ITU-R SF 1601-2 SPANISH-2006 Methodologies for interference evaluation from the downlink of the fixed service using high altitude platform stations to the uplink of the fixed-sateles w.pdf

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1、 Rec. UIT-R SF.1601-2 1 RECOMENDACIN UIT-R SF.1601-2 Metodologas para evaluar la interferencia causada por los enlaces descendentes del servicio fijo que utiliza estaciones situadas en plataformas a gran altitud, a los enlaces ascendentes del servicio fijo por satlite con satlites geoestacionarios e

2、n la banda 27,5-28,35 GHz (Cuestiones UIT-R 218/9 y UIT-R 251/4) (2002-2005-2006) Cometido Esta Recomendacin ofrece metodologas para evaluar la interferencia provocada por las transmisiones de los enlaces descendentes, HAPS-suelo, del servicio fijo (SF) que utiliza estaciones situadas en plataformas

3、 a gran altitud (HAPS), a los enlaces ascendentes del servicio fijo por satlite con satlites geoestacionarios en la banda 27,5-28,35 GHz. La Recomendacin contiene 3 Anexos donde aparecen metodologas para calcular la interferencia, determinar la p.i.r.e. de transmisin desde la HAPS y evaluar la inter

4、ferencia en trminos de C/I; tambin figura en el Apndice un ejemplo de aplicacin de la metodologa. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que se estn desarrollando nuevas tecnologas que utilizan estaciones situadas en plataformas a gran altitud (HAPS) en la estratosfera; b) que

5、 la CMR-97 introdujo disposiciones para el funcionamiento de las HAPS en el servicio fijo en las bandas 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz; c) que como las bandas en 47 GHz son ms sensibles a la atenuacin debida a la lluvia en los pases indicados en los nmeros 5.537A y 5.543A del Reglamento de Radiocomun

6、icaciones (RR), se ha estudiado la gama de frecuencias 18-32 GHz para una posible identificacin de espectro adicional en el UIT-R; d) que como las bandas de 47 GHz son ms susceptibles a la atenuacin debida a la lluvia en ciertos pases, la CMR-2000 introdujo una disposicin para la utilizacin de las H

7、APS en el servicio fijo en las bandas 27,5-28,35 GHz y 31,0-31,3 GHz en algunos pases, bajo la condicin de no causar interferencia perjudicial a los otros tipos de sistemas del servicio fijo o a los otros servicios con atribuciones a ttulo primario con igualdad de derechos, ni reclamar proteccin con

8、 respecto a los mismos (nmeros 5.537A y 5.543A del RR); e) que la Resolucin 145 (CMR-03) solicita la urgente realizacin de estudios sobre temas tcnicos, de comparticin y reglamentarios para determinar los criterios de funcionamiento de las HAPS en las bandas 27,5-28,35 GHz y 31,0-31,3 GHz; f) que la

9、 banda 27,5-28,35 GHz est atribuida al servicio fijo por satlite (SFS) (en sentido Tierra-espacio) a ttulo primario; g) que se necesitan mtodos para evaluar la interferencia procedente de las transmisiones en el sentido de la HAPS al suelo, en la banda 27,5-28,35 GHz que pudiera causarse a los recep

10、tores de los satlites del SFS situados en la rbita de los satlites geoestacionarios, 2 Rec. UIT-R SF.1601-2 recomienda 1 que se utilice la metodologa contenida en el Anexo 1 para evaluar el nivel de interferencia causada por las transmisiones HAPS-suelo (enlace descendente) del servicio fijo a los e

11、nlaces ascendentes (Tierra-espacio) del SFS con satlites geoestacionarios (OSG) en la banda de frecuencias 27,5-28,35 GHz; 2 que las administraciones consideren el Anexo 2 como mtodo para estimar la p.i.r.e. de las transmisiones en el sentido entre la HAPS y el suelo, en la banda 27,5-28,35 GHz, que

12、 pudieran dar lugar a un aumento de la relacin interferencia/ruido (I/N) de los receptores de los satlites del SFS situados en la rbita de los satlites geoestacionarios; 3 que se utilice la metodologa contenida en el Anexo 3 para evaluar la relacin de potencias portadora/interferencia (C/I) a fin de

