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

1、 Rec. UIT-R M.1477 1 RECOMENDACIN UIT-R M.1477*Caractersticas tcnicas y de calidad de funcionamiento de los receptores actuales y proyectados del servicio de radionavegacin por satlite (espacio-Tierra) y del servicio de radionavegacin aeronutica que han de considerarse en los estudios de interferenc

2、ia en la banda 1 559-1 610 MHz (Cuestiones UIT-R 91/8 y UIT-R 217/8) (2000) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que la banda 1 559-1 610 MHz est atribuida a ttulo primario al SRNS (espacio-Tierra) y al SRNA; b) que las Recomendaciones UIT-R M.1088 y UIT-R M.1317 proporciona

3、n las caractersticas y descripciones de varios tipos de receptores que se utilizan con los sistemas de radionavegacin por satlite, conocidos como GPS y GLONASS; c) que hay una necesidad fundamental de proteger los sistemas que funcionan en el SRNA y el SRNS en la banda 1 559-1 610 MHz; d) que existe

4、n los servicios de seguridad de la navegacin GPS y GLONASS para diversas aplicaciones que incluyen aplicaciones aeronuticas, terrestres y martimas, y que el uso de estos servicios experimentar una expansin en el futuro; e) que toda estacin terrena adecuadamente equipada puede recibir informacin de n

5、avegacin procedente de los sistemas GPS, GLONASS y otros sistemas del SRNS a nivel mundial; f) que la Organizacin de la Aviacin Civil Internacional (OACI) est desarrollando normas para el GNSS, cuyos elementos incluyen el GPS y el GLONASS; g) que la Organizacin Martima Internacional (OMI) requiere e

6、l equipamiento de los barcos con SRNS para la navegacin por vas de agua estrechas y para el atracado en los muelles; h) que en el nmero 4.10 del RR se establece que los aspectos relativos a la seguridad de la vida humana de los servicios de navegacin y de otros servicios de seguridad, precisan medid

7、as especiales que garanticen que se encuentran libres de interferencia perjudicial (vase tambin el nmero 1.169 del RR), reconociendo a) que existen algunos receptores del GPS y sus versiones mejoradas utilizadas en aplicaciones de seguridad de la vida humana que procesan las seales GPS de diferentes

8、 modos, que se describen en el Anexo 1, dentro de la banda de funcionamiento de los servicios SRNS/SRNA; *La Comisin de Estudio 8 de Radiocomunicaciones efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin en 2004 de conformidad con la Resolucin UIT-R 44. 2 Rec. UIT-R M.1477 b) que hay cierto nmer

9、o de receptores del GLONASS utilizados en aplicaciones de seguridad de la vida humana que procesan las seales GLONASS de diferentes modos, que se describen en el Anexo 2, dentro de la banda de funcionamiento de los servicios SRNS/SRNA; c) que en el momento actual, las Normas y prcticas recomendadas

10、(SARP) de la OACI no reconocen la utilizacin en naves espaciales a escala mundial de las seales de banda ancha del GPS o el GLONASS, ni el uso de frecuencias portadoras por encima de 1 604,25 MHz, a partir del ao 2005; d) que hay cierto nmero de versiones mejoradas existentes y proyectadas del GPS y

11、 el GLONASS que soportan servicios de seguridad de la vida humana en la navegacin aeronutica y en otros entornos; e) que hay un gran nmero de aplicaciones GNSS no aeronuticas que se utilizan como apoyo, tanto de servicios de seguridad de la vida humana como de servicios distintos de la seguridad de

12、la vida humana; f) que la Recomendacin UIT-R M.1343 define los requisitos tcnicos fundamentales de las estaciones terrenas mviles (ETM) de los sistemas del SMS no OSG en las bandas 1-3 GHz, recomienda 1 que para los anlisis de interferencia que incluyen los servicios SRNA y SRNS en la banda 1 559-1

