ITU-R SA 609-2 SPANISH-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 RECOMENDACIN UIT-R SA.609-2*Criterios de proteccin para los enlaces de radiocomunicacin con satlites de investigacin espacial*, tripulados o no tripulados, prximos a la Tierra*(Cuestin 113/7) (1986-1992-2006) Cometido Esta Recomendacin especifica los criterios de proteccin nec

2、esarios para controlar, dirigir y explotar adecuadamente satlites de investigacin espacial tripulados y no tripulados prximos a la Tierra. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que los criterios de limitacin de la interferencia para enlaces de radiocomunicacin con satlites de

3、 investigacin espacial cerca de la Tierra estn determinados por las consideraciones tcnicas expuestas en el Anexo 1; b) que sobre la base de la experiencia obtenida, se prev que pueden estar en rbita simultneamente hasta 100, o incluso ms, vehculos de investigacin espacial activos cerca de la Tierra

4、; c) que el espacio prximo a la Tierra est siendo utilizado cada vez ms por misiones de investigacin espacial, tripuladas y no tripuladas; d) que para muchas misiones cerca de la Tierra se requiere la radiocomunicacin bidireccional, que es de vital importancia para las misiones tripuladas; e) que la

5、s temperaturas de ruido de funcionamiento tpicas de las estaciones terrenas pueden ser de slo 70 K (equivalente a 210 dB(W/Hz) en la gama de frecuencias 1-30 GHz; f) que las temperaturas de ruido de funcionamiento tpicas de estaciones espaciales estn prximas a 600 K (equivalente a 171 dB(W/kHz) en l

6、a gama de frecuencias por debajo de unos 30 GHz; g) que los mrgenes de los enlaces tpicos espacio-Tierra o espacio-espacio son pequeos, usualmente comprendidos entre 3 y 6 dB; *Esta Recomendacin debe sealarse a la atencin de las Comisiones de Estudio 1, 4, 8 y 9. * Los criterios de proteccin para la

7、 investigacin espacial (espacio lejano) figuran en la Recomendacin UIT-R SA.1157. *El espacio prximo a la Tierra es el volumen de espacio en torno a la Tierra hasta una distancia de 2 106km. 2 Rec. UIT-R SA.609-2 h) que un aumento de 1 dB del ruido global del sistema debido a la interferencia se con

8、sidera perjudicial; j) que una relacin ruido/interferencia de unos 6 dB da como resultado un aumento de 1 dB en la temperatura de funcionamiento global del sistema; k) que limitaciones tcnicas pueden restringir los aumentos de potencia de los vehculos espaciales como un medio de minimizar la interfe

9、rencia; l) que cabe prever dificultades cuando se compartan frecuencias entre estaciones espaciales prximas a la Tierra del servicio de investigacin espacial y estaciones de otros servicios, recomienda 1 que se establezcan los siguientes criterios de proteccin para las estaciones terrenas del servic

10、io de investigacin espacial (vase el Anexo 1): 1.1 216 dB(W/Hz) en los terminales de entrada del receptor, para las bandas entre 1 y 20 GHz y 156 dB(W/MHz) para las bandas en la gama de frecuencias 20-30 GHz; para frecuencias por debajo de 1 GHz, la interferencia admisible puede aumentar en 20 dB po

11、r dcada de frecuencia decreciente; 1.2 el clculo de la interferencia resultante de los efectos atmosfricos y de las precipitaciones se base en estadsticas meteorolgicas durante el 0,001% del tiempo para misiones tripuladas y durante el 0,1% del tiempo para misiones no tripuladas1; 2 que se establezc

12、a el siguiente criterio de proteccin para las estaciones espaciales en rbita baja del servicio de investigacin espacial prximos a la Tierra (vase el Anexo 1): 177 dB(W/kHz) en los terminales de entrada del receptor, durante el 0,1% del tiempo para vehculos espaciales, tripulados y no tripulados, en

13、las bandas entre 100 MHz y 30 GHz; 3 que se establezca la mxima comparticin de frecuencias posible entre satlites prximos a la Tierra del servicio de investigacin espacial; 4 que se tome nota de las posibles dificultades en la comparticin de frecuencias entre satlites prximos a la Tierra del servici

14、o de investigacin espacial y ciertos tipos de estaciones de otros servicios; 5 que se tome nota de las dificultades que se prevn en la comparticin de frecuencias entre estaciones espaciales prximas a la Tierra y del espacio lejano del servicio de investigacin espacial. 1En caso de transmisiones impu

15、lsivas, no debe considerarse el ciclo activo del transmisor cuando se calcule el porcentaje de tiempo en que se rebasa el nivel de interferencia. Rec. UIT-R SA.609-2 3 Anexo 1 Criterios de proteccin relativos a los sistemas de investigacin espacial cerca de la Tierra 1 Introduccin Gran parte del esp

16、ectro idneo para la investigacin espacial est tambin atribuido a uno o ms servicios diferentes, siendo necesaria por tanto la comparticin de frecuencias entre tales servicios. En el presente Anexo se examinan los factores relacionados con las posibilidades de interferencia en los sistemas del servic

