1、 Rec. UIT-R F.1607 1 RECOMMANDATION UIT-R F.1607 Techniques de rduction des brouillages utiliser par les stations places sur des plates-formes haute altitude dans les bandes 27,5-28,35 GHz et 31,0-31,3 GHz (Question UIT-R 212/9) (2003) LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que de
2、nouvelles technologies faisant intervenir des stations places sur des plates-formes haute altitude (HAPS) dans la stratosphre sont en cours de mise au point; b) que la CMR-97 a prvu des dispositions en vue du fonctionnement de systmes HAPS dans le cadre du service fixe dans les bandes 47,2-47,5 GHz
3、et 47,9-48,2 GHz; c) que, tant donn la plus grande sensibilit des bandes 47 GHz au phnomne daffaiblis-sement d la pluie dans les pays numrs aux numros 5.537A et 5.543A du Rglement des radiocommunications (RR) de lUIT, lUIT-R a men des tudes dans la gamme de frquences 18-32 GHz afin dy identifier ven
4、tuellement des ressources radiolectriques supplmentaires; d) que la CMR-2000 a adopt une disposition en vue de lutilisation de stations HAPS du service fixe dans les bandes 27,5-28,35 GHz et 31,0-31,3 GHz dans certains pays, condition quelles ne causent pas de brouillage prjudiciable, ni ne demanden
5、t bnficier dune protection, cela afin de rgler les problmes daffaiblissement d la pluie associs aux bandes 47 GHz (numros 5.537A et 5.543A du RR); e) que la Rsolution 122 (Rv.CMR-2000) invite instamment tudier les questions techniques, rglementaires et de partage afin de dterminer les critres permet
6、tant lutilisation des stations HAPS dans les bandes vises au point d) du considrant ci-dessus, recommande 1 denvisager, lors de la mise au point dun systme utilisant des stations HAPS dans les bandes 27,5-28,35 et 31,0-31,3 GHz, lutilisation des techniques gnrales de rduction des brouillages numres
7、ci-aprs (voir les Notes 1 et 2): 1) augmentation de la valeur minimale de langle dlvation oprationnel; 2) amlioration des diagrammes de rayonnement des antennes bord des dirigeables HAPS et des stations au sol associes; 3) effet dcran d lenveloppe du dirigeable HAPS; 4) assignation dynamique des can
8、aux; 5) rgulation automatique de la puissance dmission (RAPE). NOTE 1 Dans lAnnexe 1 sont exposs les principes gnraux des techniques de rduction des brouillages susmentionnes. On trouvera dans lAnnexe 2 une description plus dtaille de lassignation dynamique des canaux. NOTE 2 Il convient de se rfrer
9、 la nouvelle Recommandation UIT-R F.1569 concernant les systmes HAPS exploits dans les bandes de frquences 27,5-28,35 GHz et 31,0-31,3 GHz. 2 Rec. UIT-R F.1607 Annexe 1 Techniques de rduction des brouillages proposes par les stations HAPS dans les bandes 27,5-28,35 GHz et 31,0-31,3 GHz 1 Scnario de
10、brouillage Un exemple de scnario de brouillage faisant intervenir un systme HAPS et dautres systmes est donn sur la Fig. 1. On trouvera dans la prsente annexe une numration des techniques de rduction des brouillages utiliser pour le partage de frquences entre un systme HAPS et dautres systmes, ainsi
11、 que la description des principes et avantages de ces mthodes. 1607-01Liaison montante = 31 GHzLiaison descendante = 28 GHzSFS/ES: station terrienne du SFSHAPS/GS: station au sol du systme HAPSService fixe/GS: station au sol du service fixe (mission 28 GHz uniquement)Service fixe/GS Service fixe/GSH
12、APS/GSSFS/ESHAPSLiaison de communicationSatellite dexploration de la Terre BrouillagesOSG/non OSGAntenne de radioastronomieHAPSSETS: service dexploration de la Terre par satelliteFIGURE 1Scnario de brouillage faisant intervenir des systmes HAPS du SFS, du service fixe, du SETS et du service de radio