13、610 MHz se utilicen las caractersticas de los receptores descritos en los Anexos 1 a 4 (vase la Nota 1); 2 que en los anlisis de interferencia debe aplicarse un margen de seguridad, tal como se estudia en el Anexo 5, para la proteccin de los aspectos y aplicaciones relativos a la seguridad de la vid

14、a humana del servicio SRNS y el servicio SRNA. NOTA 1 Esta Recomendacin no se utilizar como base de futuras modificaciones de los niveles mximos de las emisiones no deseadas en la banda 1 559-1 610 MHz que se establecen en los Anexos a la Recomendacin UIT-R M.1343. Los niveles mximos de las emisione

15、s no deseadas para la banda 1 559-1 610 MHz establecidos en la Recomendacin UIT-R M.1343 han sido formulados de conformidad con un escenario de interferencia especfico, y no son aplicables a cualquier otro servicio distinto de las ETM del SMS que funcionan en la gama 1-3 GHz sin un estudio adicional

16、. Anexo 1 Caractersticas del receptor GPS y de la seal 1 Caractersticas del receptor GPS En el presente Anexo se describen varios tipos de receptores GPS. Hay tres receptores aeronuticos cuyos requisitos se han desarrollado relativamente bien. Cada uno de estos receptores tiene su contraparte en las

17、 aplicaciones terrestres y/o martimas, y se pretende que las caractersticas establecidas en este Anexo se apliquen a los receptores GPS que se utilizan en tales aplicaciones. En este momento se desconoce si las aplicaciones distintas de la aviacin son ms susceptibles a la interferencia o menos, y el

18、 grado en que lo sern las aplicaciones futuras, considerando tanto el GPS actual con sus versiones mejoradas como las evoluciones del GPS. Rec. UIT-R M.1477 3 El primer receptor aeronutico es un receptor de navegacin civil diseado para proporcionar la gua de aproximacin de precisin de categora I. De

19、be cumplir los requisitos de la especificacin de un sistema de mejora situado en el satlite (SBAS, satellite-based augmentation system). Debe realizar un seguimiento, tanto de los satlites con GPS como de los satlites con SBAS que tengan cdigos similares al GPS y transmitan en la misma frecuencia ce

20、ntral de 1 575,42 MHz. La seal SBAS se modula con datos a una velocidad de smbolos de 500 bit/s, y se decodifica mediante un esquema convolucional para obtener la informacin de salida a una velocidad de 250 bit/s. El segundo receptor aeronutico, es un receptor de navegacin area diseado para proporci

21、onar una gua de aproximacin de precisin de las categoras II/III. Debe cumplir los requisitos de un sistema mejorado situado en tierra (GBAS, ground-based augmentation system). Realizar un seguimiento de los satlites GPS y los pseudolites. Los pseudolites son transmisores situados en tierra que emite

22、n una seal de las mismas caractersticas que el GPS, pero con cdigos de ensanchamiento del espectro diferentes. Actualmente, se estn estudiando pseudolites de banda ancha y de banda estrecha. Los pseudolites de banda ancha emiten un cdigo similar al cdigo Y (vase la Nota 1), de modo que la seal tiene

23、 las caractersticas espectrales del cdigo Y. Los pseudolites emiten impulsos con un ciclo de trabajo inferior al 4%. Los pseudolites de banda estrecha emiten una seal con caractersticas de cdigo C/A, desplazada de la frecuencia central L1 en 10,23 MHz (la banda L1 se encuentra en 1 559-1 610 MHz). E

24、stos ltimos pseudolites emiten impulsos con un ciclo de trabajo del 9% aproximadamente. NOTA 1 El cdigo Y es un cdigo P modificado, que tiene la misma frecuencia de segmentacin y las mismas caractersticas espectrales que el cdigo P. El tercer receptor es un receptor situado en tierra que se utiliza

