ITU-R M 1583-1 FRENCH-2007 Interference calculations between non-geostationary mobile-satellite service or radionavigation-satellite service systems and radio astronomy telescope s.pdf

1、 Rec. UIT-R M.1583-1 1 RECOMMANDATION UIT-R M.1583-1*Calcul des brouillages produits par un systme satellites non gostationnaire du service mobile par satellite ou du service de radionavigation par satellite au niveau des sites de radioastronomie (Question UIT-R 236/8) (2002-2007) Domaine dapplicati

2、on La prsente Recommandation dcrit une mthodologie utiliser pour calculer limportance de la perte de donnes due aux brouillages produits par un systme satellites non gostationnaire (non OSG) du service mobile par satellite ou de radionavigation par satellite au niveau dun site de radioastronomie. Ce

3、tte mthodologie est base sur le calcul de la puissance surfacique quivalente (epfd) produite par le systme actif considr au niveau du site de radioastronomie. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que, dans certains cas, des bandes de frquences proches ou adjacentes ont t attribue

4、s au service de radioastronomie et aux services spatiaux (espace vers Terre); b) que lexploitation du service de radioastronomie est fonde sur la rception dmissions des niveaux de puissance bien infrieurs ceux gnralement utiliss pour dautres services de radiocommunication; c) quen raison de ces faib

5、les niveaux de puissance reue, le service de radioastronomie est gnralement plus susceptible que dautres services dtre brouill par des rayonnements non dsirs; d) que, du fait des caractristiques des systmes satellites non gostationnaires (non OSG) et notamment de la nature non stationnaire de leurs

6、missions, les niveaux de brouillages causs par ce type de satellites aux radiotlescopes ne peuvent tre valus de la mme manire que pour le cas de satellites OSG, recommande 1 que la mthode dcrite dans lAnnexe 1 soit utilise pour dterminer les niveaux de rayonnements non dsirs produits par un systme s

7、atellites non OSG du service de radionavigation par satellite ou du service mobile par satellite au niveau de sites de radioastronomie; 2 que le diagramme dantenne prsent dans la Recommandation UIT-R RA.1631 serve modliser les antennes de radioastronomie pour dterminer les niveaux de rayonnements su

8、smentionns; *La prsente Recommandation doit tre porte lattention de la Commission dtudes 7 des radiocommunications. 2 Rec. UIT-R M.1583-1 3 que le pourcentage de temps durant lequel on observe un dpassement dun niveau de seuil de puissance surfacique quivalente (epfd) soit galement dtermin conformme

9、nt la mthode dcrite dans lAnnexe 2. Annexe 1 Calculs des niveaux de rayonnements non dsirs produits par un systme satellites non OSG du service de radionavigation par satellite ou du service mobile par satellite au niveau des sites de radioastronomie La mthode dcrite ici, fonde sur le concept de pui

10、ssance surfacique quivalente (epfd), vise permettre le calcul des niveaux de puissance surfacique produits par les rayonnements non dsirs dun systme satellites non OSG et subis par des radiotlescopes, compte tenu des caractristiques du systme satellites et de lantenne du radiotlescope considrs. Cett

11、e epfd correspond la somme des rayonnements produits par tous les satellites; on la modlise par la puissance surfacique rayonne par une source unique quivalente situe sur laxe de vise (valeur maximale du faisceau principal) du radiotlescope. 1 Paramtres requis Du fait des caractristiques propres aux

12、 systmes satellites non OSG, il est clair que les niveaux de brouillages causs par ce type de satellites et subis par un radiotlescope ne peuvent tre valus de la mme manire que pour le cas de satellites OSG. Il est ncessaire dutiliser une mthode statistique tenant compte de laspect volutif li aux sa

13、tellites non OSG. Lestimation des brouillages causs par les satellites et subis par un radiotlescope pendant la dure dintgration (2 000 s) doit tre fonde sur des calculs statistiques et doit tenir compte des paramtres associs aux satellites ou au radiotlescope. Les paramtres considrer pour les systm

