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

1、 Rec. UIT-R M.1476 1 RECOMENDACIN UIT-R M.1476*Objetivos de calidad de funcionamiento para los canales digitales de banda estrecha que utilizan satlites geoestacionarios para dar servicio a estaciones terrenas transportables y mviles en la gama 1-3 GHz que forman parte de la red digital de servicios

2、 integrados (Cuestin UIT-R 112/8) (2000) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que los objetivos de calidad de funcionamiento para los canales digitales del servicio mvil por satlite (SMS) que utilizan modulacin en banda estrecha y satlites geoestacionarios deben incluir un m

3、argen referente a los niveles de interferencia entre sistemas y dentro del sistema para los sistemas que funcionan en la gama 1-3 GHz, as como satisfacer los requisitos de calidad de funcionamiento del usuario; b) que la proporcin de bits errneos (BER) variar en el tiempo debido a la modificacin de

4、las condiciones de propagacin, incluidos los efectos del desvanecimiento multitrayecto; c) que la recepcin de las seales transmitidas hacia y desde la estaciones terrenas mviles en muchos emplazamientos puede deteriorarse notablemente a causa de las degradaciones en la propagacin de la seal dependie

5、ntes del emplazamiento y de la orientacin, que determinan la calidad de funcionamiento del servicio espacial; d) que los canales digitales del SMS pueden ser utilizados en haces de cobertura global o puntual como parte de un SMS mundial, en cuyo caso cabe esperar unas restricciones en la potencia de

6、l satlite ms estrictas; e) que los objetivos de calidad de funcionamiento del SMS para los servicios que forman parte de la red digital de servicios integrados (RDSI) deben definirse considerando las Recomendaciones UIT-T relativas a los objetivos de calidad de funcionamiento de la RDSI (Recomendaci

7、ones UIT-T G.821 y UIT-T G.826) y teniendo en cuenta adecuadamente el efecto de las condiciones de propagacin en el SMS; f) que los objetivos de calidad de funcionamiento para los servicios mviles por satlite no conectados a travs de la RDSI sern objeto de otras Recomendaciones UIT-R, recomienda 1 q

8、ue en los sentidos de transmisin de ida y vuelta, a travs de los enlaces de servicio y de los enlaces de conexin, los objetivos de calidad de funcionamiento del radioenlace combinados para los canales digitales del SMS que forman parte de la RDSI sean los siguientes: 1.1 la indisponibilidad combinad

9、a del radioenlace del SMS debida a la propagacin no debe ser, provisionalmente, superior al 0,1% del tiempo, definiendo los tiempos de disponibilidad e indisponibilidad como indica la Recomendacin UIT-T G.821, y se aclara en el 2 del Anexo 1 a la presente Recomendacin; *La Comisin de Estudio 8 de Ra

10、diocomunicaciones efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin en 2004 de conformidad con la Resolucin UIT-R 44. 2 Rec. UIT-R M.1476 1.2 una BER mejor que 9 107tras la correccin de errores durante ms del 99% del tiempo de disponibilidad; 2 que se utilice el mtodo descrito en el Anexo 2 com

11、o orientacin para el diseador del sistema a fin de distribuir la indisponibilidad total entre las partes del enlace de conexin y del enlace de servicio; 3 que las Notas siguientes se consideran parte de esta Recomendacin: NOTA 1 En el Anexo 1 figura un anlisis que relaciona los tiempos disponible e

12、indisponible definidos por la Recomendacin UIT-T G.821 con la indisponibilidad debida a la propagacin de los canales del SMS. NOTA 2 Para las comunicaciones de datos, las tcnicas de control de error se proporcionan normalmente como parte integrante del mdem. Pueden aplicarse medidas adicionales de c

13、ontrol de errores de extremo a extremo a fin de mejorar la calidad de funcionamiento en aplicaciones de usuario especficas. Sin embargo, en esta Recomendacin, los efectos de estas tcnicas de aplicacin de usuario no se incluyen en los objetivos de calidad de funcionamiento. NOTA 3 En los objetivos de