25、en las operaciones del SBAS para determinar los retardos de la propagacin ionosfrica. Se utiliza tambin para aplicaciones en tierra distintas de la SBAS. El receptor utiliza una tcnica de codificacin parcial, que explota una caracterstica exclusiva de la arquitectura GPS, por medio de la cual las se

26、ales de cdigo Y de L2 (la banda L2 se encuentra en 1 215-1 260 MHz) y L1 son sometidas a una correlacin cruzada para obtener una medicin del retardo de la seal en L2, haciendo posible de este modo la determinacin del retardo de la seal causado por la ionosfera. El esquema de correlacin cruzada es po

27、sible porque las seales L1 y L2 del GPS tienen cdigos idnticos. Este receptor debe efectuar la adquisicin y seguimiento de ambos satlites GPS y SBAS en L1. Los receptores de codificacin parcial (semi-codeless) son ms susceptibles a la interferencia porque operan sin la ventaja de conocer el cdigo Y.

28、 En las descripciones que siguen, los niveles de potencia a la entrada de la antena se refieren a la potencia que recibir una antena istropa con una polarizacin circular adecuada, mientras que los niveles a la salida de la antena se refieren a la potencia teniendo en cuenta la ganancia de la antena

29、en la direccin de la seal o fuente interferente especfica. En la Fig. 1 se presenta la especificacin de los niveles y anchuras de banda de la interferencia. 4 Rec. UIT-R M.1477 1477-0110125102251251025102251032510425105150160140130120110Anchura de banda de la interferencia (kHz)SeguimientoAdquisicin

30、FIGURA 1Umbral de la interferencia combinada para los receptores de la navegacinarea SBAS y GBASPotenciainterferente(puertoantena) (dBW)Los niveles mximos de interferencia que aparecen en los Cuadros 1 a 10 no se refieren al nivel de interferencia admisible, sino a los niveles de interferencia que l

31、os fabricantes deben tener en cuenta al disear el equipo, de modo que ste soporte dicho nivel mientras cumpla los requisitos de calidad de funcionamiento. El nivel de interferencia admisible total procedente de fuentes conocidas debe encontrarse muy por debajo de este valor, es decir, ha de haber un

32、 margen de seguridad (vase el Anexo 5). Este margen tendr en cuenta las posibles variaciones en la calidad de funcionamiento del receptor GNSS y las fuentes desconocidas de interferencia. 1.1 Receptor de vehculo terrestre y de navegacin martima Los receptores de vehculos terrestres y los de la naveg

33、acin martima se disean para proporcionar una gua medicin de nivel, utilizando correcciones diferenciales obtenidas a partir de alguno de los sistemas mejorados del GPS, que incluyen los sistemas SBAS, las redes de radiobalizas y otras difusiones de rea local que utilizan una frecuencia entre varias

34、tomadas de las bandas de ondas decamtricas a ondas decimtricas. Sus caractersticas son similares a las del primer receptor aeronutico descrito anteriormente. 1.2 Receptores de codificacin parcial Los receptores GPS de codificacin parcial utilizan una tcnica exclusiva del GPS, mediante la cual, las s

35、eales de cdigo Y L1 y L2 son sometidas a una correlacin cruzada para que Rec. UIT-R M.1477 5 proporcionen una estimacin del retardo de propagacin ionosfrica o un conjunto independiente de mediciones de la fase de la portadora que ayuden a eliminar de una manera rpida las ambigedades relativas a la l

36、ongitud de onda, incluso cuando el receptor se encuentre en movimiento. Este proceso proporciona una mayor precisin de la posicin. El esquema de correlacin cruzada es posible porque L1 y L2 tienen cdigos Y sincronizados e idnticos. Este receptor tendr caractersticas anlogas a las del tercer receptor

37、 aeronutico descrito anteriormente, pero puede diferir del mismo en su susceptibilidad a la interferencia. CUADRO 1 Receptor de navegacin area SBAS para operaciones de aproximacin de precisin de categora I 1.3 Receptores de redes terrestres comerciales Algunos receptores de las redes terrestres come

