ITU-R S 1759 FRENCH-2006 Analysis of interference from HEO system space operation transmissions in FSS bands into GSO networks and corresponding guidelines to be used for designing星固.pdf

1、 Rec. UIT-R S.1759 1 RECOMMANDATION UIT-R S.1759 Analyse des brouillages causs par les missions des exploitations spatiales des systmes HEO dans les bandes du SFS sur les rseaux OSG, et directives correspondantes utiliser pour la conception et lexploitation dquipements de TP b) que les fonctions de

2、TP c) que les missions des signaux de tlcommande commencent et finissent quand le dcide loprateur du satellite; d) quaux porteuses de TP e) que la perte des porteuses de tlcommande ascendantes destination dun satellite et des porteuses de tlmesure descendantes et pendant des manuvres sur orbite, ou

3、lorsquune panne srieuse se produit bord dun engin spatial, pourrait se traduire par la perte du satellite; f) que les fonctions TP g) que les oprateurs des systmes SFS du type HEO devraient bnficier dune certaine flexibilit pour pouvoir utiliser les quipements de TP h) que les satellites SFS du type

4、 HEO mettent et reoivent pour la plupart les porteuses de service seulement lorsquils se trouvent lintrieur de leurs arcs actifs, caractriss par une 2 Rec. UIT-R S.1759 grande sparation angulaire par rapport aux liaisons OSG, mais quil ne serait pas pour autant judicieux de limiter les fonctions TP

5、j) quil y a ventuellement plusieurs possibilits pour rsoudre le problme de lexploitation de liaisons TP b) que dans certaines bandes de frquences vises lArticle 22 du RR, les satellites du type HEO doivent respecter des limites de epfd; c) que dans les bandes de frquences du SFS autres que celles vi

6、ses lalina a) du reconnaissant ci-dessus, lutilisation en partage entre les systmes SFS du type HEO et les rseaux SFS OSG est soumise lapplication des dispositions pertinentes de la Section II de lArticle 9 du RR, recommande 1 que lanalyse technique et oprationnelle et les techniques exposes lAnnexe

7、 1 soient prises en considration par les oprateurs des systmes SFS du type HEO dans la conception et lexploitation de leurs systmes TP pendant la partie restante, la continuit des liaisons de service est assure par les autres satellites suivant la trajectoire rptitive au sol. Toutefois, chaque satel

8、lite dun systme exige ces propres porteuses de tlmesure et de tlcommande, sur des frquences qui lui sont exclusives ( lintrieur du systme), et ces porteuses doivent tre capables dmettre nimporte quel moment pendant toute la dure de vie du satellite sur orbite. Cela vaut pour tous les types de satell

9、ites gostationnaires ou non gostationnaires, et pas uniquement pour les satellites HEO. Il ne serait assurment pas pratique dexploiter un satellite dont les porteuses de tlmesure et de tlcommande ne pourraient tre transmises que pendant un quart, ou un tiers, de chaque priode de 12, 18 ou 24 h, et i

10、l est probable, contrairement ce qui se passe avec des liaisons de service de systme HEO, quil faille ventuellement que les liaisons TP laltitude de lapoge est de 39 970 km, sa latitude est de 45 N et sa longitude, commune aux trois plans, est de 135 E; laltitude du prige est de 31 602 km, et lexcen

11、tricit de lorbite est de 0,099, ce qui explique que chaque satellite est au-dessus de laltitude gostationnaire pendant toute la dure de larc actif et seulement 412 km environ sous laltitude gostationnaire lorsquil coupe lEquateur; suivant la direction nord-sud, la trajectoire au sol des satellites H

12、EO coupe lEquateur 123,7 E alors que dans la direction sud-nord, elle le coupe 146,3 E; pour les liaisons de service larc actif stend de 4 h avant lapoge 4 h aprs lapoge (cest-dire pour les latitudes du satellite suprieures 26,5 N); les porteuses de tlmesure, circulairement polarises, sont au nombre

13、 4, cest-dire une par satellite plus une quatrime de secours, sur des frquences spares dans la bande SFS des 12 GHz, et chacune dans une largeur de bande de 605 kHz, bien que pour la majeure partie du temps, la plus grande partie de la puissance se situe 20 kHz de la frquence centrale de la porteuse

14、; la largeur de bande totale des liaisons descendantes est donc denviron 2,5 MHz; la p.i.r.e. du satellite par porteuse de tlmesure est de 7 dBW; le systme est conu de telle manire que chaque satellite peut transmettre en continu sa porteuse de tlmesure; il y a une seule porteuse de tlcommande, circ

15、ulairement polarise, sur une frquence distincte dans la bande SFS des 14 GHz pour chacun des trois satellites, dans une largeur de bande de 600 kHz, bien que l encore la plus grande partie de la puissance se situe normalement 20 kHz de la frquence centrale de la porteuse; la largeur de bande totale

