ITU-R S 728-1 FRENCH-1995 MAXIMUM PERMISSIBLE LEVEL OF OFF-AXIS e i r p DENSITY FROM VERY SMALL APERTURE TERMINALS (VSATs)《甚小孔径终端的离轴e i r p密度的最大允许值》.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.728-1 1 RECOMMANDATION UIT-R S.728-1*Niveau maximal admissible de la densit de p.i.r.e. hors axe des microstations (1992-1995) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les rseaux satellites gostationnaires du service fixe par satellite (SFS) exploitent les mmes band

2、es de frquences; b) que le brouillage entre rseaux du SFS contribue au bruit dans le rseau; c) quil faut protger chaque rseau du SFS satellites gostationnaires du brouillage provoqu par dautres rseaux analogues; d) quil faut spcifier les niveaux maximaux admissibles de la densit de p.i.r.e. hors axe

3、 des microstations terriennes pour favoriser lharmonisation entre rseaux satellites gostationnaires; e) que les rseaux peuvent, dans le SFS, tre brouills au niveau du rcepteur de la station spatiale; f) que lemploi dantennes prsentant de bonnes caractristiques hors axe permettra dutiliser au mieux l

4、e spectre radiolectrique et lorbite des satellites gostationnaires (OSG); g) que les progrs intervenus en matire dantennes de microstations montrent que lon peut facilement se procurer des antennes prsentant des caractristiques de lobes secondaires amliores; h) quil est possible de limiter les nivea

5、ux de densit de p.i.r.e. hors axe par le choix de lantenne et (ou) des paramtres dmission, par exemple en faisant appel un systme de correction derreur directe gain lev dans ltage de dmodulation, ou bien en utilisant la technique dtalement du spectre; j) que certains rseaux de microstations utilisen

6、t le procd daccs multiple par rpartition en code (AMRC) permettant plusieurs microstations dmettre simultanment dans le mme canal, recommande 1 que les microstations terriennes fonctionnant dans la bande des 14 GHz utilise par le SFS soient conues de faon que la densit de p.i.r.e. mise en dehors de

7、laxe principal de leur antenne, _ *La Commission dtudes 4 des radiocommunications a apport des modifications rdactionnelles cette Recommandation en 2001 conformment aux dispositions de la Rsolution UIT-R 44 (AR-2000). 2 Rec. UIT-R S.728-1 dans toute direction comprise dans un angle de 3 de lOSG, ne

8、dpasse pas les valeurs ci-aprs pour tout cart angulaire spcifi ci-dessous: Ecart angulaire par rapport laxe principal Densit maximale de p.i.r.e. par 40 kHz 2 7 7 48 33 25 log dBW 12 dBW 36 25 log dBW 6 dBW De plus, la composante contrapolaire dans toute direction, degrs de laxe du lobe principal, n

9、e devrait pas dpasser les limites suivantes: Ecart angulaire par rapport laxe principal Densit maximale de p.i.r.e. par 40 kHz 2 7 7 9,2 23 25 log dBW 2 dBW 2 que les Notes suivantes soient considres comme faisant partie de la Recommandation: NOTE 1 Les valeurs maximales de densit de p.i.r.e. donnes

10、 au 1 pourront devoir tre rduites dune valeur pouvant atteindre 8 dB dans les rseaux dont les satellites ont un espacement angulaire proche de 2. NOTE 2 Pour les systmes dont les stations terriennes sont prvues pour mettre simultanment dans la mme bande de 40 kHz, par exemple ceux utilisant lAMRC, l

11、es valeurs maximales de densit de p.i.r.e. indiques au 1 doivent tre rduites de 10 log N (dB), o N est le nombre de stations terriennes devant mettre simultanment la mme frquence. NOTE 3 Des Recommandations sont ltude pour les microstations fonctionnant dans la bande des 6 GHz et dans dautres bandes

12、. Il convient dappliquer ces bandes, titre provisoire, la Recommandation UIT-R S.524. NOTE 4 Les valeurs indiques dans le 1 peuvent tre dpasses dans la zone angulaire pour laquelle un systme dalimentation particulier peut provoquer des niveaux relativement levs de dbordement. NOTE 5 Les limites indi

