ITU-R S 728-1 SPANISH-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 RECOMENDACIN UIT-R S.728-1*Mximo nivel admisible de densidad de p.i.r.e. fuera del eje procedente de terminales de muy pequea apertura (VSAT) (1992-1995) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que redes de satlites geoestacionarios del servicio fijo por s

2、atlite (SFS) funcionan en las mismas bandas de frecuencias; b) que la interferencia entre redes del SFS contribuye al ruido de la red; c) que es necesario proteger a una red de satlites geostacionarios del SFS contra la interferencia causada por otras de esas redes; d) que es necesario especificar l

3、os mximos niveles admisibles de densidad de p.i.r.e. fuera del eje procedentes de estaciones terrenas VSAT (very small aperture terminals), para favorecer la armonizacin entre redes de satlites geoestacionarios; e) que las redes del SFS puedan recibir interferencia en el receptor de estacin espacial

4、; f) que la utilizacin de antenas con buena caracterstica fuera del eje conducir a la utilizacin ms eficaz del espectro de radiofrecuencia y de la rbita de satlites geoestacionarios (OSG); g) que el avance en el desarrollo de antenas VSAT revela la amplia disponibilidad de antenas de caracterstica d

5、e lbulos laterales mejorada; h) que los niveles de densidad de p.i.r.e. fuera del eje puedan limitarse mediante la eleccin de parmetros de antena y/o de transmisin, por ejemplo, utilizando un esquema de correccin de errores sin canal de retorno de alta ganancia para la demodulacin o utilizando la tc

6、nica de espectro ensanchado; j) que en algunos sistemas VSAT se utiliza el esquema de acceso mltiple por divisin de cdigo (AMDC) para que varios VSAT puedan transmitir simultneamente en el mismo canal de frecuencia, recomienda 1 que las estaciones terrenas VSAT que funcionan con satlites geostaciona

7、rios en la banda de frecuencias de 14 GHz atribuida al SFS se designen de manera que para cualquier ngulo , _ *La Comisin de Estudio 4 de Radiocomunicaciones efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin en 2001 de conformidad con la Resolucin UIT-R 44 (AR-2000). 2 Rec. UIT-R S.728-1 especi

8、ficado a continuacin, con respecto al eje del lbulo principal de una antena de estacin ter-rena, la p.i.r.e. mxima en cualquier direccin comprendida dentro de 3de la OSG no debe sobrepasar los siguientes valores: ngulo con el eje p.i.r.e. mxima en cualquier banda de 40 kHz 2 7 7 48 33 25 log dBW 12

9、dBW 36 25 log dBW 6 dBW Adems, la componente de polarizacin cruzada en cualquier direccin comprendida dentro de con respecto a la antena del lbulo principal no debe sobrepasar los lmites siguientes: ngulo con el eje p.i.r.e. mxima en cualquier banda de 40 kHz 2 7 7 9,2 23 25 log dBW 2 dBW 2 que las

10、notas que siguen se consideren parte integrante de la presente Recomendacin: NOTA 1 Puede ser necesario reducir hasta 8 dB los mximos valores de densidad de p.i.r.e. del 1 en los sistemas en los que la separacin de satlites es prxima a 2. NOTA 2 En los sistemas en que se espera que las estaciones te

11、rrenas transmitan simultneamente en la misma banda de 40 kHz, por ejemplo, en los sistemas que emplean AMDC, los mximos valores de p.i.r.e. del 1 anterior deben reducirse en 10 log N (dB), siendo N el nmero de estaciones terrenas que se espera transmitan simultneamente en la misma frecuencia. NOTA 3

12、 Las Recomendaciones relativas a los VSAT que operan en la banda 6 GHz y otras bandas de frecuencias se hallan en estudio. Provisionalmente deber aplicarse a estas bandas la Recomendacin UIT-R S.524. NOTA 4 Los valores indicados en el 1 pueden ser sobrepasados en la gama de ngulos para los que el si

13、stema de alimentacin concreto pueda dar lugar a niveles de desbordamiento relativamente elevados. NOTA 5 En el caso de zonas de servicios muy amplias, los valores indicados en el 1 podran aumentarse hasta los lmites que figuran en la Recomendacin UIT-R S.524. NOTA 6 En el Anexo 1 figura un mtodo de

