ITU-R F 1612 FRENCH-2003 Interference evaluation of the fixed service using high altitude platform stations to protect the radio astronomy service from uplink transmission in high -31 .pdf

1、 Rec. UIT-R F.1612 1 RECOMMANDATION UIT-R F.1612 valuation du brouillage caus par le service fixe utilisant des stations places sur des plates-formes haute altitude pour la protection du service de radioastronomie contre les missions sur les liaisons montantes des systmes des stations places sur des

2、 plates-formes haute altitude dans la bande 31,3-31,8 GHz (Question UIT-R 230/9) (2003) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que de nouvelles technologies faisant intervenir des stations places sur des plates-formes haute altitude (HAPS) dans la stratosphre sont en cours de mise

3、au point; b) que la CMR-97 a prvu des dispositions en vue du fonctionnement des stations HAPS dans le cadre du service fixe dans les bandes 47,2-47,5 GHz et 47,9-48,2 GHz; c) que, tant donn la plus grande sensibilit des bandes 47 GHz au phnomne daffaiblissement d la pluie dans les pays numrs aux num

4、ros 5.537A et 5.543A du Rglement des radiocommunications (RR), la gamme de frquences 18-32 GHz a t tudie par le Bureau des radiocommunications afin dy identifier ventuellement des ressources radiolectriques supplmentaires; d) que la CMR-2000 a adopt une disposition en vue de lutilisation de stations

5、 HAPS du service fixe dans les bandes 27,5-28,35 GHz et 31,0-31,3 GHz dans certains pays, condition quelles ne causent pas de brouillage prjudiciable et quelles ne demandent pas bnficier dune protection, cela afin de rgler les problmes daffaiblissement d la pluie associs aux bandes 47 GHz (numros 5.

6、537A et 5.543A du RR). Jusqu la CMR-03, comme la bande 31,3-31,8 GHz est attribue au service de radioastronomie (SRA), au service dexploration de la Terre par satellite (SETS) (passive) et au service de recherche spatiale (passive), lutilisation de la bande 31,0-31,3 GHz est limite sa moiti infrieur

7、e (31,0-31,15 GHz); e) que la Rsolution 122 (Rv.CMR-2000) invite instamment tudier les questions techniques, rglementaires et de partage afin de dterminer les critres permettant lutilisation des stations HAPS dans les bandes vises au point d) du considrant ci-dessus; f) quil est ncessaire de protger

8、 de faon approprie le SRA, le SETS (passive) et le service de recherche spatiale (passive), compte tenu du numro 5.340 du RR et des critres de brouillage indiqus dans les Recommandations UIT-R SA.1029 et UIT-R RA.769, recommande 1 dutiliser la mthodologie prsente dans les Annexes 1, 2 et 3 pour lval

9、uation des brouillages causs par les liaisons montantes de systmes HAPS aux stations du SRA dans la bande 31,3-31,8 GHz; 2 de choisir lemplacement des dirigeables HAPS et des stations au sol HAPS par rapport celui des stations du SRA de manire telle que celles-ci soient protges contre les rayonnemen

10、ts non dsirs provenant des liaisons montantes HAPS dans la bande 31,3-31,8 GHz; 2 Rec. UIT-R F.1612 3 dexclure de la zone de service du service fixe utilisant des stations HAPS une ou plusieurs cellules de faisceau ponctuel entourant une station du SRA afin de protger cette station contre les rayonn

11、ements non dsirs provenant des liaisons montantes HAPS dans la bande 31,3-31,8 GHz. NOTE 1 La Recommandation UIT-R F.1569 contient des paramtres types dcrivant un systme HAPS pour lvaluation de limpact des rayonnements non dsirs sur les stations du SRA dans la bande des 31 GHz. NOTE 2 Il faut prendr

12、e en considration le brouillage cumulatif caus par le service fixe, y compris par les stations HAPS. Annexe 1 Paramtres types dune station du SRA et modle utiliser pour lvaluation de leffet dune station au sol HAPS sur une station du SRA 1 Paramtres associs aux missions sur une liaison montante dun