13、ques au 1 pourraient tre majores, pour les trs grandes zones de service, jusquaux limites de la Recommandation UIT-R S.524. NOTE 6 LAnnexe 1 dcrit le calcul de la densit admissible de p.i.r.e. hors axe des microstations. NOTE 7 Les antennes de stations terriennes dont le rapport D/ est infrieur 50 o

14、nt en gnral des largeurs de faisceaux principaux qui dpassent un angle hors-axe de 2 3. LAnnexe 2 contient des exemples douverture angulaire de faisceaux principaux pour ce type dantenne. Les limites de p.i.r.e. hors-axe pour les angles hors-axe faibles du 1 peuvent tre respectes en limitant la dens

15、it spectrale de puissance surfacique de ces antennes. Rec. UIT-R S.728-1 3 NOTE 8 La prsente Recommandation concerne la protection entre rseaux satellites gostationnaires du SFS. Le brouillage entre systmes satellites gostationnaires et systmes satellites non gostationnaires fait lobjet dautres Reco

16、mmandations. NOTE 9 La rvision du 1 visant abaisser langle hors-axe minimum de 2,5 2 sapplique aux stations terriennes mises en service aprs 1995 pour tous les rseaux satellites gostationnaires. ANNEXE 1 Calcul de la densit admissible de p.i.r.e. hors axe des microstations 1 Bilan de bruit du systme

17、 Conformment la Recommandation UIT-R S.523, qui traite du niveau maximal admissible du brouillage dans le cas dune mission numrique par satellite, 20% du niveau total de la puissance de bruit lentre du dmodulateur sont admis pour le brouillage d dautres rseaux dans les bandes de frquences o le rseau

18、 fonctionne avec rutilisation des frquences. De mme, 6% du niveau total de la puissance de bruit sont admis pour le brouillage d une seule source. Alors que les missions hors axe des stations terriennes provoquent un brouillage de la liaison montante vers les satellites adjacents, les missions de ce

19、s derniers provoquent un brouillage de la liaison descendante vers les stations terriennes de rception. Il convient donc de rpartir encore entre les liaisons montante et descendante, la tolrance de 6% pour une source unique de brouillage. Le diamtre dantenne de la station terrienne de rception aura

20、une incidence sur cette rpartition: plus il sera important, moins le brouillage sur la liaison descendante aura dimportance en raison de la meilleure isolation hors axe, alors que le brouillage sur la liaison montante augmentera car laugmentation du facteur de qualit G/T de la station terrienne abai

21、ssera le niveau de bruit thermique total du systme. Pour dterminer la limite de p.i.r.e. hors axe des microstations, il convient dadmettre que lantenne de la station terrienne de rception, dans le rseau brouill, a un diamtre de 5 m environ. Dans ce cas, en prsence du brouillage d une seule source, l

22、e bilan de bruit pourra tre suppos infrieur 1% sur la liaison descendante (compte tenu de la caractristique de gain hors axe de lantenne) et gal 5% sur la liaison montante. Le bilan de bruit total du systme peut par ailleurs tre rparti comme suit: Bruit thermique (liaisons montante et descendante) 5

23、0% Brouillage par dautres rseaux satellites 20% (Recommandation UIT-R S.523) Brouillage par transpolarisation 25% Bruit dintermodulation d au rpteur 25% Le rapport de 5% 50% pourra donc servir comparer la densit de puissance du brouillage par source unique sur la liaison montante, avec la densit de

24、bruit thermique. 4 Rec. UIT-R S.728-1 2 Calcul du bruit thermique total du systme Pour calculer le bruit thermique total du systme, il y a lieu de prendre en considration ses composantes sur la liaison montante comme sur la liaison descendante. On calculera comme suit le rapport porteuse sur densit

