ITU-R M 1476 FRENCH-2000 PERFORMANCE OBJECTIVES FOR NARROW-BAND DIGITAL CHANNELS USING GEOSTATIONARY SATELLITES TO SERVE TRANSPORTABLE AND MOBILE EARTH STATIONS IN THE 1-3 GHz RANGITAL.pdf

1、 Rec. UIT-R M.1476 1 RECOMMANDATION UIT-R M.1476*Objectifs de qualit de fonctionnement applicables aux canaux numriques bande troite utilisant des satellites gostationnaires pour desservir des stations terriennes mobiles et transportables dans la gamme de frquences 1-3 GHz et faisant partie du rseau

2、 numrique intgration de services (Question UIT-R 112/8) (2000) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les objectifs de qualit de fonctionnement applicables aux canaux numriques du service mobile par satellite (SMS) utilisant la modulation bande troite et des satellites gostatio

3、nnaires doivent tenir compte des niveaux de brouillage intersystmes et intrasystme fonctionnant dans la gamme de frquences 1-3 GHz et satisfaire aux exigences de qualit de fonctionnement des utilisateurs; b) que le taux derreur binaire (TEB) peut varier dans le temps en raison des effets de la varia

4、tion des conditions de propagation, y compris des effets des vanouissements dus la propagation multiple; c) que la rception de signaux mis destination ou en provenance de stations terriennes mobiles dans la plupart des emplacements peut tre sensiblement altre par les dgradations de propagation des s

5、ignaux en fonction de lemplacement et de lorientation qui dterminent la performance spatiale; d) que les canaux numriques du SMS peuvent tre utiliss dans des faisceaux couverture globale mondiale ou couverture ponctuelle dans le cadre dun SMS mondial, auquel cas de rigoureuses limitations de la puis

6、sance des satellites sont prvoir; e) que les objectifs de qualit de fonctionnement du SMS applicables aux services qui font partie du rseau numrique intgration de services (RNIS) devraient tre dfinis compte tenu des Recommandations UIT-T relatives aux objectifs de qualit de fonctionnement du RNIS (R

7、ecommandations UIT-T G.821 et UIT-T G.826) et, en particulier, des effets des conditions de propagation dans le SMS; f) que les objectifs de qualit de fonctionnement applicables aux SMS qui ne sont pas connects via le RNIS feront lobjet dautres Recommandations UIT-R, recommande 1 que, dans les deux

8、sens de transmission (aller et retour) des liaisons de service et des liaisons de connexion, les objectifs de qualit de fonctionnement des liaisons radiolectriques combines applicables aux canaux numriques du SMS faisant partie du RNIS soient les suivants: 1.1 lindisponibilit des liaisons radiolectr

9、iques combines du SMS due la propagation ne devrait provisoirement pas dpasser 0,1% du temps. Les temps de disponibilit et dindisponibilit sont dfinis dans la Recom-mandation UIT-T G.821 et indiqus au 2 de lAnnexe 1 de la prsente Recommandation dans un souci de clart; *En accord avec la Rsolution UI

10、T-R 44, la Commission dtudes 8 des radiocommunications a apport des modifications ditoriales la prsente Recommandation en 2004. 2 Rec. UIT-R M.1476 1.2 le TEB ne doit pas dpasser 9 107, aprs correction derreurs pendant plus de 99% du temps disponible; 2 que la mthode de rpartition du temps dindispon

11、ibilit global entre les liaisons de connexion et les liaisons de services dcrite dans lAnnexe 2 soit ventuellement utilise titre indicatif par les concepteurs de systmes; 3 que les Notes suivantes fassent partie intgrante de la prsente Recommandation. NOTE 1 Dans lAnnexe 1 nous trouverons une analys

12、e associant les temps de disponibilit et dindisponibilit dfinis dans la Recommandation UIT-T G.821 lindisponibilit due la propagation des canaux du SMS. NOTE 2 Dans le cas de communications de donnes, les techniques de correction des erreurs sont gnralement intgres au modem. Dautres mesures de corre

13、ction des erreurs de bout en bout peuvent tre mises en oeuvre pour amliorer la qualit de fonctionnement de certaines applications dutilisateur. Toutefois, dans le cadre de la prsente Recommandation, les effets de ces techniques dapplications dutilisateur ne sont pas pris en compte dans les objectifs

14、 de qualit de fonctionnement. NOTE 3 Les effets dobstruction et doccultation du trajet de propagation direct ne sont pas pris en compte dans les objectifs de qualit de fonctionnement dfinis ci-dessus. Les canaux numriques du SMS utiliss par des stations terriennes mobiles terrestres bord de vhicules

15、 sont davantage sensibles une rduction de la disponibilit dans lespace due aux effets de loccultation et de lobstruction. NOTE 4 Il faut entendre par disponibilit dans lespace la probabilit cumulative de disponibilit dune liaison rsultant de la rpartition commune des affaiblissements alatoires qui s

16、ont fonction de lemplacement et de lorientation sur la liaison. NOTE 5 Dans le cas de stations terriennes maritimes et aronautiques utilisant de faibles angles dlvation et fonctionnant par lintermdiaire du canal numrique du SMS, les objectifs en matire de TEB indiqus dans le recommande 1 peuvent tre

17、 atteints pendant un pourcentage de temps plus faible. NOTE 6 Dans le cas dun systme de rserve utilisant un satellite de gnration antrieure, les objectifs en matire de TEB indiqus dans le recommande 1 peuvent tre atteints pendant un pourcentage du temps plus faible. NOTE 7 Il convient de tenir compt

18、e des effets du brouillage composite imputable dautres systmes et services pour veiller ce que les objectifs de qualit globale de fonctionnement du canal numrique du SMS soient atteints. NOTE 8 Un objectif de TEB infrieur 1 106 pendant plus de 99% du temps de disponibilit (pour tenir compte des cond

19、itions de propagation) est rparti entre la liaison du SMS et les autres composantes de la liaison RNIS de bout en bout. Sagissant de la communication fictive de rfrence de la Fig. 1 de la Recommandation UIT-T G.821, 90% des objectifs de qualit de fonctionnement (secondes errones (ES), secondes grave

20、ment errones (SGE) sont attribus la liaison radiolectrique du SMS, cette liaison contribuant en grande partie la dgradation du TEB. Par consquent, lobjectif de TEB attribu cette liaison est de 9 107, pendant le temps de disponibilit. NOTE 9 Il faut procder un complment dtude pour dterminer sil y a l

21、ieu dlaborer des critres de qualit de fonctionnement court terme permettant de dfinir les valeurs de seuil du TEB et les pourcentages de temps correspondants. Rec. UIT-R M.1476 3 Annexe 1 Mthode de calcul de lindisponibilit de la liaison radiolectrique du SMS compte tenu de lindisponibilit dfinie po

22、ur le RNIS dans la Recommandation UIT-T G.821 1 Introduction Dans le cas des services fixe et fixe par satellite, les objectifs de qualit de fonctionnement applicables au RNIS sont dfinis dans la Recommandation UIT-T G.821. Dans le cas des SMS, en revanche, la disponibilit constitue le principal obj

23、ectif de qualit de fonctionnement et est value laide des statistiques du rapport C/N en fonction dune valeur seuil de ce rapport correspondant au TEB spcifi en termes de probabilit. Pour le RNIS mobile, o les systmes de communications mobiles par satellite seront intgrs au RNIS mondial, il convient

24、de dfinir la qualit des circuits des SMS dans un service de compatibilit avec les services fixe et fixe par satellite. La prsente annexe traite de diffrentes dgradations de propagation de systmes mobiles par satellite (services mobiles maritime, aronautique et terrestre par satellite SMMS, SMAS et S

25、MTS) du point de vue des temps de disponibilit et dindisponibilit dfinis dans la Recommandation UIT-T G.821. Laccent est mis sur limportance du principe selon lequel lindisponibilit et la dgradation pendant le temps de disponibilit constituent deux critres dvaluation diffrents des communications mob

