ITU-R SA 609-2 FRENCH-2006 Protection criteria for radiocommunication links for manned and unmanned near-Earth research satellites《有人和无人驾驶的近地研究卫星的无线电通信链路的保护准则》.pdf

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1、 Rec. UIT-R SA.609-2 1 RECOMMANDATION UIT-R SA.609-2*Critres de protection pour les liaisons de radiocommunication avec les satellites*de recherche habits ou non, proches de la Terre*(1986-1992-2006) Domaine de comptence La prsente Recommandation spcifie les critres de protection ncessaires pour con

2、trler, commander et exploiter avec succs les satellites de recherche habits ou non, proches de la Terre. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les critres de la limitation des brouillages pour les liaisons de radiocommunication avec les satellites de recherche proches de la Te

3、rre sont dtermins sur la base de considrations techniques exposes dans lAnnexe 1; b) que, daprs lexprience acquise, on peut prvoir que lon aura simultanment sur orbite jusqu cent satellites actifs de recherche proches de la Terre, ou mme davantage; c) que le nombre des missions de recherche dans les

4、pace proche de la Terre effectues par satellites habits ou non va en saccroissant; d) que des radiocommunications double sens doivent tre assures par de nombreuses missions proximit de la Terre et sont dune importance vitale dans les missions faisant appel des engins spatiaux habits; e) que les vale

5、urs types des tempratures de bruit de fonctionnement des stations terriennes peuvent tre aussi basses que 70 K (quivalant 210 dB(W/Hz) dans la gamme des frquences 1-30 GHz; f) que les valeurs types des tempratures de bruit de fonctionnement des stations spatiales sont proches de 600 K (quivalant 171

6、 dB(W/kHz) dans la gamme des frquences infrieures 30 GHz environ; g) que les marges pour les liaisons types espace-Terre ou espace-espace sont faibles, couramment comprises entre 3 et 6 dB; h) quun accroissement de 1 dB du bruit total du systme, caus par le brouillage, est considr comme prjudiciable

7、; *Cette Recommandation doit tre porte lattention des Commissions dtudes 1, 4, 6, 8 et 9. * Par proche de la Terre on entend lespace situ plus de 2 106km de la Terre. * Les critres de protection pour la recherche dans lespace lointain sont donns dans la Recommandation UIT-R SA.1157. 2 Rec. UIT-R SA.

8、609-2 j) quun rapport bruit/brouillage denviron 6 dB entrane un accroissement de 1 dB des tempratures globales de fonctionnement des systmes; k) que des limitations techniques peuvent rduire laccroissement de puissance des engins spatiaux utiliss pour rduire le brouillage; l) que le partage des frqu

9、ences entre les satellites proches de la Terre du service de recherche spatiale et les stations dautres services peut susciter des difficults, recommande 1 que les critres de protection pour les stations terriennes du service de recherche spatiale (voir lAnnexe 1) soient les suivants: 1.1 216 dB(W/H

10、z) aux bornes dentre du rcepteur pour les bandes de la gamme de frquences 1-20 GHz et 156 dB(W/MHz) pour les bandes de la gamme de frquences 20-30 GHz. Pour des frquences infrieures 1 GHz, le niveau admissible peut tre augment raison de 20 dB par dcade de frquence dcroissante; 1.2 le calcul du broui

11、llage que peuvent causer les conditions atmosphriques et les prcipitations devrait tre fond sur des statistiques mtorologiques pour 0,001% du temps pour les missions effectues sur des engins spatiaux habits et pour 0,1% du temps pour les autres missions1; 2 que le critre de protection pour les stati

12、ons spatiales de recherche proches de la Terre (voir lAnnexe 1) soit le suivant: 177 dB(W/kHz) aux bornes dentre du rcepteur pour 0,1% du temps (pour des engins habits ou non) pour les bandes de la gamme de frquences 100 MHz-30 GHz; 3 que lon gnralise dans toute la mesure possible le partage des frq

13、uences entre les satellites proches de la Terre du service de recherche spatiale; 4 que lon tienne compte des difficults ventuelles que peut susciter le partage des frquences entre les satellites proches de la Terre du service de recherche spatiale et certains types de stations des autres services;

14、5 que lon tienne compte des difficults que peut susciter le partage des frquences entre les satellites dans lespace proche de la Terre et les engins spatiaux dans lespace lointain au sein du service de recherche spatiale. Annexe 1 Critres de protection relatifs des systmes de recherche spatiale au v

15、oisinage de la Terre 1 Introduction Une grande partie du spectre des frquences radiolectriques convenant aux systmes de recherche spatiale est galement attribue un ou plusieurs autres services; dans ces conditions, il est ncessaire de prvoir un partage des frquences entre ces services. La prsente An

16、nexe traite des facteurs qui affectent la sensibilit au brouillage des systmes du service de recherche spatiale et 1En cas de transmissions par impulsions, il ne faut pas tenir compte du cycle dutilisation de lmetteur dans le calcul du pourcentage de temps pendant lequel le niveau de brouillage est

