ITU-R S 1592 FRENCH-2002 Methodology to assess compliance of non-geostationary fixed-satellite service satellite systems in circular orbits with the additional operational limits ortic.pdf

1、 Rec. UIT-R S.1592 1 RECOMMANDATION UIT-R S.1592 Mthodologie dvaluation de la conformit des systmes satellites non gostationnaires en orbite circulaire du service fixe par satellite avec les limites oprationnelles additionnelles de la puissance surfacique quivalente sur la liaison descendante spcifi

2、es lArticle 22 du Rglement des radiocommunications (2002) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que la Confrence mondiale des radiocommunications (Istanbul 2000) (CMR-2000) a dfini, lArticle 22 du Rglement des radiocommunications (RR), les limites de la puissance surfacique quival

3、ente sur la liaison descendante (epfd) rayonne par les systmes non gostation-naires (OSG) du service fixe par satellite (SFS) dans certaines bandes de frquences, afin de protger les rseaux OSG du SFS et du service de radiodiffusion par satellite (SRS) fonctionnant dans les mmes bandes; b) que lArtic

4、le 22 du RR dfinit les limites de validation depfdpour une seule source de brouillage aux Tableaux 22-1A 22-1D du RR, les limites depfdoprationnelles pour une seule source de brouillage aux Tableaux 22-4A, 22-4B et 22-4C du RR et les limites depfdoprationnelles additionnelles pour des antennes dune

5、certaine taille au Tableau 22-4A1 du RR, limites qui sappliquent aux systmes non OSG du SFS en vue de la protection des rseaux OSG du SFS; c) que la conformit dun systme non OSG du SFS avec les limites de validation pour une seule source de brouillage sera value par le Bureau des radiocommunications

6、 (BR), au titre des numros 9.35 et 11.31 du RR, partir des gabarits de puissance surfacique fournis par loprateur de systmes non OSG du SFS et au moyen des logiciels dfinis dans la Recommandation UIT-R S.1503; d) que la conformit dun systme non OSG du SFS propos avec les limites depfdoprationnelles

7、pour une seule source de brouillage et, pour certaines tailles dantennes, avec les limites depfdoprationnelles additionnelles pour une seule source de brouillage est soumise une vrification par les administrations; e) que lAppendice 4 du RR, tel que modifi par la CMR-2000, impose une administration

8、responsable dun systme non OSG du SFS de faire en sorte que les limites depfdoprationnelles additionnelles pour une seule source de brouillage soient observes, reconnaissant a) que les administrations qui ont des assignations de frquence pour des rseaux OSG du SFS fonctionnant dans les bandes de frq

9、uences pour lesquelles des limites depfdoprationnelles additionnelles ont t tablies doivent disposer dun moyen fiable et indpendant pour dterminer si un systme non OSG particulier du SFS observe les limites depfdoprationnelles additionnelles pour une seule source de brouillage fixes pour leurs rseau

10、x OSG du SFS, 2 Rec. UIT-R S.1592 recommande 1 que la mthodologie dfinie lAnnexe 1 de la prsente Recommandation, fonde sur une simulation complte des liaisons descendantes dun systme satellites non OSG du SFS causant des brouillages une station terrienne OSG oprationnelle du SFS quipe dune antenne d

11、e 3 m ou de 10 m, soit applique pour valuer les niveaux de brouillage causs par le systme non OSG du SFS, afin de vrifier si le systme non OSG du SFS observe les limites depfdoprationnelles additionnelles dfinies lArticle 22 du RR; 2 que la mthodologie dfinie lAnnexe 1 de la prsente Recommandation,

12、fonde sur une simulation complte des liaisons descendantes dun systme satellites non OSG du SFS causant des brouillages un rseau OSG du SFS, soit applique par les oprateurs de systmes OSG comme aide lvaluation des niveaux de brouillage causs par des systmes non OSG lantenne, dun diamtre quelconque,