14、 calidad de funcionamiento definidos anteriormente no se consideran los efectos de la obstruccin y el apantallamiento en el trayecto de propagacin directo. Los canales digitales mviles por satlite utilizados por estaciones terrenas mviles terrestres situadas en vehculos son ms susceptibles de reduci

15、r la disponibilidad espacial debido a los problemas de apantallamiento y obstruccin. NOTA 4 La disponibilidad espacial se define como la probabilidad acumulativa de la disponibilidad del enlace derivada de la distribucin conjunta de las prdidas aleatorias dependientes del emplazamiento y la orientac

16、in que se producen en el enlace. NOTA 5 Para las estaciones terrenas martimas y aeronuticas con ngulos de elevacin bajos que funcionan con canales digitales mviles por satlite, los objetivos de la caracterstica de la BER indicados en el recomienda 1 pueden lograrse para un porcentaje de tiempo ms ba

17、jo. NOTA 6 En el caso de utilizar un satlite de reserva perteneciente a una generacin anterior de satlites, los objetivos de la caracterstica de la BER indicados en el recomienda 1 pueden lograrse para un porcentaje de tiempo ms bajo. NOTA 7 Para asegurar que se cumplen los objetivos globales de cal

18、idad de funcionamiento del canal digital del SMS, deben tenerse en cuenta los efectos de la interferencia combinada procedente de otros sistemas y servicios. NOTA 8 Un objetivo de la BER mejor del 1 106durante ms del 99% del tiempo de disponibilidad (que refleja las condiciones de propagacin) se dis

19、tribuye entre el enlace del SMS y el resto de los componentes que forman parte del enlace RDSI de extremo a extremo. Con referencia a la conexin ficticia de referencia representada en la Fig. 1 de la Recomendacin UIT-T G.821, el 90% de los objetivos de calidad de funcionamiento (segundo con errores

20、(ES), segundo con muchos errores (SES) se atribuyen al radioenlace del SMS pues es el contribuyente ms significativo a la degradacin de la BER. Por lo tanto, la caracterstica de la BER correspondiente al radioenlace del SMS es 9 107durante el tiempo disponible. NOTA 9 Se necesitan ms estudios sobre

21、la necesidad de establecer criterios de calidad de funcionamiento a corto plazo para definir los umbrales de BER asociados y los porcentajes de tiempo. Rec. UIT-R M.1476 3 Anexo 1 Metodologa para calcular la indisponibilidad del radioenlace del SMS basndose en la indisponibilidad definida para la RD

22、SI en la Recomendacin UIT-T G.821 1 Introduccin Para los servicios fijo y fijo por satlite (SFS), los objetivos de calidad de la RDSI se definen en la Recomendacin UIT-T G.821. Para los SMS, por otro lado, la disponibilidad es el principal objetivo de calidad hasta el momento y se evala acudiendo a

23、los valores estadsticos de la relacin C/N en funcin de un valor umbral C/N que corresponde a una probabilidad especificada de la BER. Sin embargo, en la era de la RDSI mvil, donde los sistemas de comunicaciones mviles por satlites se incorporarn al sistema RDSI mundial, la calidad del circuito de lo

24、s SMS debe definirse de manera que sea coherente con el servicio fijo y SFS. En este Anexo se discuten diversas degradaciones de la propagacin en los sistemas mviles por satlite (tales como el servicio mvil martimo por satlite (SMMS), el servicio mvil aeronutico por satlite (SMAS) y el servicio mvil

25、 terrestre por satlite (SMTS) desde un punto de vista de los tiempos de disponibilidad e indisponibilidad definidos por la Recomendacin UIT-T G.821 y se destaca la importancia del concepto de que indisponibilidad y degradacin durante el tiempo de disponibilidad son dos medidas distintas para evaluar

26、 las comunicaciones mviles por satlite en la era de la RDSI mvil. 2 Definicin de los parmetros utilizados en la Recomendacin UIT-T G.821 Para aclarar la discusin en este Anexo se indican a continuacin los parmetros utilizados en la Recomendacin UIT-T G.821. Tiempo de disponibilidad y tiempo de indis

