ITU-R SM 1681 SPANISH-2004 Measuring of low-level emissions from space stations at monitoring earth stations using noise reduction techniques《使用噪声消减技术的监测地球站对空间站低水平发射的测量》.pdf

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1、 Rec. UIT-R SM.1681 1 RECOMENDACIN UIT-R SM.1681 Medicin de emisiones de bajo nivel procedentes de estaciones espaciales en las estaciones terrenas de comprobacin tcnica utilizando tcnicas de reduccin del ruido (Cuestin UIT-R 202/1) (2004) Cometido Con objeto de proteger de interferencias los servic

2、ios pasivos, en particular el servicio de radioastronoma (SRA), es muy importante medir las emisiones de bajo nivel procedentes de estaciones espaciales en las estaciones terrenas de comprobacin tcnica utilizando tcnicas de reduccin del umbral mnimo de ruido. Adems de proporcionar los elementos nece

3、sarios para la comprobacin tcnica, la Recomendacin establece un mtodo para reducir el umbral mnimo de ruido mediante tcnicas de procesamiento digital de la seal. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que es necesario proteger el servicio de radioastronoma (SRA) contra la inte

4、rferencia; b) que los objetos observados en el espacio en frecuencias utilizadas por el SRA tienen, en principio, niveles de dfp extremadamente bajos cuando llegan a la superficie de la Tierra; c) que para tales observaciones se han elaborado tcnicas de recepcin cuya sensibilidad permite distinguir

5、las seales de intensidad muy inferior al umbral mnimo de ruido; d) que una de las tareas de las estaciones terrenas de comprobacin tcnica es la de controlar los niveles de emisiones no deseadas de las estaciones espaciales, como se estipula en el Reglamento de Radiocomunicaciones; e) que puede ser n

6、ecesario informar a otras partes de los resultados de las mediciones, recomienda 1 que las estaciones terrenas de comprobacin tcnica midan las emisiones no deseadas de los satlites de acuerdo con: 1.1 los requisitos para la comprobacin tcnica que figuran en el Anexo 1; 1.2 el mtodo establecido para

7、reducir el umbral mnimo de ruido mediante una tcnica de procesamiento digital de la seal, que se describe en el Anexo 2; 2 que los resultados queden registrados como se indica en el Anexo 3. 2 Rec. UIT-R SM.1681 Anexo 1 Requisitos para la comprobacin tcnica 1 Introduccin Para medir las emisiones no

8、esenciales y las emisiones fuera de banda de bajo nivel con objeto de proteger el SRA, las instalaciones espaciales de comprobacin tcnica deben tener en cuenta los siguientes requisitos. 2 Prerrequisitos de comprobacin tcnica 2.1 Deben conocerse los niveles de dfp del SRA que se deben proteger. 2.2

9、Hay que disponer de la capacidad tcnica necesaria para llevar a cabo la comprobacin tcnica de las emisiones de bajo nivel. 2.3 Es preciso determinar el orden de magnitud de la reduccin del umbral mnimo de ruido en comparacin con los criterios normales de comprobacin tcnica espacial para la comprobac

10、in tcnica de los servicios fijo y de radiodifusin de comunicaciones espaciales. 3 Parmetros tcnicos que se deben comprobar 3.1 Se deben comprobar los valores normales de los parmetros de la comprobacin tcnica espacial que caracterizan a las fuentes de emisin; es decir, frecuencia, ubicacin orbital,

11、o los elementos, tiempo, densidad de potencia, polarizacin, anchura de banda, modulacin, caractersticas espectrales, mtodo de acceso, y transmisin de onda continua/por rfagas. 3.2 La densidad de potencia de la emisin se debe registrar como dfp y dfp espectral. 4 Procedimiento de comprobacin tcnica (

12、vase tambin el Manual del UIT-R Comprobacin tcnica del espectro) 4.1 Adquisicin de la fuente de interferencia. 4.2 Medicin de la frecuencia. 4.3 Determinacin de la polarizacin. 4.4 Medicin de la anchura de banda. 4.5 Medicin de la dfp utilizando el mtodo de reduccin del ruido descrito en el Anexo 2.