13、des rseaux OSG du SFS planifis ou oprationnels. NOTE 1 LAnnexe 2 dcrit une mthode susceptible dtre utilise pour dmontrer que les limites oprationnelles additionnelles sont observes par un systme non OSG oprationnel par rapport une station terrienne oprationnelle OSG du SFS. Contrairement lAnnexe 1,

14、qui est fonde sur la mthode de la simulation complte, lAnnexe 2 est fonde sur la mthode du gabarit de puissance surfacique adopte dans la Recommandation UIT-R S.1503. ANNEXE 1 Mthodologie dvaluation de la conformit avec les limites oprationnelles additionnelles concernant les brouillages causs par l

15、es systmes non OSG du SFS*partageant des bandes de frquences avec les rseaux OSG du SFS 1 Introduction La prsente mthodologie est fonde sur la modlisation des systmes satellites sur leur orbite et permet chaque station spatiale et chaque station terrienne de poursuivre leurs cibles respectives, comp

16、te tenu de la rotation de la Terre. Une simulation de ce modle est chantillonne pendant une priode de temps un taux dchantillonnage suffisamment prcis et, pour chaque chantillon, le produit des gains en fonction de la distance est calcul. Ce produit peut tre directement li au niveau de brouillage et

17、 les donnes chantillonnes peuvent tre values pour dterminer le pourcentage de temps pendant lequel le produit des gains en fonction de la distance pour tous les trajets de brouillage dpasse un certain niveau. _ *Actuellement, la mthodologie dfinie lAnnexe 1 sapplique uniquement aux systmes non OSG s

18、ur orbite circulaire. Un complment dtude est ncessaire pour les orbites non circulaires. Rec. UIT-R S.1592 3 TABLEAU 1 Symboles et dfinitions utiliss dans cette Annexe a Vitesse angulaire du satellite en rfrentiel terrestre degrs/s Bt Largeur de bande dmission Hz Ctraffic Coefficient de trafic selon

19、 lheure locale D Diamtre dantenne m E Argument de la latitude degrs epfdPuissance surfacique quivalente sur la liaison descendante au niveau de la station terrienne dB(W/m2) dans la largeur de bande de rfrence g Acclration cause par lattraction terrestre M/s2 G Constante gravitationnelle (newtonienn

20、e) universelle Nm2/kg2 Gt Gain relatif de lantenne dmission GrGain relatif de lantenne de rception Grmax Gain maximal de lantenne de rception de la station terrienne OSG du SFS Grw Gain maximal de lantenne de rception utile I Inclinaison de lorbite du satellite degrs I0 Puissance de brouillage W J2

21、Constante du second harmonique du potentiel terrestre k Constante de Boltzmann J/K Lp Facteur de dcouplage de polarisation msMasse du satellite kg Me Masse de la Terre kg N0 Puissance de bruit W NaNombre de satellites dmission non OSG visibles depuis la station terrienne de rception OSG du SFS Ncoar

22、se Rapport entier entre lincrment de temps large et lincrment de temps fin visant dfinir les simulations double incrment de temps Nhits Nombre de couplages des faisceaux principaux de lantenne du satellite non OSG et de lantenne de la station terrienne OSG du SFS PtPuissance RF lentre de lantenne dm

23、ission W r Rayon de lorbite du satellite km rcRayon de la cellule de la zone de service non OSG km rg Rayon de lOSG km rn Rayon de lorbite du satellite non OSG km R Distance entre le satellite non OSG et la station terrienne OSG du SFS m Re Rayon dune Terre parfaitement sphrique km T Temprature de b

24、ruit du rcepteur K 4 Rec. UIT-R S.1592 TABLEAU 1 (fin) 2 Paramtres dentre requis Pour appliquer cette mthodologie, il sera ncessaire que loprateur de systmes non OSG fournisse les paramtres dentre ci-aprs. A noter quen labsence dinformations compltes sur ces paramtres, la prsente Recommandation donn

