ITU-R RS 1347 SPANISH-1998 FEASIBILITY OF SHARING BETWEEN RADIONAVIGATION-SATELLITE SERVICE RECEIVERS AND THE EARTH EXPLORATION-SATELLITE (ACTIVE) AND SPACE RESEARCH (ACTIVE) SERVI.pdf

1、 Rec. UIT-R RS.1347 1 RECOMENDACIN UIT-R RS.1347*FIABILIDAD DE LA COMPARTICIN ENTRE LOS RECEPTORES DEL SERVICIO DE RADIONAVEGACIN POR SATLITE Y LOS SERVICIOS DE EXPLORACIN DE LA TIERRA POR SATLITE (ACTIVO) Y DE INVESTIGACIN ESPACIAL (ACTIVO) EN LA BANDA 1 215-1 260 MHz (Cuestin UIT-R 218/7) (1998) R

2、ec. UIT-R RS.1347 La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que el servicio de radionavegacin por satlite (espacio-Tierra) tiene una atribucin con carcter primario en la banda de frecuencias 1 215-1 260 MHz; b) que los sensores activos a bordo de vehculos espaciales que funcionan

3、 en los servicios de exploracin de la Tierra por satlite y de investigacin espacial tienen atribuciones con carcter secundario, segn la Nota S5.333, en la banda de frecuencias 1 215-1 300 MHz; c) que los estudios de comparticin han mostrado la compatibilidad entre los receptores del servicio de radi

4、onavegacin por satlite, incluyendo los receptores L5 y los sensores activos a bordo de vehculos espaciales en las fases de adquisicin y seguimiento (vase el anexo); d) que los ensayos de compatibilidad han demostrado la viabilidad de la compatibilidad entre los receptores GPS del servicio de radiona

5、vegacin por satlite en la fase de seguimiento y los radares de apertura sinttica (vase el anexo), recomienda 1 que, a la vista de los considerando c) y d), se considere factible la comparticin entre el servicio de radionavegacin por satlite y los radares de apertura sinttica a bordo de vehculos espa

6、ciales en la banda de frecuencia 1 215-1 260 MHz. ANEXO Interferencia potencial procedente de los sensores activos a bordo de vehculos espaciales en los receptores del servicio de radionavegacin por satlite que funcionan en la banda 1 215-1 260 MHz 1 Introduccin La banda de frecuencias 1 215-1 260 M

7、Hz est atribuida al servicio de radionavegacin por satlite (SRNS) y se utiliza por el sistema mundial de determinacin de la posicin (GPS) y para el sistema mundial de navegacin por satlite (GLONASS-M). La banda 1 215-1 300 MHz se utiliza por los sensores de microondas activos a bordo de vehculos esp

8、aciales segn las disposiciones de la Nota S5.333 del Reglamento de Radiocomunicaciones. El nico sensor activo que necesita utilizar esta banda es el radar de apertura sinttica (SAR). Este anexo presenta los anlisis de compatibilidad de radares tpicos de apertura sinttica (SAR) a bordo de vehculos es

9、paciales con los receptores GPS y GLONASS-M para las fases de adquisicin y seguimiento, y ofrece resultados de pruebas de compatibilidad entre el SAR y el GPS para la fase de seguimiento. Adems, se est considerando para esta banda el sistema GPS L5. 2 Caractersticas tcnicas de un SAR espacial El Cua

10、dro 1 muestra las caractersticas tcnicas de dos radares de apertura sinttica normalizados que utilizan la banda 1 215-1 300 MHz. Los parmetros de estos sistemas ofrecen una gama de posibles caractersticas de utilizacin, representativas de un SAR operacional. Las caractersticas elegidas en este anlis

11、is son las que se daran en un caso ms desfavorable de interferencia en el receptor del servicio de radionavegacin por satlite. _ *La Comisin de Estudio 7 de Radiocomunicaciones efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin. 2 Rec. UIT-R RS.1347 3 Caractersticas y criterios de proteccin de l

12、os sistemas GPS y GLONASS-M La Recomendacin UIT-R M.1088 da las caractersticas y la descripcin de un Sistema mundial de determinacin de la posicin (GPS) que deben utilizarse al evaluar la comparticin entre otros servicios y un receptor GPS. La Recomendacin UIT-R M.1317 da las caractersticas y la des

