ITU-R S 734 FRENCH-1992 THE APPLICATION OF INTERFERENCE CANCELLERS IN THE FIXED-SATELLITE SERVICE《在卫星固定业务中干扰抵消器的应用 4C部分 地球站和基带特征 地球站天线 对地球站的维护》.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.734 1 RECOMMANDATION UIT-R S.734*Application des annuleurs de brouillage dans le service fixe par satellite (1992) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les brouillages mutuels entre rseaux satellites desservant la mme zone gographique ou des zones gographiques a

2、djacentes sont un des principaux obstacles une meilleure utilisation du spectre des frquences radiolectriques et de lorbite des satellites gostationnaires par le service fixe par satellite (SFS); b) que la protection contre les brouillages entre satellites est assure essentiellement par la discrimin

3、ation des antennes des stations terriennes; c) que dautres techniques, notamment la rutilisation des frquences, la modulation amliore, les metteurs de satellite grande puissance et les rcepteurs faible bruit, peuvent servir augmenter la capacit de communication; d) que certaines de ces techniques au

4、gmentent la vulnrabilit des rseaux satellites aux brouillages mutuels; e) que lemploi de dispositifs annuleurs de brouillage permet dattnuer les effets nfastes de certaines de ces techniques; f) que les annuleurs de brouillage utilisent le principe de base qui consiste tablir la rplique tant en ampl

5、itude quen phase du signal brouilleur, inverser la phase de la rplique et ajouter le signal obtenu la somme du signal utile et du signal brouilleur, recommande 1 dquiper les systmes de communication par satellite dannuleurs de brouillage, lorsque la valeur du rapport cot-efficacit correspondant le j

6、ustifie, afin dattnuer les brouillages ou leurs effets. NOTE 1 Plusieurs exemples de techniques dannulation du brouillage sont examins en Annexe 1. _ *La Commission dtudes 4 des radiocommunications a apport des modifications rdactionnelles cette Recommandation en 2001 conformment aux dispositions de

7、 la Rsolution UIT-R 44 (AR-2000). 2 Rec. UIT-R S.734 ANNEXE 1 Annuleurs de brouillage pour le service fixe par satellite 1 Exemples dannuleurs de brouillage On trouvera ci-aprs quelques exemples de ces techniques dont il a t fait tat dans les publications techniques. Les rsultats obtenus par les div

8、ers chercheurs proviennent dexpriences exemptes de tout bruit thermique important. 1.1 Annuleurs de brouillage au niveau de la bande de base Pour les porteuses modulation angulaire, on a mis au point une mthode de suppression du brouillage au niveau de la bande de base en mlangeant les signaux radio

9、lectriques utiles et brouilleurs dans le systme exprimental reprsent la Fig. 1. Il convient ici de noter quavec cette mthode, il faut que le signal brouilleur soit reu directement en tant que signal dentre de la voie brouilleuse. On peut y parvenir en pointant directement une antenne spare sur la so

10、urce de brouillage. Le signal brouilleur est mlang la porteuse utile au niveau des radiofrquences ou de la frquence intermdiaire. On a pu dmontrer que les composantes basses frquences qui en rsultent sont la rplique du brouillage au niveau de la bande de base. On a pu supprimer le brouillage en sous

11、trayant cette rplique de la somme du signal de bande de base et du signal brouilleur dmoduls. Des essais en laboratoire ont montr que cette mthode rduisait le brouillage denviron 15 dB pour une large gamme de paramtres dexploitation. D01-scRec. UIT-R S.734 3 Pour les cas o il ny a pas de signal brou

12、illeur spar assurant un moyen de contrle ou de rfrence, on a propos une autre technique pour les signaux modulation angulaire. Dans cette mthode, on utilise linformation contenue dans le signal denveloppe des porteuses utile et brouilleuse combines pour reconstituer le brouillage dans la bande de ba

13、se. Pour avoir une bonne suppression du brouillage, la source de brouillage doit tre spare de la porteuse utile par la somme des frquences de modulation les plus leves. Les tudes et les expriences ont montr que la somme de lenveloppe dtecte de la porteuse utile et de la porteuse brouilleuse est gale

14、 la composante du brouillage dmodul dphase de 90. Une fois identif, le brouillage peut tre limin par soustraction. On a russi obtenir une rduction du brouillage de 15 dB pour une gamme de paramtres employs dans les essais (espacement entre frquences, rapports porteuse/brouillage et indices de modula

15、tion). On a obtenu les meilleurs rsultats avec de faibles indices de modulation et de grands espacements entre frquences porteuses. Pour les signaux moduls en frquences (MF) o le signal brouilleur est faible et ne peut tre reu sparment, il est possible de dtecter le brouillage au niveau de la bande

16、de base laide dun dtecteur quartz. Un signal MF pur a une enveloppe constante et laddition du brouillage se traduit par une modulation damplitude quil est possible de dtecter et donc dliminer par soustraction. Cependant, dans les essais de laboratoire, cette technique na permis de supprimer que les