25、de bruit sur la liaison montante (C/N0)U, le rapport porteuse sur densit de bruit sur la liaison descendante (C/N0)Det le rapport porteuse sur densit de bruit total (C/N0)T : 6,228)/()/(0+=SURUAUEUTGLLLeripNC (1) 6,228)/()/(0+=EDRDADSDTGLLLOBOeripNC =6,228)/( +EDRDADSURUAUETGLLLGLLLerip (2) )10/)/(1

26、0)10/)/(01(log10)/(000 DTNCNCNCU+= (3) o: p.i.r.e.E: p.i.r.e. de la station terrienne mettant le signal utile p.i.r.e.S: p.i.r.e. du satellite au point de saturation LU: affaiblissement en espace libre sur la liaison montante LD: affaiblissement en espace libre sur la liaison descendante LUA : affai

27、blissement par temps clair sur la liaison montante LDA: affaiblissement par temps clair sur la liaison descendante LUR: vanouissements dus la pluie sur la liaison montante LDR: vanouissements dus la pluie sur la liaison descendante (G/T )S: facteur de qualit du satellite (G/T )E: facteur de qualit d

28、e la station terrienne recevant le signal utile OBO : recul de sortie du satellite GS: gain en petits signaux du rpteur )()(1OBOIBOSFDeripGGSS+= (4) o: SFD : puissance surfacique de saturation du satellite IBO : recul dentre du satellite G1: gain dune antenne idale de 1 m2G1= 44,4 dB 14 GHz Si le G/

29、T quivalent de la station terrienne de rception est dfini lentre du satellite comme tant: EDRDADSEETGLLLGTG )/()/( += (5) et que le G/T quivalent total du satellite soit dfini comme tant: )10/)/(10)10/)/(01(log10)/(EESTTGTGTG += (6) on peut exprimer comme suit le rapport C/N0sur la liaison descendan

30、te et le rapport C/N0total: 6,228)/()/(0+=EEURUAUEDTGLLLeripNC (7) 6,228)/()/(0+=TURUAUETTGLLLeripNC (8) Rec. UIT-R S.728-1 5 3 Calcul de la densit maximale admissible de p.i.r.e. hors axe On admet que la densit de p.i.r.e. hors axe mise par la microstation brouilleuse est exprime sous la forme: E 2

31、5 log dB(W/40 kHz). Le rapport porteuse de liaison montante sur densit du signal brouilleur dans une largeur de bande de 40 kHz peut alors tre exprim comme suit: )log25(/0= ELeripICURE(9) Il convient de relever lhypothse que seul le signal utile est affect par les vanouissements dus la pluie sur la

32、liaison montante. Dans ces conditions, on peut calculer le rapport brouillage sur bruit thermique dans la bande de 40 kHz comme suit: BICNCNITlog10/)/(/0000= BTGLLETUAUlog106,228)/()log25( += (10) o B est gal 40 kHz. Conformment la description donne au 1 de cette Annexe, la valeur du rapport I0 /N0d

33、evrait tre infrieure 5% /50% pour satisfaire aux critres de brouillage par source unique. La valeur maximale admissible de E peut alors tre calcule comme suit: BTGLLNIETUAUlog106,228)/(log25/00+= (11) Si la frquence de la liaison montante est de 14 GHz: UATLTGE += 5,14)/(log25 (12) Il convient de re

34、marquer que les vanouissements dus la pluie sur la liaison montante nont pas dincidence sur le rapport brouillage sur bruit. Il y a toutefois lieu de tenir compte de leffet des vanouissements dus la pluie sur la liaison descendante pour le calcul de (G/T )Tcar le bilan de brouillage est dfini comme

35、tant la fraction de la puissance de bruit total qui donnerait un taux derreur binaire de 1 106; le systme est habituellement conu de telle manire que cette valeur du taux derreur binaire puisse tre obtenue mme en prsence dvanouissements dus la pluie. 4 Calcul de la p.i.r.e. devant tre mise par les m

36、icrostations On peut calculer le niveau admissible de E daprs les expressions donnes ci-dessus. Il convient toutefois de vrifier si les systmes microstations peuvent conserver leur qualit de fonction-nement dans ces conditions. Si lon admet que le gain dantenne dmission de la microstation terrienne

