ITU-R SA 1015-1 FRENCH-2007 Bandwidth requirements for deep-space research《深空研究的带宽要求》.pdf

1、 Rec. UIT-R SA.1015-1 1 RECOMMANDATION UIT-R SA.1015-1 Recherche dans lespace lointain: largeur de bande requise (1994-2007) Domaine de comptence La prsente Recommandation indique la largeur de bande requise pour le service de recherche spatiale (espace lointain), dont il faut tenir compte pour latt

2、ribution des bandes ce service dans lavenir. La base technique utilise pour dterminer la largeur de bande requise est aussi explique. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les dbits de symboles maximaux ncessaires aux tlcommunications dans lespace lointain dans les deux sens (

3、espace vers Terre et Terre vers espace) ont t fixs pour un avenir prvisible (voir lAnnexe 1); b) qu laide des techniques actuellement disponibles, les largeurs de bande requises correspondantes ont t fixes; c) que la largeur requise des bandes attribues est subordonne aux impratifs propres chaque li

4、aison et au nombre de liaisons qui se trouvent simultanment dans louverture de faisceau de lantenne de la station terrienne de recherche dans lespace lointain; d) que, dans lavenir, de nouvelles techniques permettront de rduire la largeur de bande ncessaire pour certaines fonctions de tlcommunicatio

5、n associes la recherche dans lespace lointain, recommande 1 que, pour lattribution des bandes au service de recherche dans lespace lointain, on tienne compte des contraintes lies la largeur de bande (voir lAnnexe 1); 2 que lon examine toutes les mesures ralisables propres rduire la largeur de bande

6、ncessaire aux futurs systmes de tlcommunication utiliss pour la recherche dans lespace lointain. 2 Rec. UIT-R SA.1015-1 Annexe 1 Recherche dans lespace lointain: largeur de bande requise 1 Introduction La largeur de bande totale ncessaire aux tlcommunications dans lespace lointain dpend des dbits de

7、 symboles spcifis, du nombre de liaisons spatiales utilises dans chaque mission, du nombre de missions et des possibilits de partage des frquences sans brouillage mutuel. 2 Largeur de bande des liaisons Les largeurs de bande des liaisons Terre vers espace et espace vers Terre dpendent des contrainte

8、s lies aux dbits de symboles associs aux tlmesures ainsi que de la prcision des mesures angulaires et des mesures de tlmtrie. Les dbits de symboles ncessaires et les largeurs de bande correspondantes pour les diffrentes fonctions quon envisage dexploiter pour la recherche dans lespace lointain sont

9、prsents sous forme synthtique dans le Tableau 1. TABLEAU 1 Mission dans lespace lointain: dbits de symboles maximaux et largeurs de bande maximales Sens et fonction Dbit de symboles (Ms/s) Largeur de bande (MHz) Terre vers espace Tlcommande 000,002 000,040(1)Programmation des ordinateurs 000,2 000,8

10、 Phonie 000,045 000,18 Tlvision 30 120 Tlmtrie 100(2)400 Espace vers Terre Tlmesure associe la maintenance 001,2(3)004,8 Donnes scientifiques 0600(4)01 200(5)Phonie 000,27(3)001,08 Tlvision 60(4)240 Tlmtrie 100(2)400 (1)En rgle gnrale on utilisera une sous-porteuse. (2)Le MHz est lunit utilise pour

11、la tlmtrie par onde sinusodale et le Mlment/s (mgalment par seconde) lunit utilise pour la tlmtrie par pseudo-bruit. (3)Dans lhypothse de lutilisation dun code de correction derreur avec un taux de 1/6. (4)Dans lhypothse de lutilisation dun code de correction derreur avec un taux de 1/2. (5)Dans lhy

12、pothse de lutilisation dune modulation MDP-4. Rec. UIT-R SA.1015-1 3 La technique de navigation extrmement prcise faisant appel linterfromtrie trs grande base (VLBI, very long baseline interferometry) exige la transmission de tonalits dont lespacement en frquence par rapport la porteuse est trs impo

13、rtant. En rgle gnrale, cet espacement peut varier dans un rapport compris entre 1/200 et 1/600 de la frquence mise par lengin spatial et la puissance relative de ces tonalits par rapport celle de la porteuse est gnralement de 15 dB. La transmission de ces tonalits ne sera pas continue. Par consquent

14、, en VLBI, lespacement en frquence des pics de ces tonalits ne doit pas tre considr comme un lment dterminant dans la dfinition de la largeur de bande requise. La simplicit de conception des engins spatiaux, la fiabilit et les performances optimales des liaisons de tlcommunication ont fait que la mo

15、dulation de phase deux tats avec porteuse rsiduelle est devenue la technique classique de transmission dinformations dans lespace lointain. Pour transmettre une modulation carre priodique avec un affaiblissement infrieur 0,3 dB, la largeur de bande doit contenir le cinquime harmonique du signal carr

16、 modulant. Dans le cas dun signal de tlmesure, la largeur de bande doit tre suffisante pour contenir le cinquime harmonique de la frquence de la sous-porteuse et deux fois et demie le dbit de symboles. Avec les techniques actuelles, la frquence de la sous-porteuse doit tre suffisamment leve pour off

17、rir au moins une priode et demie de sous-porteuse par symbole. La largeur de bande maximale ncessaire est donc: BW = 2 (SR 1,5 5) + 2,5 SR = 20 SR o: BW : largeur de bande SR : dbit de symboles. Au fur et mesure que les dbits de symboles utiliss pour les tlmesures augmentent, il est de moins en moin