25、e des indications concernant, par exemple, lventuelle distribution des stations terriennes non OSG du SFS modliser lors des simulations. 2.1 Paramtres orbitaux Nombre de stations spatiales Nombre de plans To Priode orbitale s Tw Temprature de bruit du rcepteur utile K t Incrment de temps utilis dans

26、 la simulation s Angle dlvation de la station terrienne degrs Angle topocentrique dfinissant la zone dexclusion pour la stratgie de commutation des satellites non OSG degrs coarse Angle topocentrique dfinissant lincrment large dans la simulation double incrment de temps degrs FSR-1 Angle topocentriq

27、ue dfinissant la rgion incrment fin (FSR, fine step region) degrs FSR-2 Angle topocentrique dfinissant la limite de la zone dexclusion degrs Angle hors axe par rapport laxe de vise de lantenne degrs 3Ouverture de faisceau 3 dB de lantenne degrs Longueur donde m Constante de lattraction terrestre km3

28、/s2 v Vitesse constante du satellite degrs/s ve Vitesse orbitale de la Terre degrs/m vr Vitesse orbitale du satellite non OSG par rapport la surface de la Terre degrs/s vn Vitesse orbitale du satellite non OSG degrs/s Vitesse angulaire du satellite degrs/s Ascension droite du noeud ascendant (RAAN)

29、degrs 0 RAAN au moment t0 degrs e Vitesse angulaire de rotation de la Terre degrs/s r Vitesse de prcession orbitale du satellite degrs/s Angle de commutation dvitement de larc OSG degrs d Angle de commutation dvitement de larc OSG voulu au bord de la cellule de la zone de service non OSG degrs m Ang

30、le dvitement de larc OSG modliser pour obtenir langle de commu-tation voulu au bord de la cellule degrs Rec. UIT-R S.1592 5 Pour chaque plan orbital: altitude de lorbite inclinaison du plan longitude du noeud ascendant argument de la latitude pour chaque station spatiale du plan orbital. Prcession.

31、2.2 Paramtres des antennes Stations spatiales non OSG: diagramme de rayonnement de lantenne gain maximal lmission (dBi) nombre maximal de faisceaux dantenne cofrquences copolariss et leur orientation spatiale. Stations terriennes non OSG: diagramme de rayonnement de lantenne gain maximal la rception

32、 (dBi) emplacement (latitude, longitude). 2.3 Paramtres de fonctionnement et de calcul Plan de rutilisation des frquences et des polarisations, sil est utilis Angle dlvation minimal pour les communications Dure de la simulation Incrment temporel utilis dans la simulation Mise en oeuvre de la command

33、e de puissance en fonction de la distance en liaison descendante, si elle est utilise par le systme non OSG Mise en oeuvre de la technique dvitement de larc OSG, si elle est utilise par le systme non OSG Modle de trafic, le cas chant (par exemple, voir la Fig. 9). 3 Modle orbital Le modle orbital ca

34、ractrise les mouvements des satellites dans le systme de coordonnes inertiel gocentrique indiqu la Fig. 1, dont lorigine se trouve au centre de la Terre. Laxe des x se trouve sur le plan quatorial et pointe vers lquinoxe vernal (le premier point de la constellation Aries), laxe des z est laxe de rot

35、ation moyen de la Terre et pointe vers le ple nord et laxe des y est dtermin comme tant le produit vectoriel des vecteurs unitaires dans la direction z et x, cest-dire que = xzy. Lextension du plan quatorial vers linfini, entrecoupant une sphre fictive de rayon infini (la sphre cleste), dfinit le pl

36、an cleste. 6 Rec. UIT-R S.1592 1592-01zyEIFIGURE 1Reprsentation des lments orbitaux kplriensx, (quinoxe vernal )Plan quatorialCentre de la TerrePlan orbitalLe modle orbital est fond sur les lois du mouvement de Newton concernant les satellites en orbite circulaire autour dune Terre parfaitement sphr

