ITU-R S 743-1 SPANISH-1994 THE COORDINATION BETWEEN SATELLITE NETWORKS USING SLIGHTLY INCLINED GEOSTATIONARY-SATELLITE ORBITS (CSOS) AND BETWEEN SUCH NETWORKS AND SATELLITE NETWORK.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.743-1 1 RECOMENDACIN UIT-R S.743-1*Coordinacin entre redes por satlite que utilizan rbitas geoestacionarias ligeramente inclinadas y entre dichas redes y las redes por satlite que utilizan la rbita de los satlites geoestacionarios no inclinada (1992-1994) La Asamblea de Radiocomunicaci

2、ones de la UIT, considerando a) que en la definicin de satlite geoestacionario que figura en el nmero S1.189 del Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) no se indica el valor mximo del ngulo de inclinacin de la rbita de satlite geoestacionario; b) que el combustible de mantenimiento en posicin de las

3、 estaciones espaciales geoestacionarias constituye una parte apreciable de la masa en rbita y tiende a ser el factor limitativo de la vida de la estacin espacial geoestacionaria; c) que el mantenimiento en posicin Norte-Sur consume hasta el 90% del combustible total; d) que, en ausencia del mantenim

4、iento en posicin Norte-Sur, la rbita de satlite geoestacionario est sometida a no ms de unos 0,9 de variacin orbital al ao, y que la inclinacin nunca exceder el lmite natural de 15; e) que, por otro lado, la ausencia del mantenimiento en posicin en la direccin N/S puede exigir equipos adicionales en

5、 las estaciones terrenas, tales como sistemas de seguimiento angular y de seguimiento de polarizacin y, en el caso de transmisiones digitales, memorias de alma-cenamiento adaptables de mayor capacidad y mtodos de sincronizacin ms complejos; f) que la Segunda reunin de la Conferencia Administrativa M

6、undial de Radiocomunica-ciones sobre la utilizacin de la rbita de los satlites geoestacionarios y la planificacin de los servicios espaciales que la utilizan (Ginebra, 1988) (CAMR ORB-88) examin el tema de la coordinacin de las redes por satlites geoestacionarios de rbita ligeramente inclinada y enc

7、arg actuaciones a la oficina de Radiocomunicaciones y al UIT-R; g) que la oficina de Radiocomunicaciones solicit al UIT-R que estudiase los problemas asociados siguientes: los aspectos tcnicos de la coordinacin entre los satlites geoestacionarios y los de rbitas geoestacionarias inclinadas; los aspe

8、ctos tcnicos de la coordinacin entre satlites en rbitas geoestacionarias inclinadas; _ *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.743-1 h) que no parece haber limita

9、cin intrnseca para la coordinacin de redes por satlite que utilizan rbitas geoestacionarias ligeramente inclinadas; j) que los datos exigidos por el Apndice S4 (CAMR ORB-88) al RR incluyen los efectos de la utilizacin de rbitas de satlite geoestacionario ligeramente inclinadas, sealando que a) en co

10、ndiciones de cobertura comn, el aislamiento entre redes por satlite geoestacionario y las que usan rbitas ligeramente inclinadas ser igual o mayor a la existente entre dos redes por satlite geoestacionario (cerca de 0 de inclinacin); b) en condiciones de cobertura comn, el aislamiento entre dos rede

11、s por satlite geoestacionario que utilicen una rbita ligeramente inclinada puede ser inferior o superior a la coordinacin entre dos redes por satlite geoestacionario con inclinaciones prximas a 0, dependiendo de la fase nodal relativa; c) en condiciones de cobertura comn, el aislamiento entre dos re

12、des por satlite geoestacionario prximas con reutilizacin de frecuencia mediante polarizacin ortogonal lineal doble, una de las cuales o ambas utilicen una rbita ligeramente inclinada, puede ser inferior que en el caso de dos redes por satlite geoestacionario, dependiendo de la fase nodal relativa; d