14、clculo de la densidad de p.i.r.e. fuera del eje admisible en los VSAT. NOTA 7 Las antenas de estacin terrena con relaciones D/ inferiores a 50 probablemente tienen haces principales que se extienden ms all de un ngulo con el eje de 2 a 3. En el Anexo 2 aparecen ejemplos de anchuras de haz principal

15、de algunas de estas antenas. Las limitaciones de p.i.r.e. fuera del eje de los ngulos con el eje ms bajo del 1 pueden satisfacerse limitando la densidad espectral de flujo de potencia transmitida de esas antenas. Rec. UIT-R S.728-1 3 NOTA 8 Esta Recomendacin se aplica a la proteccin entre redes de s

16、atlites geoestacionarios del SFS. La posible interferencia producida entre sistemas de satlites geoestacionarios y sistemas de satlites no geoestacionarios se considera en otras Recomendaciones. NOTA 9 La revisin del 1 para reducir el ngulo mnimo del eje de 2,5 a 2 se aplica a las estaciones terrena

17、s puestas en servicio a partir de finales de 1995 en todas las redes de satlites geoestacionarios. ANEXO 1 Clculo de la densidad de p.i.r.e. fuera del eje admisible en los VSAT 1 Balance de ruido del sistema De acuerdo con la Recomendacin UIT-R S.523, que trata del nivel de interferencia admisible e

18、n una transmisin digital por satlite, el 20% de la potencia de ruido total a la entrada del demodulador se asigna a la interferencia causada por otras redes en las bandas de frecuencias en las que la red aplica reutilizacin de frecuencias. Adems, el 6% de la potencia de ruido total se asigna a la in

19、terferencia de una sola fuente. Aunque las emisiones fuera del eje procedentes de estaciones terrenas causan interferencia de enlace ascendente a los satlites adyacentes, las emisiones procedentes de los satlites adyacentes causan interferencia de enlace descendente a las estaciones terrenas recepto

20、ras. Por tanto, la asigna-cin a una sola fuente del 6% debe seguir dividindose todava en interferencia ascendente y descendente. El dimetro de antena de la estacin terrena receptora afecta a la divisin. Si es ms grande, la interferencia de enlace descendente resulta menor debido a su mejor discrimin

21、acin fuera del eje, aunque la interferencia de enlace descendente resulta ms grave debido a que el ruido trmico del sistema total disminuye a causa del aumento de la relacin G/ T de la estacin terrena. Al considerar el lmite de p.i.r.e. fuera del eje de las VSAT, puede ser adecuado suponer que el di

22、metro de antena de la estacin terrena receptora de la red interferida es de unos 5 m. En este caso, el balance para la interferencia de enlace descendente de una sola fuente puede suponerse menor que el 1% considerando la respuesta de ganancia fuera del eje de la antena. Entonces el balance para la

23、interferencia de enlace ascendente de una sola fuente puede suponerse del 5%. Adems puede suponerse el siguiente balance de ruido total del sistema: Ruido trmico (enlace ascendente + enlace descendente) 50% Interferencia procedente de otras redes de satlite 20% (Recomendacin UIT-R S.523) Interferenc

24、ia debida a polarizacin cruzada 5% Ruido de intermodulacin debido al transpondedor 25% Por tanto, la relacin del 5% /50% puede utilizarse al comparar la densidad de potencia de interferencia de una sola fuente de enlace descendente con la densidad de ruido trmico. 4 Rec. UIT-R S.728-1 2 Deduccin del

25、 ruido trmico total del sistema Al calcular el ruido trmico total del sistema, deben considerarse el ruido trmico de enlace ascendente y de enlace descendente. La relacin de densidad portadora/ruido de enlace ascendente (C/N0)U, la relacin de densidad portadora/ruido de enlace descendente (C/N0)Dy l

