ITU-R M 1477 FRENCH-2000 TECHNICAL AND PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF CURRENT AND PLANNED RADIONAVIGATION-SATELLITE SERVICE (SPACE-TO-EARTH) AND AERONAUTICAL RADIONAVIGATION SERVICSTUD.pdf

1、 Rec. UIT-R M.1477 1 RECOMMANDATION UIT-R M.1477*Caractristiques techniques et fonctionnelles des rcepteurs actuels et futurs du service de radionavigation par satellite (espace vers Terre) et du service de radionavigation aronautique prendre en compte dans les tudes de brouillage dans la bande 1 55

2、9-1 610 MHz (Questions UIT-R 91/8 et UIT-R 217/8) (2000) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que la bande 1 559-1 610 MHz est attribue titre primaire au SRNS (espace vers Terre) et au SRNA; b) que les Recommandations UIT-R M.1088 et UIT-R M.1317 dfinissent les caractristiques et

3、 prsentent des descriptions de plusieurs types de rcepteurs utiliss avec les systmes de radionavigation par satellite, connus sous le nom de GPS et GLONASS; c) quil est absolument ncessaire de protger les systmes qui fonctionnent dans le cadre du SRNA et du SRNS utilisant la bande 1 559-1 610 MHz; d

4、) que les services GPS et GLONASS destins assurer la scurit de la navigation sont disponibles pour diffrentes applications, notamment les applications aronautiques, terrestres et maritimes, et que lutilisation de ces services se dveloppera lavenir; e) que toute station terrienne convenablement quipe

5、 peut recevoir dans le monde entier des donnes de navigation provenant des systmes GPS, GLONASS et des diffrents systmes du SRNS; f) que lOrganisation de laviation civile internationale (OACI) labore des normes applicables au GNSS dont les lments comprennent notamment les systmes GPS et GLONASS; g)

6、que lOrganisation maritime internationale (OMI) exige que les navires soient quips du SRNS pour la navigation dans les dtroits et pour les manoeuvres daccostage; h) quaux termes du numro 4.10 du RR, le rle jou en matire de scurit par le service de radionavigation et les autres services de scurit nce

7、ssite des dispositions spciales pour les mettre labri des brouillages prjudiciables (voir galement le numro 1.169 du RR), reconnaissant a) quun certain nombre de rcepteurs du GPS et de ses systmes complmentaires utiliss dans des applications lies la scurit de la vie humaine traitent les signaux GPS

8、de diffrentes faons, tel quindiqu lAnnexe 1, lintrieur de la bande SRNS/SRNA; *En accord avec la Rsolution UIT-R 44, la Commission dtudes 8 des radiocommunications a apport des modifications ditoriales la prsente Recommandation en 2004. 2 Rec. UIT-R M.1477 b) quun certain nombre de rcepteurs du syst

9、me GLONASS utiliss dans des applications lies la scurit de la vie humaine traitent les signaux GLONASS de diffrentes faons tel quindiqu lAnnexe 2, lintrieur de la bande SRNS/SRNA; c) qu lheure actuelle, les normes et pratiques recommandes (SARP) de lOACI ne reconnaissent pas lutilisation en aronauti

10、que des signaux large bande des systmes GPS ou GLONASS, ni lutilisation de frquences porteuses suprieures 1 604,25 MHz, lchelle mondiale, partir de lan 2005; d) quun certain nombre de systmes complmentaires actuels et futurs des systmes GPS et GLONASS prennent en chargent les services de scurit de l

11、a vie humaine dans le cadre de diffrentes applications, notamment aronautiques; e) quil existe un grand nombre dapplications non aronautiques du GNSS utiliss pour les besoins de services destins ou non assurer la scurit de la vie humaine; f) que la Recommandation UIT-R M.1343 dfinit les spcification

12、s techniques essentielles des stations terriennes mobiles (STM) pour les MSS mondiaux du service non OSG fonctionnant dans les bandes 1-3 GHz, recommande 1 que les caractristiques des rcepteurs dcrits aux Annexes 1 4 soient utilises dans le cadre des tudes de brouillage portant sur les systmes SRNA