17、io de investigacin espacial, y se especifican criterios de proteccin apropiados para este servicio en las bandas de frecuencias de hasta unos 30 GHz. Han de utilizarse los criterios de proteccin en los anlisis de interferencia cuando no se dispone de datos de los sistemas reales. 2 Consideraciones d

18、e carcter general Hay cuatro tipos de funciones necesarias para las radiocomunicaciones de investigacin espacial, a saber: telemando, telemedida de mantenimiento, datos cientficos almacenados y datos cientficos en tiempo real. En lo que concierne a la funcin de telemando, constituye un principio fun

19、damental de diseo para la mayora de los vehculos espaciales de investigacin el que ningn comando errneo cause el fracaso total de una misin y que ninguna seal de comando d lugar a un estado irreversible. Como suele existir un alto grado de dependencia inevitable del sistema de telemando de la nave e

20、spacial durante las fases crticas de la misin (como durante las secuencias de lanzamiento y de inyeccin o durante una situacin de emergencia), toda interferencia durante esos periodos crticos podra comprometer gravemente la misin. Las seales de telemedida de mantenimiento pueden almacenarse o muestr

21、earse y transmitirse en tiempo real. Salvo en los periodos crticos (como las consecuencias de lanzamiento y de inyeccin, situaciones de emergencia, o durante la transferencia de datos biomdicos sobre los ocupantes humanos), un sistema de telemedida de mantenimiento tolera razonablemente las interrup

22、ciones y la interferencia. Durante los periodos crticos, la lectura de las seales debe ser, por supuesto, de alta fiabilidad. El empleo para diagnsticos de esos datos hace evidente que, en momentos crticos de una emisin, puede haber largos periodos de tiempo (de varias horas) en que las seales de te

23、lemedida de mantenimiento han de protegerse contra la interferencia perjudicial. Durante otros periodos de una misin, sin embargo, este tipo de funcin puede tolerar interrupciones limitadas sin graves efectos. Los datos cientficos almacenados pueden reproducirse normalmente ms de una vez para la det

24、eccin de errores. Se trata probablemente del tipo de datos con mayor tolerancia de interferencias de duracin limitada. Los datos (no almacenados) en tiempo real son los ms expuestos a la interferencia, dado que su transmisin se efecta una sola vez y no puede repetirse. Gran parte del precio de un co

25、stoso vehculo espacial puede corresponder a ese sistema de datos, por lo que es condicin indispensable que esa clase de sistema tenga una buena proteccin contra las interrupciones o la degradacin. Usualmente el momento de recepcin de datos no almacenados de inters suele saberse con antelacin de vari

26、as horas. Muchos sistemas de investigacin espacial utilizan tcnicas de modulacin MIC-MDP-MP y circuitos de bucles de enganche de fase para la demodulacin de las portadoras y subportadoras del 4 Rec. UIT-R SA.609-2 sistema. Las transmisiones de datos de alta velocidad se basan generalmente en la modu

27、lacin MDP-2 o MDP-4. Los circuitos en bucle de enganche de fase se utilizan tambin durante las secuencias de bsqueda, adquisicin y seguimiento tanto en los receptores situados en tierra como en los del vehculo espacial. 3 Criterios de proteccin En un enlace de radiocomunicaciones, puede determinarse

28、 la relacin admisible de interferencia/ruido del sistema por la parte del margen de diseo atribuida a la interferencia exterior. En los enlaces espacio-espacio y espacio-Tierra, se procura reducir al mnimo los mrgenes del enlace, para ahorrar peso y energa, cumplir con las limitaciones de la transmi

29、sin y en inters de la economa. Los mrgenes de diseo de un enlace tpico para compensar los efectos de las condiciones no idneas suelen ser del orden de 3 a 6 dB para vehculos espaciales que funcionan en frecuencias por debajo de unos 10 GHz. Para vehculos espaciales que funcionan en frecuencias por e

30、ncima de unos 10 GHz, pueden ser necesarios mrgenes de enlace superiores para compensar el efecto de las condiciones meteorolgicas. Habida cuenta de estos bajos mrgenes de enlace, la interferencia a sistemas de investigacin espacial tpicos puede resultar perjudicial si se disminuye en ms de un 1 dB

31、el umbral de calidad de funcionamiento del enlace. Esto corresponde a una relacin necesaria densidad espectral del ruido del sistema/densidad espectral interferente (N/I) de unos 6 dB. 3.1 Anchura de banda de referencia La anchura de banda de referencia para la que ha de especificarse determinado ni

32、vel de proteccin depende de la anchura de banda ms reducida que pueda emplearse. Para receptores de estacin terrena, los bucles con enganche de fase pueden utilizar anchuras de banda de algunos hertzios para bandas de frecuencias por debajo de 20 GHz. En el caso de bandas de frecuencias por encima d

33、e 20 GHz se prev la transmisin de datos a alta velocidad basada en MDP-4 con anchuras de banda del orden de 1 MHz. La anchura de banda de deteccin de una estacin espacial suele ser mayor (1 kHz o ms), dada la necesidad de captar rpida y automticamente las seales provenientes de la Tierra. Por lo tan