13、cripcin de un Sistema mundial de navegacin por satlite (GLONASS-M) que han de utilizarse al evaluar la comparticin entre un receptor GLONASS-M y otros servicios. Se est considerando en esta banda el sistema GPS L5. Se han presentado las caractersticas de dicho GPS L5 y son similares a las del cdigo

14、de adquisicin aproximada (CA/GPS) que se describe en la Recomendacin UIT-R M.1088. Se prev que el funcionamiento del GPS L5 sea como el del cdigo C/A GPS en presencia de seales de interferencia. CUADRO 1 Caractersticas tcnicas de los radares de apertura sinttica a bordo de vehculos espaciales en la

15、banda 1 215-1 300 MHz Los receptores GPS y GLONASS-M son susceptibles a la interferencia por impulsos y continua en las fases de adquisicin y de seguimiento. En el caso de interferencia potencial procedente de un SAR, la interferencia entra en la categora de impulsos. La interferencia por impulsos p

16、uede afectar al receptor del SRNS de dos maneras. Dando lugar a la saturacin o al fundido del preamplificador. El efecto principal de la interferencia por impulsos es que da lugar a una limitacin del receptor. Ello se produce cuando se recibe un nivel de seal suficientemente intenso como para satura

17、r el diodo limitador de alto nivel, situado en el primer paso de RF del receptor con el que se evita el fundido de los pasos siguientes del receptor. Cuando se produce esta limitacin, la seal deseada relativamente reducida quedar bloqueada durante el periodo del impulso de transmisin y durante cualq

18、uier periodo de recuperacin que sea necesario para el receptor del SRNS. Si este periodo de prdida de seal es corto en relacin con la longitud binaria de informacin del GPS, no habr una repercusin apreciable en el comportamiento del receptor. El otro efecto posible de la interferencia se produce cua

19、ndo un nivel de potencia de RF de cresta o medio sea suficientemente intenso como para averiar el diodo. Si ocurre as, es posible que se funda el preamplificador y se produzca un dao en el receptor. El Cuadro 2 resume las caractersticas tcnicas pertinentes de dos sistemas del SRNS. El cuadro da tamb

20、in el nivel de potencia de saturacin (nivel de limitacin del preamplificador) y el nivel de potencia necesario para el fundido del preamplificador, en cada uno de los sistemas. Adems, en la fase de adquisicin, el SAR espacial en altitudes orbitales ilumina una posicin determinada de la Tierra con el

21、 haz principal durante nicamente 1-2 s, que normalmente es un tiempo inferior al necesario para la adquisicin. Se supone que todo nivel recibido de potencia de la seal por impulsos inferior a los niveles de limitacin del preamplificador de los receptores del SRNS tiene un efecto despreciable en el c

22、omportamiento del receptor, pues el periodo del impulso transmitido por el SAR es relativamente corto en comparacin con la longitud binaria de informacin del SRNS, y el ciclo de trabajo del transmisor del SAR es muy corto. SAR normalizado 1 SAR normalizado 2 Potencia radiada de cresta (W) 3 200 1 20

23、0 Modulacin de impulsos Modulacin MF lineal Modulacin MF lineal Anchura de banda del impulso (MHz) 40,0 15,0 Duracin del impulso (s) 33,8 35,0 Frecuencia de repeticin de impulsos (pips) 1 736,0 1 607,0 Ciclo de trabajo (%) 5,9 5,6 Ganancia mxima de antena (dBi) 36,4 33,0 Orientacin de la antena (gra

24、dos respecto al nadir) 20,0 35,0 Polarizacin de la antena Lineal vertical/horizontal Lineal horizontal Altitud orbital (km) 400 568 Rec. UIT-R RS.1347 3 CUADRO 2 Caractersticas y criterios de proteccin para el equipo de usuario de navegacin de los sistemas GPS y GLONASS-M 4 Anlisis de compatibilidad