37、est GTet que la caractristique des lobes secondaires de lantenne puisse tre exprime par 29 25 log , la p.i.r.e. de cette microstation, p.i.r.e.Epeut tre exprime comme suit dans une largeur de 40 kHz: TEGEerip += 29 (13) A partir de lquation (8), on peut donc calculer le rapport densit de puissance d

38、e porteuse sur densit de bruit thermique par lexpression ci-aprs: BTGLLLGENCTURUAUTTlog106,228)/(29)/(00+= (14) Comme cela est expliqu au 1 de cette Annexe, on suppose que le bruit thermique reprsente 50% du bruit total. Si le rapport nergie ncessaire par bit sur densit de puissance du bruit est (Eb

39、 /N0)Ret si le facteur de conversion pour passer de C0 /N0 Eb /N0est K, lingalit suivante devrait donc tre satisfaite avec une marge de qualit globale de fonctionnement gale M (dB): %)100/%50(log10)/()/(000+TRbNCMKNE (15) 6 Rec. UIT-R S.728-1 La valeur de K est la suivante, selon le type de modulati

40、on et le procd de correction derreur directe (CED): 3 dB pour la MDP-2 avec une CED de rapport 1/2 1,3 dB pour la MDP-2 avec une CED de rapport 3/4 0 dB pour la MDP-4 avec une CED de rapport 1/2 1,7 dB pour la MDP-4 avec une CED de rapport 3/4. On peut calculer la valeur ncessaire de E daprs les exp

41、ressions (14) et (15). Il y a lieu de noter que la valeur approprie des vanouissements dus la pluie sur la liaison montante doit normalement tre prise en compte, alors que ce nest pas ncessaire pour la liaison descendante car leur effet est habituellement plus marqu dans le premier sens que dans le

42、second. 5 Rsultats numriques pour des systmes satellites courants Les valeurs maximales et minimales admissibles de E sont calcules comme indiqu au Tableau 1 pour les systmes satellites courants. Les paramtres utiliss dans les hypothses de calcul ont les valeurs donnes ci-dessous: Diamtre dantenne d

43、e station terrienne rceptrice 5 m G/T de station terrienne rceptrice par temps clair 31 dB G/T de station terrienne rceptrice par temps pluvieux 30 dB Evanouissements dus la pluie sur la liaison descendante 4 dB Evanouissements dus la pluie sur la liaison montante 3 dB Affaiblissement par temps clai

44、r sur la liaison descendante 0,5 dB Affaiblissement par temps clair sur la liaison montante 0,5 dB Gain en petits signaux dans le satellite (IBO-OBO) 4 dB Diamtre dantenne de la microstation 1,2 m Gain en mission de lantenne de la microstation 42,7 dB Rapport Eb /N0ncessaire avec une CED de rapport

45、1/2 6,4 dB Rapport Eb /N0ncessaire avec une CED de rapport 3/4 7,4 dB Marge de qualit globale de fonctionnement requise 1,5 dB Pour dfinir langle par rapport laxe principal , on utilise langle topocentrique. On admet que les angles topocentriques ont une valeur de 1,1 fois les angles gocentriques et

46、 que les satellites sont leur position nominale. Pour calculer laffaiblissement en espace libre sur la liaison descendante, on utilisera les frquences indiques dans le Tableau 1. Rec. UIT-R S.728-1 7 TABLEAU 1 Valeurs minimales et maximales admissibles de E Comme cela est indiqu dans ce Tableau, une

47、 valeur de E = 33 (dB(W/40 kHz) peut tre approprie lorsque les satellites sont espacs dau moins 3. Si lespacement angulaire est de 2, il faut utiliser une valeur infrieure de E, par exemple 25 dBW, bien que lon puisse dans ce cas mettre en MDP-2 (modulation par inversion de phase) avec une CED de rapport de 1/2. ANNEXE 2 Caractristiques des nanostations 1 Introduction La mise en orbite rcente de stations spatiales forte puissance dmission rend possible le transfert vers les nanostations