1、 Rec. UIT-R F.1819 1 RECOMENDACIN UIT-R F.1819 Proteccin del servicio de radioastronoma en la banda de 48,94-49,04 GHz frente a emisiones no deseadas procedentes de las HAPS en las bandas de 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz*(2007) Cometido Esta Recomendacin proporciona la mnima distancia de separacin e
2、ntre una estacin de radioastronoma y el nadir de una HAPS para proteger a las estaciones de radioastronoma que funcionan en la banda 48,94-49,04 GHz contra las emisiones no deseadas de las estaciones en plataformas a gran altitud (HAPS) que funcionan en las bandas de 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz. A
3、breviaturas HAPS Estaciones en plataformas a gran altitud SRA Servicio de radioastronoma ZCU Zona de cobertura urbana ZCS Zona de cobertura suburbana ZCR Zona de cobertura rural La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que se estn desarrollando nuevas tecnologas que utilizan las
4、 estaciones en plataformas a gran altitud situadas en la estratsfera; b) que la CMR-97 estableci disposiciones para el funcionamiento de las HAPS en el servicio fijo en las bandas 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz; c) que la Recomendacin UIT-R F.1500 contiene las caractersticas de los sistemas del servi
5、cio fijo que utilizan HAPS en las bandas 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz; d) que es necesario proteger el servicio de radioastronoma (SRA) que funciona en la banda 48,94-49,04 GHz; e) que la Resolucin 122 (Rev.CMR-03) solicitaba la realizacin de estudios de comparticin de frecuencias entre el servicio
6、 de radioastronoma y sistemas con HAPS que utilizan las bandas antes mencionadas, recomienda 1 que para proteger a las estaciones de radioastronoma que funcionan en la banda 48,94-49,04 GHz contra las emisiones no deseadas de las HAPS que funcionan en las bandas 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz, la dis
7、tancia de separacin entre la estacin de radioastronoma y el nadir de una HAPS sea superior a 50 km (vase Anexo 1). *Esta Recomendacin debe sealarse a la atencin de la Comisin de Estudio 7 de Radiocomunicaciones. 2 Rec. UIT-R F.1819 Anexo 1 Metodologa para determinar la mnima separacin entre una ante
8、na del SRA y el nadir de una HAPS 1 Introduccin Esta Recomendacin presenta los resultados de los estudios de compatibilidad entre las estaciones en plataformas a gran altitud (HAPS) que proporcionan servicios de acceso inalmbrico fijo (FWA) en las bandas 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz y el servicio d
9、e radioastronoma (SRA) en la banda 48,94-49,04 GHz (RR 5.555B) que slo se utiliza para las observaciones radioastronmicas de la raya espectral. Basndose en los resultados de los estudios se propone una mnima distancia de separacin para proteger al SRA. 2 Caractersticas del sistema 2.1 Sistema HAPS L
10、os parmetros utilizados en este anlisis aparecen en la Recomendacin UIT-R F.1500. 2.2 Niveles umbral e interferencia perjudicial causada al servicio de radioastronoma El nivel umbral de densidad de flujo de potencia espectral (dfpe) propuesto para proteger una estacin del SRA con una ganancia de ant
11、ena del lbulo lateral de 0 dBi es 209 dB(W/(m2 Hz) o 149 dB(W/(m2 MHz). Es necesario considerar la ganancia real G de la antena del SRA para determinar si la interferencia rebasa el nivel umbral perjudicial. Las antenas del SRA normalmente tienen una ganancia muy elevada, del orden de 70-80 dBi. En
12、el modelo de antena propuesto en la Recomendacin UIT-R SA.509, el nivel del lbulo lateral para un ngulo de 5 con respecto al eje del haz principal es de 15 dBi. El nivel del lbulo lateral 0 dBi se produce para un ngulo de 19,05 con respecto al eje del haz principal. Debido a la estrechez del haz pri
13、ncipal, la interferencia causada a una antena de radioastronoma casi siempre se recibe a travs de los lbulos laterales de la antena, por consiguiente se supone aqu que la HAPS no se acercar a menos de 5 del haz principal de la antena del SRA, de manera que la respuesta del haz principal a la interfe