26、iles par satellite dans le RNIS mobile. 2 Dfinition des paramtres utiliss dans la Recommandation UIT-T G.821 Dans un souci de clart, se trouvent ci-aprs les paramtres utiliss dans la Recommandation UIT-T G.821: Temps de disponibilit et temps dindisponibilit Une priode de temps dindisponibilit commen

27、ce quand, pour chaque seconde, le TEB est suprieur 1 103pendant 10 s conscutives. Ces 10 s sont considres comme le temps dindisponibilit. Une nouvelle priode de disponibilit commence avec la premire seconde dune priode de 10 s conscutives pendant lesquelles le TEB est meilleur que 1 103pour chaque s

28、econde. SGE. Priode dune seconde ayant un TEB suprieur 1 103. ES. Priode dune seconde comportant un ou plusieurs bits errons. La Recommandation UIT-T G.821 relative aux objectifs de qualit de fonctionnement du RNIS ne traite pas de la disponibilit. Seuls les pourcentages de SGE et de ES y sont dfini

29、s. 3 Relation entre la disponibilit dfinie daprs lanalyse classique et la Recommandation UIT-T G.821 Le Tableau 1 rcapitule les caractristiques des phnomnes dvanouissement pour diffrents SMS. Il ressort de ce tableau: que les environnements de propagation dans le SMTS sont plus complexes en raison d

30、e la diversit des phnomnes dvanouissement et, 4 Rec. UIT-R M.1476 quil convient dexaminer la disponibilit du SMMS tant donn que la priode dvanouissement dans ce service est de lordre de 10 s, ce qui correspond aux critres pour les temps de disponibilit et dindisponibilit donns dans la dfinition de l

31、UIT-T. TABLEAU 1 Caractristiques des dgradations de la propagation dans plusieurs environnements de communication du SMS La Fig. 1 donne un exemple dvanouissement uniforme pour lequel la valeur du rapport C/N varie dans le temps. Le niveau de bruit N pouvant tre considr comme constant dans le cas no

32、rmal, la variation du rapport C/N quivaut celle du signal reu. En outre, les valeurs du rapport C/N et du TEB sont quivalentes. La variation de ce rapport sur la Fig. 1 peut donc tre considre comme une variation du TEB (le TEB sentend ici dune probabilit, et non du TEB pendant une seconde dont il es

33、t question plus haut. Pour les distinguer, on crira donc TEBprobpour le premier et TEBsecpour le second). La valeur (nominale) mdiane du rapport C/N est dsigne ici par C/Nmed, la valeur de seuil C/N laquelle TEBprobatteint la valeur de seuil TEB tant dsigne par C/Nthres, par exemple 1 103. Service C

34、aractristiques SMMS SMAS SMTS-V ( bord de vhicules) SMTS-P (portables) Environnement de communication Visibilit directe Visibilit directe Visibilit directe Hors visibilit directe Visibilit directe (communications difficiles hors visibilit directe) Principal facteur dvanouissement Evanouissement d au

35、x rflexions sur la surface de la mer Evanouissement d aux rflexions sur la surface de la mer Evanouissement d aux rflexions sur la surface du sol Effet doccultation du terrain, des btiments et des arbres Evanouissement par trajets multiples Mme facteur dvanouissement que pour le SMTS Effet doccultat

36、ion du corps humain Profondeur dvanouissement type(1)Jusqu 10 dB Jusqu 8 dB Varie en fonction de lenvironnement (plus de 20 dB au maximum) Jusqu 10 dB C/M (2)Plus de 6 dB Plus de 7 dB 0-20 dB (divers) Plus de 6 dB Composante frquence dominante de variation De 0,5 plusieurs centaines de Hz De 20 plus

37、ieurs centaines de Hz De 10 plusieurs dizaines de Hz (vanouissement par trajets multiples) En dessous de 1 Hz (effet doccultation du terrain) Plusieurs Hz ou moins (1)Profondeur dvanouissement: niveau dvanouissement de 50 99%. (2)C/M: rapport de la puissance dvanouissement par onde directe, C la pui