17、composantes de brouillage qui navaient pas subi de mutation spectrale. Etant donn que lon na la certitude de supprimer que la composante du premier ordre, le brouillage doit tre faible par rapport au signal utile MF. Les termes dordre plus lev deviennent gnants si la puissance de brouillage est impo

18、rtante. Ils limitent le degr de suppression du brouillage que lon peut obtenir avec une technique de suppression au niveau de la bande de base, la mise en phase requise pour supprimer le terme du premier ordre ntant pas la mme que celle qui est requise pour supprimer les termes dordre suprieur. Dans

19、 ces conditions, mieux vaut supprimer le brouillage au niveau des radiofrquences ou de la frquence intermdiaire avant dmodulation, tous les ordres du spectre de brouillage dans la bande de base se trouvant alors supprims. 1.2 Annulation au niveau de la frquence intermdiaire Une autre technique qui a

20、 t lobjet de recherches pour les systmes modulation de frquence consistait soustraire le spectre de la frquence intermdiaire ou des radiofrquences dun signal brouilleur avant le dmodulateur du rcepteur comme indiqu dans le dispositif dessai de la Fig. 2 On a postul dans ce cas que le signal brouille

21、ur pouvait tre capt sparment. Il convient de souligner que la voie auxiliaire (brouillage uniquement) ncessitait un abaissement de frquence et un filtrage pratiquement identiques ceux de la voie principale (signal utile plus brouillage). De mme, les longueurs lectriques du signal brouilleur dans les

22、 deux voies devaient tre pratiquement identiques pour que la modulation des deux signaux au point de suppression soit cohrente. La mise en phase du signal de suppression a t amliore laide dun changeur de phase variable. Les rsultats des essais ont montr que le spectre de brouillage au niveau de la f

23、rquence intermdiaire tait rduit denviron 25 30 dB sur toute la largeur de bande du filtre FI. Les avantages de cette technique taient: la simpliciti, la suppression simultane des termes du premier ordre et des termes dordre suprieur, la possibilit dassurer la suppression avec nimporte quelle valeur

24、de C/I, un bruit impulsif plus faible quavec les mthodes de suppression au niveau de la bande de base. 4 Rec. UIT-R S.734 1.3 Pont dannulation du brouillage Une autre technique passive, dmontre lors dessais en laboratoire, fait intervenir un rseau pont pour supprimer le signal brouilleur au niveau d

25、u rcepteur laide dun signal auxiliaire obtenu partir dune voie brouilleuse. On trouvera la Fig. 3 un schma de principe de ce dispositif. Thoriquement, langle de phase du signal de sortie du circuit en point doit rester 180 et son amplitude doit rester gale au brouillage sur toute la bande des frquen

26、ces utiles et ce, de faon permanente. Lobjectif des essais tait de dterminer la qualit de fonctionnement du systme pour diverses erreurs dangle de phase et damplitude produites par le pont. Les essais ont t mens laide dune tonalit de signalisation quelque 3 807 MHz et de signaux de brouillage 3 809

27、4,5 MHz et 3 950 MHz. Cette technique a permis daffaiblir les signaux brouilleurs de 15 50 dB, le dernier chiffre correspondant des signaux brouilleurs dans une bande relativement troite et par beau temps. Rec. UIT-R S.734 5 D02-sc6 Rec. UIT-R S.734 D03-sc1.4 Systmes dannulation adaptables Des systm

28、es dannulation actifs ou asservis, capables dassurer des rductions de brouillage de lordre de 50 60 dB ont t mis au point et exploits depuis plusieurs annes pour des frquences allant des ondes myriamtriques (3-30 kHz) aux ondes centimtriques (3-30 GHz). Les applications ont galement port sur les bro

29、uillages provenant dun mme point, o la source de brouillage est un metteur voisin dont les caractristiques sont connues, et sur le brouillage distance, dont la source Rec. UIT-R S.734 7 peut tre soit fortuite, soit dlibre. Quand il sagit dun brouillage distance, on utilise une antenne auxiliaire poi

30、nte vers la source de brouillage pour recueillir un chantillon de rfrence du brouillage. Dans quelques applications, il est possible dobtenir ce signal partir dun lobe latral de lantenne principale. Aux fins de discrimination, on peut faire intervenir diverses proprits des signaux utiles et des sign

31、aux brouilleurs (telles que la direction darrive, lamplitude, la polarisation, la modulation, etc.). La Fig. 4 donne le schma de principe de fonctionnement dun systme dannulation adaptable. Lmetteur brouilleur reproduit le signal brouilleur en amplitude mais avec une polarit inverse. Une boucle ferm

32、e dasservissement assure en permanence un ajustement automatique de lamplitude, du temps de propagation et de la phase pour compenser les variations de ces proprits imputables aux effets de propagation. Un coupleur chantillonne le signal de sortie vers le rcepteur et, si lannulation est imparfaite,