17、dpass. Rec. UIT-R SA.609-2 3 elle tablit des critres de protection appropris pour ce service travaillant dans les bandes de frquences allant jusqu environ 30 GHz. Les critres de protection sont destins tre utiliss dans les analyses de brouillage, dans les cas o lon ne dispose pas de donnes sur les s

18、ystmes. 2 Considrations gnrales Quatre types de fonctions de radiocommunication sont ncessaires dans la recherche spatiale: la tlcommande, la tlmesure de maintenance, le transfert des donnes scientifiques mises en mmoire et des donnes scientifiques en temps rel. En ce qui concerne la tlcommande, un

19、principe fondamental de conception de la plupart des engins de recherche spatiale est quaucune erreur de commande ne doit entraner lchec complet dune mission et quaucune commande ne doit pouvoir bloquer le systme dans un certain tat. Comme, en gnral, il existe une dpendance importante et invitable v

20、is-vis du systme de tlcommande de lengin lors des phases dlicates dune mission, par exemple, pendant les squences de lancement et dinjection sur orbite ou lors dune situation durgence, un brouillage durant ces priodes dlicates pourrait compromettre gravement la mission. Les donnes de tlmesure de mai

21、ntenance peuvent tre mmorises, ou chantillonnes et transmises en temps rel. Sauf pendant les priodes dlicates, comme les squences de lancement et dinjection sur orbite, les situations durgence, ou pendant le transfert des donnes biomdicales de lquipage, le systme de tlmesure de maintenance tolre ass

22、ez bien des interruptions et des brouillages. Lors des priodes dlicates, les lectures doivent videmment tre extrmement fiables. Lutilisation de ces donnes des fins de diagnostic montre clairement qu certains moments critiques dune mission, il peut y avoir de longues priodes (plusieurs heures) pendan

23、t lesquelles le systme de tlmesure de maintenance doit tre protg des brouillages prjudiciables. Pendant dautres priodes de la mission, cette fonction peut supporter une interruption limite sans consquences graves. Les donnes scientifiques mmorises peuvent gnralement tre lues plus dune fois pour la d

24、tection des erreurs. Cest probablement la catgorie de donnes qui tolre le mieux les brouillages de dure limite.Les donnes non mmorises, destines tre utilises en temps rel, sont les plus sensibles au brouillage, car leur mission na lieu quune seule fois et ne peut tre rpte. Elles peuvent reprsenter l

25、information la plus prcieuse fournie par un engin spatial coteux et cest pourquoi il est impratif que cette catgorie de donnes soit bien protge contre les interruptions ou les dgradations. En gnral, on connat plusieurs heures lavance le moment o seront reues les donnes intressantes non mmorises. De

26、nombreux systmes de recherche spatiale utilisent des techniques de modulation MIC-MPD-MP et des circuits verrouillage de phase pour la dmodulation des ondes porteuses et des sous-porteuses du systme. Les transmissions dbit binaire lev sont gnralement bases sur la modulation MDP-2 ou MDP-4. Des circu

27、its verrouillage de phase sont galement utiliss durant les squences de recherche, dacquisition et de poursuite; ils quipent la fois les rcepteurs au sol et les rcepteurs embarqus. 3 Critres de protection Dans une liaison de radiocommunication, la valeur admissible du rapport brouillage/bruit du syst

28、me peut tre dtermine daprs la partie de la marge nominale attribue la conception au brouillage externe. Pour les liaisons espace-espace et espace-Terre, on essaie le plus possible de minimiser ces marges afin de rduire le poids et la puissance, de respecter les limites dmission et en raison de laspe

29、ct conomique. A la conception, les marges typiques, destines compenser les influences de conditions non idales, sont gnralement de lordre de 3 6 dB dans le cas dengins 4 Rec. UIT-R SA.609-2 spatiaux fonctionnant avec des frquences infrieures environ 10 GHz. Pour les frquences suprieures 10 GHz, des

30、marges plus leves peuvent tre ncessaires pour compenser les effets des conditions mtorologiques. Compte tenu de ces faibles valeurs de marges de liaison, les brouillages peuvent tre prjudiciables pour des systmes typiques de recherche spatiale si le seuil des caractristiques de fonctionnement de la

31、liaison est abaiss de plus de 1 dB. Cela correspond une valeur requise de lordre de 6 dB pour le rapport densit spectrale de bruit du systme/densit spectrale du brouillage (N/I). 3.1 Largeur de bande de rfrence La largeur de bande de rfrence dans laquelle il faut dterminer un niveau de protection dp

32、end de la plus petite largeur de bande susceptible dtre utilise. Pour les rcepteurs de stations terriennes, des circuits verrouillage de phase peuvent utiliser des largeurs de bande de quelques hertz pour les bandes de frquences infrieures 20 GHz. Pour les bandes de frquences suprieures 20 GHz, la t