38、ssance dvanouissement moyenne par trajets multiples, M. Rec. UIT-R M.1476 5 1476-01TDTI10 sC/NmedLC/NtC/NthresValeur suprieureValeur infrieureAnalyseclassiqueApparitionde SGETemps de disponibilit/dindisponibilit(UIT-T)TempsdindisponibilitTempsde disponibilitSGE (10 s) SGE ( UAUIT-T), et lindisponibi

39、lit dfinie par lUIT-T devient infrieure celle dfinie par lanalyse classique. Ce nest l quune question de dfinition, qui ne change en rien la qualit de la communication relle dans le SMMS. 4 Indisponibilit dans des environnements du SMMS comportant des vanouissements Dans le prsent paragraphe, lindis

40、ponibilit du SMMS est traite comme une tude de cas du paragraphe prcdent. Dans le SMMS, les vanouissements dus aux rflexions sur la surface de la mer constituent le principal facteur lorigine des dgradations de propagation. Ce phnomne a fait lobjet de nombreuses tudes, qui ont permis den dfinir les

41、caractristiques. Des tudes antrieures ont mis en vidence les caractristiques ci-aprs. 4.1 Spectre de puissance des vanouissements Le spectre de puissance des vanouissements (spectre de variation dintensit) peut tre calcul de manire approche par la caractristique de Butterworth de deuxime ordre suiva

42、nte: 1410491)(+fffW (5) Rec. UIT-R M.1476 7 o f10reprsente la largeur de bande spectrale 10 dB. Cette largeur de bande dpend de la frquence, de langle dlvation, de ltat de la surface de la mer, de la vitesse du navire, etc., et sa valeur varie dans une large fourchette. La Fig. 2 en rsume les caract

43、ristiques. 4.2 Dure moyenne des vanouissements et intervalle moyen dapparition des vanouissements Les valeurs moyennes de TDet de TI, pour une valeur de seuil correspondant un niveau dvanouissement, Lp, de p%, peuvent tre exprimes par lquation (6): 2/)(exp3)(210pmfpTI= (6a) =1001)()(ppTpTID(6b) Ici,

44、 la relation entre p et m est exprime par lquation (7): =mttpp2%d2/exp2100)( (7) 1476-0210125110255 10 15FIGURE 2Largeur de bande spectrale des vanouissements par trajets multiples dus auxrflexions sur la surface de la mer dans des environnements SMMSAngle dlvationLargeurdebande spectrale,f10(Hz)Frq

45、uence = 1,5 GHzHauteur des vagues: 1 mVitesse du navire: 20 nudsRoulis: 30Hauteur des vagues: 1 mVitesse du navire: 0 nudRoulis: 08 Rec. UIT-R M.1476 4.3 Fonctions de distribution de probabilit (PDFs) de TDet TILes fonctions PDFs de TDet TI, pour une valeur seuil correspondant un niveau dvanouisseme

46、nt Lpde p %(p = 50 99), peuvent tre exprimes sous forme de distributions exponentielles des moyennes et , respectivement. La fonction PDF de TDest exprime par lquation (8): )/(exp1);( =f (8) Aprs remplacement de lquation (8) dans (4), la relation entre les deux indisponibilits dans les environnement

47、s SMMS est exprime par lquation (9): tradDpTT-UITUApTUA D+)(1e0)(/0 (9) Comme la probabilit dapparition dun temps dindisponibilit augmente mesure que la priode de variation augmente, on procde une estimation de lindisponibilit pour f10= 0,5 Hz (cas relativement peu frquent), pour f10= 0,3 Hz (cas rare) et pour f10= 0,2 Hz (ne peut pas tre observe au cours de la communication relle). La Fig. 3 montre les rsultats de cette estimation pour p = 99% et p = 99,9% (TEBprob= 1 103). Sur cette figure, 0= 10 s correspond lindi