38、rciales operan en una frecuencia nica, en cuyo caso tendrn caractersticas similares a las del primer receptor aeronutico descrito. En las redes comerciales pueden tambin utilizarse receptores de dos frecuencias. En este caso, sus caractersticas son similares a las del tercer receptor aeronutico, sal

39、vo que, en lugar de realizar los clculos correspondientes a la fase de la portadora, se procesan las seales L1 y L2 sometidas a una correlacin cruzada para determinar el retardo de la propagacin ionosfrica de las seales. Esta informacin es utilizada por la red para mejorar la exactitud en una regin

40、extensa. Frecuencia central de la portadora, L1 1 575,42 MHz Frecuencia de chips del cdigo, C/A 1,023 Mbit/s Velocidad de datos de navegacin, GPS 50 bit/s Velocidad de datos de navegacin, SBAS, con una FEC, en velocidad de 1/2 500 smbolos/s Tasa de errores en las palabras (1 palabra = 250 bits de in

41、formacin) 103por s Nivel de potencia recibido mnimo a la entrada de la antena, SBAS 161 dBW Ganancia mnima de la antena hacia el satlite con un ngulo de elevacin de 5 4,5 dBic Ganancia mxima de la antena en el hemisferio superior +7 dBic Ganancia supuesta de la antena en el hemisferio inferior 10 dB

42、ic Anchura de banda mxima de 3 dB del filtro anterior al correlador(1)16,5 MHz Factor de ruido del receptor 4,4 dB Tiempo de recuperacin de sobrecarga del impulso de RF25 10 6s Umbral de interferencia combinada de banda ancha del receptor en el modo seguimiento(2), (3)140,5 dB(W/MHz) Umbral de inter

43、ferencia combinada de banda ancha del receptor en el modo adquisicin(2), (3)146,5 dB(W/MHz) Umbral de interferencia combinada de banda estrecha del receptor en el modo seguimiento(2), (3)150,5 dBW Umbral de interferencia combinada de banda estrecha del receptor en el modo adquisicin(2), (3)156,5 dBW

44、 (1)Puede ser necesario un filtro anterior al correlador ms exigente para proteger el funcionamiento del receptor de las emisiones de RF de la banda adyacente. (2)El umbral de interferencia tiene ya en cuenta los efectos de la interferencia intrasistema en el anlisis de cdigo aleatorio del GPS. Vase

45、 el 2. El umbral debe tener en cuenta las dems interferencias combinadas. La aplicabilidad de un margen de seguridad se examina en el Anexo 5. (3)La anchura de banda de la interferencia de banda ancha es de 100 kHz a 1 MHz; la anchura de banda de la interferencia de banda estrecha es menor o igual a

46、 700 Hz. En la Fig. 1 se puede ver la anchura de banda en los dems casos. 6 Rec. UIT-R M.1477 2 Metodologa del anlisis Se presenta una metodologa del anlisis que muestra que, en las condiciones del caso ms desfavorable, la completa disponibilidad del servicio GPS en presencia de interferencia extern

47、a adicional no puede ser satisfecha debido a los efectos de la autointerferencia cocanal de cdigo C/A. En el presente Anexo se desarrolla un modelo de reduccin de estos eventos especficos de la ubicacin y del tiempo. Se ha llevado a cabo una validacin experimental preliminar de los resultados (que n

48、o se muestra) y se estn realizando pruebas adicionales. CUADRO 2 Receptor de navegacin area GBAS para operaciones de aproximacin de precisin de categoras II/III 2.1 Interferencia en el mismo servicio En un anlisis que pretenda determinar el efecto de la interferencia externa en el GPS, deben examina

49、rse en primer lugar cuidadosamente los efectos del ruido trmico y la interferencia causada por las seales GPS. Con ello se establece una lnea de base para el GPS que produce interferencia en el mismo servicio o interferencia intrasistema, a la cual deben aadirse las seales procedentes de otros sistemas de bsqueda de u