13、astronomie (liaison montante 31 GHz et liaison descendante 28 GHz)2 Techniques de rduction des brouillages On rcapitule dans le Tableau 1 les relations existant entre les techniques de rduction des brouillages et les scnarios de brouillage auxquels elles sappliquent. Les principes et avantages de ce
14、s mthodes sont ensuite explicits. Rec. UIT-R F.1607 3 TABLEAU 1 Relations entre les techniques de rduction des brouillages et les scnarios de brouillage correspondants 1) Accroissement de la valeur minimale de langle dlvation oprationnel Il est possible de diminuer les brouillages causs une station
15、au sol HAPS par une station terrienne du SFS, les brouillages entre une station au sol du service fixe et une station au sol HAPS ainsi que les brouillages causs une station du service de radioastronomie par une station au sol HAPS en accroissant la valeur minimale de langle dlvation oprationnel de
16、la station au sol HAPS, de manire augmenter lespacement angulaire par rapport aux stations au sol des autres services considrs. La distance de sparation requise peut donc tre diminue. Si on accrot par exemple langle dlvation oprationnel minimal de la station au sol HAPS de 20 40, on rduit environ de
17、 moiti (de 42% prcisment) la distance de sparation requise (voir ci-dessous). En thorie, le diagramme de rayonnement dantenne dune station au sol HAPS suit, dans la gamme angulaire considre, lquation ci-aprs, tire de la Recomman-dation UIT-R F.1245: G() = 39 5 log10(D/) 25 log10() o: : angle par rap
18、port laxe de vise (en degrs) D : diamtre dantenne : longueur donde exprims dans la mme unit SFS (brouillages lintrieur de la bande) Services scientifiques (brouillages dans les bandes adjacentes) Systmes intervenant dans le partage de frquences et le scnario de brouillage Techniques de rduction des
19、brouillages Brouillages subis par un satellite du SFS Brouillages causs par une station terrienne du SFS Brouillages subis/causs par le service fixe (brouillages lintrieur de la bande) Brouillages subis par un satellite du SETS Brouillages subis par une station du service de radioastronomie 1) Accro
20、issement de la valeur minimale de langle dlvation oprationnel 2) Amlioration des diagrammes de rayonnement des antennes bord des dirigeables HAPS et des stations au sol associes 3) Effet dcran d lenveloppe du dirigeable HAPS 4) Assignation dynamique des canaux Liaison HAPS montante 5) RAPE Liaison H
21、APS descendante : Technique applicable. 4 Rec. UIT-R F.1607 On calcule que la diffrence entre le gain dantenne 20 par rapport laxe et celui 40 par rapport laxe est denviron 7,5 dB. Il sagit donc dune diminution par un facteur 1057101/,/ = 0,42, puisque laffaiblissement le long du trajet est proporti
22、onnel au carr de la distance dmission. On notera quil convient daccrotre le nombre de dirigeables HAPS requis dans le cas dun angle dlvation minimal de 40 si lon veut que la zone globale de couverture du service reste inchange. 2) Amlioration des diagrammes de rayonnement des antennes bord des dirig
23、eables HAPS et des stations au sol associes On peut diminuer les brouillages causs aux satellites du segment spatial par un dirigeable HAPS en appliquant la technique de mise en forme du diagramme de rayonnement aux diffrents faisceaux de lantenne multifaisceaux du dirigeable HAPS, car cette mthode
24、permet damliorer les caractristiques du lobe principal et des lobes latraux. Les rsultats dtudes prliminaires laissent supposer quil serait possible de rduire denviron 5 dB la puissance de rayonnement des lobes latraux et du lobe arrire en appliquant la technique de mise en forme de diagramme au fai