13、) en condiciones de cobertura comn, el aislamiento entre dos redes por satlite geoestacionario en la que una de ellas o ambas utilizan rbitas ligeramente inclinadas, puede ser inferior o superior al que se aplica entre dos redes por satlite geoestacionario, dependiendo de una serie de factores, adem

14、s del de la fase nodal relativa, recomienda 1 que la coordinacin entre redes por satlite geoestacionario que utilizan rbitas de satlite geoestacionario ligeramente inclinadas se realice conforme a las disposiciones al RR aplicables a las redes por satlite geoestacionario, basndose en la separacin mn

15、ima entre los satlites en cuestin; 2 que en las bandas compartidas con los servicios terrenales, el lmite de inclinacin para el caso considerado en el 1 se determine por consideraciones de comparticin entre servicios (vase la Nota 1); en otras bandas, el 1 puede aplicarse al lmite de inclinacin natu

16、ral, para el caso de satlites lanzados inicialmente en una rbita geoestacionaria, o casi geoestacionaria, cuando no se realizan maniobras de mantenimiento en posicin N/S; 3 que para lo relativo a la interferencia inherente a la coordinacin de las redes por satlite geoestacionario que utilizan rbitas

17、 geoestacionarias ligeramente inclinadas, se emplee la infor-macin del Anexo 1 a esta Recomendacin; 4 que se ajuste, en caso de ser prctico, la fase nodal relativa entre las rbitas y/o que se realicen mediciones para minimizar todo tipo de efecto perjudicial (vase el 5 del Anexo 1); 5 que la Nota se

18、 considere parte de la Recomendacin: NOTA 1 La Recomendacin UIT-R SF.1008 trata sobre la posibilidad de que las estaciones espaciales del servicio fijo por satlite utilicen rbitas ligeramente inclinadas con respecto a la rbita de los satlites geoestacionarios en bandas compartidas con el servicio fi

19、jo por satlite. Rec. UIT-R S.743-1 3 ANEXO 1 1 Introduccin La informacin del presente Anexo debe utilizarse en la coordinacin de redes por satlite que utilizan rbitas geoestacionarias ligeramente inclinadas y entre dichas redes y otras redes por satlite que utilizan la OSG no inclinada. En el caso d

20、e explotacin con rbita ligeramente inclinada, hay bsicamente tres factores que influyen sobre la interferencia entre dos redes por satlite, que son: la separacin angular exocntrica entre las zonas de cobertura de las redes, vista desde cada satlite; la anchura angular exocntrica de las zonas de cobe

21、rtura vista desde cada satlite; la separacin angular topocntrica entre los satlites vista desde una estacin terrena de cada red. Estos factores producen una variacin con el tiempo de la discriminacin neta de antena (antena de satlite y de estacin terrena) entre las dos redes. En el caso en que las r

22、edes por satlite tengan una zona de servicio comn (redes de cobertura comn), la antena de estacin terrena es el elemento bsico que proporciona la discriminacin entre las redes. Cuando las redes por satlite tengan zonas de servicio separadas (redes sin cobertura comn) tanto la antena del satlite como

23、 la de la estacin terrena contribuyen a la discriminacin entre las redes. 2 Consideraciones geomtricas El ngulo geocntrico, g,entre dos satlites geoestacionarios de rbita ligeramente inclinada de latitudes (1y 2) y longitudes (1y 2) puede calcularse mediante la siguiente relacin: cos g= cos 1cos 2co

24、s (1 2) + sen 1sen 2 (1) Las excursiones de latitud y de longitud de un satlite, en funcin del ngulo de inclinacin de la rbita i y de la posicin del ngulo de fase del satlite en la rbita medidas desde el nodo ascendente, son: = sen1(sen i sen ) (2) = tg1(cos i tg ) (3) Utilizando las aproximaciones

25、de ngulos pequeos para sen i y cos i, las ecuaciones (2) y (3), se transforman en: = i sen radianes (4) = 0,25 i2sen 2 radianes (5) Pueden determinarse las excursiones longitudinales de un satlite en una rbita circular geoestacionaria a partir de las ecuaciones anteriores. En la Fig. 1 se representa