26、a relacin de densidad portadora/ruido total (C/N0)Tpueden calcularse como sigue: 6,228)/()/(0+=SURUAUEUTGLLLeripNC (1) 6,228)/()/(0+=EDRDADSDTGLLLOBOeripNC =6,228)/( +EDRDADSURUAUETGLLLGLLLerip (2) )10/)/(10)10/)/(01(log10)/(000 DTNCNCNCU+= (3) donde: p.i.r.e.E: p.i.r.e. de la estacin terrena transm

27、isora de la seal deseada p.i.r.e.S: p.i.r.e. de saturacin del satlite LU: prdida en espacio libre del enlace ascendente LD: prdida en espacio libre del enlace descendente LUA :atenuacin con aire despejado del enlace ascendente LDA: atenuacin con aire despejado del enlace descendente LUR: desvanecimi

28、ento causado por la lluvia en el enlace ascendente LDR: desvanecimiento causado por la lluvia en el enlace descendente (G/T )S: G/T del satlite (G/T )E: G/T de la estacin terrena receptora de la seal deseada OBO : reduccin de la potencia de salida del satlite respecto a saturacin GS: ganancia con se

29、al dbil del transpondedor )()(1OBOIBOSFDeripGGSS+= (4) donde: SFD : densidad de flujo de saturacin del satlite IBO : reduccin de la potencia de entrada del satlite respecto a saturacin G1: ganancia de una antena ideal de 1 m2de superficie G1= 44,4 dB a 14 GHz Si la relacin G/T efectiva de la estacin

30、 terrena receptora a la entrada del satlite se define como: EDRDADSEETGLLLGTG )/()/( += (5) y la G/T efectiva total del satlite se define como: )10/)/(10)10/)/(01(log10)/(EESTTGTGTG += (6) la C/N0de enlace descendente y la C/N0total pueden entonces expresarse como: 6,228)/()/(0+=EEURUAUEDTGLLLeripNC

31、 (7) 6,228)/()/(0+=TURUAUETTGLLLeripNC (8) Rec. UIT-R S.728-1 5 3 Deduccin de la densidad admisible de p.i.r.e. fuera del eje Se supone que la densidad de p.i.r.e. fuera del eje procedente del VSAT interferente se expresa como E 25 log dB(W/40 kHz). La relacin de densidad portadora/interferencia de

32、enlace ascendente en la anchura de banda de 40 kHz puede expresarse como sigue: )log25(/0= ELeripICURE(9) Obsrvese que se supone que slo la seal deseada sufre desvanecimiento causado por la lluvia de enlace ascendente. La relacin interferencia/ruido trmico en la banda de 40 kHz puede entonces obtene

33、rse como: BICNCNITlog10/)/(/0000= BTGLLETUAUlog106,228)/()log25( += (10) donde B = 40 kHz. Como se indica en el 1, el valor de I0 /N0debe ser menor que 5%/50% para satisfacer el criterio de interferencia procedente de una sola fuente. El valor admisible de E puede obtenerse entonces como: BTGLLNIETU

34、AUlog106,228)/(log25/00+= (11) En el caso de que la frecuencia del enlace ascendente sea 14 GHz: UATLTGE += 5,14)/(log25 (12) Obsrvese que el desvanecimiento causado por la lluvia en el enlace ascendente no afecta a la relacin interferencia/ruido. Sin embargo, el efecto del desvanecimiento causado p

35、or la lluvia en el enlace ascendente debe tenerse en cuenta en el clculo de (G/T )T, debido a que el balance de interferencia se define como una porcin de la potencia de ruido total que dara lugar a una proporcin de bits errneos de 1 106, y el sistema suele estar diseado de forma que el valor de est

36、a relacin pueda obtenerse aun durante la condicin de desvanecimiento. 4 Deduccin de la p.i.r.e. requerida de los VSAT El valor admisible de E puede obtenerse por las expresiones del punto anterior. Sin embargo, debe comprobarse si los sistemas VSAT pueden funcionar con buenas prestaciones aun en esa

37、 condicin. Si se supone que la ganancia de la antena de transmisin de la estacin terrena de VSAT es GT, y que la caracterstica de lbulos laterales de la antena puede expresarse por 29 25 log , la p.i.r.e. del VSAT, p.i.r.e.Een la anchura de banda de 40 kHz puede expresarse como: TEGEerip += 29 (13)