34、to, se recomiendan los siguientes valores de anchuras de banda de referencia para los receptores del servicio de investigacin espacial: para los receptores de estacin terrena: 1 Hz para bandas de frecuencias por encima de 20 GHz 1 MHz para bandas de frecuencias por debajo de 20 GHz para los receptor

35、es de estacin espacial: 1 kHz. 3.2 Porcentaje de tiempo de referencia En relacin con la interferencia producida a estaciones terrenas del servicio de investigacin espacial, es necesario sealar que posiblemente habr interferencia espordica de fuentes industriales, debida a propagacin transhorizonte,

36、condiciones meteorolgicas fluctuantes y ganancia variable en el trayecto entre la estacin interferente y la estacin receptora a causa de los movimientos relativos de las antenas, etc. Por consiguiente, todo criterio de interferencia que se establezca debe ser suficientemente riguroso para reducir al

37、 mnimo la posibilidad de este tipo de interferencia. Por otra parte, como los datos de propagacin suelen presentarse bajo forma de un porcentaje de tiempo en que se rebasan ciertas condiciones, es necesario relacionar el tiempo de interrupciones con los datos de propagacin. Para las misiones espacia

38、les tripuladas, una prdida de la radiocomunicacin de ms de 5 min durante periodos crticos afectara gravemente a la misin. No Rec. UIT-R SA.609-2 5 obstante, las condiciones de propagacin son generalmente tales que la prdida de la transmisin mnima entre dos estaciones perdurar durante periodos muy su

39、periores a 5 min. Por consiguiente, para prever una proteccin que preserve contra la interferencia durante periodos superiores a 5 min por da, es necesario tener en cuenta no slo la hora ms desfavorable del ao, sino tambin los 5 min ms desfavorables dentro de dicha hora. Ello representa aproximadame

40、nte el 0,001% del tiempo. Para misiones no tripuladas, en las que no interviene la seguridad de la vida humana, el porcentaje de tiempo de referencia es de 0,1%. 3.3 Niveles de proteccin necesarios 3.3.1 Receptores de estacin terrena En la gama de 1 a 30 GHz, la temperatura de ruido total de una est

41、acin terrena receptora es tpicamente del orden de 70 K o ms, segn sea la contribucin de la antena. Esa contribucin depende de la frecuencia, del ngulo de elevacin de la antena, de las condiciones meteorolgicas existentes, as como de la radiacin del suelo y de la radiacin trmica en los lbulos lateral

42、 y posterior de la antena. Por debajo de 1 GHz, aproximadamente, el ruido csmico aumenta la temperatura de ruido operacional del sistema a razn de unos 20 dB por decena decreciente de la frecuencia. As pues, sobre la base de la relacin N/I necesaria de 6 dB, indicada en el 3, y de una temperatura de

43、 ruido del receptor de 70 K, los siguientes criterios son los ms directamente apropiados para la proteccin de las estaciones terrenas. En la gama de frecuencias de 1 a 20 GHz, puede producirse interferencia perjudicial si el tiempo total durante el cual la densidad de potencia de interferencia asimi

44、lable a ruido, o la potencia total de la interferencia de tipo onda continua en cualquier banda considerada individualmente o en todas las series de bandas de 1 Hz de anchura, rebasa 216 dB(W/Hz) en los terminales de entrada de los receptores representa un periodo superior al 0,001% del tiempo para

45、las misiones tripuladas y al 0,1% del tiempo para todas las dems misiones de investigacin espacial cerca de la Tierra. En la gama de frecuencias 20-30 GHz, el criterio anterior debe trasladarse a una anchura de banda de referencia de 1 MHz, obtenindose un valor de 156 dB(W/MHz). Para frecuencias por

46、 debajo de 1 GHz aproximadamente, puede aumentarse la interferencia admisible a razn de 20 dB por dcada decreciente de frecuencia. Estos criterios de interferencia se aplican a las tres funciones de radiocomunicacin del enlace descendente descritas en el 2. 3.3.2 Receptores de estacin espacial La te

47、mperatura de ruido total de un receptor tpico de estacin espacial suele ser de 600 K o ms. Estos niveles se deben, en parte, a la necesidad de que la antena del vehculo espacial est orientada hacia la Tierra (290 K). Basndose en la relacin N/I necesaria de 6 dB, los siguientes criterios son los ms d

48、irectamente apropiados para la proteccin de las estaciones espaciales: En la gama de frecuencias de 100 MHz a 30 GHz, puede producirse interferencia perjudicial si la densidad de potencia de la interferencia asimilable a ruido o la potencia total de la interferencia de tipo onda continua en cualquie

49、r banda considerada individualmente o en todas las series de bandas de 1 kHz de anchura, rebasa 177 dB(W/kHz) en los terminales de entrada del receptor. Debido al movimiento del vehculo espacial en rbita baja, sensible a este nivel de interferencia, la cantidad de tiempo de exposicin a la interferencia se limita al 0,1