25、 4.1 Anlisis de compatibilidad considerando la degradacin de la relacin seal/ruido El primer paso al analizar el potencial de interferencia de un SAR a bordo de vehculo espacial en un receptor GPS o GLONASS-M consiste en determinar si la potencia de cresta de la seal procedente del SAR es suficiente

26、mente grande como para hacer que el diodo de recorte de alto nivel falle y d lugar posiblemente al fundido del preamplificador, daando el receptor. Los niveles mximos de la potencia de la seal interferente recibida de un SAR espacial se producen cuando el receptor del SRNS est situado en el haz prin

27、cipal de la antena del SAR. El Cuadro 3 muestra los niveles calculados de la potencia de cresta de la seal interferente de un SAR en un receptor GPS o GLONASS-M. En los clculos se supone un funcionamiento co-frecuencia. Estos niveles de potencia de cresta mxima a la entrada de un receptor del SRNS s

28、on muy inferiores a los niveles que causaran el fallo del diodo de recorte de alto nivel. As pues las emisiones procedentes de un SAR espacial no fundirn el diodo de recorte de alto nivel ni daarn el receptor GPS o GLONASS-M. El nivel de seal interferente a la entrada del receptor GPS con el que se

29、saturar el diodo y se producir una prdida temporal de la seal es de -70 dBW. Para la fase de adquisicin, este nivel es 6 dB inferior, es decir, -76 dBW. Incluso en el caso ms desfavorable de configuracin, no se alcanzar este nivel de seal interferente. El nivel de seal interferente a la entrada de u

30、n receptor GLONASS-M con el que se saturar el diodo y se producir una prdida temporal de la seal es de -80 dBW. En la configuracin ms desfavorable que representa el Cuadro 3, este nivel de seal interferente puede rebasarse en 1,5 dB debido a las transmisiones de un SAR. Teniendo en cuenta la forma d

31、e abanico del haz de la antena del SAR, el ngulo respecto al eje resultante necesario para producir 1,5 dB de discriminacin es de 0,28. Se efectu una simulacin de 15 000 rbitas (400 km de altitud, 57 de inclinacin) para determinar la frecuencia con la que un receptor GLONASS-M estacionario estara de

32、ntro de 0,56 del haz principal de la antena del SAR (0,28 a cada lado). Los resultados mostraron que esto se producira durante menos del 0,0019% del tiempo. Ello significa que el nivel de seal interferente superior al nivel de saturacin del diodo se recibira durante menos de 2 s al da, suponiendo es

33、ta situacin ms desfavorable de interferencia. El anlisis de compatibilidad para el GLONASS-M mostr que el servicio sera compatible con fuentes mltiples de interferencia de SAR espacial, llegando hasta cuatro SAR que podran iluminar los receptores GLONASS con el haz principal del primero al mismo tie

34、mpo, suponiendo un factor de trabajo acumulado del 20% para los cuatro SAR. Dado el nmero reducido de SAR espaciales que se encuentren probablemente en rbita y en funcionamiento al mismo tiempo, y dada tambin la probable diversidad de las altitudes, velocidades y periodos orbitales de los SAR de las

35、 distintas administraciones, hay una probabilidad extremadamente reducida de que cuatro, o incluso dos SAR espaciales iluminen un receptor GLONASS-M al mismo tiempo. Adems, dos o ms SAR nunca observaran simultneamente la misma escena, porque la interferencia mutua resultante impedira la adquisicin d

36、e datos utilizables. GPS GLONASS-M Frecuencias portadoras (MHz) 1 227,6 1 237-1 261 Anchura de banda del filtro de RF a 3 dB (MHz) 17,0 20,0 Polarizacin dextrgira dextrgira Ganancia mxima de la antena (dBi) 0,0 0,0 Nivel de fundido del preamplificador (medio) (dBW) 0,0 -1,0 Nivel de fundido del prea

37、mplificador (cresta) (dBW) 10,0 0,0 Nivel de limitacin del preamplificador (dBW) -70,0 -80,0 4 Rec. UIT-R RS.1347 CUADRO 3 Niveles de potencia mxima de seal interferente de un SAR en receptores GPS y GLONASS-M An en el caso en que el nivel de la seal cause la saturacin del paso de entrada y la prdid