27、ponibilidad Un periodo de tiempo de indisponibilidad comienza cuando la BER en cada segundo es peor que 1 103durante un periodo de 10 segundos consecutivos. Estos 10 s se consideran como el tiempo de indisponibilidad. Un nuevo periodo de tiempo de disponibilidad comienza con el primer segundo de un

28、periodo de 10 segundos consecutivos cada uno de los cuales tiene una BER mejor que 1 103. SES Periodo de un segundo con una BER peor que 1 103. ES Periodo de un segundo en el cual uno o ms bits son errneos. En la Recomendacin UIT-T G.821 relativa a los objetivos de calidad de funcionamiento de la RD

29、SI, la disponibilidad no se considera y nicamente se definen los porcentajes de SES y ES. 3 Relacin entre la disponibilidad definida por el anlisis tradicional y la Recomendacin UIT-T G.821 En el Cuadro 1 se resumen las caractersticas de los fenmenos de desvanecimientos para diversos SMS. De este Cu

30、adro puede deducirse que: los entornos de propagacin del SMTS son ms complejos debido a la variedad de los fenmenos de desvanecimiento, y 4 Rec. UIT-R M.1476 es necesario considerar la disponibilidad del SMMS porque el periodo de desvanecimiento de este servicio es comparable con un periodo de 10 s,

31、 que constituye un criterio sobre el tiempo de disponibilidad y de indisponibilidad en la definicin dada por el UIT-T. CUADRO 1 Caractersticas de las degradaciones de propagacin en varios entornos de comunicaciones del SMS La Fig. 1 representa un ejemplo de desvanecimiento plano en el cual el valor

32、de la relacin C/N vara con el tiempo. Como el nivel de ruido N puede considerarse constante en el caso ordinario, la variacin de C/N es equivalente a la del nivel recibido. Adems, C/N y BER se corresponden entre s, la variacin de C/N en la Fig. 1 puede considerarse como una variacin de la BER (en es

33、te caso, la BER se define como una probabilidad y no es la BER en un segundo mencionada anteriormente. Por consiguiente, para referirse a la primera se escribir BERproby para referirse a la segunda se escribir BERsega fin de distinguirlas). Los valores medianos (nominales) de C/N se expresan como C/

34、Nmedy el valor umbral de C/N en el que la BERprobse convierte en la BER umbral se expresa como C/Numbral, por ejemplo 1 103. Servicio Caractersticas SMMS SMAS SMTS-V (vehculos) SMTS-P (terminal porttil) Entorno de comunicaciones Visibilidad directa Visibilidad directa Visibilidad directa Sin visibil

35、idad Visibilidad directa (sin visibilidad la comunicacin es difcil) Factor primario del desvanecimiento Desvanecimiento por reflexin en el mar Desvanecimiento por reflexin en el mar Desvanecimiento por reflexin en el suelo Apantallamiento por el terreno, los edificios y los rboles Desvanecimiento mu

36、ltitrayecto Igual que el SMTS Apantallamiento por el cuerpo humano Profundidad de desvanecimiento tpica(1)Menos de 10 dB Menos de 8 dB Vara con el entorno (ms de 20 dB como valor mximo) Menos de 10 dB C/M (2)Ms de 6 dB Ms de 7 dB 0-20 dB (varios valores) Ms de 6 dB Componente de variacin de frecuenc

37、ia dominante 0,5 Hz a varios cientos de Hz 20 Hz a varios cientos de Hz 10 Hz a varias decenas de Hz (desvanecimiento multitrayecto) Por debajo de 1 Hz (apantallamiento por el terreno) Varios Hz o menos (1)Profundidad del desvanecimiento: nivel de desvanecimiento en el percentil 50-99. (2)C/M es la