33、un signal derreur est envoy au dispositif dasservissement. Les boucles dasservissement gain lev ajustent les paramtres de rgulation du signal de faon abaisser le brouillage rsiduel vers zro. Les dtecteurs synchrones limitent la rponse de la boucle de commande aux signaux qui sont cohrents avec le si

34、gnal de rfrence ou avec le signal brouilleur. Limportance de lannulation obtenue dpend de la largeur de bande instantane du signal de brouillage. Pour les signaux bande troite, on peut obtenir une annulation de 60 dB. Pour des largeurs de bandes de 5 ou 6 MHz, on a pu abaisser les brouillages loigns

35、 de 50 60 dB. Pour les signaux caractre de bruit ayant des largeurs de bandes instantanes de 500 MHz, une rduction denviron 20 dB aurait t obtenue. D04-sc8 Rec. UIT-R S.734 Un systme adaptable dannulation du brouillage, spcialement mis au point pour les communications par satellite, est reprsent la

36、Fig. 5. On soustrait de lensemble signal utile plus signal brouilleur une rplique estime du signal brouilleur dans le combineur de puissance situ aprs lamplificateur faible bruit du systme rcepteur. Le signal de sortie (signal derreur) reprsente le signal utile plus le rsidu de lopration de soustrac

37、tion. Un filtre adaptable insr dans la voie brouilleuse ajuste lamplitude et la phase du signal brouilleur pour fournir cette rplique. Ladaptation saccomplit laide dun algorithme faisant intervenir la loi des moindres carrs. Le corrlateur de quadrature traite le signal derreur et le signal de brouil

38、lage (antenne auxiliaire) pour assurer la corrlation voulue de lamplitude et de la phase entre ces deux signaux. Les sorties du corrlateur servent de tensions de commande pour les affaiblissements du filtre adaptable. FIGURE 5Schma de principe du systme de suppression du brouillage dans la mme voieD

39、05-scOn parvient au rgime permanent lorsque la corrlation a atteint un minimum. Les essais en laboratoire ont montr que lon pouvait atteindre une annulation du brouillage de 20 30 dB selon le niveau du rapport C/I. Une des premires applications des techniques dannulation adaptatives est celle qui a

40、t mise en oeuvre par le Royaume-Uni lorsque des brouillages importants ont t causs la station terrienne de Goonhilly par une station de faisceaux hertziens distante denviron 300 km. Un suppresseur adaptatif rglable fonctionnant la frquence intermdiaire a t mis au point et mis en service au dbut de 1

41、975; il a contribu rduire les effets des brouillages un niveau acceptable. Rec. UIT-R S.734 9 Le systme dannulation de brouillage par dtection orthogonale convenant pour nimporte quel type de modulation, mme si les signaux utiles et les signaux brouilleurs sont situs dans la mme voie, est dcrit la F

42、ig. 6. Dans le modulateur vectoriel qui ajuste lamplitude et la phase du signal brouilleur provenant de lantenne auxiliaire, le signal dentre est scind en composantes orthogonales. Lamplitude de chaque composante est commande indpendamment puis combine. Antenne principaleD06-scChaque signal de comma

43、nde est compos du signal de sortie dun intgrateur et dun signal sinusodal basse frquence orthogonaux lun par rapport lautre. Lamplitude et la phase du signal de sortie du modulateur vectoriel varient de faon sinusodale et modifient lenveloppe du signal rsiduel. Etant donn que cette variation denvelo

44、ppe contient linformation derreur utilise aux fins de commande, les tensions derreur sont extraites du signal par dtection denveloppe et dtection de phase en utilisant les deux signaux orthognaux basse frquence. Le systme ne disposant que dun seul convertisseur de frquence, ses modifications de phas

45、e et de gain ont une influence ngligeable sur la qualit dannulation. Toutefois, les systmes dcrits aux Figs. 4 et 5 ncessitent deux convertisseurs. Il faut quils aient des amplificateurs radiofrquence-/frquence intermdiaire qui prsentent les mmes caractristiques. 10 Rec. UIT-R S.734 Les rsultats exp

46、rimentaux montrent que lon a obtenu une annulation de plus de 40 dB pour une largeur de bande de 50 MHz pour des signaux en ondes entretenues, des signaux moduls en frquence (MF) (tlphonie, tlvision) et des signaux MDP. Au cours dun essai sur le terrain effectu sur un trajet de 45 km, on a obtenu un

47、e qualit dannulation et une rponse suffisantes mme pendant les priodes dvanouissement. On a procd un autre essai sur le terrain laide dune petite station terrienne ayant une antenne de 4,5 m de diamtre et situe prs dun metteur brouilleur. Au cours de cet essai, le signal de tlcommunication par satellite et le signal brouilleur provenant de la liaison de Terre taient des signaux moduls en frquence (MF) et des signaux de tlvision. On a obtenu des images et des sons vido clairs aprs annulation. Pour annuler le brouillage caus par un satellite appartenant un systme s