ITU-R RAPPORT SF 2046 FRENCH-2004 Determination of the interference potential and its possible reduction by mitigation techniques between earth stations in the fixed-satellite serves.pdf

1、 Rap. UIT-R SF.2046 1 RAPPORT UIT-R SF.2046 Dtermination du potentiel de brouillage et de son ventuelle rduction au moyen de techniques de limitation, entre des stations terriennes du service fixe par satellite exploites avec des satellites non gostationnaires et des stations du service fixe dans la

2、 bande 18/19 GHz (Questions UIT-R 237/4 et UIT-R 206/9) (2004) 1 Introduction Des bandes de frquences ont t spcifiquement dsignes pour tre utilises par des systmes OSG et non OSG du SFS en partage titre primaire avec le service fixe. Les CMR-95/97 ont adopt un ensemble diffrent de dispositions dans

3、le numro 5.523A du Rglement des radiocommunications (RR) applicable au SFS non OSG utilisant les bandes 18,8-19,3 GHz et 28,6-29,1 GHz dcoulant des dispositions applicables au SFS non OSG dans des bandes autres que celles prcites. Le prsent Rapport porte uniquement sur la bande 18,8-19,3 GHz, dnomme

4、 dans la suite du texte bande 18/19 GHz. Pour le partage entre le SFS et le service fixe, il conviendrait galement de prendre en considration les consquences de la mise en place de systmes haute densit des deux services, qui requiert une attention toute particulire pour ce qui est des espacements go

5、graphiques. Ces restrictions pourraient gner lutilisation des deux services dans les mmes zones; cependant, la situation de partage pourrait tre amliore en recourant des techniques de limitation des brouillages. 2 Brouillage caus par un metteur du service fixe une station terrienne du SFS non OSG La

6、 mise en place progressive de stations du service fixe ou de stations terriennes du SFS peut gner le dveloppement futur des deux services dans la mme bande de frquences. De mme, la rpartition gographique des stations du service fixe et des stations terriennes du SFS ncessaires lintroduction et au dv

7、eloppement de services viables a un effet dterminant sur la planification du partage des bandes. A ce jour, les tudes sont limites aux brouillages causs par les metteurs du service fixe aux stations terriennes du SFS non OSG LEOSAT-1 fonctionnant dans la bande 18,8-19,3 GHz. 2.1 Critres de brouillag

8、e et mthodologie associe Les calculs de brouillage ont t effectus par plusieurs administrations qui ont utilis des paramtres du service fixe extraits de leurs bases de donnes administratives. Dans les tudes dterministes on a pris pour hypothse une transmission en visibilit directe et utilis un modle

9、 de propagation avec affaiblissement en espace libre et absorption atmosphrique. Dans certaines tudes, il a t tenu compte de la diffraction due au relief et aux obstacles artificiels. 2 Rap. UIT-R SF.2046 Le niveau de brouillage caus aux stations terriennes a t calcul pour chaque metteur du service

10、fixe contenu dans la base de donnes et pour tous les azimuts autour de ces metteurs. Les zones dexclusion rsultantes ont alors t rapportes graphiquement sur les cartes de certaines zones urbaines importantes. Dans tous les cas, le gain minimal dantenne de la station terrienne (lobe arrire) a t utili

11、s et dans les calculs il na pas t tenu compte des conditions de propagation anormales; on a donc utilis un critre I/N long terme correspondant 6 10% du niveau de bruit thermique. Ce critre peut ncessiter un complment dtude pour tenir compte des effets de la prsence simultane de plusieurs metteurs du

12、 service fixe causant des brouillages une station dutilisateur du SFS non OSG dans la largeur de bande de rception. Dans le cas de LEOSAT-1, on aurait une largeur de bande complte de rception de 500 MHz. Lorsque cette largeur de bande est diminue, la probabilit davoir plusieurs metteurs du service f

13、ixe causant des brouillages simultanment devient plus faible. Les tudes statistiques permettent dvaluer, partir de certaines hypothses, la densit spectrale de puissance brouilleuse au niveau des rcepteurs du SFS en plaant ces stations dans le faisceau ponctuel du satellite en fonction des taux de pn

14、tration supposs dans diffrentes classes de fouillis au sol. Pendant la procdure de calcul des brouillages, le lieu de la station du SFS est choisi de manire alatoire parmi des emplacements prdfinis selon le scnario de pntration, avec les hypothses suivantes: le canal assign la liaison descendante du

15、 SFS est choisi alatoirement dans la bande de frquences du service fixe avec une largeur de bande correspondant une capacit de transmission choisie au hasard, en combinant les canaux de frquences de la station du SFS considre (bien que dans cette tude on suppose que les largeurs de bande sont variab

16、les, ces tudes devraient tre fondes sur une largeur de bande de 500 MHz dans le cas du systme LEOSAT-1); le satellite assurant la communication avec la cellule/le faisceau ponctuel du SFS considr(e) est dtermin par le critre de la distance la plus courte; lantenne de la station du SFS est installe s