13、et SRNS dans la bande 1 559-1 610 MHz (voir la Note 1); 2 quune marge de scurit, tel quindiqu lAnnexe 5, soit observe dans le cadre des tudes de brouillage afin de protger les applications du SRNS et du SRNA associes la scurit de la vie humaine. NOTE 1 La prsente Recommandation nest pas cense servir

14、 de point de dpart de futures modifications des niveaux maximaux des rayonnements non dsirs dans la bande 1 559-1 610 MHz, spcifies dans les annexes de la Recommandation UIT-R M.1343. Les niveaux maximaux des rayonnements non dsirs dans la bande 1 559-1 610 MHz spcifis dans la Recommandation UIT-R M

15、.1343 ont t tablis conformment un scnario de brouillage prcis et ne sont censs tre appliqus aucun autre service que les STM du SMS fonctionnant dans la bande 1-3 GHz, sans avoir pralablement fait lobjet dun complment dtude. Annexe 1 Caractristiques des signaux et des rcepteurs du GPS 1 Caractristiqu

16、es des rcepteurs du GPS La prsente Annexe dcrit plusieurs types de rcepteurs du GPS. Il existe trois rcepteurs aronautiques pour lesquels les spcifications sont relativement bien dfinies; chacun deux correspond un quipement destin aux applications terrestres et/ou maritimes; les caractristiques spci

17、fies dans cette annexe sont censes tre galement valables pour les rcepteurs du GPS utiliss dans le cadre de ces applications. La sensibilit au brouillage des applications non aronautiques est pour linstant mal connue, comme celle des applications futures, quil sagisse de lactuel systme GPS et de ses

18、 systmes complmentaires ou des mises au point ultrieures de ce mme systme. Rec. UIT-R M.1477 3 Le premier type de rcepteur aronautique est un rcepteur de navigation civile conu pour fournir un guidage lapproche dune prcision de catgorie I. Il doit observer les spcifications concernant un systme comp

19、lmentaire satellites (SBAS, satellite-based augmentation system). Il doit poursuivre les satellites GPS et SBAS, qui utilisent des codes de type GPS et mettre sur la mme frquence centrale de 1 575,42 MHz. Le signal SBAS est modul par des donnes avec un dbit de symboles de 500 bit/s, puis il est dcod

20、 laide dun systme de dcodage convolutif de faon obtenir un dbit de donnes de sortie de 250 bit/s. Le deuxime type de rcepteur aronautique est un rcepteur de navigation arienne conu pour fournir un guidage lapproche dune prcision de catgorie II/III; il doit tre conforme aux spcifications relatives un

21、 systme complmentaire base de stations terrestres (GBAS, ground-based augmentation system). Il doit poursuivre les satellites et les pseudolites GPS. Les pseudolites sont des metteurs terrestres qui mettent un signal dont les caractristiques sont celles des signaux GPS, mais dont les codes dtalement

22、 sont diffrents. Des pseudolites large bande et bande troite sont actuellement tudis. Les pseudolites large bande mettent un code semblable au code Y (voir la Note 1) de telle sorte que le signal prsente les caractristiques spectrales du code Y. Le cycle dutilisation des impulsions des pseudolites e

23、st infrieur 4%. Les pseudolites bande troite mettent un signal possdant les caractristiques de code C/A, dcal de 10,23 MHz par rapport la frquence centrale de la bande L1 (la bande L1 va de 1 559 1 610 MHz). Le coefficient dutilisation de leurs impulsions est denviron 9%. NOTE 1 Le code Y est un cod

24、e P modifi, dont le dbit dlments et les caractristiques spectrales sont identiques ceux du code P. Le troisime rcepteur est un rcepteur terrestre utilis dans le cadre des oprations des SBAS afin de dterminer la valeur des retards ionosphriques. Employ galement dans des applications terrestres non li

