1、 I. UIT-R RS.2095 1 INFORME UIT-R RS.2095 Comparticin de la banda 36-37 GHz entre los servicios fijo y mvil y el servicio de exploracin de la Tierra por satlite (pasivo) (2007) NDICE Pgina 1 Introduccin 2 2 SETS (pasivo). 2 2.1 Aplicaciones . 2 2.2 Parmetros de los sensores pasivos 2 2.3 Criterios d
2、e interferencia 4 3 Parmetros de los servicios fijo y mvil. 5 3.1 Servicio fijo (SF) 5 3.2 Servicio mvil (SM) . 6 4 Estudios basados en la simulacin . 7 4.1 Metodologa general de la simulacin 7 4.2 Estudio de la simulacin nmero 1. 7 4.3 Estudio de la simulacin nmero 2. 10 4.4 Estudio de la simulacin
3、 nmero 3. 12 4.4.1 Sistemas P-P del SF . 13 4.4.2 Sistemas P-MP del SF 16 4.5 Estudio de la simulacin nmero 4. 18 4.6 Resumen de los resultados de los estudios de comparticin 21 4.6.1 Comparticin entre el SF y el SETS (pasivo) 21 4.6.2 Comparticin entre el SM y el SETS (pasivo). 23 5 Tcnicas de redu
4、ccin 24 5.1 SETS (pasivo). 24 5.2 Servicio fijo (SF) 25 5.3 Servicio mvil (SM) . 27 6 Resumen y conclusiones. 27 7 Documentos complementarios . 29 2 I. UIT-R RS.2095 1 Introduccin En el presente informe se resumen los resultados de los estudios sobre la comparticin de la banda 36-37 GHz entre los se
5、rvicios fijo y mvil, por una parte, y el servicio de exploracin de la Tierra por satlite (SETS) (pasivo), por la otra. 2 SETS (pasivo) 2.1 Aplicaciones La banda 36-37 GHz es sumamente importante para medir la lluvia, la nieve, el hielo ocenico y el vapor de agua. Esta banda, denominada tambin ventan
6、a, es fundamental para conocer con precisin el ciclo hidrolgico o la circulacin de agua en el planeta. Para medir los parmetros de superficie, hay que seleccionar ciertos canales radiomtricos en esta ventana que servirn para determinar los correspondientes parmetros previstos de las superficies ocen
7、icas y terrestres. En el caso de las superficies ocenicas, los principales parmetros que se miden son la salinidad, la velocidad del viento, las nubes lquidas, el vapor de agua y la temperatura de la superficie del mar. Las nubes lquidas se miden a 36 GHz. As pues, para medir estos parmetros se requ
8、ieren cinco frecuencias (6, 10, 18, 24 y 36 GHz). En el caso de la superficie terrestre, el problema es ms complejo debido a la variacin temporal y espacial de las caractersticas de la superficie (que vara de zonas cubiertas de nieve o hielo hasta desiertos y selvas con lluvia tropical). Los parmetr
9、os que se miden en este tipo de superficie son la biomasa vegetal, el agua lquida en las nubes, el vapor de agua integrado, la humedad del suelo y la escabrosidad del terreno. La utilizacin de la frecuencia de 36 GHz permite conocer el contenido de vapor lquido en las nubes y de las zonas cubiertas
10、de nieve. Ha quedado demostrado que esta banda es la ms adecuada para detectar la nieve y desde hace 20 aos se utiliza en los estudios climatolgicos de la nieve, el hielo en el mar, la humedad del suelo, el ndice de vegetacin en microondas y la temperatura de la superficie terrestre. Tambin se ha po
11、dido comprobar que las mediciones a la frecuencia de 36 GHz permiten calcular el equivalente en agua de la nieve. Gracias a las tcnicas de teledeteccin desde vehculos espaciales es posible complementar y ampliar a escala regional y mundial las mediciones de la nieve convencionales en tierra. En las
12、aplicaciones de climatologa e hidrologa resulta constantemente necesario determinar el equivalente en agua de la nieve y su variacin en superficies extensas. Adems del equivalente en agua de la nieve, la teledeteccin por microondas desde vehculos espaciales permite calcular tambin el espesor de la n