13、 determinar el nivel de interferencia causada por las transmisiones HAPS-suelo (enlace descendente) del SF en las transmisiones Tierra-espacio (enlace ascendente) del SFS con satlites geoestacionarios (OSG) en la banda de frecuencias 27,5-28,35 GHz. Anexo 1 Metodologa para evaluar la interferencia c

14、ausada por los enlaces descendentes del servicio fijo que utiliza HAPS, a los enlaces ascendentes del SFS con satlites OSG en la banda 27,5-28,35 GHz 1 Introduccin Este Anexo proporciona una metodologa para evaluar la interferencia causada por el servicio fijo que utiliza HAPS a un sistema de satlit

15、es OSG del SFS en la banda 27,5-28,35 GHz. Esta banda es utilizada en el sentido Tierra-espacio (enlace ascendente) por un sistema del SFS OSG. 2 Metodologa para evaluar la interferencia 2.1 Interferencia causada por un sistema HAPS La Fig. 1 muestra el modelo de anlisis supuesto para realizar una e

16、valuacin de la interferencia provocada por el sistema HAPS a un satlite OSG. El nivel de potencia de interferencia en 1 MHz, I(g,h,b,r) debido a un haz puntual de una HAPS, recibida por un satlite OSG (g) se calcula mediante la ecuacin (1): dB(W/MHz),(),(),()(),( rghGhgPELbhgGFbPrbhgIrxStxHHPridas+=

17、 (1) siendo: PH(b): potencia del transmisor en 1 MHz (dB(W/MHz) a la entrada de la antena HAPS para el haz (b) FPrdidas: prdidas en el alimentador (dB) ),( bhg : ngulo de discriminacin (grados) en la HAPS (h) entre la direccin de puntera de un haz puntual HAPS (b) y el satlite OSG ( g) Rec. UIT-R SF

18、.1601-2 3 GHtx),( bhg : ganancia de la antena de transmisin (dBi) de la HAPS (h) para un ngulo con relacin al eje ),( bhg PEL(g,h): prdidas en el espacio libre (dB) entre el satlite OSG ( g) y la HAPS (h) (h,g,r): ngulo de discriminacin (grados) en el satlite OSG ( g) entre la direccin de puntera de

19、 un punto de referencia del SFS OSG (r) y una HAPS (h) (vase la Fig. 2) GSrx(h,g,r): ganancia de la antena de recepcin (dBi) del satlite OSG ( g) para un ngulo con relacin al eje (h, g,r). FIGURA 1 Modelo de evaluacin de la interferencia causada por una HAPS a un satlite OSG 4 Rec. UIT-R SF.1601-2 F

20、IGURA 2 Modelo genrico del punto de referencia para un satlite OSG Para calcular el ngulo de discriminacin en un satlite OSG debe establecerse un punto de referencia para los clculos. Dicho punto de referencia se selecciona como un emplazamiento especfico situado sobre la superficie de la Tierra. Se

21、 supone entonces que el eje de puntera del haz puntual de la antena del satlite OSG siempre est dirigido hacia el punto de referencia, independientemente del emplazamiento orbital del vehculo espacial. Cuando el punto de referencia no es visible desde el satlite OSG, se supone que ese punto de refer

22、encia se desplaza hacia otro punto con la condicin de que el ngulo de elevacin hacia el satlite OSG es el mnimo valor. La Fig. 2 representa el modelo geomtrico del ejemplo incluyendo el punto de referencia. Basndose en una hiptesis operativa del sistema HAPS en el cual una HAPS puede transmitir mlti

23、ples portadoras en cada haz puntual, se supone que podran existir mltiples portadoras en el enlace descendente HAPS dentro de toda la anchura de banda del receptor del satlite OSG. La interferencia combinada procedente de un sistema HAPS se expresa como Inicay se calcula utilizando un sumatorio de I

24、(g,h,b,r) de todos los posibles haces puntuales de la HAPS que podran utilizar la misma banda de frecuencias, como se indica en la ecuacin (2). =bbhhIng,h,b,rInnica1101log10)/10(dB(W/MHz) (2) donde bnindica el nmero de haces puntuales que podran utilizar la misma frecuencia y hnes el nmero de HAPS d

