques figurant dans les Annexes 1 3 comme exemples de mthodes appliqu

7、er pour la mise en uvre de systmes de transmission utilisant des signaux avec talement sur une large bande pour les systmes du SFS. NOTE 1 Les lments dinformation figurant dans les Annexes 1 3 concernent les mthodes ci-aprs, savoir: Annexe 1 Transmission dinformations supplmentaires superposes aux s

8、ignaux daccs multiple par rpartition en frquence (AMRF) de systmes conventionnels du SFS. Annexe 2 Amlioration de la capacit effective des canaux dans un systme du SFS avec un certain nombre de faisceaux ponctuels troits. Annexe 3 Rduction du niveau de densit de p.i.r.e. hors axe pour correspondre a

9、ux valeurs indiques dans les Recommandations UIT-R connexes. 2 Rec. UIT-R S.1779 Annexe 1 Systme satellites utilisant des signaux avec talement sur une large bande (technologie de la squence directe (DS) 1 Introduction La prsente Annexe dcrit des techniques de transmission qui utilisent des signaux

10、avec talement sur une large bande, il est question ici dun systme satellites large bande, que lon peut appliquer pour transmettre des informations supplmentaires sans changer le plan de frquences en service du systme existant du SFS. Lune des applications du systme concernerait la transmission du tr

11、afic durgence, comme les informations relatives des tremblements de terre, les alertes en cas de tsunamis, etc. Ce type dapplication est illustr sur la Fig. 1. Pour pouvoir transmettre des signaux durgence, il convient que les terminaux dutilisateur soient compacts et peu onreux, afin que la plupart

12、 des gens puissent les installer et les utiliser en tout temps. Il serait donc indiqu que ce type de rcepteur soit quip de petites antennes ( faible gain), ce qui faciliterait galement linstallation et la maintenance. Dans les systmes AMRF conventionnels du SFS, les antennes ont gnralement un gain p

13、lus lev et doivent tre orientes en direction du satellite, en raison de la directivit de lantenne, sans compter que lorientation de lantenne est facilement assujettie des variations dues des phnomnes accidentels tels que les tremblements de terre ou les cyclones tropicaux. Par opposition aux avantag

14、es ci-dessus, les terminaux dutilisateur munis dantennes faible gain subissent les brouillages des satellites adjacents. Lutilisation de signaux avec talement devrait permettre de remdier cette dtrioration imputable aux brouillages intersystmes, cela grce leur gain par talement. Cest la raison pour

15、laquelle le signal avec talement est utilis pour ce type dapplication. Pour appliquer la technique, les diffrentes applications ci-aprs ont t values: un systme satellites utilisant des signaux avec talement sur une large bande, superposs aux signaux AMRF des systmes conventionnels du SFS; un systme

16、satellites avec des largeurs de bande spcifiques, la fois pour les signaux AMRF et pour les signaux avec talement sur une large bande. Lanalyse du bilan de la liaison correspondant cette application est prsente ci-aprs. A cet effet, divers paramtres du systme existant du SFS sont indiqus ainsi que l

17、es rsultats de lvaluation exprims en termes de dbit binaire. Il convient de noter que cette analyse tient compte de la technologie de la squence directe DS. Rec. UIT-R S.1779 3 FIGURE 1 Application de signaux avec talement sur une large bande pour la transmission du trafic durgence 2 Application 1 S

18、ystme satellites utilisant des signaux avec talement sur une large bande superposs des signaux AMRF de systmes conventionnels du SFS 2.1 Modles du systme La reprsentation conceptuelle du systme est illustre la Fig. 2. Dans une analyse prliminaire du systme satellites large bande on a choisi deux mod

19、les de systme, les modles 1 et 2, dont les caractristiques sont rsumes au Tableau 1. Le modle 1 correspond un nouveau systme satellites utilisant un rpondeur de type rgnrateur, alors que le modle 2 sapplique au systme satellites existant quip dun rpteur de type non rgnrateur. De plus, lanalyse tient

20、 compte des scnarios dcrits ci-dessous. FIGURE 2 Modle du systme satellites utilisant des signaux avec talement sur une large bande 4 Rec. UIT-R S.1779 TABLEAU 1 Modles supposs de la liaison dans un systme satellites large bande Modle 1 Modle 2 Type de rpteur Rgnrateur Non rgnrateur Largeur de bande

21、 (liaison montante/liaison descendante) 36/240 MHz 36/36 MHz Systme de transmission (liaison montante/liaison descendante) AMRF/ AMRF et signal avec talement AMRF et signal avec talement/ AMRF et signal avec talement 2.1.1 Les signaux avec talement sur une large bande sont superposs au spectre du SF