13、 5 Confirmacin de los resultados de las mediciones En la medida de lo posible, se deben corroborar los resultados mediante otra estacin terrena de comprobacin tcnica que figure en la lista de estaciones internacionales de comprobacin tcnica de la UIT. Rec. UIT-R SM.1681 3 Anexo 2 Mtodo para reducir

14、el umbral mnimo de ruido mediante procesamiento digital de la seal 1 Introduccin Con el fin de proteger el SRA se han especificado lmites de dfp que son inferiores al umbral mnimo de ruido de los equipos de comprobacin tcnica. Existen diversos mecanismos para reducir el umbral mnimo de ruido. En est

15、e Anexo se define un mtodo que utiliza procesamiento digital de la seal. 2 Principio tcnico La seal de RF que debe comprobarse se recibe mediante una antena directiva y se le somete a una conversin descendente hasta el nivel de FI. La seal de FI analgica se convierte en muestras de la seal digital.

16、Esta seal digitalizada se convierte a su vez en banda base digital. A continuacin, se aplica la transformada rpida de Fourier (TRF) para pasar del dominio del tiempo al dominio de la frecuencia. Normalmente esta medicin se repite 10 000 veces con el fin de obtener 10 000 espectros. Este procedimient

17、o descrito se repite en su totalidad para registrar seales de comparacin. Cuando se trata de satlites no geoestacionarios, esto se realiza en el cielo siguiendo la huella dejada por el satlite ausente. En el caso de satlites geoestacionarios, es necesario que la antena de comprobacin tcnica se despl

18、ace ligeramente de la posicin orbital. En ambos casos, las seales que resultan de la comparacin se registran en el mismo entorno, incluido el ruido de la propia estacin y eliminando el del satlite deseado. Estos 10 000 espectros que se utilizan para la comparacin contienen el ruido pero no la seal d

19、el satlite. En esta etapa del proceso, se pueden realizar procedimientos adicionales, por ejemplo, para eliminar, si procede, el desplazamiento causado por el efecto Doppler. A continuacin, se promedian los espectros de la seal deseada y de la seal de comparacin, y se restan los valores lineales obt

20、enidos. El resultado es un espectro de dfp de la emisin del satlite en cuestin, con una supresin del ruido del orden de, normalmente, 10 a 20 dB. Este mtodo aprovecha el hecho de que la seal deseada contribuye con cada uno de los numerosos espectros para su aparicin, mientras que el ruido en la mayo

21、ra de los espectros se cancela a s mismo debido a sus propiedades estadsticas. Al restar a los espectros del satlite los espectros de comparacin tambin se eliminan las fuentes de interferencia registradas con el ruido en ambas series de espectros. Aplicando un mtodo correlativo verdadero se podra lo

22、grar suprimir an ms el ruido. 3 Descripcin del equipo y programa informticos En la Fig. 1 se muestra el diagrama de bloques para la comprobacin tcnica por debajo del umbral mnimo de ruido. 4 Rec. UIT-R SM.1681 3.1 Equipo La diferencia entre las dos soluciones que muestra la Fig. 1 reside en la separ

23、acin entre los equipos, es decir, en la solucin 1 la conexin entre los diferentes bloques se realiza tras la conversin TRF; en la solucin 2 la conexin se lleva a cabo antes de aplicar la TRF. Por consiguiente, el tipo de conexin que se utilice entre los bloques puede servir de criterio para escoger

24、una u otra solucin. Otros criterios pueden ser la disponibilidad comercial de los bloques de los componentes de equipos y la mxima banda de frecuencias que se desea comprobar. 3.2 Programa informtico El programa informtico depende en gran medida de la solucin de equipo seleccionada. Por lo tanto, en

25、 este apartado el enfoque se describe mejor con un ejemplo: Supngase que se usa un convertidor A/D con una FI de 70 MHz, una velocidad de muestreo de 95 Mmuestras/s y un diezmado de media banda. Ello dara lugar, sin aplicar el diezmado, a una anchura de banda de: 0,4 95 Mmuestras/s = 38 MHz Al diezm

26、ar por 4 se obtiene 95/4 = 23,75 Mmuestras/s y una anchura de banda de 38/4 = 9,5 MHz. Muestreando la seal de entrada durante 10 min se obtiene: 10 60 23,75 = 14 250 Mmuestras Al aplicar una TRF de 16 384 puntos se obtienen 869 750 espectros diferentes que se pueden sumar para obtener el promedio. E

27、n este ejemplo se supone que hay suficiente RAM para almacenar la gran cantidad de datos muestreados, o que el procesamiento de la seal es lo suficientemente rpido como para trabajar en tiempo real. Si no se dispone de esa cantidad de RAM o de velocidad de procesamiento, el intervalo de 10 min se pu