25、el que consta un sistema HAPS. Una vez evaluado el nivel de interferencia recibida por el SFS, puede determinarse la relacin I/N de la forma siguiente: 60)(log10/ =satnicanicanicaTkININI (3) siendo: I/Nnica : relacin interferencia/ruido trmico (dB) N : potencia de ruido trmico del receptor del satli

26、te en 1 MHz (dB(W/MHz) k : constante de Boltzmann (W/(K Hz) Tsat: temperatura de ruido del sistema de un satlite OSG del SFS (K). Rec. UIT-R SF.1601-2 5 El nivel de interferencia combinada calculada se compara entonces con el umbral de interferencia adecuado a fin de determinar si el sistema HAPS es

27、t provocando interferencia perjudicial al SFS. 2.2 Interferencia causada por mltiples sistemas HAPS Pueden aparecer situaciones en las que varios sistemas HAPS operativos causaran interferencia a un cierto satlite OSG. La interferencia combinada procedente de mltiples sistemas HAPS se expresa como I

28、mltipley se obtiene a partir del sumatorio total de cada nivel de interferencia causada por cada uno de los sistemas HAPS al satlite OSG, como muestra la ecuacin (4): dB(W/MHz)11110log1010)/(=nn nrb,h,g,ImltiplesshhbbI (4) donde snindica el nmero de sistemas HAPS. Los otros trminos son los descritos

29、 anteriormente para el caso de interferencia causada por un solo sistema HAPS. Para realizar una evaluacin exacta de una situacin de HAPS mltiple deben utilizarse en los clculos las caractersticas de cada uno de los sistemas HAPS. Si no se dispone de esa informacin para uno o ms de los sistemas, pue

30、de obtenerse una indicacin aproximada de la interferencia resultante utilizando en los clculos las caractersticas de un sistema HAPS de referencia. Una vez determinada Imltiplepuede utilizarse en vez de Inicaen la ecuacin (3) a fin de evaluar la repercusin de la interferencia sobre el SFS. 2.3 Contr

31、ol de potencia del enlace descendente La interferencia causada por un enlace descendente de HAPS a un enlace ascendente del SFS/OSG es mxima en condiciones de mxima potencia de transmisin del enlace descendente HAPS o en condiciones de lluvia. Cuando se utiliza el control de potencia del enlace desc

32、endente en el sistema HAPS, la potencia de transmisin combinada del enlace descendente HAPS puede reducirse en condiciones de cielo despejado. Por ello, la interferencia recibida en el vehculo espacial del SFS disminuye si se dan las citadas condiciones de cielo despejado. 2.4 Parmetros de entrada L

33、os estudios de interferencia que aplican la metodologa de este Anexo deben utilizar las caractersticas reales de los sistemas del SFS y de los sistemas HAPS considerados, si se dispone de ellas. De no ser as pueden emplearse los siguientes valores: 2.4.1 Caractersticas HAPS Vase la Recomendacin UIT-

34、R F.1569. 2.4.2 Caractersticas de entrada del SFS Tsat : 500 K Anchura de haz de la antena (pequeas estaciones): 0,3 Anchura de haz de la antena (estaciones centrales): 2 Ganancia de antena: vase el Anexo 1 de la Recomendacin UIT-R S.672, (Ls= 20 dB)1. 1En la Recomendacin UIT-R S.672 aparecen objeti

35、vos de diseo para los diseadores de antenas de vehculos espaciales. No es posible establecer objetivos para haces conformados en casos tpicos pues no se conoce la zona de servicio del SFS. Puede utilizarse una caracterstica de cada especfica de Ls= 10 dB para caracterizar el caso del haz conformado

36、hasta que se elaboren contornos de diagrama de antena ms especficos para el clculo de la interferencia. 6 Rec. UIT-R SF.1601-2 Apndice 1 al Anexo 1 Ejemplo de aplicacin de la metodologa del Anexo 1 1 Modelo de interferencia Se supone que un sistema HAPS que conste de una serie de HAPS funciona en un

37、a zona rectangular como la que se representa en la Fig. 3. Una plataforma situada en el centro de la zona es el punto de referencia en este ejemplo de clculo y todas las dems plataformas se instalan en el plano perpendicular a la lnea que conecta el punto de referencia y su nadir sobre la Tierra. Cu