38、Entonces, de la expresin (8) puede deducirse la relacin densidad de potencia portadora/densidad de ruido trmico, como: BTGLLLGENCTURUAUTTlog106,228)/(29)/(00+= (14) Como se expone en el 1 de este Anexo, el ruido trmico se supone que es el 50% del ruido total. Por tanto, si la relacin densidad energa

39、 por bit/densidad de ruido global requerida es (Eb /N0)Ry el factor de conversin de C0 /N0a Eb /N0es K, debe entonces satisfacerse la siguiente desigualdad con un margen global del sistema de M (dB); %)100/%50(log10)/()/(000+TRbNCMKNE (15) 6 Rec. UIT-R S.728-1 El valor de K es el siguiente, segn el

40、tipo de modulacin y correccin de errores sin canal de retorno (FEC): 3 dB para MDP-2 con FEC de relacin 1/2 1,3 dB para MDP-2 con FEC de relacin 3/4 0 dB para MDP-4 con FEC de relacin 1/2 1,7 dB para MDP-4 con FEC de relacin 3/4. A partir de las expresiones (14) y (15), puede calcularse el valor req

41、uerido de E. Debe sealarse que debe tenerse en cuenta el valor adecuado del desvanecimiento causado por la lluvia en el enlace ascendente aunque no necesite considerarse el desvanecimiento causado por la lluvia en el enlace descendente, debido a que el efecto del primero suele ser ms grave que el de

42、l segundo. 5 Resultados numricos en los sistemas de satlite tpicos Se calculan los valores admisibles y los valores requeridos de E en los sistemas de satlite tpicos como se muestra en el Cuadro 1. A continuacin se resumen los valores de parmetros supuestos en el clculo: Dimetro de la antena de la e

43、stacin terrena de recepcin 5 m G/T de la estacin terrena de recepcin con tiempo despejado 31 dB G/T de la estacin terrena de recepcin con tiempo lluvioso 30 dB Desvanecimiento causado por la lluvia en el enlace descendente 4 dB Desvanecimiento causado por la lluvia en el enlace ascendente 3 dB Atenu

44、acin con aire despejado en el enlace descendente 0,5 dB Atenuacin con aire despejado en el enlace ascendente 0,5 dB Aumento de la ganancia de satlite con seal dbil (IBO-OBO) 4 dB Dimetro de la antena de VSAT 1,2 m Ganancia de transmisin de la antena VSAT 42,7 dB Eb /N0requerida con FEC de relacin 1/

45、2 6,4 dB Eb /N0requerida con FEC de relacin 3/4 7,4 dB Margen global requerido del sistema 1,5 dB Adems, se utiliza el ngulo topocntrico como ngulo con respecto al eje . Se supone que los ngulos topocntricos son 1,1 veces los ngulos geocntricos y que los satlites se hallan en sus posiciones nominale

46、s. Para calcular la prdida en espacio libre del enlace descendente, se utilizan las frecuencias presentadas en el Cuadro 1. Rec. UIT-R S.728-1 7 CUADRO 1 Valores admisibles y requeridos en E Como se muestra en el Cuadro 1, E = 33 (dB(W/40 kHz) puede ser adecuado cuando la separacin entre satlites no

47、 es inferior a 3. Cuando la separacin entre satlites es de 2, puede ser necesario utilizar un valor menor de E, por ejemplo 25, aunque slo la transmisin MDP-2 con FEC de relacin 1/2 puede ser realizable en este caso. ANEXO 2 Caractersticas de la antena terminal de apertura extremadamente pequea 1 In

48、troduccin La reciente introduccin de estaciones espaciales del SFS con notables capacidades de potencia de transmisin ha hecho posible la utilizacin de terminales de apertura extremadamente pequea USAT (ultra-small aperture terminals) para aplicaciones anteriormente limitadas a los terminales Sistema de satlite Regin Frecuencia de enlace descendente (GHz) GSTAR Estados Unidos de Amrica 11,7 EUTELSAT-II Europa 12,5 INTELSAT-VI Puntual