ITU-R SF 1843 SPANISH-2007 Methodology for determining the power level for high altitude platform stations ground terminals to facilitate sharing with space station receivers in th.pdf

1、 Rec. UIT-R SF.1843 1 RECOMENDACIN UIT-R SF.1843 Metodologa para determinar el nivel de potencia de terminales de usuario de HAPS a fin de facilitar la comparticin con receptores de estaciones espaciales en las bandas de 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz (2007) Alcance En esta Recomendacin se presenta u

2、na metodologa y sus aplicaciones para determinar el nivel de potencia de terminales de usuario HAPS (estaciones situadas en plataformas a gran altitud) a fin de promover la comparticin de frecuencia con un receptor de estaciones espaciales del SFS en las bandas de 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz. La A

3、samblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que se est desarrollando una nueva tecnologa en la que se utilizan dispositivos de retransmisin de telecomunicaciones ubicados en plataformas a gran altitud; b) que la CMR-97 adopt disposiciones para el funcionamiento de las HAPS, tambin cono

4、cidas como repetidores estratosfricos, dentro del servicio fijo en las bandas de 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz; c) que las bandas de 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz estn atribuidas al servicio fijo por satlite (SFS) en sentido Tierra-espacio; d) que se invit al UIT-R a estudiar, con carcter de urgenci

5、a, las limitaciones de potencia aplicables a las estaciones terrestres HAPS para facilitar la comparticin con receptores de estaciones espaciales; e) que la comparticin con el SFS podra presentar dificultades porque los sistemas del SF que utilizan HAPS pueden hacer uso de la gama completa de ngulos

6、 de elevacin; f) que la Recomendacin UIT-R F.1500 contiene las caractersticas de los sistemas del servicio fijo que utilizan HAPS, reconociendo a) que segn el Reglamento de Radiocomunicaciones (RR), nmero 5.552A, la atribucin al SF en las bandas anteriores est destinada a las HAPS, recomienda 1 que

7、se utilice la metodologa proporcionada en el Anexo 1 para determinar el mximo nivel de potencia de transmisin aplicable a terminales de usuario HAPS a fin de facilitar la comparticin con receptores de estaciones espaciales en las bandas de 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz, en sentido tierra-HAPS. 2 Rec

8、 UIT-R SF.1843 Anexo 1 Metodologa 1 Caractersticas del sistema 1.1 El sistema de plataforma a gran altitud Los parmetros utilizados en este anlisis figuran en la Recomendacin UIT-R F.1500, y son los siguientes: CUADRO 1 Zonas de cobertura HAPS (plataforma a 21 km) Zona de cobertura ngulos de elevac

9、in (grados) Distancia en superficie (km) UAC(1)90-30 0-36 SAC(2)30-15 36-76,5 RAC(3)15-5 76,5-203 (1)UAC: Zona de cobertura urbana (urban area coverage). (2)SAC: Zona de cobertura suburbana (suburban area coverage). (3)RAC: Zona de cobertura rural (rural area coverage). CUADRO 2 Parmetros del transm

10、isor del terminal de usuario Comunicacin hacia Densidad de potencia del transmisor (dBW/2 MHz) Ganancia de antena (dBi) UAC(1)8,2 23 SAC(2)7 38 RAC(3)1,5 38 (1)UAC: Zona de cobertura urbana (urban area coverage). (2)SAC: Zona de cobertura suburbana (suburban area coverage). (3)RAC: Zona de cobertura

11、 rural (rural area coverage). Rec. UIT-R SF.1843 3 1.2 Estacin de satlite del SFS OSG Los parmetros utilizados en este anlisis figuran en la Recomendacin UIT-R SF.1481-1, y son los siguientes: CUADRO 3 Parmetros del satlite del SFS OSG Ganancia mxima de la antena (dBi) 51,8 Criterio de interferencia

12、 (dB(W/MHz) 150,5 Diagrama de antena Recomendacin UIT-R S.672-4 2 Anlisis de interferencia En este punto se analiza la interferencia causada por los terminales de usuario HAPS a un receptor de estacin espacial del SFS. A efectos del anlisis de la interferencia combinada, las zonas de cobertura HAPS