38、ando se toma el punto de referencia como origen de las coordenadas x-y en dicho plano, se supone que las HAPS estn situadas en cada uno de los puntos de la retcula de la zona con coordenadas (Lx, Ly), (Lx Ly), (Lx, Ly) y (Lx, Ly). Suponiendo tambin que el nmero de plataformas HAPS es nxy ny, contada

39、s en los ejes x e y, respectivamente, el nmero total de plataformas, nt, en consideracin es de nx ny(nxy nyson nmeros impares). En este modelo de despliegue, las distancias de separacin entre HAPS vecinas se expresan como dxy dymedidas en los ejes x e y, respectivamente. Las distancias dxy dyvienen

40、dadas por 2Lx/(Nx 1) y 2Ly/(Ny 1), respectivamente. Tambin se supone que el satlite OSG interferido est situado en la direccin del eje x y que la antena del satlite apunta siempre al punto de referencia. El ngulo de la Fig. 4 se define como el ngulo de elevacin del satlite en el punto de referencia,

41、 medido a partir del plano x-y. La interferencia combinada procedente de las nTHAPS se evala en trminos de la interferencia en la relacin en las potencias de interferencia y de ruido, I/N, del satlite OSG en funcin del ngulo de elevacin, , para diversas combinaciones de despliegues HAPS tpicos y car

42、actersticas del satlite. Rec. UIT-R SF.1601-2 7 2 Caractersticas de las HAPS Los parmetros tpicos de un sistema HAPS con funcionamiento en la banda de 28 GHz vienen dados en la Recomendacin UIT-R F.1569. El Cuadro 1 muestra los parmetros utilizados para los clculos. CUADRO 1 Caractersticas de las HA

43、PS Parmetros HAPS-1 HAPS-2 Altitud de la HAPS (en el punto de referencia) (km) 20 20 p.i.r.e. combinada de una HAPS lateral o trasera(1)5 dBW en una anchura de banda de 20 MHz 5 dBW en una anchura de banda de 20 MHz Longitud de la zona de despliegue HAPS (2Lx) (km) 1 000 600 Anchura de la zona de de

44、spliegue HAPS (2Ly) (km) 1 000 600 Nmero de HAPS en el eje x (nx) 11 9 Nmero de HAPS en el eje y (nyNmero total de HAPS (nT) 121 81 Distancia entre HAPS en el eje x (dx) (km) 100 75 Distancia entre HAPS en el eje y (dy) (km) 100 75 (1)Modelo prctico con 397 haces puntuales representado en la Fig. 3

45、de la Recomendacin UIT-R F.1569.8 Rec. UIT-R SF.1601-2 3 Caractersticas del satlite OSG Los parmetros del satlite OSG se representan en el Cuadro 2. CUADRO 2 Caractersticas del satlite OSG Parmetros OSG-1 OSG-2 Temperatura de ruido del sistema (K) 500 500 Apertura del haz a potencia mitad de la ante

46、na (grados) 0,3 2 Nivel de los lbulos laterales de la antena (dB) (Lsde la Rec. UIT-R S.672-4, Anexo 1) 20 20 Ganancia de cresta de la antena(1)(dBi) 55,0 38,5 (1)Calculada utilizando la ecuacin de Gmx(dBi) = 44,5 20 log ( es una apertura de haz a 3 dB (grados). 4 Resultados del clculo Las Figs. 5 y

47、 6 indican la relacin I/N calculada del satlite OSG. De la metodologa resulta evidente que la relacin I/N del satlite OSG depende en gran medida de la ganancia de cresta de la antena del satlite OSG cuando dicha antena apunta a la fuente de interferencia. Una antena con una apertura de haz estrecha

48、(0,3) recibe ms interferencia cuando el punto de referencia tiene ngulos de elevacin reducidos, porque el nmero de HAPS en el haz principal est limitado para los ngulos de elevacin elevados y se incrementa para los ngulos de elevacin menores. Por otro lado, una antena con una apertura de haz ms amplia (2) recibe menos interferencia, debido a la ganancia inferior de la antena, y el nivel de interferencia es bastante constante porque casi abarca toda la zona de despliegue HAPS con el haz principal, incluso para ngulos de elevacin grandes. E