18、s important que la sous-porteuse maintienne la puissance ncessaire pour transmettre les donnes en dehors de la plage daction en frquence de la boucle de verrouillage sur la porteuse. Cela sexplique par le fait que cette plage daction reprsente une toute petite partie de la largeur de bande du spectr

19、e de transmission des symboles; la puissance ncessaire la transmission des symboles, qui chappe laction de la boucle de verrouillage de phase sur la porteuse, devient alors ngligeable. Avec un codage appropri, il est par ailleurs possible de rduire au strict minimum la puissance de transmission des

20、symboles au voisinage de la frquence porteuse, de sorte que les sous-porteuses ne sont plus ncessaires. La suppression des sous-porteuses ramne la largeur de bande totale requise : BW = 2 (2SR) = 4SR Pour des dbits binaires levs, la modulation MDP-4 peut tre utilise en vue de rduire de moiti la larg

21、eur de bande requise. Les techniques actuelles de tlmtrie font appel des signaux dhorloge en ondes carres ou en ondes sinusodales moduls en phase sur la porteuse. Pour certaines missions venir, il est prvu dutiliser la tlmtrie par pseudo-bruit. La largeur de bande ncessaire pour obtenir une qualit d

22、e tlmtrie acceptable est gale quatre fois la frquence dhorloge pour la tlmtrie par onde sinusodale ou par onde carre et quatre fois le dbit dlment pour la tlmtrie par pseudo-bruit. Auparavant la largeur de bande requise pour une mission dpendait essentiellement de la tlmtrie. Compte tenu de laugment

23、ation rapide des dbits de tlmesure ncessaires, la largeur de bande requise pour bon nombre de nouvelles missions ne dpend plus essentiellement de la tlmtrie. Etant donn quon utilisera dans lavenir des dbits trs levs pour la tlmesure, il faudra peut-tre rduire encore la largeur de bande spectrale tra

24、nsmise afin que plusieurs engins spatiaux puissent utiliser la mme bande. A cette fin plusieurs techniques peuvent tre utilises, notamment la modulation par dplacement minimal et dautres techniques de modulation efficaces en termes de largeur de bande. 4 Rec. UIT-R SA.1015-1 La largeur de bande maxi

25、male requise pour une mission donne dpend dune part du dbit total de symboles ncessaire lexcution simultane de plusieurs fonctions et dautre part de la technique de modulation retenue. Actuellement, la largeur de bande maximale requise pour un engin spatial non habit est de lordre de 12 MHz. Pour la

26、 fonction VLBI, deux pics de frquence espacs de 115 MHz par rapport la frquence porteuse peuvent tre contenus dans le signal transmis. Compte tenu des exigences lies aux dbits trs levs qui seront utiliss dans lavenir, les largeurs de bande ncessaires pour la transmission pourront atteindre plusieurs

27、 centaines de mgahertz (voir le Tableau 1). 3 Largeur de bande ncessaire pour des missions menes autour dune plante Lorsque plusieurs engins spatiaux gravitent autour dune plante, ils se trouvent souvent dans louverture de faisceau de lantenne dune station terrienne. Lexploitation simultane des liai

28、sons de tlcommunication exige alors une largeur de bande suffisante pour pouvoir transmettre tous les signaux sans brouillage mutuel. Compte tenu des caractristiques des missions types et des contraintes lies lexploitation simultane de plusieurs liaisons contraintes qui sont propres chaque engin spa

29、tial de nombreuses missions dans lespace lointain pourraient ncessiter une largeur de bande comprise entre 4 000 et 5 000 MHz, dans lhypothse o trois ou quatre missions utilisent simultanment un dbit binaire maximal pour les donnes scientifiques. La largeur de bande totale peut tre rduite sensibleme

30、nt, ventuellement par un facteur de deux quatre, si des techniques de modulation efficaces en termes de largeur de bande peuvent tre appliques dans lavenir des dbits binaires levs. 4 Fiabilit des liaisons et utilisation des bandes attribues On prcise dans ce paragraphe la largeur de bande maximale n

31、cessaire aux activits de recherche dans lespace lointain. Les attributions actuelles au voisinage des 2 et des 8 GHz ne permettent pas de satisfaire tous les besoins. Nanmoins, elles sont essentielles pour ces activits. La plage de 10 MHz attribue au voisinage des 2 GHz permet dassurer des liaisons

32、qui sont peu sensibles aux effets de la pluie et des nuages. La plupart des engins spatiaux actuels ou en projet disposent dquipements fonctionnant dans cette plage, ce qui permet dassurer du moins en partie le succs des missions lorsque des conditions atmosphriques dfavorables rendent impossible lu

33、tilisation de bandes de frquences plus leves. Les missions actuelles utilisent essentiellement les 50 MHz attribus au voisinage des 8 GHz pour leurs oprations normales. Pour les missions o lon na pas besoin des dbits de symboles maximaux possibles, on continuera dutiliser cette mme largeur de bande

34、pour les liaisons dans lespace lointain. Les 500 MHz attribus au voisinage des 32 GHz permettront dobtenir une largeur de bande supplmentaire pour les missions dans lespace lointain, bien que cela ne soit pas conforme aux spcifications indiques dans le Tableau 1 concernant la largeur de bande maximale requise pour les donnes scientifiques.