14、es satellites non OSG sont les suivants: le nombre de satellites visibles dans le ciel depuis la station de radioastronomie; les caractristiques orbitales dtailles des satellites; la puissance surfacique rayonne par chaque satellite au niveau du radiotlescope dans la bande de radioastronomie considr

15、e, qui peut tre estime en utilisant un modle de gabarit de rayonnements non dsirs. Les paramtres considrer pour le radiotlescope sont les suivants: lemplacement de lantenne; le diagramme dantenne et le gain dantenne; les directions de pointage utilises dans la pratique; la direction de pointage suiv

16、ant laxe de vise; les angles hors axe entre laxe de vise de lantenne de la station de radioastronomie et les directions dmission des satellites; la dure dintgration (2 000 s). Rec. UIT-R M.1583-1 3 2 Calcul des niveaux depfd au niveau des sites de radioastronomie Le gain de rception dun radiotlescop

17、e en direction dun satellite non OSG varie dans le temps (contrairement au cas dun satellite OSG), essentiellement parce que le satellite se dplace sur son orbite et que le diagramme des lobes latraux du radiotlescope prsente une structure angulaire fine. Le gain du tlescope en direction dun satelli

18、te donn est parfois bien suprieur 0 dBi, ou peut tre infrieur cette valeur. Par ailleurs, dans le cas dun systme non OSG plusieurs satellites, il faut tenir dment compte des contributions des diffrents satellites. On peut pour ce faire utiliser le concept depfd dfini initialement pour valuer les con

19、ditions de partage possibles entre systmes OSG et non OSG. Ce concept est dvelopp au paragraphe ci-dessous dans le cas dune station de radioastronomie brouille par des satellites non OSG. 2.1 Dfinition de lepfd Soit une antenne recevant dans sa largeur de bande de rfrence une puissance manant de plu

20、sieurs metteurs situs des distances diverses suivant des directions varies et mettant diffrents niveaux de puissance surfacique incidente. La puissance epfd reue par cette antenne est gale la puissance surfacique qui, gnre par un metteur unique situ dans le champ lointain de lantenne suivant la dire

21、ction de gain maximal de celle-ci, produirait lentre de lantenne une puissance gale la somme des diffrentes puissances effectivement reues en provenance des divers metteurs. On calcule lepfd instantane en utilisant la formule suivante: =maxririitNiPGGdGepfdai,2l1010)(4)(10log10 (1) o: Na : nombre de

22、 stations spatiales non OSG visibles depuis le radiotlescope i: index de la station spatiale non OSG considre Pi : puissance radiolectrique de rayonnements non dsirs lentre de lantenne (ou puissance radiolectrique rayonne dans le cas dune antenne active) gnre par la station spatiale mettrice considr

23、e du systme non OSG (dBW) dans la largeur de bande de rfrence i : angle (degrs) entre laxe de vise de la station spatiale mettrice considre appartenant au systme non OSG et la direction du radiotlescope Gt (i): gain (exprim par un rapport de puissances) de lantenne dmission de la station spatiale co

24、nsidre appartenant au systme non OSG en direction du radiotlecospe di : distance (m) entre la station mettrice considre appartenant au systme non OSG et le radiotlescope i : angle hors axe (degrs) entre la direction de pointage du radiotlescope et la direction de la station spatiale mettrice considr

25、e appartenant au systme non OSG Gr (i): gain (exprim par un rapport de puissances) de lantenne de rception du radiotlescope en direction de la station spatiale dmission considre appartenant au systme non OSG (voir la Recommandation UIT-R RA.1631) 4 Rec. UIT-R M.1583-1 Gr,max : gain (exprim par un ra

26、pport de puissances) maximal du radiotlescope epfd: puissance surfacique quivalente instantane (dB(W/m2) dans la largeur de bande de rfrence au niveau du radiotlescope. On suppose pour le calcul de lepfd suivant lquation (1) que la puissance surfacique rsultante de toutes les sources de brouillage e

27、st dirige suivant laxe de vise de lantenne de rception (axe de gain maximal). Toutefois, le critre de protection de radioastronomie est fond sur un contour dantenne 0 dBi. En utilisant la mme approche que pour lquation (1), on peut dterminer comme suit la puissance surfacique produite par lensemble

28、des sources de brouillage pointant vers le gain 0 dBi de lantenne de rception: =)(4)(10log102l1010dBi0 iriitNiPGGdGepfdair(2) Les valeurs dBi0=rGepfd rsultant de lquation (2) aprs tablissement des valeurs moyennes sous forme linaire pour une dure dintgration de 2 000 s, peuvent tre compares aux nive

29、aux des puissances surfaciques (dfinis en supposant un gain de lantenne en rception de 0 dBi en direction des brouillages, pour cette dure dintgration). NOTE 1 On suppose que chaque metteur est situ dans le champ lointain du radiotlescope (cest-dire une distance suprieure 2D2/, o D est le diamtre re

30、l du radiotlescope et la longueur donde dobservation). Bien quelle ne soit pas satisfaisante dans toutes les conditions, on considre quil sagit l dune bonne approximation. NOTE 2 La direction de gain maximal (cest-dire laxe de vise) de certains tlescopes ne concide pas toujours avec laxe gomtrique d

31、e linstrument. NOTE 3 Dans le cas dantennes actives, Picorrespond la puissance radiolectrique rayonne et non la puissance lentre de lantenne. NOTE 4 La valeur utiliser pour le gain dantenne Gt (i) de la station mettrice est celle qui correspond la frquence dobservation du radiotlescope. Elle peut tr

32、e diffrente de celle associe aux frquences dexploitation de la station. Annexe 2 Distribution des niveaux depfd On dcrit dans la prsente Annexe une mthode permettant de calculer des statistiques de puissance epfd sur la globalit du ciel. 1 Division du ciel en cellules dangles solides peu prs gaux La

33、 premire tape consiste diviser le ciel en M anneaux parallles lhorizon, espacs rgulirement suivant laxe de langle dlvation (qui varie entre 0 et 90). La largeur de chaque anneau est de 90/M. On divise ensuite ces anneaux en cellules, dont la largeur suivant laxe azimutal (choisie de telle manire quu

34、n anneau contienne un nombre entier de cellules) est approximativement gale : )cos(/90lvationMdegrs Rec. UIT-R M.1583-1 5 Sur la Fig. 1 le pas de division choisi suivant laxe de langle dlvation est de 3, ce qui conduit diviser le ciel en 30 anneaux. La largeur dune cellule suivant laxe azimutal est

35、donc denviron: )cos(30/90lvationdegrs Le terme lvation apparaissant dans la formule prcdente correspond llvation moyenne de lanneau considr. 1583-013FIGURE 1Exemple de division du ciel en cellules denviron 9 degrs carrs dangle solide87 (3 cellules)84 (9 cellules)45 (90 cellules)48 (72 cellules)3 (12

36、0 cellules)On divise ainsi le ciel en 2 334 cellules denviron 9 degrs carrs dangle solide. Le Tableau 1 indique notamment le nombre de cellules des diffrents anneaux de notre exemple. TABLEAU 1 Exemple de division du ciel en cellules rectangulaires denviron 9 degrs carrs dangle solide Angle dlvation

37、 de la partie infrieure de lanneau (degrs) Angle solide de lanneau (degrs carrs) Angle solide cumul (degrs carrs) Pas azimutal (degrs) Nombre de cellules dans lanneauAngle solide dune cellule (degrs carrs) Nombre de cellules cumules Pourcen-tage dangle solide (%) Angle solide cumul (%) 0 1 079,51 1

38、079,51 3 120 9,00 120 5,23 5,23 3 1 076,55 2 156,05 3 120 8,97 240 5,22 10,45 6 1 070,64 3 226,69 3 120 8,92 360 5,19 15,64 9 1 061,79 4 288,49 3 120 8,85 480 5,15 20,79 6 Rec. UIT-R M.1583-1 TABLEAU 1 (fin) Angle dlvation de la partie infrieure de lanneau (degrs) Angle solide de lanneau (degrs carr

39、s) Angle solide cumul (degrs carrs) Pas azimutal (degrs) Nombre de cellules dans lanneauAngle solide dune cellule (degrs carrs) Nombre de cellules cumules Pourcen-tage dangle solide (%) Angle solide cumul (%) 12 1 050,04 5 338,53 3 120 8,75 600 5,09 25,88 15 1 035,41 6 373,93 3 120 8,63 720 5,02 30,

40、90 18 1 017,94 7 391,87 3 120 8,48 840 4,94 35,84 21 997,68 8 389,55 3 120 8,31 960 4,84 40,67 24 974,68 9 364,23 3 120 8,12 1 080 4,73 45,40 27 949,01 1 0313,24 3 120 7,91 1 200 4,60 50,00 30 920,75 11 233,99 4 90 10,23 1 290 4,46 54,46 33 889,95 12 123,94 4 90 9,89 1 380 4,31 58,78 36 856,72 12 98

41、0,66 4 90 9,52 1 470 4,15 62,93 39 821,14 13 801,81 4 90 9,12 1 560 3,98 66,91 42 783,31 14 585,12 4 90 8,70 1 650 3,80 70,71 45 743,34 15 328,46 4 90 8,26 1 740 3,60 74,31 48 701,32 16 029,79 5 72 9,74 1 812 3,40 77,71 51 657,39 16 687,17 5 72 9,13 1 884 3,19 80,90 54 611,65 17 298,82 5 72 8,50 1 9

42、56 2,97 83,87 57 564,23 17 863,06 6 60 9,40 2 016 2,74 86,60 60 515,27 18 378,33 6 60 8,59 2 076 2,50 89,10 63 464,90 18 843,23 6 60 7,75 2 136 2,25 91,35 66 413,25 19 256,48 8 45 9,18 2 181 2,00 93,36 69 360,47 19 616,95 9 40 9,01 2 221 1,75 95,11 72 306,70 19 923,65 10 36 8,52 2 257 1,49 96,59 75

43、252,09 20 175,74 12 30 8,40 2 287 1,22 97,81 78 196,79 20 372,53 18 20 9,84 2 307 0,95 98,77 81 140,95 20 513,49 24 15 9,40 2 322 0,68 99,45 84 84,73 20 598,21 40 9 9,41 2 331 0,41 99,86 87 28,27 20 626,48 120 3 9,42 2 334 0,14 100,00 2 Distribution de lepfd pour une cellule On choisit alatoirement

44、une direction de pointage de lantenne du service de radioastronomie, qui pointe alors vers une des cellules du ciel dfinies ci-dessus. On choisit ensuite alatoirement linstant de dbut dexploitation de la constellation de satellites. La valeur depfd est alors value diffrents instants de cette dure di

45、ntgration de 2 000 s. On calcule enfin la valeur moyenne de puissance epfd obtenue durant ce temps dintgration, pour la direction de pointage et linstant de dbut dexploitation choisis. Ce processus est rpt pour obtenir une distribution statistique de lepfd produite par la cellule vise. On procde ain

46、si un certain nombre de tirages alatoires, conduisant chacun au calcul depfd moyenne pour une dure dintgration de 2 000 s. Plus le nombre de tirages est grand, et plus la distribution obtenue est prcise. Le nombre de tirages doit tre suffisamment lev pour confrer Rec. UIT-R M.1583-1 7 aux rsultats o

47、btenus le degr de confiance requis. En particulier, le produit du nombre de tirages par la dure dintgration de 2 000 s doit tre bien suprieur la priode orbitale de la constellation. Il faut galement sassurer que ces tirages correspondent un chantillonnage rgulier de cette priode orbitale. Lorsque de nouveaux tirages ne modifient pratiquement plus la distribution existante, on considrera que le nombre de tirages effectus est suffisant. Cette vrification peut tre automatique et intgre la simulatio