13、ieve a partir de las caractersticas fsicas de la radiacin en microondas. La banda 36-37 GHz tambin puede utilizarse para medir parmetros auxiliares con otros instrumentos de teledeteccin. Los altmetros de radar situados en vehculos espaciales por encima de superficies ocenicas y terrestres se utiliz
14、an para aplicaciones importantes de oceanografa y climatologa en todo el mundo. Para evitar los efectos de la refraccin en la atmsfera, es indispensable complementar los datos de los altmetros de gran precisin con un conjunto de mediciones pasivas auxiliares alrededor de las frecuencias 18,7, 23,8 y
15、 36,5 GHz. En estos casos, la las mediciones en la banda 36 GHz sirven para calcular el retardo que introduce la troposfera y mejorar as la precisin de los datos obtenidos con los altmetros. Obsrvese que todas estas aplicaciones ya estn en funcionamiento. 2.2 Parmetros de los sensores pasivos En el
16、Cuadro 1 se resumen los parmetros de los sensores pasivos con barrido cnico que funcionan o funcionarn en la banda 36-37 GHz, segn se ilustra en la Fig. 1. I. UIT-R RS.2095 3 CUADRO 1 Parmetros de los sensores pasivos Tipo de sensor MADRAS AMSR-E CMIS Anchura de banda del canal (GHz) 1 1 1 Tamao del
17、 pxel sobre la trayectoria (dimetro) (km) 38 7,8 12 ngulo de incidencia i en el centro de la zona de iluminacin (grados) 52,3 55 55,7 ngulo de desplazamiento respecto al nadir o ngulo del semicono (grados) 44,5 47,5 47 Polarizacin H H,V H,V Altitud del satlite (km) 817 705 833 Ganancia mxima de la a
18、ntena (dBi) 45 53 55 Dimetro del reflector (m) 0,65 1,6 2,2 Anchura del haz de la antena a media potencia 3dB(grados) 1,8 0,4 0,52 Zona barrida til (km) 1 607 1 450 1 782 Diagrama de la antena Fig. 2 Fig. 3 n.d. FIGURA 1 Geometra de los radimetros de microondas pasivos con barrido cnico 4 I. UIT-R R
19、S.2095 Las antenas de los sensores pasivos se disean con arreglo a las siguientes figuras. FIGURA 2 Diagrama de ganancia de la antena MADRAS a 36 GHz FIGURA 3 Diagrama de ganancia de la antena AMSR-E a 36 GHz 2.3 Criterios de interferencia En la Recomendacin UIT-R RS.1029 Criterios de interferencia
20、para la teledeteccin pasiva por satlite se estipulan los niveles admisibles de interferencia y las anchuras de banda de referencia que se habrn de utilizar al evaluar la interferencia o en los estudios de comparticin. Para los sensores pasivos actuales, el nivel de interferencia admisible en la band
21、a 36-37 GHz es de 156 dBW en una anchura de banda de referencia de 100 MHz, y para los futuros sensores pasivos de 166 dBW en una anchura de banda de referencia de 100 MHz, por cuanto estos ltimos son ms sensibles que los sensores pasivos que se utilizan en la actualidad. La primera magnitud se refi
22、ere a las condiciones de comparticin alrededor de 2003; mientras que la segunda, a las aplicaciones cientficas que se pueden lograr tcnicamente con los sensores en los prximos I. UIT-R RS.2095 5 5-10 aos. La Recomendacin UIT-R RS.1029 tambin especifica que estos niveles de interferencia no deben reb
23、asarse en ms de un 0,1% de la zona de observacin del sensor, definida como una zona de medicin cuadrada en la superficie de la Tierra de 10 000 000 km2, a menos que se justifique otro valor. 3 Parmetros de los servicios fijo y mvil 3.1 Servicio fijo (SF) En general, los sistemas del SF en esta banda
24、 se clasifican en dos tipos, a saber, sistemas punto a punto (P-P) y sistemas punto a multipunto (P-MP). En el Cuadro 2 se resumen los parmetros de los sistemas P-P que podran funcionar en la banda 36-37 GHz y que se examinaron en estos estudios. CUADRO 2 Parmetros de una estacin P-P del SF Parmetro
25、 SF-1 SF-2 Tipo de modulacin O MDP-4 Distancia entre estaciones (longitud de un salto) (km) 2 aprox. De 0,5 a 20 punto a punto Capacidad del canal (Mbit/s) 2,048; 8,448; 34,368 Sensibilidad del receptor (BER hasta 106) (dBW) Hasta 117 Potencia del transmisor (dBW) 18,24 dBW/30 MHz (= 15 mW/30 MHz) 1