25、sceau dantenne prsentant les caractristiques les plus dfavorables avec quatre faisceaux en grappe (voir la Fig. 2). Cette amlioration est due une diminution de la puissance dmission grce laccroissement du gain dantenne sur laxe de vise, ainsi qu la rduction du gain des lobes latraux. 1607-02Satellit
26、e du SFSRduction desbrouillages (5 dB)BrouillagesHAPSDiminution des niveauxdes lobes secondairesHAPSRduction de 5 dBSatellite du SFSFIGURE 2Amlioration du diagramme de rayonnement par la mise en forme des faisceauxLamlioration du diagramme de rayonnement de lantenne dune station au sol HAPS (par une
27、 diminution du gain aux angles dlvation infrieurs langle dlvation oprationnel minimal du systme HAPS) permet galement de diminuer les brouillages survenant entre la station au sol HAPS et les stations au sol exploites par dautres services (stations du service fixe, stations terriennes du SFS ou stat
28、ions du service de radioastronomie). Rec. UIT-R F.1607 5 3) Effet dcran d lenveloppe du dirigeable HAPS Cet effet est induit par le revtement mtallique de lenveloppe du dirigeable HAPS. Les brouillages entre le dirigeable HAPS et les satellites du segment spatial sont moins importants si lon tient c
29、ompte de leffet dcran modifiant les caractristiques des lobes latraux et du lobe arrire de lantenne embarque sur le dirigeable HAPS. Une analyse par dispersion lectromagntique fonde sur le modle dun conducteur cylindrique deux dimensions associ une onde plane incidence normale a permis dtudier leffe
30、t dcran escompt. Il en ressort, aprs approximation, que lon peut appliquer le gabarit deffet dcran ci-aprs dans le cas o le diamtre maximal des coupes verticales du dirigeable HAPS est suprieur 15 m et la frquence des signaux est suprieure 20 GHz. 0 dB pour 0 90 0,5( 90) dB pour 90 1 km; la techniqu
31、e DCA nest donc pas applicable (voir la Fig. 6A a). La dtection de signal par la station HAPS AS pourrait galement se rvler trs difficile. Si le systme du service fixe utilise la transmission en mode DRT ou si le systme HAPS a connaissance dun des deux canaux occups par le signal mis par la station
32、FS SUB sur la liaison montante du systme du service fixe utilisant le mode DRF, le systme HAPS est capable dobtenir des informations sur le canal utilis par le signal mis par la station FS HUB sur la liaison descendante via la dtection du signal mis par la station FS SUB. La Fig. 6A b) indique que l
33、es stations HAPS GS en Gaet Gcpeuvent dtecter le signal mis par la station FS SUB, qui est pratiquement identique ceux brouillant la station FS SUB; elle montre galement que la technique DCA est applicable. Des conclusions quasiment identiques peuvent tre tires de la Fig. 6B lorsque les stations FS
34、SUB et FS HUB sont places respectivement en Foet Fa. La station HAPS AS ne peut brouiller ni la station FS HUB ni la station FS SUB (voir les Fig. 6A c) et 6B c). 1607-06a30252015105024682520151050246840102030405010302002468Accroissementduniveaude bruitauniveaudes stationsHAPS GS/AS(dB)a) Niveau de
35、dtection du signal mispar la station du service fixe en FoDistance d (km)par la station en Gapar la station en Gbpar la station en Gcpar la station en Gdpar la station HAPS ASAccroissementduniveaude bruitauniveaudes stationsHAPS GS/AS(dB)b) Niveau de dtection du signal mispar la station du service f
36、ixe en FxDistance d (km)par la station en Gapar la station en Gbpar la station en Gcpar la station en Gdpar la station HAPS ASRapportI/N auniveaudelastationduservicefixe(dB)c) Brouillages causs la stationdu service fixe en Fx par les stations HAPSDistance d (km)par la station en Gapar la station en