16、des liaisons montantes est donc denviron 2 MHz; la p.i.r.e. par porteuse de tlcommande en mode normal est de 50 dBW (80 dBW en mode durgence); le systme est conu de telle manire que chacune des trois porteuses de tlcommande peut tre mise nimporte quel moment; pour la plus grande partie de chaque orb

17、ite la porteuse de tlcommande destination de chaque satellite est transmise (lorsque ncessaire) depuis une station terrienne TP les stations terriennes TP toutefois, comme la Recommandation UIT-R S.580 ne fournit le diagramme qu partir de 1 ou 100*(/D), quelle que soit la plus petite valeur (dans le

18、 cas qui nous occupe cest 100*(/D), il faut utiliser le diagramme de lobe principal dune Recommandation diffrente. Pour lanalyse Rec. UIT-R S.1759 5 ralise dans le cadre de notre exemple, nous avons utilis le diagramme de la Recommandation UIT-R S.1428, modifi; sur chaque satellite le faisceau serva

19、nt la transmission de la porteuse de tlmesure et la rception de la porteuse de tlcommande a un gain de crte de 16 dBi, qui correspond une largeur de bande de demi-puissance denviron 30, et qui est modlis suivant les dispositions de la Recommandation UIT-R S.672; lantenne TP la liaison montante B rep

20、rsente une liaison mise par une station terrienne OSG, un angle dlvation de 10, destination dun satellite constituant le cas le moins favorable en longitude; quant la liaison montante C, elle reprsente une liaison mise destination dun satellite OSG juste assez loigne par rapport lun des deux cas les

21、 moins favorables en longitude pour permettre de respecter la limite de epfd. On notera que pour les liaisons montantes A et C, la station terrienne OSG a la mme position que la station terrienne de TP de mme, la liaison D constitue le cas le moins favorable pour la liaison descendante tant donn que

22、 le satellite HEO entrera intervalles rguliers dans le lobe du faisceau principal de lantenne de rception de la station terrienne OSG; les liaisons B et E mettent en jeu des satellites OSG dans des configurations de longitude les moins favorables en ce qui concerne les brouillages causs par le systm

23、e HEO, mais la longueur de trajet des brouillages est maximale pour la liaison E et dans les deux liaisons les stations terriennes OSG sont exploites une lvation minimale; et les liaisons C et F mettent en jeu des satellites OSG qui sont juste assez loigns en longitude des points dintersection de lE

24、quateur par le systme HEO pour permettre de respecter la limite de epfd correspondante sur le trajet de brouillage le plus court. Rec. UIT-R S.1759 7 La Fig. 2 prsente un diagramme des limites de epfddans le cas des liaisons montantes A, B et C au moment o un des satellites HEO traverse le plan quat

25、orial, ce qui montre que la limite est fortement dpasse dans les deux premiers cas pour des dures limites, et est tout juste respecte dans le cas de la liaison C. La Fig. 4 est une CDF des statistiques de epfdpour les trois liaisons descendantes OSG sur une priode dorbite complte, et l encore on peu

26、t voir que la valeur limite est dpasse dans le cas des liaisons D et E, et juste respecte dans celui de la liaison F. FIGURE 2 Variation de la valeur de lepfdpendant les transitions en ligne 3 Consquences des brouillages causs par les fonctions TP b) les avantages potentiels de chaque technique pour

27、 les oprateurs de systmes HEO; et c) les problmes et inconvnients potentiels lis lapplication de chaque technique pour les oprateurs de systmes HEO. Pendant la conception dun systme TP inversement, lorsque le satellite sapprocherait de larc actif (ou sortirait dune priode critique), la station lui e

28、nverrait des commandes pour repasser la modulation classique. Par ce mode de basculement, de transfert, la largeur de bande de la modulation SS ne devrait tre tendue lintrieur de la bande utilise pour les liaisons de service que lorsque le satellite se trouverait lextrieur Rec. UIT-R S.1759 11 de la

29、rc actif. Cette extension de la bande de modulation talement de spectre permettrait de rduire lepfd. Dans le cas de notre exemple de systme HEO, on pourrait obtenir une rduction de lepfdde 32 dB en utilisant une largeur de bande de 60 MHz par porteuse de tlcommande. Si la mise en uvre de cette techn

30、ique ne suffit pas pour respecter les limites de epfdvises lArticle 22 du RR, il faudrait recourir dautres techniques dattnuation des brouillages. 4.1.2.2 Avantages Grce la technique dextension de la bande de modulation talement de spectre ci-dessus, la largeur de bande destine aux liaisons montante

31、s de service, qui normalement nest pas utilise lextrieur de larc actif, serait mise profit pour rduire lepfd. 4.1.2.3 Inconvnients Lemploi de la modulation talement de spectre pour les fonctions de TP il serait employ pour les missions des liaisons de tlmesure 16 Rec. UIT-R S.1759 descendantes penda