25、es aux SBAS, le rcepteur repose sur lutilisation dune technique code partiel qui met profit une caractristique propre larchitecture du systme GPS, selon laquelle lintercorrlation des signaux de code Y des bandes L1 et L2 (la bande L2 stend de 1 215 1 260 MHz) permet de mesurer le retard du signal en

26、 L2, autorisant ainsi la dtermination du retard du signal imputable lionosphre. Lidentit des codes des signaux du GPS dans les bandes L1 et L2 permet dtablir lintercorrlation. Ce rcepteur doit effectuer en L1 lacquisition et la poursuite des satellites GPS et SBAS. Les rcepteurs code partiel sont pl

27、us sensibles au brouillage puisquils fonctionnent sans bnficier de la connaissance du code Y. Dans les descriptions suivantes, les niveaux de puissance lentre de lantenne dsignent la puissance qui serait reue par une antenne circulaire polarise isotrope de polarit adquate, tandis que le niveau de pu

28、issance la sortie de lantenne dsigne les niveaux de puissance qui tiennent compte du gain dantenne dans la direction du signal ou de la source de brouillage considre. La Fig. 1 spcifie les niveaux de brouillage et les largeurs de bande. 4 Rec. UIT-R M.1477 1477-01101251022512510251022510325104251051

29、50160140130120110Largeur de bande de brouillage (kHz)Puissancedebrouillage(sortieantenne)(dBW)PoursuiteAcquisitionFIGURE 1Seuil de brouillage cumulatif des rcepteurs de navigation arienne SBAS et GBASLes niveaux maximaux de brouillage mentionns dans les Tableaux 1 10 ne dsignent pas des niveaux admi

30、ssibles, mais plutt des niveaux de brouillage auxquels les quipements doivent rsister de par leur conception tout en tant conformes aux spcifications de fonctionnement. Le niveau total admissible de brouillage d des sources connues doit tre nettement infrieur cette valeur, compte tenu de la marge de

31、 scurit prescrite (voir Annexe 5). Cette marge de scurit autorise des fluctuations des caractristiques de fonctionnement du rcepteur du GNSS et la prsence de sources de brouillage inconnues. 1.1 Rcepteurs de vhicule terrestre et rcepteurs de navigation maritime Les rcepteurs de vhicule terrestre et

32、de navigation maritime sont conus pour assurer un guidage au mtre prs, au moyen de corrections diffrentielles obtenues de lun des diffrents systmes complmentaires du GPS, notamment des SBAS, des rseaux de radiobalise ou dautres radiodiffuseurs locaux qui utilisent une des frquences choisies dans la

33、gamme des frquences dcimtriques dcamtriques. Leurs caractristiques sapparentent celles du premier rcepteur aronautique dcrit ci-dessus. Rec. UIT-R M.1477 5 1.2 Rcepteurs code partiel Les rcepteurs code partiel du GPS utilisent une technique propre au GPS selon laquelle lintercorrlation des signaux d

34、e code Y dans les bandes L1 et L2 permet dobtenir une estimation du retard ionosphrique ou un ensemble indpendant de mesures de phase de porteuse grce auxquelles les ambiguts concernant la longueur donde sont rapidement cartes, mme lorsque le rcepteur est en mouvement. Ce procd amliore la prcision d

35、e localisation. Lutilisation de ce systme dintercorrlation est possible du fait que les signaux des bandes L1 et L2 sont moduls par des codes Y identiques et synchroniss. Ce rcepteur aura des caractristiques semblables celles du troisime rcepteur aronautique dcrit ci-dessus, mais diffrera probableme

36、nt par sa sensibilit au brouillage. TABLEAU 1 Rcepteur SBAS de navigation arienne (guidage dapproche de prcision catgorie I) 1.3 Rcepteur de rseau terrestre commercial Certains rcepteurs de rseau terrestre commercial fonctionnent une frquence unique, auquel cas leurs caractristiques seront semblable