37、Gbpar la station en Gcpar la station en Gdpar la station HAPS ASFIGURE 6ACas 1 (Fx= Fa) : station FS HUB en Foet station FS SUB en Fa14 Rec. UIT-R F.1607 1607-06b3025201510500246825201510500246820101020304050002468Accroissementduniveaude bruitauniveaudes stationsHAPS GS/AS (dB)a) Niveau de dtection
38、du signal mispar la station du service fixe en FoDistance d (km)par la station en Gapar la station en Gbpar la station en Gcpar la station en Gdpar la station HAPS ASAccroissementduniveaude bruitauniveaudes stationsHAPS GS/AS (dB)b) Niveau de dtection du signal mispar la station du service fixe en F
39、xDistance d (km)par la station en Gapar la station en Gbpar la station en Gcpar la station en Gdpar la station HAPS ASRapportI/N auniveaudelastation duservice fixe(dB)c) Brouillages causs la stationdu service fixe en Fx par les stations HAPSDistance d (km)par la station en Gapar la station en Gbpar
40、la station en Gcpar la station en Gdpar la station HAPS ASFIGURE 6BCas 1 (Fx= Fa): station FS SUB en Foet station FS HUB en Fab) Cas 2 Les rsultats des calculs pour le Cas 2 sont illustrs sur les Fig. 7A et 7B, pour lesquelles les stations FS HUB ou FS SUB sont places en Foet Fbou en Fbet Fo. Les en
41、seignements suivants peuvent tre tirs. Lorsque les stations FS HUB et FS SUB sont places respectivement en Foet Fb(voir la Fig. 7A), la station FS SUB est brouille par les stations HAPS GS situes en Gbet Gd(voir la Fig. 7A c). Cependant, les stations HAPS GS en Gbet Gcpeuvent dtecter le signal mis p
42、ar la station FS HUB tant que d 1 km; la technique DCA nest donc pas applicable (voir la Fig. 7A a). La dtection de signal par la station HAPS AS pourrait galement se rvler trs difficile. Si le systme du service fixe utilise la transmission en mode DRT ou si le systme HAPS a connaissance dun des deu
43、x canaux occups par le signal mis par la station FS SUB sur la liaison montante du systme du service fixe utilisant le mode DRF, le systme HAPS est capable dobtenir des informations sur le canal utilis par le signal mis par la station FS HUB sur la liaison descendante via la dtection du signal mis p
44、ar la station FS SUB. Rec. UIT-R F.1607 15 La Fig. 7A b) indique que la station HAPS GS en Gbpeut dtecter le signal mis par la station FS SUB et que la station HAPS GS en Gdpeut faire de mme lorsque d 2 km, il faut, pour que cette technique soit applicable, rduire dau moins 15 dB environ le gain de
45、lantenne dmission hors axe de la station HAPS GS ou diminuer denviron 0,3 dB le seuil de dtection de la porteuse au niveau de cette station. Lorsque les stations FS SUB et FS HUB sont places respectivement en Foet Fb(voir la Fig. 7B), la station FS HUB est uniquement brouille par la station HAPS GS
46、en Gb, qui peut dtecter le signal mis par la station FS HUB et celui mis par la station FS SUB. La technique DCA est donc applicable. La station HAPS AS ne peut brouiller ni la station FS HUB ni la station FS SUB (voir les Fig. 7A c) et 7B c). 1607-07a302520151050024681510500246830101020304050002468
47、Accroissementduniveaude bruitauniveaudes stationsHAPS GS/AS (dB)a) Niveau de dtection du signal mispar la station du service fixe en FoDistance d (km)par la station en Gapar la station en Gbpar la station en Gcpar la station en Gdpar la station HAPS ASAccroissementduniveaude bruitauniveaudes station
48、sHAPS GS/AS (dB)b) Niveau de dtection du signal mispar la station du service fixe en FxDistance d (km)par la station en Gapar la station en Gbpar la station en Gcpar la station en Gdpar la station HAPS ASRapportI/N auniveaudelastation duservice fixe(dB)c) Brouillages causs la stationdu service fixe en Fx par