13、systme HAPS Les paramtres concernant les systmes HAPS sont fonds sur la Recommandation UIT-R F.1569 (altitude: 20-25 km, angle dlvation oprationnel minimal: 20, conditions: pluvieuses). Lempreinte dun faisceau ponctuel est appele cellule. Dans cette tude, on adopte un facteur de rutilisation des frq

14、uences de quatre, savoir, la bande disponible de 300 MHz (31,0-31,3 GHz) est divise en quatre sous-bandes de 75 MHz chacune qui sont utilises simultanment pour les missions sur la liaison montante dans plusieurs cellules. Sur la liaison montante, on utilise une commande automatique de puissance, la

15、puissance tant augmente ou diminue de 6 dB, selon les conditions mtorologiques. Le niveau des missions hors bande sur la liaison montante HAPS employ dans cette tude est de 100 dB(W/MHz) en condition pluvieuse, en supposant que la commande automatique de la puissance dmission est utilise sur la liai

16、son montante. La dtermination du niveau des missions hors bande est dcrite au 11 de la Recommandation UIT-R F.1569. 2 Paramtres dune station du SRA Les paramtres dune antenne de station du SRA utiliss dans cette tude sont prsents au Tableau 1. On suppose que cette antenne pointe, en azimut, vers la

17、station au sol HAPS, avec langle dlvation oprationnel minimal associ au radiotlescope considr. Le gain de lantenne de rception pour le brouillage est calcul selon la Recommandation UIT-R SA.509 pour des espacements angulaires suprieurs un degr entre laxe de vise de lantenne SRA et la direction dinci

18、dence du brouillage. Rec. UIT-R F.1612 3 TABLEAU 1 Paramtres dune antenne de station du SRA utiliss dans cette tude 3 Modle utiliser pour lvaluation du brouillage 3.1 Source de brouillage unique La Fig. 1 montre le modle utiliser pour lvaluation des brouillages entre une station au sol HAPS et une s

19、tation du SRA. On suppose que la station au sol HAPS est situe dans le mme plan que la station du SRA. Deux situations sont considres en fonction de la direction de laxe de vise de lantenne de la station au sol HAPS. Lune examine le cas o lantenne de la station au sol HAPS fait face la station du SR

20、A en azimut (le cas le plus dfavorable du scnario source de brouillage unique), lautre cas est celui o lantenne de la station au sol HAPS pointe, en azimut, dans la direction oppose (180) la direction de la station du SRA. Dans les deux cas, on suppose que lantenne de station du SRA fonctionne langl

21、e dlvation oprationnel minimal. 1612-012020dHAPSStation du SRADeux modles de stations au sol HAPS situes la mme altitude que la station du SRAFIGURE 1Brouillage caus par une station au sol HAPS une station du SRA (cas de brouillage unique)Angle dlvationoprationnel minimalBrouillageOrientation: face

22、lastation du SRAOrientation: loppos dela station du SRAGmax(dBi) Diamtre (m) Altitude (km) Angle dlvation oprationnel minimal (degrs) Nobeyama (Japon) 81,2 45 1,35 15 Taeduk (Core) 70,9 13,7 0,12 15 Delingha (Chine) 70,9 13,7 3,2 5 4 Rec. UIT-R F.1612 3.2 Brouillage cumulatif rsultant de plusieurs s

23、tations HAPS Ainsi quil est montr la Fig. 2, on utilise les modles et les hypothses suivantes pour lvaluation du brouillage cumulatif: quatre stations au sol HAPS sont situes au centre de chaque cellule de service et toutes les antennes pointent vers le dirigeable HAPS correspondant (on suppose que

24、la largeur de bande totale est de 300 MHz (31,0-31,3 GHz), que le facteur de rutilisation des frquences est de quatre et que la largeur de bande du signal est de 20 MHz); le brouillage cumulatif est obtenu en additionnant un paramtre dfini comme la puissance surfacique du brouillage reu par la stati