37、s celles du premier rcepteur aronautique dcrit ci-dessus. Les rseaux commerciaux peuvent galement utiliser des rcepteurs deux frquences; leurs caractristiques sont alors semblables celles du troisime rcepteur aronautique, si ce nest quau lieu deffectuer des calculs de phase relative de porteuse, un

38、traitement des signaux intercorrls de L1 et L2 permet de dterminer leur retard ionosphrique. Cette information est utilise par le rseau afin damliorer la prcision sur une zone tendue. Frquence centrale de porteuse L1 1 575,42 MHz Dbit dlments de code C/A 1 023 Mbit/s Dbit binaire de donnes pour la n

39、avigation GPS 50 bit/s Dbit binaire de donnes pour la navigation, SBAS, avec CED, dbit 1/2 500 symboles/s Taux derreur sur les mots (1 mot = 250 bits dinformation) 103par seconde Niveau minimal de puissance reue lentre de lantenne, SBAS 161 dBW Gain minimal dantenne vers le satellite un angle dlvati

40、on de 5 4,5 dBic Gain maximal dantenne dans lhmisphre suprieur +7 dBic Gain dantenne suppos dans lhmisphre infrieur 10 dBic Bande passante maximale du filtre de pr-corrlation 3 dB(1) 16,5 MHz Facteur de bruit du rcepteur 4,4 dB Temps de rcupration aprs surcharge de limpulsion RF 25 106s Seuil de bro

41、uillage cumulatif large bande du rcepteur en mode poursuite(2), (3)140,5 dB(W/MHz) Seuil de brouillage cumulatif large bande du rcepteur en mode acquisition(2), (3)146,5 dB(W/MHz) Seuil de brouillage cumulatif bande troite du rcepteur en mode poursuite(2), (3)150,5 dBW Seuil de brouillage cumulatif

42、bande troite du rcepteur en mode acquisition(2), (3)156,5 dBW (1)La protection du rcepteur contre les missions RF dans la bande voisine exige parfois lutilisation dun filtre de pr-corrlation plus restrictif. (2)Le seuil de brouillage tient dj compte des effets du brouillage interne du systme GPS sur

43、 lanalyse du code alatoire. Voir 2. Le seuil doit tenir compte de tous les autres brouillages cumulatifs. Lapplicabilit dune marge de scurit est examine lAnnexe 5. (3)Le brouillage large bande occupe la bande comprise de 100 kHz 1 MHz; la largeur de bande du brouillage bande troite est infrieure ou

44、gale 700 Hz. Pour les autres largeurs de bande, voir Fig. 1. 6 Rec. UIT-R M.1477 2 Mthode danalyse La mthode danalyse dcrite ci-dessous montre que dans les conditions les plus dfavorables, les effets de lautobrouillage dans le mme canal du code C/A risquent daltrer la parfaite disponibilit du servic

45、e GPS en prsence dun brouillage externe supplmentaire. La prsente Annexe dfinit un modle destin prvoir ce type dvnement propre un lieu et un instant donns. Une validation exprimentale prliminaire des rsultats (non rapporte ci-aprs) a t mene bien; des essais supplmentaires se droulent actuellement. T

46、ABLEAU 2 Rcepteur de navigation arienne GBAS (Guidage dapproche de prcision catgorie II/III) 2.1 Brouillage par le mme service La dtermination de lincidence dun brouillage externe sur le GPS exige au pralable une analyse prcise des effets du bruit thermique, comme de ceux du brouillage d aux signaux

47、 du GPS. De cette faon, on dtermine un niveau de brouillage de base du GPS, correspondant au brouillage par le mme service ou au brouillage lintrieur du systme, auquel les signaux dautres systmes sans attribution de frquences peuvent sajouter. Il est admis que le brouillage par le mme service fait lobjet de critres diffrents de ceux du brouillage externe d dautres services. Le GPS, ainsi que les systmes complmentaires prvus, grce une surveillance et un contr