38、relacin entre la potencia de la onda directa, C y la potencia multitrayecto media, M. Rec. UIT-R M.1476 5 1476-01TDTI10 sC/NmedLC/NtC/NumbralAltoBajoAnlisistradicionalAparicionesde SESTiempo de disponibilidad/indisponibilidad (UIT-T)Tiempo deindisponibilidadTiempo dedisponibilidadSES (10 s) SES ( UA

39、UIT-T), y la indisponibilidad definida por el UIT-T resulta ser de un valor menor que la definida por el anlisis tradicional. Se trata solamente de una cuestin de definicin y no hay variacin alguna en la calidad de la comunicacin real del SMMS. 4 Indisponibilidad en entornos de desvanecimiento del S

40、MMS En este punto se considera la indisponibilidad del SMMS como un caso particular del punto anterior. En el SMMS, el desvanecimiento debido a la reflexin producida en el mar es el factor fundamental en las degradaciones de la propagacin. Se han realizado diversos estudios sobre este fenmeno que ha

41、n revelado sus caractersticas. En estudios anteriores se han identificado las siguientes caractersticas. 4.1 Espectro del desvanecimiento El espectro del desvanecimiento (espectro de la variacin de intensidad) puede aproximarse mediante la siguiente caracterstica de Butterworth de segundo orden: 141

42、0491)(+fffW (5) Rec. UIT-R M.1476 7 En este caso, f10representa la anchura de banda espectral a 10 dB. Esta anchura de banda depende de la frecuencia, del ngulo de elevacin, del estado de la superficie del mar, de la velocidad del barco, etc. y su valor vara en una amplia gama. Sus caractersticas se

43、 resumen en la Fig 2. 4.2 Duracin media del desvanecimiento y duracin media del intervalo de aparicin del desvanecimiento Los valores medios de TDy TIcuando el valor umbral se fija a un nivel de desvanecimiento del percentil p, Lp,pueden expresarse mediante la ecuacin (6): 2/)(exp3)(210pmfpTI= (6a)

44、=1001)()(ppTpTID(6b) En este caso, la relacin entre p y m viene dada por la ecuacin (7): =mttpp2%d2/exp2100)( (7) 1476-0210125110255 10 15FIGURA 2Anchura de banda espectral del desvanecimiento multitrayecto debidoa la reflexin en la superficie del mar en entornos del SMMSngulo de elevacinAnchura de

45、bandaespectral,f10(Hz)Frecuencia: 1,5 GHzAltura de las olas: 1 mVelocidad del barco: 20 nudosBalanceo: 30Altura de las olas: 1 mVelocidad del barco: 0 nudosBalanceo: 08 Rec. UIT-R M.1476 4.3 Funciones distribucin de probabilidad de TDy TI Las funciones de distribucin de probabilidad de TDy TI cuando

46、 el valor umbral se fija a un nivel de desvanecimiento del percentil p (p = 50 a 99) Lppuede expresarse como distribuciones exponenciales de las medias y , respectivamente. La funcin de distribucin de probabilidad de TDse expresa por la ecuacin (8): )/(exp1);( =f (8) Sustituyendo la ecuacin (8) en (

47、4), la relacin entre las dos indisponibilidades en entornos del SMMS se expresa por la ecuacin (9): tradDpTT-UITUApTUA D+)(1e0)(/0 (9) Como es ms probable que aparezca un tiempo de indisponibilidad a medida que el periodo de variacin aumenta, se calculan las indisponibilidades para f10= 0,5 Hz (bast

48、ante lenta en los casos observados), f10= 0,3 Hz (circunstancia muy rara en los casos observados) y f10= 0,2 Hz (puede que no se observe en una comunicacin real). La Fig. 3 muestra los resultados de la estimacin para p = 99% y p = 99,9% (BERprob= 1 103). En esta Figura, 0= 10 s corresponde a la indisponibilidad de acuerdo con la definicin del UIT-T. De este resultado puede deducirse que la probabilidad de aparicin de tiempo de indisponibilidad es despreciable en todos los entornos de comunicacin del SMMS. Aunque la anterior discusin es una estimacin aproximada, puede ll