26、3 a 7 Ganancia de la antena (dBi) 37 39-42 Dimetro de la antena (m) 0,4-0,5 Tipo de antena Parablica Diagrama de la antena Recomendacin UIT-R F.1245 Atenuacin mxima en el alimentador (dB) 0,5 Plan de frecuencias Recomendacin UIT-R F.749 6 I. UIT-R RS.2095 En el Cuadro 3 se resumen los parmetros de u
27、n posible tipo de estacin terrenal P-MP que podra funcionar en la banda 36-37 GHz. CUADRO 3 Parmetros de la estacin P-MP del SF Parmetro Estacin central Estacin del terminal cliente Modulacin MDP-4 Mtodo de acceso Mltiplex por divisin en el tiempo (MDT) Anchura de banda/portadora (MHz) 28 28 Tipo de
28、 antena Antena sectorial Parablica Ganancia de la antena (dBi) 17 39 Anchura del haz de la antena (grados) 45 1,4 Nmero de portadoras/sectores activos 4 4 Nmero de sectores 8 Longitud del trayecto (km) 0,1 6 Potencia mxima del transmisor por portadora (dBW) 5 10 Atenuacin en la lnea del sistema rece
29、ptor (dB) 0 0 3.2 Servicio mvil (SM) En el Cuadro 4 se indican las caractersticas tcnicas de los sistemas del SM que funcionan en la banda 36-37 GHz. En lo que respecta al diagrama de la antena, en la simulacin se ha recurrido a la Recomendacin UIT-R F.1245 Modelo matemtico de diagramas de radiacin
30、media y diagramas conexos para antenas de sistemas de radioenlaces punto a punto con visibilidad directa para aplicarlo en ciertos estudios de coordinacin y en la evaluacin de la interferencia en la gama de frecuencias de 1 GHz a unos 70 GHz. Los sistemas del SM-1 y SM-2 se utilizan principalmente p
31、ara la transmisin de vdeo en aplicaciones nmadas. Su factor de actividad es del 3%. En los pases de Europa, la banda 36-37 GHz est atribuida al SM y al SF para aplicaciones gubernamentales. Dado lo especfico de esta funcin y su utilizacin porttil, el sistema del SM-3 que se utiliza en los enlaces gu
32、bernamentales punto a punto pueden considerarse sistemas del SM. Obsrvese que las caractersticas de estas estaciones del SM son muy similares a las de las estaciones del SF utilizadas en las simulaciones dinmicas, por lo que las conclusiones de los estudios del SF suelen ser, en general, aplicables
33、al SM. I. UIT-R RS.2095 7 CUADRO 4 Parmetros de las estaciones del servicio mvil Parmetro SM-1 SM-2 SM-3 Potencia suministrada a la antena 7 dBW/17 MHz (= 0,2W/17 MHz) 3 dBW/17 MHz (= 0,5 W/17 MHz) 10 dBW (mx) 15 dBW (tpico) Ganancia de la antena (dBi) 37 37 44 (tpico) Dimetro de la antena (m) 0,3 0
34、,3 0,3 Tipo de antena Parablica/Cassegrain Parablica Parablica Atenuacin en el alimentador (dB) 0 0 0 Polarizacin H/V H H/V Anchura del haz a 3 dB (grados) 2 2 1 NOTA 1 Dada su utilizacin nmada, no se especifican los ngulos de elevacin. Es decir, la antena transmisora tiene la posibilidad de apuntar
35、 a cualquier ngulo acimut o de elevacin. No obstante, la antenaest fija durante el funcionamiento. NOTA 2 El SM-1: Existen ms de 30 estaciones transmisoras funcionando y se prev que este nmero crecer rpidamente en algunas administraciones. SM-2: Existen varias estaciones transmisoras funcionando y s
36、e prev que el nmero aumentar rpidamente en algunas administraciones. 4 Estudios basados en la simulacin 4.1 Metodologa general de la simulacin En estos estudios de comparticin se han realizado simulaciones dinmicas con los resultados exigidos en la Recomendacin UIT-R RS.1029 en relacin con el porcen
37、taje de la superficie de una zona de medicin de 10 millones de km2que rebasa el nivel de interferencia admisible. Estas simulaciones dinmicas generan funciones de distribucin acumulativa (FDA) de los niveles de interferencia recibida con arreglo a dichas zonas de medicin de tal modo que las estadsti
38、cas de inferencia pueden compararse directamente con los criterios de interferencia especificados. 4.2 Estudio de la simulacin nmero 1 En esta simulacin se parte de un sistema de 200 estaciones P-P del SF distribuidas de manera uniforme en una zona definida por 40 latitud N, 0 longitud, 60 latitud N
39、 y 20 longitud E. La potencia del transmisor es de 10 dBW y la ganancia de la antena es 41 dBi, lo que corresponde a una p.i.r.e. de 31 dBW. El modelo de propagacin incluye atenuaciones atmosfricas, y el incremento de tiempo utilizado en la simulacin es de 2 s. Los resultados de la simulacin para el
40、 sensor pasivo MADRAS se muestran en la Fig. 4 y en el Cuadro 5, para el AMSR-E en la Fig. 5 y el Cuadro 6 y para el CMIS en la Fig. 6 y el Cuadro 7. 8 I. UIT-R RS.2095 FIGURA 4 Simulacin dinmica para el sensor pasivo MADRAS CUADRO 5 Resultado de la simulacin dinmica correspondiente a la Fig. 4 Porc
41、entaje acumulativo (%) 1 0,2 0,1 0,02 Potencia correspondiente recibida a la entrada del radimetro, en dBW, para el MADRAS en una anchura de banda de 100 MHz 177 167 166 163 I. UIT-R RS.2095 9 FIGURA 5 Simulacin dinmica para el sensor pasivo AMSR-E CUADRO 6 Resultado de la simulacin dinmica correspo
42、ndiente a la Fig. 5 Porcentaje acumulativo (%) 10 1 0,1 0,05 Potencia correspondiente recibida a la entrada del radimetro, en dBW, para el AMSR-E 188 175 172 156 10 I. UIT-R RS.2095 FIGURA 6 Simulacin dinmica para el sensor pasivo CMIS: 200 estaciones P-P en funcionamiento CUADRO 7 Resultado de la s
43、imulacin dinmica correspondiente a la Fig. 6 Porcentaje acumulativo (%) 10 2 1 0,1 0,02 Potencia correspondiente recibida a la entrada del radimetro, en dBW, para el CMIS 180 166 165 152 145 4.3 Estudio de la simulacin nmero 2 La finalidad de esta simulacin es establecer la relacin entre la densidad
44、 de despliegue de estaciones del SF y el nivel de interferencia del SETS (pasivo). Se realiz la simulacin para el sensor pasivo AMSR-E, suponiendo que la potencia del trasmisor de cada estacin del SF es 11 dBW y su antena de 40,5 dBi, con un lbulo lateral conforme con el diagrama de la antena de ref
45、erencia estipulado en la Recomendacin UIT-R F.1245 para una anchura de haz a 3 dB de 1,5. En este modelo de simulacin, para obtener una elevada densidad de despliegue de estaciones del SF se ha partido del supuesto de que hay entre 1 y 20 enlaces bidireccionales del SF distribuidos aleatoriamente al
46、rededor de 74 ciudades en una zona de medicin de sensores pasivos de 107km2, como se ilustra en la Fig. 7. De las 74 ciudades de la zona de simulacin en Asia Central ilustrada en la Fig. 10, 66 se encuentran dentro de la zona de medicin de sensores pasivos de 107km2. La densidad de estaciones del SF
47、, NFS, en esta zona viene dada por la expresin: NFS= 2 (estaciones/enlace) x FS (enlaces/ciudad) x 66 (ciudades) siendo SF el nmero de enlaces/ciudad para una determinada FDA de interferencia. I. UIT-R RS.2095 11 FIGURA 7 Zona de medicin de Asia Central La FDA de interferencia obtenida en la simulac
48、in incluye clculos slo para los intervalos de tiempo en los que el haz del sensor pasivo intersecta la superficie de la Tierra dentro de la zona de medicin que se indica en la Fig. 8. FIGURA 8 Las FDA de interferencia obtenidas mediante las simulaciones dinmicas 12 I. UIT-R RS.2095 4.4 Estudio de la simulacin nmero 3 En este estudio se abordan los sistemas P-P y P-MP del SF. Se realizaron simulaciones para generar la FDA en tres zonas diferentes de medicin de sensores pasivos de 10 000 000 km2que se indican en la Fig. 9, cada una con una densidad de despliegue del SF dist
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