25、on du SRA et le gain la rception de la station du SRA pour le brouillage et ce, pour toutes les stations au sol HAPS (= 367 cellules 4 stations 3 zones de service du systme HAPS); on suppose que la puissance des missions hors bande pour chacune des stations au sol HAPS est de 100 dB(W/MHz); lantenne

26、 du SRA est situe entre le nadir O et lintersection A des trois zones de service du systme HAPS; lantenne du SRA situe au point B pointe vers A ou O en azimut. On suppose que cette antenne prsente langle dlvation minimal auquel les observations sont faites au moyen de cet instrument (5 ou 15). 1612-

27、02S2S1OBAXYS3Antenne du SRA5 ou 155 ou 15FIGURE 2Exemple de modle pour lvaluation du brouillage cumulatifA: Intersection des trois zones de service du systme HAPSB: Position de lantenne de station du SRA sur le segment AOO: Nadir de HAPSS1: Zone principaleS2, S3: Zones secondairesLantenne de station

28、 du SRA situe au point B pointe vers A ou O en azimut.Rec. UIT-R F.1612 5 Annexe 2 Modle de propagation et critres de protection applicables une station du SRA 1 Modle de propagation Conformment au 4.2 de la Recommandation UIT-R P.452, laffaiblissement de propagation entre stations la surface de la

29、Terre qui nest pas dpass pendant p% du temps est donn par: gsbApEdfpL += )(log20log205,92)(0dB (1) o: f : frquence (GHz) (31,3 pour cette tude) d : longueur du trajet (km) Es( p) : correction pour les trajets multiples et les effets de concentration )50/log()e1(6,2)(10/ppEds= dB (2) Ag: absorption t

30、otale par les gaz (dB) dAwg)(0+=dB (3) o: 0, w() : affaiblissements liniques dus respectivement lair sec et la vapeur deau, dtermins partir des formules donnes dans la Recommandation UIT-R P.676 : masse volumique de la vapeur deau += 5,25,73g/m(4) : fraction du trajet total au-dessus de leau. Dans c

31、ette tude, le facteur dabsorption par les gaz Agest suppos tre gal 0 pour se placer dans le cas le plus dfavorable en matire de brouillage. 2 Critre de protection de la station du SRA La Recommandation UIT-R RA.769 fournit le seuil de puissance surfacique visant protger la station du SRA (calcul pou

32、r un gain dantenne de 0 dBi). Dans la prsente mthodologie, on adopte un niveau de puissance surfacique de 168 dB(W/(m2 MHz) dans la bande 31,3-31,8 GHz. Pour prendre en compte leffet du gain de lantenne de rception, la valeur de la puissance surfacique du brouillage reu par lantenne de la station du

33、 SRA plus celle du gain la rception de lantenne de la station du SRA pour le brouillage est adopte comme critre de protection de la station du SRA et la distance de sparation requise est obtenue par la ncessit de respecter le critre de 168 dB(W/(m2 MHz) de la Recommandation UIT-R RA.769. 6 Rec. UIT-

34、R F.1612 Annexe 3 Effet de stations au sol HAPS sur une station du SRA 1 valuation du brouillage 1.1 Source de brouillage unique Dans les conditions dcrites dans les Annexes 1 et 2, limpact (puissance surfacique reue plus gain de lantenne de la station du SRA) dune station au sol HAPS est calcul en

35、fonction de la distance qui la spare de la station du SRA. On utilise la Recommandation UIT-R F.1245 concernant le diagramme de rayonnement dantenne de la station au sol HAPS. Les rsultats pour Nobeyama (Japon), Taeduk (Core) et Delingha (Chine) sont prsents sur les Fig. 3 et 4 pour des pourcentages

36、 de temps de 0,001%, 1% et 10%. Les rsultats obtenus en utilisant le modle de propagation en espace libre sont galement montrs pour rfrence. La distance de sparation requise est au point dintersection de la courbe obtenue avec le critre de protection de la station du SRA: 168 dB(W/(m2 MHz). Le Table

37、au 2 rcapitule les distances de sparation requises pour diffrentes valeurs du pourcentage de temps. Les distances de sparation requises quand les antennes de la station du SRA et de la station au sol HAPS se font face en azimut (cas dsign par avant) sont de 0,9 km pour Nobeyama et Taeduk et de 3,94

38、km pour Delingha et ce, mme lorsque le modle de propagation en espace libre et le pourcentage de temps de 1% sont considrs. Les distances de sparation dans le cas o lantenne de la station au sol HAPS pointe dans la direction oppose (180) la direction de la station du SRA (cas dsign par arrire) sont

39、galement montres pour rfrence. La bande de garde requise est calcule en utilisant lexemple de filtre FI et lquation (3) donns au 11 de lAnnexe 1 de la Recommandation UIT-R F.1569. Le niveau de bruit thermique lentre du module radiofrquence est utilis comme niveau minimum pour dterminer fpmt. La larg

40、eur de la bande de garde requise est de 10 MHz pour un filtre FI avec une largeur de bande de 20,2 MHz (3 dB). Cette bande de garde dpend de la largeur de bande du signal et des caractristiques daffaiblissement du filtre passe-bande FI. 1.2 Brouillage cumulatif Dans le cas du brouillage cumulatif da

41、ns les conditions dcrites au 3.2 de lAnnexe 1, on suppose quil ny a pas dmission par le systme HAPS dans la cellule incluant la station du SRA. Les Fig. 4a) 4d) montrent la valeur pondre totale de la puissance surfacique reue plus le gain de lantenne de la station du SRA lorsque lantenne de la stati

42、on du SRA pointe vers le point A ou O. De plus, llvation oprationnelle minimale est de 5 ou 15 et la coordonne Y de la station du SRA donne la distance qui spare cette station du nadir O. Les termes zone principale et zones secondaires sont dfinis dans la Fig. 2. Ainsi quil est montr dans ces Figure

43、s, la valeur cumulative de la puissance surfacique reue plus celle du gain de lantenne de la station du SRA nexcde pas le critre du brouillage admissible de la station du SRA soit 168 dB(W/(m2 MHz), except dans le cas de la Fig. 4d). La Fig. 4d), examinant le cas trs particulier dune antenne dlvatio

44、n 5, montre que le total de la puissance surfacique reue plus le gain de lantenne de la station du SRA excde le critre de protection. Ceci est d au fait quici, les deux antennes, celle de la station du SRA et celle de la station au sol HAPS, sont en face face et ne sont spares que par une courte dis

45、tance. Rec. UIT-R F.1612 7 TABLEAU 2 Distances de sparation requises entre une station au sol HAPS et une station du SRA dans le cas dun brouillage par une source unique 1612-031901801701601501401301201234567200190180170160150140130120012345672000Distance entre la station au sol HAPS et lantennede l

46、a station du SRA (km)Rec. UIT-R P.452, 4.2 (p = 10%)Rec. UIT-R P.452, 4.2 (p = 1%)Rec. UIT-R P.452, 4.2 (p = 0,001%)Affaiblissement en espace libreCritre de protection de lastation du SRAa) Nobeyama (Japon) et Taeduk (Core)lvation minimale = 15b) Delingha (Chine) lvation minimale = 5FIGURE 3Puissanc

47、e surfacique reue par la station du SRA + gain dantenne de cette station en visibilit directedans le cas o la station du SRA et la station au sol HAPS se font face Critre de protection de lastation du SRADistance entre la station au sol HAPS et lantennede la station du SRA (km)Puissance surfacique +gaindantenne de lastationdu SRA(dB(W/(m2 MHz)Puissance surfacique +gaindantenne de lastationdu SRA(dB(W/(m2 MHz)Sparation requise par rapport la station au sol HAPS (km) Direction(1)Pourcentage de temps p (%) 0,001 1 10 Avant Visibilit directe (y compris brouillage