ITU-R SF 1601-2 FRENCH-2007 Methodologies for interference evaluation from the downlink of the fixed service using high altitude platform stations to the uplink of the fixed-satells wi.pdf

1、 Rec. UIT-R SF.1601-2 1 RECOMMANDATION UIT-R SF.1601-2 Mthodes dvaluation des brouillages causs par les liaisons descendantes du service fixe utilisant des stations places sur plates-formes haute altitude, aux liaisons montantes du service fixe par satellite gostationnaire dans la bande 27,5-28,35 G

2、Hz (Questions UIT-R 218/9 et UIT-R 251/4) (2002-2005-2007) Domaine de comptence La prsente Recommandation donne des mthodes dvaluation des brouillages causs par les liaisons descendantes du service fixe utilisant des stations places sur plates-formes haute altitude (HAPS) aux liaisons montantes du s

3、ervice fixe par satellite (SFS) gostationnaire dans la bande 27,5-28,35 GHz. Elle comporte trois annexes, dcrivant des mthodes de calcul des brouillages, de calcul des missions de p.i.r.e. des stations HAPS et dvaluation des brouillages sous forme de rapports C/I, et des appendices o sont donns des

4、exemples dapplication desdites mthodes. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que de nouvelles technologies faisant intervenir des stations places sur des plates-formes haute altitude (HAPS) situes dans la stratosphre sont en cours de mise au point; b) que la CMR-97 a adopt des di

5、spositions relatives lexploitation des plates-formes HAPS dans le service fixe dans les bandes 47,2-47,5 GHz et 47,9-48,2 GHz; c) que la bande des 47 GHz tant plus sensible laffaiblissement d la pluie dans les pays dont la liste est donne dans les numros 5.537A et 5.543A du Rglement des radiocommuni

6、cations (RR), la gamme de frquences 18-32 GHz a fait lobjet dtudes au sein de lUIT-R dans le but didentifier du spectre supplmentaire; d) que laffaiblissement d la pluie dans certains pays tant plus marqu dans la bande des 47 GHz, la CMR-2000 a adopt une disposition visant permettre lutilisation, da

7、ns certains pays, de stations HAPS dans le service fixe dans les bandes 27,5-28,35 GHz et 31,0-31,3 GHz condition de ne pas causer de brouillages prjudiciables aux autres types de systmes du service fixe ou aux autres services bnficiant dune attribution titre primaire avec galit des droits ni prtend

8、re une protection vis-vis de ceux-ci (numros 5.537A et 5.543A du RR); e) quen vertu de la Rsolution 145 (CMR-03), il est demand lUIT-R deffectuer durgence des tudes sur les questions techniques, de partage et de rglementation afin de dfinir les critres applicables lexploitation des stations HAPS dan

9、s les bandes 27,5-28,35 GHz et 31,0-31,3 GHz; f) que la bande 27,5-28,35 GHz est attribue titre primaire au service fixe par satellite (SFS) dans le sens Terre vers espace; g) quon a besoin de mthodes pour valuer les brouillages que les transmissions dans le sens station HAPS-sol, dans la bande 27,5

10、-28,35 GHz, pourraient causer aux rcepteurs des satellites du SFS sur lorbite gostationnaire, 2 Rec. UIT-R SF.1601-2 recommande 1 dutiliser la mthode dcrite dans lAnnexe 1 pour valuer le niveau des brouillages causs par les liaisons station HAPS-sol (liaisons descendantes) du service fixe aux liaiso

11、ns Terre vers espace (liaisons montantes) du SFS par satellites gostationnaires ( OSG) dans la bande 27,5-28,35 GHz; 2 aux administrations de considrer lAnnexe 2 comme une mthode permettant dvaluer la p.i.r.e. des missions dans le sens station HAPS-sol, dans la bande 27,5-28,35 GHz, qui ferait augme

12、nter le rapport brouillage/bruit (I/N) des rcepteurs des satellites du SFS sur lorbite gostationnaire; 3 dutiliser la mthode prsente lAnnexe 3 pour valuer le rapport porteuse/brouillage, C/I, afin de dterminer le niveau des brouillages causs par les missions dans le sens stations HAPS-sol (liaisons

13、descendantes) du service fixe aux missions dans le sens Terre-espace (liaisons montantes) du SFS par satellites gostationnaires, OSG, dans la bande de frquences 27,5-28,35 GHz. Annexe 1 Mthode dvaluation des brouillages causs par les liaisons descendantes du service fixe utilisant des stations HAPS

14、aux liaisons montantes du SFS avec satellites OSG dans la bande 27,5-28,35 GHz 1 Introduction La prsente annexe dcrit une mthode dvaluation des brouillages causs par le service fixe utilisant des stations HAPS, un systme satellites OSG du SFS dans la bande 27,5-28,35 GHz. Cette bande est utilise dan

15、s le sens Terre vers espace (liaisons montantes) par le systme OSG du SFS. 2 Une mthode de calcul des brouillages 2.1 Brouillage caus par un systme HAPS La Fig. 1 reprsente le modle utilis pour lanalyse et qui a t choisi comme hypothse pour le calcul des brouillages causs par un systme HAPS un satel

16、lite OSG. Le niveau de puissance de brouillage dans une largeur de bande 1 MHz, I(g,h,b,r), caus par un faisceau ponctuel de la station HAPS, reu par le satellite OSG (g) est donn par lquation (1): dB(W/MHz),(),(),()(),( rghGhgFSLbhgGFbPrbhgIrxStxHlossH+= (1) dans laquelle: PH(b) : puissance dmissio

17、n dans une bande de 1 MHz (dB(W/MHz) applique aux bornes de lantenne de la station HAPS correspondant au faisceau (b) FLoss : affaiblissement dalimentation (dB)Rec. UIT-R SF.1601-2 3 ),( bhg : angle de discrimination (degrs) mesur au niveau de la station HAPS (h) entre laxe de pointage dun faisceau

18、ponctuel HAPS (b) et le satellite OSG (g) GHtx),( bhg : gain de lantenne dmission (dBi) de la station HAPS (h) pour langle hors axe ),( bhg FSL(g,h) : affaiblissement en espace libre (dB) entre le satellite OSG (g) et la station HAPS (h) (h,g,r) : angle de discrimination (degrs) vu depuis le satelli

19、te OSG (g) entre la direction de pointage dun point de rfrence (r) du SFS OSG et une station HAPS (h) (voir la Fig. 2) GSrx( (h,g,r) : gain de lantenne de rception (dBi) du satellite OSG (g) pour langle hors axe (h,g,r). FIGURE 1 Modle utilis pour lvaluation des brouillages causs par une station HAP

20、S un satellite OSG 4 Rec. UIT-R SF.1601-2 Pour pouvoir calculer langle de discrimination au niveau dun satellite OSG, il faut choisir un point de rfrence qui est un point spcifique situ la surface de la Terre. On suppose alors que laxe de vise de lantenne faisceau ponctuel du satellite OSG est toujo

21、urs orient vers ce point de rfrence, quelle que soit la position de lengin spatial sur lorbite. Si ce point nest pas visible depuis le satellite OSG, on en choisit un autre tel que langle dlvation en direction du satellite OSG soit le plus petit possible. La Fig. 2 reprsente le modle gomtrique assoc

22、i lexemple et qui inclut le point de rfrence. Considrant un scnario oprationnel HAPS dans lequel chaque faisceau ponctuel du systme HAPS est un faisceau multiporteuses, on suppose que ces porteuses sur la liaison descendante peuvent se trouver lintrieur de la largeur bande totale du rcepteur du sate

23、llite OSG. Isingledsigne le brouillage cumulatif caus par le systme HAPS et est calcul comme tant la somme de tous les brouillages I(g,h,b,r) causs par lensemble des faisceaux ponctuels possibles du systme HAPS susceptibles dutiliser la mme frquence. La valeur de Isingleest donne par lquation (2). =

24、bbhhInrb,h,g,Insingle1101log10)/10(dB(W/MHz) (2) o bndsigne le nombre de faisceaux ponctuels susceptibles dutiliser la mme frquence et hnle nombre de stations HAPS constituant le systme HAPS. Aprs avoir valu le niveau des brouillages reus par le SFS, le rapport I/N peut tre calcul comme suit: 60)(lo

25、g10/ =satsinglesinglesingleTkININI (3) Rec. UIT-R SF.1601-2 5 o: I/Nsingle: rapport brouillage/bruit thermique (dB) N : puissance de bruit thermique du rcepteur du satellite dans une bande de 1 MHz (dB(W/MHz) k : la constante de Boltzmann (W/(K Hz) Tsat: temprature de bruit systme du satellite OSG d

26、u SFS (K). Le niveau de brouillage cumulatif calcul est alors compar un seuil de brouillage applicable afin de dterminer si le systme HAPS cause des brouillages prjudiciables au SFS. 2.2 Brouillage caus par plusieurs systmes HAPS Il peut se trouver que plusieurs systmes HAPS oprationnels causent des

27、 brouillages un satellite OSG. Le brouillage cumulatif caus par plusieurs systmes HAPS est reprsent par Imultipleet est calcul partir de la somme totale de chaque niveau de brouillage caus par chaque systme HAPS au satellite OSG comme le montre lquation (4). dB(W/MHz)11110log1010)/(=nn nrb,h,g,Imult

28、iplesshhbbI (4) dans laquelle snest le nombre de systmes HAPS. Les autres termes sont identiques ceux dfinis ci-dessus pour un brouillage caus par un seul systme HAPS. Pour une valuation exacte dune situation o il y a plusieurs systmes HAPS, les caractristiques de chaque systme HAPS doivent tre util

29、ises pour les calculs. Si lon ne dispose pas de ces informations, on peut obtenir une indication approximative du brouillage rsultant en utilisant les caractristiques dun systme HAPS de rfrence. Aprs avoir calcul le brouillage Imultiple, on peut le substituer Isingledans lquation (3) afin de dtermin

30、er leffet des brouillages sur le systme du SFS. 2.3 Commande de puissance sur la liaison descendante Le brouillage caus par les liaisons descendantes HAPS un systme OSG du SFS est maximal lorsque la puissance dmission sur la liaison descendante du systme HAPS est maximale ou dans des conditions de p

31、luie. Lorsquon utilise une commande de puissance sur la liaison descendante du systme HAPS, la puissance dmission cumulative de la liaison descendante HAPS peut tre diminue dans des conditions de ciel clair. Par consquent, le brouillage caus lengin spatial du SFS est rduit par ciel clair. 2.4 Paramt

32、res dentre Pour les tudes de brouillage utilisant la mthode prsente dans cette Annexe, il conviendra dutiliser les caractristiques du systmes du SFS et des systmes HAPS lorsque celles-ci sont disponibles. Dans le cas contraire, il conviendra dutiliser les valeurs suivantes: 2.4.1 Caractristiques du

33、systme HAPS Voir la Recommandation UIT-R F.1569. 2.4.2 Caractristiques dentre du systme SFS Tsat: 500 K Ouverture de faisceau dantenne (petites stations): 0,3 6 Rec. UIT-R SF.1601-2 Ouverture de faisceau dantenne (stations centrales): 2 Gain dantenne: selon la Recommandation UIT-R S.672, Annexe 1, (

34、Ls= 20 dB)1. Appendice 1 lAnnexe 1 Exemple dapplication de la mthode de lAnnexe 1 1 Modle de brouillage On part de lhypothse quun systme HAPS compos dun certain nombre de plates-formes HAPS est exploit dans une zone rectangulaire, comme indiqu la Fig. 3. Une plate-forme situe au centre de cette zone

35、 constitue le point de rfrence dans cet exemple et toutes les autres plates-formes sont dployes dans le plan qui est perpendiculaire la droite reliant le point de rfrence et son nadir sur la Terre. Lorsque le point de rfrence est situ lorigine du systme de coordonnes x-y dans ce plan, on suppose que

36、 les plates-formes HAPS sont places en chaque point de la grille dans la zone qui a les coordonnes (Lx, Ly), (LxLy), (Lx, Ly) et (Lx,Ly). Si lon suppose galement que le nombre de plates-formes HAPS comptes sur laxe des x et laxe des y est respectivement nxet ny, le nombre total de plates-formes, nt,

37、 considr est gal nx ny(nx et nysont des nombres impairs). Dans le modle de dploiement considr, la distance de sparation entre stations HAPS voisines est dxou dy, selon quelle est mesure sur laxe des x ou sur laxe des y. Les valeurs de dxet dysont respectivement 2Lx/(Nx 1) et 2Ly/(Ny 1). On suppose g

38、alement que le satellite OSG brouill est positionn dans la direction de laxe x suppos et que lantenne du satellite pointe toujours en direction du point de rfrence. Langle dans la Fig. 4 est dfini comme tant langle dlvation du satellite au point de rfrence mesur depuis le plan x-y. Le brouillage cum

39、ulatif caus par les nTstations HAPS est valu et correspond au rapport brouillage/puissance de bruit du satellite, I/N, du satellite OSG en fonction de langle dlvation, , pour diffrentes combinaisons de dploiement de stations HAPS et de caractristiques de satellites types. 1La Recommandation UIT-R S.

40、672 dfinit les objectifs de conception pour les antennes dengin spatial. La spcification dobjectifs pour les faisceaux conforms nest pas possible pour les cas types tant donn que lon ne connat pas la zone de service du SFS. Une caractristique de dcroissance spcifique (Ls= 10 dB) pourra tre utilise p

41、our caractriser le cas des faisceaux conforms dans lattente de gabarits spcifiques de diagramme dantenne destins au calcul des brouillages. Rec. UIT-R SF.1601-2 7 8 Rec. UIT-R SF.1601-2 2 Caractristiques des stations HAPS Les paramtres types dun systme HAPS fonctionnant dans la bande des 28 GHz sont

42、 donns dans la Recommandation UIT-R F.1569. Le Tableau 1 indique les paramtres utiliss pour les calculs. TABLEAU 1 Caractristiques du systme HAPS Paramtres HAPS-1 HAPS-2 Altitude de la station HAPS (au point de rfrence) (km) 20 20 p.i.r.e. cumulative dune station HAPS sur le ct et vers larrire(1)5 d

43、BW dans une largeur de bande de 20 MHz 5 dBW dans une largeur de bande de 20 MHz Longueur de la zone de dploiement des stations HAPS (2Lx) (km) 1 000 600 Largeur de la zone de dploiement des stations HAPS (2Ly) (km) 1 000 600 Nombre de stations HAPS, sur laxe des x (nx) 11 9 Nombre de stations HAPS,

44、 sur laxe des y (ny) 11 9 Nombre total de stations HAPS (nT) 121 81 Distance entre stations HAPS sur laxe des x (dx) (km) 100 75 Distance entre stations HAPS sur laxe des y (dy) (km) 100 75 (1)Modle concret avec les 397 faisceaux ponctuels indiqus dans une figure de la RecommandationUIT-R F.1569. 3

45、Caractristiques du satellite OSG Les paramtres du satellite OSG sont donns dans le Tableau 2. TABLEAU 2 Caractristiques du satellite OSG Paramtres OSG-1 OSG-2 Temprature de bruit du systme (K) 500 500 Ouverture du faisceau mi-puissance (degrs) 0,3 2 Niveau des lobes latraux de lantenne (Lsdans la Re

46、commandation UIT-R S.672, Annexe 1) (dB) 20 20 Gain(1)de crte de lantenne (dBi) 55,0 38,5 (1)Calcul en utilisant lquation de Gmax(dBi) = 44,5 20 log ( est louverture de faisceau (degrs) 3 dB ). Rec. UIT-R SF.1601-2 9 4 Rsultats des calculs Les Fig. 5 et 6 indiquent la valeur calcule du rapport I/N p

47、our le satellite OSG. Il ressort clairement de la mthode que le rapport I/N du satellite OSG dpend largement du gain de crte de lantenne de ce satellite lorsque lantenne pointe en direction dune source de brouillage. Le brouillage que subit une antenne caractrise par une petite ouverture de faisceau (0,3) est plus important lorsque les angles dlvation du point de rfrence sont petits car le nombre de stations HAPS situes dans le lobe principal est limit pour de grands angles dlvation et augmente pour de petits angles dlvation. Par ailleurs, lorsque louvertur