32、nt les priodes critiques durant lesquelles ces antennes resteraient constamment pointes sur les stations terriennes de TP aussi la simulation peut-elle tre refaite en utilisant un grand intervalle de temps jusqu environ 17 h sur lorbite. A partir de l, la simulation peut utiliser un petit intervalle

33、 de temps jusqu ce que le niveau de lepfd atteigne la valeur laquelle la courbe de la liaison D coupe le gabarit des limites vises lArticle 22 du RR (cest-dire environ 179 dB(W m2 40 kHz) dans notre exemple). Le temps auquel cette intersection du gabarit des limites intervient peut tre not. La simul

34、ation peut ensuite se poursuivre laide dun petit intervalle de temps jusqu ce que le niveau de lepfd atteigne une crte, cest-dire quand le satellite est directement au-dessus de lEquateur, et puis revient une fois de plus la valeur dintersection du gabarit de la liaison D; ce temps peut tre not. La

35、simulation peut alors sarrter et le modle peut tre modifi pour couper effectivement la porteuse de tlmesure entre les deux temps qui ont t nots (dans la simulation, larrt de la porteuse de la tlmesure peut tre modlis en donnant la p.i.r.e. une valeur ngligeable pour lintervalle entre les deux temps)

36、. La simulation peut alors tre reprise dans la forme ainsi modifie, les rsultats tant convertis en une nouvelle CDF. On constatera que cette CDF est en tous les points nettement en dessous du gabarit correspondant aux limites de lArticle 22 du RR. (Voir la courbe (c) de la Fig. 5.) Le modle peut ens

37、uite tre modifi nouveau pour rduire la dure de coupure de la porteuse et la ramener environ un tiers de la dure indique au paragraphe prcdent, mais approximativement avec le mme centre temporel, et la simulation refaite pour produire la CDF correspondante. Il est probable que cette CDF dpassera le g

38、abarit de lArticle 22 du RR pour des plages de epfd importantes. (Voir la courbe (d) de la Fig. 5.) Grce aux rsultats dcoulant des deux paragraphes prcdents, il sera possible destimer les temps de coupure et de ractivation approximatifs ncessaires pour reproduire une CDF juste conforme au gabarit de

39、 lArticle 22 du RR en choisissant des moments qui soient dans les intervalles dcoulant des courbes (c) (d). On peut, alors avec ces nouvelles donnes, refaire une simulation. Si la CDF obtenue nest toujours pas optimale, une autre itration du processus devrait fournir un rsultat suffisamment exact. L

40、a procdure ci-dessus a t ralise pour le satellite N-SAT-HEO2, avec une antenne de station terrienne OSG de 1,2 m, et une porteuse de tlmesure 12,25 GHz. Les CDF obtenues sont indiques dans la Fig. 5. On notera que la courbe (b) est identique la courbe correspondante la liaison D de la Fig. 4 (cest-d

41、ire gomtrie la moins favorable sans coupure de la porteuse de 20 Rec. UIT-R S.1759 tlmesure); on observera en outre que la courbe (e) est la courbe optimale puisquelle reste tout juste lintrieur du gabarit de limites de epfd. Trois itrations ont suffi pour produire cette courbe optimale dans notre e

42、xemple, mais il est peu probable quil en faille plus de quatre, ou au plus cinq, pour nimporte quel autre cas pratique. Ainsi, compte tenu des deux endroits o est coup lEquateur, les dures de coupure de la porteuse correspondant notre exemple seraient celles qui sont indiques au Tableau 1. FIGURE 5

43、Statistiques de lepfdavec antenne de 1,2 m pour diverses dures de coupure de la porteuse de tlmesure Rec. UIT-R S.1759 21 TABLEAU 1 Dures de coupure ncessaires pour que les porteuses de tlmesure du systme HEO considr soient tout juste conformes aux limites de epfd, pour une antenne de station terrie

44、nne OSG de 1,2 m en bande Ku de 12-18 GHz Satellite Temps du prige (s) Premier temps de coupure (s) Premier temps de ractivation (s) Deuxime temps de coupure (s) Deuxime temps de ractivation (s) 1 0 18 290 19 280 66 850 67 840 2 28 680 9 370 10 360 47 000 47 990 3 57 490 38 180 39 170 75 810 76 800

45、On constatera la lecture du Tableau 1 que chacun des trois satellites de notre systme HEO devrait arrter sa porteuse pendant la mme dure proximit des deux endroits o par orbite il coupe le plan quatorial pour se conformer au gabarit des limites de epfd. Chaque arrt dure 990 s = 16,5 min, ce qui corr

46、espond 1,15% de la priode orbitale (un jour sidral); compte tenu des deux temps de coupure par orbite le temps total darrt de la tlmesure correspond 2,30% de lorbite de chaque satellite. Chaque priode darrt aurait lieu quand le satellite en question se trouverait lintrieur de la plage en latitude dapproximativement 1,487. A chaque orbite successive, pour obtenir les temps darrt et de ractivation, il suffit dajouter 86 163 s (un jour sidral).