22、S existant, dans le cadre de lattribution faite au SFS. La largeur de bande des signaux avec talement sur une large bande est identique celle du rpteur du SFS, dans laquelle des porteuses AMRF multiples sont attribues. Par consquent, les signaux avec talement utiliseraient la mme frquence que plusie

23、urs signaux AMRF adjacents des mmes rseaux du SFS, avec pour effet de causer des brouillages intrasystme. 2.1.2 Dans le modle 1, on utilise une transmission conventionnelle bande troite pour la liaison montante. Pour la liaison descendante, les signaux avec talement sur une large bande sont transmis

24、 par un rpteur ayant une largeur de bande trs large, conu pour le systme satellites large bande, alors que les signaux bande troite sont achemins par des rpteurs conventionnels bande troite. La Fig. 3 reprsente une partie de la charge utile du satellite dans le modle 1, qui permet dexpliquer le trai

25、tement des signaux de la liaison montante. FIGURE 3 Diagramme du rpteur de satellite utilis dans le modle 1 2.1.3 Dans le modle 2, les signaux avec talement sur une large bande de la liaison montante sont superposs au spectre AMRF existant; les signaux AMRF ainsi que les signaux avec talement sur un

26、e large bande sont transmis par un rpteur conventionnel. Pour la liaison descendante, tout comme pour la liaison montante, les deux types de signaux sont traits par un rpteur conventionnel. 2.1.4 Le segment spatial comprend un seul satellite. Les signaux large bande et les signaux bande troite sont

27、traits dans une seule station spatiale et on utilise une mme antenne pour transmettre ces signaux sur un seul et mme faisceau de satellite. En revanche, on part de lhypothse de lutilisation dun nouveau type de terminal qui reoit uniquement les signaux avec talement provenant du satellite. Les paramt

28、res techniques du rcepteur du systme satellites large bande peuvent tre indpendants de ceux des systmes existants du SFS. Rec. UIT-R S.1779 5 2.1.5 Pour faciliter les calculs, sagissant de la liaison montante, les signaux AMRF du SFS, mais aussi les signaux avec talement sur une large bande sont tra

29、nsmis partir de la mme station terrienne; les deux types de rcepteur sont situs au mme point de la surface de la Terre, ce qui vite de tenir compte des diagrammes dantenne du satellite. 2.2 Analyse du bilan de la liaison et estimation de la qualit de fonctionnement On value le dbit binaire ralisable

30、 partir des bilans de la liaison dans les bandes des 14/12 GHz. Sachant quon utilise un rpteur et un systme de transmission conventionnels pour la liaison montante, on obtient le dbit binaire du systme satellites large bande partir des paramtres de la liaison descendante. Les calculs se droulent sel

31、on les tapes suivantes: Etape 1: A partir des paramtres types des systmes du SFS et de la valeur C/I requise pour les porteuses AMRF, on calcule la p.i.r.e. de la liaison descendante dans le systme satellites large bande, ce qui permet de dterminer le rapport C/T reu dans le rcepteur de signaux larg

32、e bande. Etape 2: A partir du rapport C/T reu qui a t dtermin, on obtient un dbit binaire idal comme premire tape de lanalyse du dbit, condition quil nexiste pas de porteuses AMRF. Etape 3: Comme pour ltape 2, on calcule le dbit binaire ralisable en tenant compte des brouillages causs au systme sate

33、llites large bande par les porteuses AMRF. La procdure est explique plus en dtail dans les sections qui suivent. 2.2.1 Etape 1 Comme indiqu la Fig. 4, les porteuses AMRF conventionnelles sont transmises dans certaines parties de la largeur de bande du rpteur alors que les signaux du systme satellite

34、s large bande sont superposs sur toute la largeur de bande du rpteur. Tout dabord, on dtermine la valeur du rapport C/I requis pour les porteuses AMRF, o C reprsente la puissance de sortie de lune des porteuses AMRF et I la puissance du systme satellites large bande. Dans cette analyse, on utilise u

35、n rapport C/I de 20 dB. Ds lors que lon a obtenu le rapport C/I requis, on calcule la valeur de p.i.r.e. admissible de la station spatiale pour le systme satellite large bande, en tenant compte de la largeur de bande occupe. Par consquent, la valeur du rapport C/T la rception dans le systme est expr