38、a temporal de la seal del SRNS, no habr una repercusin apreciable en el comportamiento del receptor, y el periodo del impulso transmitido del SAR ms el tiempo de recuperacin del receptor del SRNS son relativamente cortos en comparacin con la longitud binaria de informacin del SRNS. Si se supone para

39、 el receptor un tiempo de recuperacin de 1 s la transmisin procedente del SAR eliminara aproximadamente el 6% de la seal del SRNS durante el tiempo en que el receptor est saturado. (anchura del impulso SAR + tiempo de recuperacin SRNS) * frecuencia de repeticin de impulsos del SAR = 6,04% Cuando se

40、satura el receptor del SRNS (70 dBW para el GPS), la seal se pierde fundamentalmente durante la anchura del impulso interferente, ms todo el tiempo de recuperacin del paso de entrada. La velocidad de datos de navegacin del GPS es de 50 bit/s y se aade en mdulo 2 al cdigo P o al cdigo C/A de la secue

41、ncia de ruido seudoaleatorio de 10,23 MHz o 1,023 MHz respectivamente, antes de la modulacin de fase en el tono de 1 227,6 MHz. As pues, el periodo binario de datos de navegacin del GPS tiene una longitud de 20 ms y durante este periodo binario hay ms de 204 K periodos de modulacin de cdigo P y de 2

42、5 a 43 impulsos SAR transmitidos. La fraccin de la potencia de la seal perdida durante el periodo binario es entonces igual a la relacin de la anchura combinada del impulso interferente ms todo periodo de recuperacin del paso de entrada del GPS para las fases de adquisicin y de seguimiento a lo larg

43、o del periodo entre impulsos. La degradacin de la relacin seal/ruido, SNR, en dB, es la relacin entre la SNR con la interferencia presente y la SNR sin interferencia, que se expresa por la relacin: SNR 10*log 1PW RTIPP=+ (1) en la que PW es la anchura del impulso SAR, RT es el tiempo de recuperacin

44、del GPS, IPP es el periodo entre impulsos del SAR y el argumento de la funcin logartmica es mayor que cero. Suponiendo que el tiempo de recuperacin del GPS est comprendido entre 1 y 30 s, la degradacin de la relacin seal/ruido para la gama de anchuras de impulsos y frecuencias de repeticin de impuls

45、os del SAR 1 arroja valores comprendidos entre -0,1 y -0,6 dB. La antena de elementos desfasados del SIR-C contiene amplificadores de gran potencia (HPA) distribuidos para la amplificacin y la transmisin de la seal de 1,25 GHz. La potencia de continua de los HPA slo se activa durante la transmisin y

46、 se desactiva durante el periodo entre impulsos. Los HPA son dispositivos en clase C pues slo se les activa para transmitir durante la presencia del impulso de entrada. Como estos dispositivos se desactivan durante el periodo entre impulsos, no hay ruido interimpulsos procedente del vehculo espacial

47、. Interferencia en el GPS Interferencia en el GLONASS-M SAR 1 SAR 2 SAR 1 SAR 2 Frecuencia central (MHz) 1 227,6 1 227,6 1 250,0 1 250,0 Potencia de cresta radiada (dBW) 35,1 30,8 35,1 30,8 Ganancia de la antena transmisora (dB) 36,4 33,0 36,4 33,0 Distancia (km) 427,5 709,3 427,5 709,3 Prdidas espa

48、ciales (dB) 146,8 151,2 147,0 151,4 Ganancia de la antena de recepcin (dB) 0,0 0,0 0,0 0,0 Prdidas de desacoplo de polarizacin (dB) 3,0 3,0 3,0 3,0 Potencia mxima de interferencia recibida (cresta) (dBW) -78,3 -90,4 -78,5 -90,6 Rec. UIT-R RS.1347 5 4.2 Anlisis de compatibilidad teniendo en cuenta la ganancia del bucle de seguimiento del receptor GPS 4.2.1 Hiptesis preliminares A continuacin se ofrece un estudio de compatibilidad entre radares de apertura sinttica (SAR) a bordo de vehculos espaciales y servicios GPS en la banda L2, es decir en unos 1 227,6 MHz, considerando la g