28、ede digitalizar en varias rfagas de recopilacin de datos y pausas. Rec. UIT-R SM.1681 5 4 Estrategia de comprobacin tcnica Normalmente la seal interferente es una emisin no deseada generada por una emisin en una frecuencia asignada. En ese caso, es esencial conocer las propiedades de dicha emisin. L

29、a estrategia de comprobacin tcnica depende en gran medida de los detalles tcnicos de las tareas. Es necesario observar los criterios que se mencionan a continuacin con el fin de obtener resultados satisfactorios: Antes de dar inicio a cualquier campaa de comprobacin tcnica se debe calibrar la config

30、uracin del montaje de pruebas. El proceso de calibracin se aplica a: la RF; la ganancia del sistema; y la respuesta en frecuencia del sistema. Para ello se utiliza una seal portadora, una fuente de ruido y, posiblemente, una fuente radioelctrica astronmica, teniendo en cuenta las amplitudes adecuada

31、s. Es necesario seleccionar cuidadosamente: la gama dinmica: es preciso evitar distorsiones; quiz convenga utilizar un filtro en los trayectos de RF o de FI para suprimir seales adyacentes intensas; los instantes inicial y final de la comprobacin tcnica; la amplitud que ha de reproducirse; la resolu

32、cin en frecuencia; el nmero de espectros promediados; la eliminacin del desplazamiento por efecto Doppler; la temporizacin de la transmisin en rfagas en caso de transmisiones AMDT, por ejemplo. Los parmetros mencionados anteriormente se han de poder ajustar mediante programas informticos. Si se trat

33、a de satlites no geoestacionarios, deben escogerse las trayectorias orbitales de forma que no se vean afectadas por el sol, por la rbita de los satlites geoestacionarios (OSG) o por las trayectorias de otros satlites. Para mejorar la sensibilidad se podran considerar otros factores: el registro de l

34、os espectros de comparacin se debe realizar con el mismo ngulo de elevacin a causa del ruido atmosfrico; la comprobacin tcnica nocturna evita que haya interferencia solar; la supresin del ruido se puede mejorar utilizando intervalos ms cortos entre la obtencin de los espectros de la interferencia y

35、de comparacin; en caso de transmisiones AMDT, los espectros en comparacin se pueden obtener durante los intervalos entre rfagas. 6 Rec. UIT-R SM.1681 Anexo 3 Presentacin de los resultados Comprobacin tcnica de las emisiones no deseadas procedentes de estaciones espaciales para proteger el SRA Estaci

36、n de comprobacin tcnica nombre Administracin nombre Ubicacin (latitud longitud sistema de proyeccin) coordenadas Nombre del responsable de la medicin nombre Fecha de la medicin (UTC) da/mes/ao Datos de contacto (telfono, fax, correo-e) telfono: . / fax: . / correo-e: . Calidad de la estacin factor d

37、e calidad de la estacin terrena de comprobacin tcnica Referencias Medicin de los resultados (e incertidumbres conexas) dfpRBW(dB(W/m2) en kHz o MHz) valor Incertidumbre ampliada de la medicin ejemplo: 2 3 dB Frecuencia (MHz) valor Incertidumbre ampliada de la medicin ejemplo: 107Posicin orbital o fu

38、entes de los elementos de interferencia Satlite OSG (acimut () y elevacin ()/longitud ( W/E) Satlite no OSG (acimut () y elevacin (), al inicio, en la mxima elevacin y al final) valores Incertidumbre ampliada de la medicin ejemplo: . Polarizacin tipo No aplicable Otras indicaciones (por ejemplo: A/D

39、 estimacin del tipo de modulacin mtodo de acceso comportamiento de la seal) Rec. UIT-R SM.1681 7 Espectros Se recomienda realizar el trazado de tres espectros: seal deseada ruido seal + ruido invertido Informacin necesaria: Frecuencia central = . MHz Amplitud = . MHz FFT: nmero de puntos Resolucin:

40、. kHz Promedio: nmero de muestras Instantes (UTC) relativos a seal deseada: inicio, final seal en comparacin: inicio, final intervalos deseados/seales en comparacin: modo de compensacin del efecto Doppler: Observaciones Presunta identidad de los satlites 8 Rec. UIT-R SM.1681 Glosario A/D Analgico/di

41、gital AMDT Acceso mltiple por divisin de tiempo dfp Densidad del flujo de potencia FI Frecuencia intermedia TRF Transformada rpida de Fourier OSG rbita de los satlites geoestacionarios RAM Memoria de acceso aleatorio RF Radiofrecuencia SRA Servicio de radioastronoma UTC Tiempo Universal Coordinado W/E Oeste/Este.