26、n las excursiones mximas en funcin de la inclinacin. 4 Rec. UIT-R S.743-1 En el caso de dos satlites con inclinaciones i1e i2, denominando 0a la diferencia del ngulo de fase entre las posiciones orbitales de los satlites (0 0 2), y siendo sel ngulo entre los nodos ascendentes, puede obtenerse el val

27、or mnimo de la separacin angular geocntrica, g,a partir de las ecuaciones anteriores y aproximarse con bastante precisin mediante la relacin: (g)mn= 0,5 i1i2sen 0+ sradianes (6) La ecuacin (6) puede expresarse como la relacin entre el ngulo geocntrico mnimo y el ngulo geocntrico de los nodos: (g)mn/

28、s= 1 + (i1i2sen 0) /2 s (7)donde i1, i2y sson pequeos comparados con un radin. 141210864200 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9FIGURA 1Inclinacin de la rbita cuando la excursin de longitudes igual al mantenimiento en posicinngulodeinclinacindelarbita(grados)Mantenimiento en posicin longitudinal ( gr

29、ados) D01Segn la diferencia del ngulo de fase entre las posiciones orbitales del satlite, (g)mnpuede ser menor o mayor que s; es decir cuando 0 2 0 0 respectivamente (vase la Fig. 2). Si i1o i2son cero, (g)mn= s. El valor ms desfavorable de la diferencia del ngulo de fase es 3/2, y para ese valor la

30、 ecuacin (7) se transforma en: (g)mn/s= 1 i1i2/ 2 s(8) Rec. UIT-R S.743-1 5 D02109876543210123456789106543210 1i1= i2= 10si1= i2= 10FIGURA 2Geometra de la rbita geoestacionaria circular inclinadaLatitud norte(grados)Todos los ngulos son geocntricosLatitudsur(grados)Longitud relativa(grados)(g)mn0= 2

31、70(g)mn, i1=0, i2=100= 0 y 180(g)mn(g)mn0= 906 Rec. UIT-R S.743-1 Cuando en un par de satlites se produzca una inclinacin de la rbita de alguno de ellos, el valor, promediado en el tiempo, de la separacin angular es siempre mayor que la separacin nodal s. El porcentaje de tiempo T1durante el cual ge

32、s menor que sen las condiciones ms desfavorables del ngulo de fase es, aproximadamente: T1= 0,64 ;(i1i2s)/(i 2;1+ i 2;2 ) 05(9) Cuando i1= i2 , T1vara entre 1 h, dos veces al da para s= 2, y alrededor de 2,25 h, dos veces al da para s= 10 con inclinaciones iguales y el ngulo de fase ms desfavorable.

33、 En la Fig. 3 se representa la ecuacin (9) para sigual a 3. 01234567891011213141501234567891011115FIGURA 3Porcentaje de tiempo en que la separacin del satlite es menor que la separacin nodalInclinacin de la rbitadel otro satlitePorcentajedetiempongulo de inclinacin de la rbita de un satlite (grados)

34、D033 Redes con cobertura comn En condiciones de cobertura comn, la discriminacin de antena del satlite, si existe, es muy pequea, de forma que la discriminacin espacial slo se consigue en las antenas de la estacin terrena. Para estaciones terrenas de seguimiento, la discriminacin es funcin de la sep

35、aracin angular entre los satlites. Suponiendo que la pendiente de la envolvente de lbulos laterales sigue la ley 25 log (), la ecuacin (7) puede escribirse como sigue: +siid2sen1log2502110dB (10)donde d es el cambio de discriminacin (dB), con respecto a la discriminacin de antena de estacin terrena

36、para la separacin nominal s. En la Fig. 4 se representa la discriminacin de antena para i1= 7 e i2= 9 y una separacin nominal entre satlites, s= 1. Como se muestra en la Fig. 4, la diferencia de fase nodal parece ser un factor crtico en la determinacin de la discriminacin relativa de antena de estac