36、ime par lquation suivante: Rapport C/T la rception = p.i.r.e. Lp Mpluie+ G/T dB (1) o Lp, Mpluieet G/T reprsentent, respectivement, laffaiblissement sur le trajet en espace libre entre le satellite et le rcepteur la surface de la Terre, la marge pour la pluie et le rapport G/T de lantenne de rceptio

37、n. 6 Rec. UIT-R S.1779 FIGURE 4 Superposition des signaux du satellite large bande sur les porteuses AMRF dans la liaison descendante 2.2.2 Etape 2 Lorsque la valeur du rapport C/T la rception est connue, on calcule le dbit dinformation ralisable R par la formule: R = rapport C/T la rception (Eb/N0)

38、req+ 228,6 dB (2)o (Eb/N0)reqdsigne le rapport ncessaire entre lnergie par bit et le bruit et 228,6 la constante de Boltzmann. Ce dbit dinformation correspond la valeur idale estime du dbit dans lhypothse o il nexiste pas de porteuses AMRF bande troite. 2.2.3 Etape 3 Enfin, on calcule un dbit binair

39、e ralisable pour le systme satellites large bande sachant quil y a de nombreuses porteuses AMRF bande troite lintrieur de la largeur de bande du rpteur. Dans ce cas, le rapport C/T la rception pour la liaison descendante des porteuses AMRF est considr comme du brouillage caus au systme satellites la

40、rge bande. Pour obtenir le rapport C/T global dans le cas du modle 1, on additionne la valeur C/T du rcepteur de liaison descendante du systme satellites large bande et la dgradation de la valeur C/T du rcepteur large bande de liaison descendante qui rsulte du brouillage caus par les porteuses AMRF.

41、 Cette procdure peut galement sappliquer au modle 2. Lutilisation des canaux par des porteuses AMRF est modlise, pour les besoins de lanalyse, de la faon indique la Fig. 5. Il est tabli quune utilisation de 100% correspond lutilisation de la totalit du spectre dans la largeur de bande du rpteur par

42、de multiples porteuses AMRF bande troite alors quune utilisation de 50% correspond la moiti de la largeur de bande occupe par les porteuses AMRF. Par exemple, en cas dutilisation 100% des canaux, le systme satellites large bande a besoin dun gain dtalement plus lev de 20 dB par rapport ltape 2. On n

43、otera que pour faciliter les calculs il nest pas tenu compte ici des bandes de garde. Pour calculer le dbit binaire, on procde de la mme faon que dans ltape 2. 2.3 Rsultats de lanalyse du bilan de la liaison Les Tableaux 2 et 3 contiennent les paramtres types du systme du SFS ainsi que les valeurs d

44、e p.i.r.e. du systme satellites large bande. Comme indiqu au Tableau 3, si lon prend une valeur de 20 dB pour le rapport C/I, la densit de p.i.r.e. des signaux avec talement serait de 14,4 dB(W/MHz). Rec. UIT-R S.1779 7 FIGURE 5 Utilisation de 100% des canaux par les porteuses AMRF dans la liaison d

45、escendante TABLEAU 2 Paramtres types dun systme du SFS Paramtres Liaison montante Liaison descendante Note Largeur de bande par porteuse 72,0 MHz 36,0 MHz p.i.r.e. par porteuse 70,0 dBW 50,0 dBW Densit de p.i.r.e. 51,4 dB(W/MHz) 34,4 dB(W/MHz) TABLEAU 3 Valeurs de p.i.r.e. dans un systme satellites

46、large bande Systme AMRF Liaison montante Liaison descendante Note Densit de p.i.r.e. du systme AMRF 51,4 dB(W/MHz) 34,4 dB(W/MHz) Du Tableau 2 Rapport C/I requis (AMRF/systme satellites large bande) 20,0 dB 20,0 dB Densit de p.i.r.e. du systme satellites large bande 31,4 dB(W/MHz) 14,4 dB(W/MHz) Pou

47、r un examen plus dtaill du bilan dune liaison, on se reportera lexemple des modles 1 et 2 avec le rsum fourni dans les Tableaux 4 7. Comme indiqu au Tableau 2, avec une largeur de bande de 72,0 MHz et une valeur de p.i.r.e. de 70,0 dBW, on obtient une p.i.r.e. de 67,0 dBW dans une largeur de bande de 36 MHz pour le modle 1. Dans le modle 2 o le signal avec talement est affaibli un niveau de 20 dB au-dessous du signal AMRF, on obtient une valeur de p.i.r.e. de 47,0 dBW. On calcule le rapport C/T la rception pour la liaison montante laide de