33、ransmission dbit binaire lev base sur la modulation MDP-4 est envisage avec des largeurs de bande de lordre de 1 MHz. La largeur de bande de dtection dune station spatiale est gnralement plus grande (1 kHz ou plus) en raison de la ncessit de procder lacquisition rapide et automatique des signaux en

34、provenance de la Terre. Les valeurs recommandes pour les largeurs de bande de rfrence sont donc les suivantes: rcepteurs de stations terriennes: 1 Hz pour les bandes de frquences infrieures 20 GHz 1 MHz pour les bandes de frquences suprieures 20 GHz rcepteurs de stations spatiales: 1 kHz. 3.2 Pource

35、ntage de temps de rfrence Sagissant du brouillage qui agit sur les stations terriennes de recherche spatiale, il faut noter que des brouillages sporadiques peuvent provenir de sources artificielles en raison de la propagation transhorizon, des conditions mtorologiques changeantes et de la variation

36、du gain sur la liaison entre la station brouilleuse et la station rceptrice, par suite des mouvements relatifs des antennes, etc. Par consquent, tout critre de brouillage devra tre tabli de manire suffisamment stricte pour minimiser la probabilit de ce type de brouillage. En outre, comme les donnes

37、relatives la propagation sont gnralement prsentes sous la forme dun pourcentage de temps pendant lequel certaines conditions sont dpasses, il est ncessaire dtablir une relation entre la dure des interruptions et les donnes de propagation. Dans le cas des missions spatiales faisant appel des engins h

38、abits, une perte de radiocommunication de plus de 5 min pendant des priodes dlicates risquerait daffecter srieusement le bon droulement de la mission. Cependant, les conditions de propagation sont telles que la moindre perte de transmission entre deux stations persistera pendant des priodes beaucoup

39、 plus longues que 5 min. Par consquent, pour pouvoir fournir une protection qui empchera un brouillage de durer plus de 5 min par jour, il est ncessaire non seulement de considrer lheure la plus dfavorable de lanne, mais aussi les 5 min les plus dfavorables dans cette heure. Cela correspond approxim

40、ativement 0,001% du temps. Pour ce qui est des missions avec engins non habits, o aucune vie humaine ne risque dtre mise en pril, le pourcentage de temps de rfrence est de 0,1%. Rec. UIT-R SA.609-2 5 3.3 Niveaux de protection requis 3.3.1 Rcepteurs de stations terriennes Entre 1 et 30 GHz, la tempra

41、ture totale de bruit des stations terriennes de rception est gnralement de lordre de 70 K ou davantage, selon la contribution de lantenne. Cette contribution est fonction de la frquence, de langle de site de lantenne, des conditions mtorologiques existantes, du rayonnement du sol et du rayonnement t

42、hermique dans les lobes latraux et les lobes arrire des antennes. Au-dessous denviron 1 GHz, le bruit cosmique augmente la temprature de bruit de fonctionnement du systme raison denviron 20 dB par dcade de frquence dcroissante. De ce fait, si lon se base sur le rapport bruit/brouillage requis de 6 d

43、B tabli au 3 et sur une temprature de bruit de 70 K la rception, le critre qui convient le mieux pour la protection des stations terriennes est le suivant: Dans la gamme de frquences 1-20 GHz, un brouillage prjudiciable peut se produire si la dure totale pendant laquelle la densit de puissance du br

44、ouillage caractristique de bruit ou la puissance totale du brouillage de type onde entretenue dans toute bande prise isolment ou dans toutes les sries de bandes dune largeur de 1 Hz, est suprieure 216 dB(W/Hz) aux bornes dentre des rcepteurs pour une dure dpassant 0,001% du temps pour les missions a

45、vec engins habits, et 0,1% du temps pour toutes les autres missions de recherche spatiale au voisinage de la Terre. Dans la gamme de frquences 20-30 GHz, le critre indiqu ci-dessus doit tre converti dans une largeur de bande de rfrence de 1 MHz, ce qui donne 156 dB(W/MHz). Pour les frquences au-dess

46、ous denviron 1 GHz, le niveau de brouillage admissible peut tre augment raison de 20 dB par dcade de frquence dcroissante. Ce critre de brouillage sapplique aux trois fonctions de radiocommunication sur la liaison descendante dcrites dans le 2. 3.3.2 Rcepteurs de stations spatiales Les tempratures d

47、e bruit totales des rcepteurs typiques des stations spatiales sont gnralement de 600 K ou plus. Ces niveaux sont fixs partiellement par le fait quil est ncessaire que lantenne de lengin soit pointe en direction de la Terre (290 K). De la mme faon, si lon se base sur le rapport bruit/brouillage requis de 6 dB, le critre le plus appropri pour la protection des stations spatiales est le suivant. Dans la gamme de frquences 100 MHz-30 GHz, un brouillage prjudiciable peut se produire si la densit de puissance du brouillage caractre de bruit ou la puissance totale du brouillage de type on