17、ur le toit des btiments ou au-dessus de la couverture vgtale. Le niveau de puissance la rception en provenance du satellite est calcul compte tenu de langle dlvation et des conditions de propagation. Tous les metteurs du service fixe situs moins de 60 km du rcepteur du SFS sont choisis dans la bande

18、 de frquences affecte. La densit de puissance brouilleuse rsultante est value par accumulation des signaux de tous les metteurs du service fixe considr. Le rapport C/I au niveau du rcepteur du SFS est calcul en comparant le niveau de puissance brouilleuse avec le niveau de puissance reu en provenanc

19、e du satellite utile. Le niveau de brouillage peut galement se rapporter au niveau de bruit du rcepteur, N. Ces niveaux de brouillage sont compars avec un niveau de brouillage de rfrence de 145 dB(W/MHz) (cest-dire 10 dB I/N). Les distributions cumulatives des rapports C/I pour des conditions de pro

20、pagation standard (affaiblissement dpass pendant moins de 20% du temps) ainsi que pour des conditions de pluie (cas le plus dfavorable: 0,001% du temps) sur le trajet espace-Terre ont t calcules. 2.2 Application possible dun processus de convolution pour lvaluation des brouillages Dans une tude, tai

21、t prsente une mthode possible dvaluation des brouillages causs par les metteurs du service fixe aux rcepteurs des stations terriennes du SFS non OSG, fonde sur lapplication dune mthode analogue celle qui figure dans la Recommandation UIT-R S.1323. Cette mthode intgre la nature variable dans le temps

22、 des brouillages par convolution des fonctions de densit de probabilit de la dgradation due aux prcipitations et de la dgradation due aux brouillages, obtenues par simulation informatique, pour obtenir la fonction de densit de probabilit de dgradation totale. Rap. UIT-R SF.2046 3 3 Brouillages poten

23、tiels causs par les metteurs point point du service fixe des rcepteurs de stations terriennes du SFS non OSG en labsence de techniques de limitation des brouillages 3.1 Brouillage en labsence de techniques de limitation des brouillages 3.1.1 Etudes dterministes Autour des metteurs du service fixe, i

24、l existe des zones dans lesquelles les stations dutilisateur de systmes non OSG ne peuvent fonctionner de manire fiable cause des brouillages qui y sont trop importants. Ces zones sont appeles “zones dexclusion“. Un metteur du service fixe point point crera (dans des conditions de ciel clair, et de

25、terrain dgag) une zone dexclusion circulaire tout autour de lui (directions hors axe) et une zone dexclusion elliptique stendant une grande distance le long de la direction dans laxe de lmission. 3.1.1.1 Rsultats obtenus avec des calculs daffaiblissement en espace libre et sans occultation La Fig. 1

26、 illustre un exemple de zone dexclusion calcule avec des paramtres dun metteur type du service fixe point point quip dune antenne parabolique de 0,6 m. La limite est dtermine pour un critre prudent de brouillage monosource long terme de 6% du bruit de la station dutilisateur du systme non OSG (cest-

27、dire I/N = 12,2 dB) dans des conditions de ciel clair et de terrain dgag. Les stations dutilisateur de systmes non OSG devront tre places en dehors de ce contour afin de garantir que les niveaux de brouillages causs par lmetteur du service fixe seront suffisamment faibles. On peut observer dans la v

28、ue agrandie la Fig. 2 que le diamtre de la zone dexclusion autour de la station peut tre voisin de 1 km et que sa longueur dans la direction de lmission peut tre nettement suprieure 45 km. Toutefois, cette distance et la zone affecte pourraient tre rduites en utilisant un critre de brouillage long t

29、erme plus appropri de 10%. Rap 2046-015 5 152535455521012FIGURE 1Exemple de zone dexclusion pour des stations standards LEOSAT-1 cre par unmetteur type du service fixe quip dune antenne de 0,6 m de diamtre(hypothse: critre de brouillage de 6% dans des conditionsdaffaiblissement de propagation en esp

30、ace libre)1,50,50,51,5Distance dans laxe (km)Distanceperpendiculaire (km)Emetteur du service fixeParabole de 0,6 m56,1 km24 Rap. UIT-R SF.2046 Rap 2046-020111 0 1FIGURE 2Vue agrandie de la Fig. 10,80,60,40,20,20,40,60,8Emetteur du service fixe 0,5 0,5Distanceperpendiculaire (km)Distance dans laxe (k

31、m)Au Canada, une tude a permis danalyser les effets des brouillages causs par les metteurs du service fixe une station terrienne de rception du SFS non OSG dans la bande 18,8-19,3 GHz. Les calculs ont t effectus en utilisant une base de donnes de paramtres du service fixe extraits de la base de donn

32、es doctroi des licences du Canada et les zones dexclusion ont t superposes graphiquement sur des cartes de certaines zones urbaines importantes du pays. Les rsultats des calculs de brouillage dterministes ont montr que la zone dexclusion due aux metteurs du service fixe serait trs tendue dans la dir