13、contendrn varios terminales de usuarios, y la interferencia recibida en la estacin espacial del SFS se calcula para varias pruebas, siendo cada prueba una distribucin aleatoria completa de terminales de usuario HAPS basada en las Recomendaciones UIT-R F.1500 y UIT-R SF.1481-1. Los parmetros de los t

14、erminales de usuario HAPS utilizados en el anlisis se muestran en el Cuadro 4. Se supone que una plataforma completamente cargada tendra capacidad para 100 terminales de usuario cocanal en cada una de las tres zonas de cobertura, y que el lbulo principal del diagrama de haz de la antena receptora de

15、 un receptor de estacin espacial del SFS siempre est dirigido al nadir HAPS para considerar que se dan las condiciones de comparticin. CUADRO 4 Parmetros de transmisin de terminales de usuario HAPS Zona de cobertura RAC SAC UAC Gama de ngulos de elevacin (grados) 5-15 15-30 30-90 Nmero de terminales

16、 de usuario 100 100 100 Ganancia de antena (dBi) 38 38 23 Potencia (dBW) 1,5 7 8,2 Anchura de banda de canal (MHz) 2 2 2 4 Rec. UIT-R SF.1843 En este anlisis, se supone la hiptesis de interferencia mostrada en la Fig. 1. La estacin terrena se sita en el nadir (centro de la cobertura HAPS) y el satli

17、te a 0 grados de latitud y 0 grados de longitud, mientras que la posicin de la cobertura HAPS vara nicamente con la latitud (longitud = 0 grados). La densidad de potencia recibida esperada en el receptor de la estacin espacial puede calcularse mediante la ecuacin (1), que aparece en la Recomendacin

18、UIT-R SF.1481-1: Pr= P + Gt Ltf+ Gr Lrf La Lp 10 log B 20 log (4d/) 60 dB(W/MHz) (1) donde: Pr: densidad de potencia esperada de la portadora recibida (dB(W/MHz) : densidad de potencia a la salida del transmisor (dB(W/MHz) Gt: ganancia de la antena transmisora (dBi) Ltf: prdidas del alimentador de l

19、a antena (dB) Gr: ganancia de la antena receptora (dBi) Lrf: prdidas del alimentador de la antena receptora (dB) a: absorcin atmosfrica para un ngulo de elevacin particular (dB) Lp: atenuacin debida a otros efectos de propagacin (dB) B: anchura de banda (MHz) d: distancia del trayecto de seal (km) :

20、 longitud de onda (m) Rec. UIT-R SF.1843 5 Se supone que la anchura de banda de los terminales de usuario HAPS es de 2 MHz, como se describe en la Recomendacin UIT-R F.1500. Para los diagramas de haz de la antena de dichos terminales, cabe referirse a las Recomendaciones UIT-R F.1245 y F.699. Tenien

21、do en cuenta las mximas ganancias de antena descritas en el Cuadro 4, se consideran diagramas de haz de las antenas para los casos en que la relacin entre el dimetro de la antena y la longitud de onda es inferior o igual a 100, en las dos Recomendaciones anteriores. Como ejemplo de los diagramas de

22、haz de las antenas, la Fig. 2 muestra que el diagrama de haz de antena de la Recomendacin UIT-R F.1245 tiene un lbulo lateral menor que el de la Recomendacin UIT-R 699. La Fig. 3 muestra un ejemplo de la funcin de distribucin acumulativa (FDA) de la interferencia segn las diversas latitudes de la pl

23、ataforma HAPS y la estacin terrena del satlite para 1 000 pruebas, con parmetros basados en el Cuadro 4. En este ejemplo, se utiliz el diagrama de haz de la antena de la Recomendacin UIT-R F.699-6 para terminales de usuario HAPS. Si el criterio de interferencia para la estacin espacial del SFS es de

24、 150,5 dB(W/MHz), como se menciona en la Recomendacin UIT-R SF.1481, todos los casos con latitud sobrepasan dicho criterio de interferencia. Para situaciones con latitud inferior a 70 grados, a medida que sta aumenta, tambin lo hace la interferencia causada por los terminales de usuario HAPS a la es

25、tacin espacial del SFS. Si la latitud supera los 70 grados, la interferencia disminuye nuevamente. La Fig. 4 muestra la diferencia de FDA utilizando los diagramas de haz de la antena de las Recomendaciones UIT-R F.699 y F.1245. El resultado indica que los terminales de usuario HAPS con el diagrama d

26、e haz de la antena de la Recomendacin UIT-R F.1245 producen menos interferencia en el receptor de la estacin espacial que los de diagrama de haz de la antena de la Recomendacin UIT-R F.699 para la misma latitud. 6 Rec. UIT-R SF.1843 Rec. UIT-R SF.1843 7 3 Nivel de potencia transmitida en los termina

27、les de usuario HAPS Para reducir la potencia de interferencia causada por los terminales de usuario HAPS a la estacin espacial del SFS, se debe especificar el mximo nivel de potencia de dichos terminales de usuario. En este punto se muestran varios ejemplos al respecto, con los diagramas de haz de l

28、a antena mencionados en las Recomendaciones UIT-R F.699 y F.1245. La disminucin de potencia de los terminales de usuario HAPS en la Recomendacin UIT-R F.1500 se lleva a cabo de tal manera que se pueda evitar la interferencia provocada por los terminales de usuario HAPS a las estaciones espaciales de

29、l SFS, incluso en zonas de cobertura conjunta. Se supone que dichos terminales tienen un sistema de control de potencia. Como se muestra en las Figs. 3 y 4, como la interferencia es diferente segn la latitud de nadir HAPS y los diagramas de haz de la antena de los terminales de usuario HAPS, es prec

30、iso especificar la potencia adecuada con la latitud y el diagrama de haz de la antena. En el Cuadro 5 aparecen los parmetros de los terminales de usuario HAPS con disminucin de potencia cuando el diagrama de haz de la antena de la Recomendacin UIT-R F.699 se aplica a dichos terminales. En los casos

31、C y D del Cuadro, se excluyen los terminales de usuario HAPS en SAC y RAC, puesto que la probabilidad de dirigir los haces principales de los terminales hacia el receptor de la estacin espacial del SFS aumenta debido al bajo ngulo de elevacin a mayor latitud. CUADRO 5 Parmetros de comparticin en fun

32、cin de la latitud del nadir HAPS (utilizacin del diagrama de haz de la antena de la Recomendacin UIT-R F.699) UAC SAC RAC Caso Lat. de HAPS y ET del SAT Parmetros del transmisor ngulos de elevacin (90-30) ngulos de elevacin (30-15) ngulos de elevacin (15-5) Nmero de terminales de usuario 100 100 100

33、 Ganancia de antena 23 dBi 38 dBi 38 dBi A 0 30 Potencia 13,2 dBW 7 dBW 1,5 dBW Nmero de terminales de usuario 100 100 100 Ganancia de antena 23 dBi 38 dBi 38 dBi B 30 50 Potencia 13,2 dBW 12 dBW 6,5 dBW Nmero de terminales de usuario 100 Ganancia de antena 23 dBi C 50 58 Potencia 13,2 dBW Nmero de

34、terminales de usuario 100 Ganancia de antena 23 dBi D 58 Potencia 8,2 dBW Observacin Caso A: Reduccin de potencia de 5 dB slo en UAC. Caso B: Reduccin de potencia de 5 dB en todas las zonas. Caso C: Reduccin de potencia de 5 dB en UAC sin usuarios en SAC ni en RAC. Caso D: Sin reduccin de potencia n

35、i usuarios en SAC ni en RAC. 8 Rec. UIT-R SF.1843 El Cuadro 6 presenta los parmetros para los terminales de usuario HAPS con reduccin de potencia cuando se aplica a los mismos el diagrama de haz de la antena de la Recomendacin UIT-T F.1245. Por la misma razn de antes, en los casos C y D del Cuadro,

36、tambin se excluyen los terminales de usuario HAPS en SAC y RAC. CUADRO 6 Parmetros de comparticin en funcin de la latitud del nadir HAPS (utilizacin del diagrama de haz de la antena de la Recomendacin UIT-R F.1245) UAC SAC RAC Caso Lat. de HAPS y ET del SAT Parmetros del transmisor ngulos de elevaci

37、n (90-30 ) ngulos de elevacin (30-15 ) ngulos de elevacin (15-5 ) Nmero de terminales de usuario 100 100 100 Ganancia de antena 23 dBi 38 dBi 38 dBi A 0 30 Potencia 10,7 dBW 7 dBW 1,5 dBW Nmero de terminales de usuario 100 100 100 Ganancia de antena 23 dBi 38 dBi 38 dBi B 30 50 Potencia 12,2 dBW 11

38、dBW 5,5 dBW Nmero de terminales de usuario 100 Ganancia de antena 23 dBi C 50 58 Potencia 10,7 dBW Nmero de terminales de usuario 100 Ganancia de antena 23 dBi D 58 Potencia 8,2 dBW Observacin Caso A: Reduccin de potencia de 2,5 dB slo en UAC. Caso B: Reduccin de potencia de 4 dB en todas las zonas.

39、 Caso C: Reduccin de potencia de 2,5 dB en UAC sin usuarios en SAC ni en RAC. Caso D: Sin reduccin de potencia ni usuarios en SAC ni en RAC. La Fig. 5 muestra la posibilidad de evitar la interferencia causada por los terminales de usuario HAPS a la estacin espacial del SFS mediante una reduccin de p

40、otencia de hasta 5 dB en dichos terminales. La Fig. 6 muestra la posibilidad de evitar la interferencia causada por los terminales de usuario HAPS a la estacin espacial del SFS mediante una reduccin de potencia de hasta 4 dB en dichos terminales. Para bajas latitudes (inferiores a 30 grados), la pot

41、encia de los terminales de usuario HAPS en UAC es importante, pero para latitudes elevadas (superiores a 30 grados), las de SAC y RAC son el factor dominante. Las Figs. 5 y 6 muestran que ningn caso supera el criterio de interferencia. Rec. UIT-R SF.1843 9 10 Rec. UIT-R SF.1843 Si los terminales de

42、usuario HAPS incorporan un sistema de control de potencia, pueden reducir la potencia de transmisin en condiciones de cielo despejado sin superar el criterio de interferencia del receptor de estacin espacial del SFS en zona de cobertura comn. En condiciones de cielo despejado, la reduccin mxima obte

43、nida puede ser igual a la atenuacin debida a la lluvia de la Recomendacin UIT-R F.1500, por ejemplo 11,2 dB; 14,9 dB y 22,4 dB en UAC, SAC y RAC, respectivamente. En este anlisis, se supone que la reduccin de potencia (por ejemplo, un mximo de 5 dB en el caso de los parmetros del Cuadro 5, y un mxim

44、o de 4 dB en el Cuadro 6) muestra la posibilidad de evitar la interferencia en una zona de cobertura comn. Dicha reduccin sera aplicable a zonas de cobertura compartida. En condiciones de lluvia, se restituira la potencia reducida. 4 Resumen En este Anexo se presenta una metodologa y sus aplicacione

45、s para determinar el nivel de potencia de terminales de usuario HAPS a fin de promover la comparticin de frecuencia entre terminales de usuario HAPS y una estacin espacial del SFS en las bandas 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz. La reduccin de potencia puede ajustarse al criterio de interferencia cuando

46、 se utilizan los parmetros mostrados en los Cuadros 5 y 6 (es decir, gama de control de potencia de 5 dB). En resumen, en este Anexo se muestra la posibilidad de evitar la interferencia provocada a los receptores de una estacin espacial del SFS por terminales de usuario HAPS con una gama de control de potencia de 5 dB.