37、ique. La mise en oeuvre de ce modle est simple puisque le mouvement est caractris par un rayon constant de lorbite du satellite, r, et une vitesse constante, v, qui sont lis par la deuxime loi de Newton: 22rmGMrvmses= (1) o: ms : masse du satellite v: vitesse constante du satellite G: constante grav

38、itationnelle universelle (Nm2/kg2) r: rayon de lorbite Me : masse de la Terre (kg). Lquation (1) peut scrire sous la forme suivante: rRRGMrGMveeee222= (2) Retant le rayon dune Terre parfaitement sphrique (km). A la surface de la Terre, 2eeRmGMmg = (3) g tant lacclration cause par la pesanteur la sur

39、face de la Terre: 22m/seeRGMg = (4) Rec. UIT-R S.1592 7 et lquation (2) peut se rcrire sous la forme suivante: rgRve= (5) La priode orbitale, To, est ensuite donne par lexpression (troisime loi de Kepler): grRvrTeo322 = (6) Ces quations dcrivent entirement la dynamique des mouvements orbitaux circul

40、aires autour dune Terre parfaitement sphrique. Dans le systme de coordonnes gocentrique indiqu la Fig. 1, on caractrise le mouvement en spcifiant la position du satellite au moyen des paramtres orbitaux keplriens: : ascension droite du noeud ascendant (cest-dire lorsque le satellite passe du sud au

41、nord) de lorbite RAAN, mesur partir de laxe des x dans le plan quatorial (plan des x-y); I : inclinaison de lorbite, cest-dire angle form par le plan quatorial et le plan orbital du satellite; et E : argument de la latitude, cest-dire angle form par la ligne des noeuds (ligne dtermine par lintersect

42、ion du plan orbital et lquateur cleste) et le rayon vecteur la position du satellite. Lanomalie vraie, cest-dire langle dans le plan orbital du satellite entre le prige et la position du satellite, vu depuis le centre de la Terre, est fonction de la position angulaire du satellite au moment t0et de

43、sa vitesse angulaire, et peut tre exprime comme suit: tEE +=0(7) o: E0 : position angulaire du satellite au moment t0(degrs) r/= : vitesse angulaire du satellite (degrs/s). De la mme manire, la RAAN dune orbite peut galement tre exprime en fonction du temps pour prendre en compte la prcession orbita

44、le: tr+=0(8) o: 0 : RAAN du satellite au moment t0(degrs) r : vitesse de prcession orbitale du satellite (degrs/s): 422)(cosJ23rrRIer= (9) o: : constante de lattraction terrestre (km3/s2) J2 : constante du second harmonique du potentiel terrestre. 8 Rec. UIT-R S.1592 La position du satellite peut do

45、nc tre reprsente selon le systme inertiel gocentrique comme suit: +=EIEIEEIErzyxsinsinsincoscoscossinsincossincoscos(10) et la vitesse du satellite est de mme reprsente selon le systme inertiel gocentrique, sans tenir compte de la variation assez long terme en , comme suit: +=EI EIEEIErdtdzdtdydtdxc

46、ossincoscoscossinsincoscossinsincos/(11) 4 Calcul des brouillages Selon cette mthodologie, les brouillages tudis sont causs par la liaison descendante dun systme satellites non OSG du SFS des stations terriennes de rception fonctionnant avec des satellites OSG du SFS. La Fig. 2 montre la configurati

47、on des trajets des signaux utiles et brouilleurs. 1592-0221FIGURE 2Configuration des brouillagesSatellite OSGSatellite non OSGTrajet du signal utileTrajet du signal brouilleurSi la commande de puissance nest pas utilise, le rapport brouillage/bruit, I0/N0, peut tre dtermin partir de lquation suivante: 221222104)()(1414)()(RGGLBTkPLRGGBTkPNIrtpttprttt=0(12) Rec. UIT-R S.1592 9 o: Pt: