ITU-R S 743-1 FRENCH-1994 THE COORDINATION BETWEEN SATELLITE NETWORKS USING SLIGHTLY INCLINED GEOSTATIONARY-SATELLITE ORBITS (CSOS) AND BETWEEN SUCH NETWORKS AND SATELLITE NETWORKS.pdf

1、 Rec. UIT-R S.743-1 1 RECOMMANDATION UIT-R S.743-1*Coordination des rseaux utilisant des satellites sur orbite gostationnaire lgrement incline et coordination de ces rseaux avec les rseaux utilisant des satellites sur orbites gostationnaires non inclines (1992-1994) LAssemble des radiocommunications

2、 de lUIT, considrant a) que, dans la dfinition du satellite gostationnaire du numro S1.189 du Rglement des radiocommunications (RR), on ne prcise pas de valeur maximale de langle dinclinaison de lorbite dun satellite gostationnaire; b) que la masse de carburant utilise pour le maintien en position d

3、es stations spatiales gostationnaires est une partie importante de la masse totale en orbite et quelle tend tre le facteur limitant la dure de vie de ces stations; c) que le maintien en position nord-sud ncessite jusqu 90% du carburant total; d) quen labsence de maintien en position nord-sud, lincli

4、naison de lorbite dun satellite gostationnaire varie denviron 0,9 par an au maximum, sans toutefois dpasser la limite naturelle de 15; e) quen revanche labsence de maintien en position nord/sud peut imposer la prsence dquipements additionnels dans les stations terriennes (dispositifs de poursuite an

5、gulaire et de poursuite de polarisation par exemple) et, dans le cas de transmissions numriques, de mmoires tampons, de capacit variable plus importantes ainsi que lapplication de mthodes de synchronisation plus complexes; f) que la Confrence administrative mondiale des radiocommunications sur lutil

6、isation de lorbite des satellites gostationnaires et la planification des services spatiaux utilisant cette orbite (Genve, 1988) (CAMR ORB-88) stait penche sur la question de la coordination des rseaux satellites gostationnaires sur orbite lgrement incline et avait soumis la question au Bureau des r

7、adiocommunications et lUIT-R pour suite donner; g) que le Bureau des radiocommunications a demand lUIT-R dtudier les problmes associs, savoir: les aspects techniques de la coordination entre satellites gostationnaires et satellites sur orbite gostationnaire incline; les aspects techniques de la coor

8、dination entre les satellites sur orbite gostationnaire incline; _ *La Commission dtudes 4 des radiocommunications a apport des modifications rdactionnelles cette Recommandation en 2001 conformment aux dispositions de la Rsolution UIT-R 44 (AR-2000). 2 Rec. UIT-R S.743-1 h) quapparemment rien ne sop

9、pose intrinsquement la coordination des rseaux satellites sur orbite gostationnaire lgrement incline; j) que les donnes fournir au titre de lAppendice S4 (CAMR ORB-88) du RR incluent les effets de lutilisation des orbites de satellite gostationnaire lgrement inclines, notant que a) sous des conditio

10、ns de couverture commune, le dcouplage des rseaux satellites gostationnaires dont lun utilise une orbite lgrement incline, sera au moins gal celui spcifi pour deux rseaux satellites gostationnaires (inclinaison voisine de 0); b) sous des conditions de couverture commune, le dcouplage de deux rseaux

11、satellites gostationnaires utilisant des orbites lgrement inclines sera soit infrieur soit suprieur celui de deux rseaux satellites gostationnaires dinclinaison proche de 0, selon la phase nodale relative; c) sous des conditions de couverture commune, le dcouplage de deux rseaux satellites gostation

12、naires espacement rduit avec rutilisation des frquences en polarisation orthogonale linaire double, lorsque lun de ces rseaux (ou lun et lautre) utilise(nt) une orbite lgrement incline, peut tre infrieur celui de deux rseaux satellites gostationnaires, selon la phase nodale relative; d) sous des con

13、ditions de couverture non commune entre deux rseaux satellites gostationnaires dont lun au moins utilise des orbites lgrement inclines, le dcouplage peut tre infrieur ou suprieur celui de deux rseaux satellites gostationnaires, dpendant dun certain nombre de facteurs, outre la phase nodale relative,

14、 recommande 1 deffectuer la coordination des rseaux satellites gostationnaires utilisant des orbites lgrement inclines conformment aux dispositions du RR applicables aux rseaux satellites gostationnaires sur la base de lespacement minimal entre les satellites considrs; 2 de tenir compte du fait que,

15、 dans les bandes utilises en partage avec les services de Terre, la limite dinclinaison utilise en application du 1 du dispositif pourra devoir tre dtermine en fonction de considrations de partage entre services (Note 1). Dans dautres bandes, le 1 pourra sappliquer jusqu la limite naturelle dinclina

16、ison pour des satellites lancs initialement sur orbite gostationnaire ou quasi gostationnaire en labsence de manoeuvres de maintien en position nord/sud. 3 dutiliser les renseignements donns en Annexe 1 pour ltude des brouillages concernant la coordination entre les rseaux satellites gostationnaires

17、 utilisant des orbites lgrement inclines; 4 dajuster, dans la mesure du possible, la phase nodale relative entre les orbites, et/ou dutiliser dautres mesures afin de minimiser tous les effets nuisibles (se reporter au 5 de lAnnexe 1); 5 que la Note suivante soit considre comme faisant partie de la R

18、ecommandation: NOTE 1 La Recommandation UIT-R SF.1008 traite de lutilisation ventuelle, par les stations spatiales du service fixe par satellite, dorbites lgrement inclines par rapport lorbite des satellites gostationnaires (OSG) dans les bandes partages avec le service fixe. Rec. UIT-R S.743-1 3 AN

19、NEXE 1 1 Introduction Linformation figurant dans cette annexe devra tre utilise pour la coordination des rseaux satellites sur orbites gostationnaires lgrement inclines et entre ces rseaux et les autres rseaux satellites sur orbites gostationnaires non inclines. Pendant lexploitation sur orbite lgre

20、ment incline, trois lments influent surtout sur le brouillage entre deux rseaux satellites, savoir: la sparation angulaire exocentrique entre zones de couverture des rseaux, telles quelles sont vues de lun ou de lautre satellite; langle douverture exocentrique des zones de couverture, tel quil est v

21、u de lun ou de lautre satellite; lcart angulaire topocentrique entre les satellites, tel quil est vu dune station terrienne de lun ou de lautre rseau. Ces facteurs ont pour effet de faire varier priodiquement la discrimination nette dantenne (de station terrienne et de satellite) entre les deux rsea

22、ux. Au cas o les rseaux satellites ont une zone de service commune (rseaux assurant la mme couverture), lantenne de station terrienne est llment de base qui assure la discrimination entre les rseaux. Quand les rseaux satellites ont des zones de service distinctes (rseaux nassurant pas la mme couvert

23、ure), lantenne de la station terrienne comme celle du satellite contribuent la discrimination entre les rseaux. 2 Considrations gomtriques Langle gocentrique gentre deux satellites gostationnaires orbite lgrement incline de latitude (1et 2) et de longitude (1et 2) peut tre calcul ainsi: cos g= cos 1

24、cos 2cos (1 2) + sin 1sin 2 (1) La latitude et lexcursion en longitude dun satellite en fonction de langle dinclinaison de lorbite i et de la position de langle de phase du satellite sur lorbite mesures partir du noeud ascendant sont: = sin1(sin i sin ) (2) = tg1(cos i tg ) (3) Moyennant un calcul a

25、pproximatif de petit angle pour sin i et cos i, les quations (2) et (3) deviennent: = i sin radians (4) = 0,25 i2sin 2 radians (5) Lexcursion longitudinale dun satellite sur orbite circulaire gostationnaire peut tre calcule partir des quations qui prcdent. La Fig. 1 montre la courbe de lexcursion ma

26、ximale en fonction de linclinaison. 4 Rec. UIT-R S.743-1 Pour deux satellites dinclinaison i1et i2, dsignant 0comme diffrence dangle de phase entre les positions des satellites sur lorbite (0 0 2) et scomme langle entre les noeuds ascendants, la valeur minimale de la sparation angulaire gocentrique

27、gpeut tre calcule partir des quations prcdentes et avec une bonne approximation par: (g)min= 0,5 i1i2sin 0+ sradians (6) Lquation (6) peut exprimer le rapport entre langle gocentrique minimum et langle gocentrique des noeuds: (g)min/s= 1 + (i1i2sin 0) /2 s (7)o, i1, i2et ssont petits par rapport un

28、radian. 141210864200 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9FIGURE 1Inclinaison de lorbite lorsque lexcursion en longitudeest gale au maintien en positionAngledinclinaison delorbite(degrs)Maintien en position en longitude ( degrs) D01Selon la diffrence dangle de phase entre les positions sur lorbite des

29、 satellites, (g)minpeut tre infrieur ou suprieur s; cest-dire quand 0 2 ou 0 0 , respectivement (voir Fig. 2). Si i1ou i2est gal zro, (g)min= s. La diffrence dangle de phase la plus dfavorable est 3/2 et lquation (7) pour cette valeur est: (g)min/s= 1 i1i2/ 2 s(8) Rec. UIT-R S.743-1 5 D0210987654321

30、0123456789106543210 1i1= i2= 10si1= i2= 10FIGURE 2Gomtrie dorbite gostationnaire circulaire inclineLatitudenord(degrs)Tous les angles sontgocentriquesLatitudesud(degrs)Degrs de longituderelative(g)min0= 270(g)min, i1=0, i2=100= 0 et 180(g)min(g)min0= 906 Rec. UIT-R S.743-1 En cas dinclinaison de lor

31、bite de lun quelconque dune paire de satellites, la valeur moyenne dans le temps de lcart angulaire est toujours plus grande que lespacement nodal s. La portion de temps T1pendant laquelle gest infrieur sdans les conditions les plus dfavorables dangle de phase est approximativement: T1= 0,64 (i1i2s)

32、/(i 21+ i 22 ) 0,5(9) quand i1= i2, T1varie de 1 h deux fois par jour pour un sde 2 environ 2,25 h, deux fois par jour pour un sde 10 pour des inclinaisons gales et dans le cas le plus dfavorable dangle de phase. La Fig. 3 donne une reprsentation de lquation (9) pour un sde 3. 0123456789101121314150

33、1234567891011115FIGURE 3Pourcentage de temps pendant lequel lespacement des satellites est infrieur lespacement nodalAngle dinclinaison de lorbitedun autre satellitePourcentage de tempsAngle dinclinaison de lorbite dun satellite (degrs)D033 Rseaux assurant la mme couverture Quand des rseaux assurent

34、 la mme couverture, il nexiste pas, ou peu de discrimination de lantenne, de sorte que seules les antennes de station terrienne assurent la discrimination spatiale. Pour les stations terriennes de poursuite, la discrimination est fonction de lcart angulaire entre les satellites. Si lon suppose une p

35、ente denveloppe de 25 log (), lquation (7) peut sexprimer ainsi: d 25 log101 + i1i2sin 02 sdB (10)Dans cette formule, d est la variation de discrimination en dB par rapport la discrimination de lantenne de station terrienne pour un espacement nominal de s. La Fig. 4 montre la discrimination dantenne

36、 pour i1= 7 et i2= 9 et un espacement nominal des satellites s= 1. Comme lindique la Fig. 4, la diffrence de phase nodale se rvle tre un facteur critique qui dtermine la discrimination relative de lantenne de station terrienne. Selon la diffrence de phase nodale, la discrimination relative de statio

37、n terrienne peut tre plus grande ou plus petite que la valeur nominale et atteint un minimum 270 de diffrence de phase nodale. Il importe de noter que quand i1ou i2gale zro, la discrimination relative minimale prend galement la valeur zro. Rec. UIT-R S.743-1 7 Dans la pratique, cela signifie que la

38、discrimination entre un rseau satellite gostationnaire et un rseau dont le satellite est sur orbite lgrement incline sera toujours plus grande ou gale la discrimination nominale que lon aurait obtenue si les deux rseaux se composaient de satellites gostationnaires. 360 330 300 270 240 210 180 150 12

39、0 90 60 30 0 10 9 8 7 6 5 4 3 2 10123456s = 1FIGURE 4Discrimination relative minimale dantenne de station terrienne en fonctiondune diffrence de phase nodale pour deux satellites gostationnaires sur des orbitesinclines de 9 et de 7Discriminationdantennerelativeminimale(dB)Mise en phase relative des

40、nuds (degrs) D04La perte de discrimination dans le cas le plus dfavorable (qui correspond la discrimination minimale avec une diffrence de phase nodale de 270) en fonction de linclinaison de deux satellites espacs de 2 est reprsente la Fig. 5. 012 3456789100123456i = 91i = 71i = 51i = 31FIGURE 5Affa

41、iblissement de discrimination de la station terrienne(cas le plus dfavorable)pour deux satellites gostationnaires sur orbites inclinesAffaiblissement dediscrimination(dB)Inclinaison i (degrs)2D058 Rec. UIT-R S.743-1 Dans le cas qui est vraiment le plus dfavorable, i1= i2= i et 0= 270, lquation (10)

42、devient: d 25 log10(1 i2/2s) dB (11) La Fig. 6 reprsente cette fonction et montre les effets de lespacement nodal des satellites s. 65432101 2345678957911FIGURE 6Affaiblissement de discrimination: cas le plus dfavorableAffaiblissementde discrimination,d(dB)Inclinaison des deuxorbitesEcart angulaire

43、des nuds, (degrs)sD06La probabilit que les deux orbites aient une inclinaison identique et fassent lobjet du cas le plus dfavorable dangle de phase devrait tre trs faible. On notera aussi que la valeur de d dans lquation (10) est une valeur de crte et quelle est presque atteinte pendant de brves pri

44、odes. La fraction de temps pendant laquelle le changement de discrimination est compris entre 0 dB et d est dtermine par lquation (9). Pour quil se produise une perte de discrimination dans le cas le plus dfavorable, il faudrait que: les deux satellites (adjacents) soient sur des orbites trs incline

45、s et quil existe une diffrence de phase nodale denviron 270. Une combinaison de ces deux vnements semble improbable dans des circonstances normales quand les satellites maintenus en position ne bnficient plus de ce maintien dans le sens nord-sud, ce qui a pour but de prolonger leur dure de vie. Si d

46、eux satellites commencent fonctionner sur orbite incline peu prs en mme temps (disons, la mme anne) le dcalage de phase entre les lignes de noeuds de leurs orbites sera ngligeable parce que le mouvement conique des normales lorbite, produit par des champs de force identique, sera identique. La diffr

47、ence de phase nodale ne sera apprciable que si lun des satellites Rec. UIT-R S.743-1 9 commence fonctionner sur une orbite incline plusieurs annes aprs lautre. Mais en pareil cas, le satellite qui a commenc de fonctionner plus tard sur orbite incline naura pas une inclinaison dorbite importante avant que saccumulent plusieurs annes dexploita