33、ection principale de lmission (en gnral comprise entre 40 et 80 km), mais serait troite dans les autres directions bien en dehors du faisceau principal du service fixe. Dans tous les cas, on a constat quil y avait une zone importante dans chaque ville dans laquelle linstallation dune station du SFS

34、non OSG serait trs difficile voire impossible. En fait, le calcul de la zone dexclusion lintrieur dun cercle de 40 km de diamtre, reprsentative des zones urbaines, indique que 35%, 48% et 47% de ces zones ne pourraient pas tre utiliss pour les stations du SFS non OSG dans les trois cas considrs, en

35、labsence dun certain degr doccultation. Dans une autre tude, on a analys le brouillage qui pouvait tre caus par des metteurs types du service fixe des stations dutilisateur du SFS non OSG places au voisinage et fonctionnant sur la mme frquence, dans la bande 18,8-19,3 GHz. Dans cette analyse, on a c

36、alcul les zones dexclusion en utilisant les caractristiques relles des metteurs du service fixe contenues dans une base de donnes des metteurs du service fixe en Argentine. La Fig. 3 montre les zones dexclusion calcules correspondant chaque metteur du SFS potentiellement brouilleur dans la rgion urb

37、aine de Buenos Aires (en supposant les conditions de ciel clair et un terrain plat et dgag). Les variations de la taille entre certaines zones dexclusion tiennent la diffrence des caractristiques du service fixe contenues dans la base de donnes, telles la puissance dmission et la taille dantenne. Un

38、e rgion circulaire de 40 km de diamtre a t utilise comme zone de rfrence. Dans une rgion urbaine forte densit du service fixe, on aurait 65% de la zone dans laquelle les stations du SFS ne pourraient pas remplir leurs objectifs de qualit de fonctionnement et seraient potentiellement exclues du servi

39、ce LEOSAT-1 dans la bande 18,8-19,3 GHz. Rap. UIT-R SF.2046 5 Rap 2046-03Buenos AireskmFIGURE 3Zone dexclusion potentielle des stations terriennes du SFS dans la zone urbaine de Buenos Airesdue la prsence de stations du service fixe 18,8-19,3 GHz: zone dexclusion compositede 65% dans le cercle de rf

40、rence de 40 km de diamtreLa conclusion de cette tude est que, en supposant une propagation en espace libre et labsence doccultation, linstallation de stations du service fixe dans la bande 18,8-19,3 GHz pourrait fortement limiter linstallation de terminaux dutilisateurs du SFS non OSG. Cela est part

41、iculirement vrai dans les zones o il y a une forte densit de stations du SFS. Linstallation de stations dutilisateur du SFS non OSG est rendue dautant plus difficile que la densit de stations du service fixe augmente. 3.1.1.2 Rsultats obtenus en utilisant des donnes topographiques et en prsence docc

42、ultation par les btiments Lorsquon utilise des bases de donnes topographiques pour le calcul des zones dexclusion, la surface couverte par ces zones dexclusion peut tre fortement diminue. Dans le Tableau 1, on compare deux simulations dans lesquelles les zones dexclusion correspondent des zones dans

43、 lesquelles le critre long terme (I/N = 10 dB) nest pas satisfait et o: Cas 1: dans le modle de propagation on suppose quil ny a pas dobstacles dus au relief ou dobstacles artificiels lhorizon autour de chaque station du service fixe et o on utilise laffaiblissement en espace libre et labsorption at

44、mosphrique. Cas 2: dans le modle de propagation on tient compte de laffaiblissement de propagation et de la diffraction sur le relief ainsi que des obstacles artificiels, en utilisant une base de donnes topographiques (les rcepteurs du SFS non OSG tant installs 1 m au-dessus des toits des btiments).

45、 6 Rap. UIT-R SF.2046 Les tudes ont t effectues avec un logiciel de planification de radiocommunication qui inclut une modlisation numrique du relief et des couches doccupation du sol (immeubles, population, .) et qui permet de calculer les zones dans lesquelles le niveau des brouillages causs par u

46、ne liaison du service fixe aux rcepteurs des stations terriennes est suprieur 97 dBm (10 dB en dessous du bruit du systme rcepteur). Les liaisons du service fixe prises en considration dans ltude sont celles qui mettent dans la bande 18,8-19,3 GHz et qui sont situes dans une zone carre de 14 km 14 k

47、m autour de Paris (23 liaisons). 3.1.2 Etudes statistiques Deux tudes statistiques ont t effectues. 3.1.2.1 Premire tude statistique Des simulations statistiques des brouillages entre dune part des liaisons du service fixe existantes ou en projet et dautre part des stations dutilisateur de SFS non O

48、SG dans la bande 18/19 GHz (systme LEOSAT-1) dans une zone 118 118 km carre centre sur Paris ont t effectues. Le principe de la mthode reposait sur la cration, dans la zone tudie, dun rseau fictif de stations dutilisateur du SFS places de manire alatoire et puis de calculer, pour chaque station dutilisateur, le brouillag