37、in terrena. En funcin de la diferencia de fase nodal, la discriminacin relativa de antena de estacin terrena puede ser mayor o menor que el valor nominal, y alcanza un mnimo con una diferencia de fase nodal de 270. Rec. UIT-R S.743-1 7 Es importante observar que cuando i1o i2son cero, la discriminac

38、in relativa mnima tambin es nula. Prcticamente, esto significa que la discriminacin entre una red de satlite geoestacionario y una red con rbita ligeramente inclinada ser siempre mayor o igual a la discriminacin nominal que se hubiera conseguido si ambas redes fueran geoestacionarias. 360 330 300 27

39、0 240 210 180 150 120 90 60 30 0 10 9 8 7 6 5 4 3 2 10123456s = 1FIGURA 4Valor mnimo de la discriminacin relativa de la antena de estacin terrena en funcinde las diferencias de fase nodal, para satlites en rbita geoestacionariacon una inclinacin de 9 y 7Valormnimodeladiscriminacin relativadeantena(d

40、B)Diferencia de fase relativa de los nodos (grados) D04En la Fig. 5 se representa la prdida de discriminacin para el caso ms desfavorable (que corresponde a la discriminacin mnima para una diferencia de fase nodal de 270) en funcin de las inclinaciones de los dos satlites, para una separacin entre s

41、tos de 2. 012 3456789100123456i = 91i = 71i = 51i = 31FIGURA 5Prdida por discriminacin en la estacin terrena (caso ms desfavorable) para dos satlites con rbita geoestacionaria inclinadaPrdidapordiscriminacin (dB)Inclinacin i (grados)2D058 Rec. UIT-R S.743-1 Para el caso mucho ms desfavorable, i1= i2

42、= i y 0= 270, la ecuacin (10) se transforma en: d 25 log10;(1 i2/2s) dB (11) En la Fig. 6 se representan grficos de esta funcin, que demuestran los efectos de la separacin nodal sentre satlites. 65432101 2345678957911FIGURA 6Prdida por discriminacin para el caso ms desfavorable Prdida pordiscriminac

43、in,d(dB)ngulo de separacin nodal, (grados)sD06Inclinacin de ambas rbitasLa probabilidad de que las dos rbitas tengan inclinaciones iguales, y tambin el ngulo de fase ms adverso, ser muy pequea. Debe observarse asimismo, que el valor de d de la ecuacin (10) es un valor de cresta, que se alcanza nicam

44、ente en periodos de tiempo cortos. La fraccin de tiempo en la cual la variacin de la discriminacin est comprendida entre 0 dB y d, viene dada por la ecuacin (9). Para que se produzca el caso ms desfavorable de prdida por discriminacin es necesario que se cumplan las condiciones siguientes: ambos sat

45、lites (adyacentes) recorran rbitas sustancialmente inclinadas; y exista una diferencia de fase nodal de 270, aproximadamente. No parece probable que se produzca la combinacin de ambos eventos en circunstancias normales cuando se deja de efectuar el mantenimiento en posicin Norte-Sur en los satlites

46、controlados, a fin de ampliar su vida til. Si se inicia la explotacin con rbita inclinada de dos satlites aproximadamente al mismo tiempo (digamos en el mismo ao), la diferencia de fase entre las lneas orbitales de sus nodos ser despreciable ya que el movimiento cnico de las normales a la rbita prod

47、ucido por campos de fuerzas idnticos ser, asimismo, idntico. nicamente en el caso en que se inicie la explotacin con rbita inclinada en uno de los satlites algunos aos antes que en el otro la diferencia de fase nodal ser apreciable. No obstante, en este caso, el satlite para el cual se inici la explotacin con Rec. UIT-R S.743-1 9 rbita inclinada ms tarde no tendr ninguna inclinacin orbital importante hasta que transcurran algunos aos de explotacin combinada. La diferencia del ngulo de fase no cambia sustan-cialmente con el tiempo, por lo que l