14、rencia no se considera en este estudio. Evidentemente, sera conveniente ubicar la HAPS no ms cerca de 20 del haz principal de la antena pero ello no es siempre posible. En consecuencia, en este estudio se considera un criterio de interferencia de 164 dB(W/(m2 Hz) para tener en cuenta la ganancia del
15、 lbulo lateral de la antena del SRA de 15 dBi. 2.3 Tcnicas de reduccin de la interferencia Cada antena de HAPS contiene un filtro pasobanda en guiaondas de Chebyshev de 12 secciones con una relacin de rechazo de banda eliminada superior a 70 dB para las emisiones no deseadas en frecuencias mayores q
16、ue cuatro veces las anchuras de banda a 3 dB desde la banda de paso. Para reducir an ms la posible interferencia causada al SRA en 49 GHz, tambin se incorpora un filtro de banda eliminada (de ranura) de Chebyshev de cinco secciones integrado, con una profundidad de ranura de 25 dB dentro de la banda
17、 de rechazo de 100 MHz. Ello proporciona un rechazo total de la banda eliminada superior a 95 dB para la proteccin del SRA en la banda de 49 GHz. Rec. UIT-R F.1819 3 2.4 Hiptesis de interferencia La hiptesis de interferencia adoptada se ilustra en la Fig. 1. En esta hiptesis, la estacin de radioastr
18、onoma en tierra que recibe la seal interferente emitida por una HAPS se encuentra situada en el borde o ms all del borde de la cobertura de la HAPS. La seal de interferencia combinada procedente de todos los transmisores a bordo de la HAPS se calcula para proporcionar un lmite superior de la densida
19、d de flujo de potencia (dfp). FIGURA 1 Interferencia causada por una HAPS a una estacin del SRA ZCU, ZCS y ZCR son, respectivamente, las zonas de coberturas urbana, suburbana y rural de la HAPS. 2.5 Prdidas de transmisin bsicas Las prdidas de transmisin bsicas Lbdesde una antena HAPS a una estacin d
20、el SRA, de acuerdo con la Recomendacin UIT-R P.619, pueden expresarse como sigue: SDgbGAAdfL += log20log205,92 dB (1) siendo: f: frecuencia (GHz) d: longitud del trayecto (km) Ag: atenuacin (dB) debida a los gases atmosfricos AD: atenuacin (dB) debida al ensanchamiento del haz GS: ganancia (dB) debi
21、da al centelleo. Para la atenuacin atmosfrica, se utilizar la Recomendacin UIT-R F.1501. Para el anlisis de interferencia, slo tiene inters la frmula de la atenuacin mnima, por consiguiente la frmula 4 Rec. UIT-R F.1819 para la atenuacin AHen las regiones de latitudes elevadas (por encima de 45) a 4
22、7,2 GHz se selecciona para proporcionar un anlisis de caso ms desfavorable. )03221,004858,0()1819,02472,0(1008780,0,0011050,036376872,070,46) ,(24532+/1=hhhAH(2) La frmula es vlida para 0 h 3 km y 0 90, donde (grados) es el ngulo de elevacin de la estacin en tierra con respecto a la HAPS y h (km) es
23、 la altitud de la estacin en tierra sobre el nivel del mar. Para ngulos de elevacin reales por debajo de 0, debe utilizarse la atenuacin para 0. En el anlisis del caso ms desfavorable, en ese estudio se ha ignorado la atenuacin debida al ensanchamiento del haz. La ganancia de centelleo, GS, es funci
24、n de la frecuencia, del dimetro de antena de la estacin terrena, del ngulo de elevacin y del clima local, y puede calcularse a partir de la intensidad prevista del centelleo troposfrico. La abertura de la antena receptora desempea un papel fundamental para suavizar el efecto de la fluctuacin del ndi
25、ce de refraccin. Cuanto mayor sea la abertura de la antena en relacin con la primera zona de Fresnel, menor es el factor medio de abertura del receptor, que siempre es inferior a 1. Una antena del SRA tpica tiene un factor medio de abertura comprendido entre 0,1 y 0,7 a lo largo del eje del haz prin
26、cipal. Para la recepcin fuera del eje, el factor medio debe ser prximo a 1. Como el mnimo ngulo de elevacin para una HAPS ser superior a 5, actualmente no hay ninguna directriz sobre la forma de realizar una estimacin de la ganancia de centelleo a 49 GHz. No obstante, como orientacin, se utiliza la
27、ecuacin (25) de la Recomendacin UIT-R P.618 para determinar la desviacin tpica de la amplitud del centelleo: )()()(sen)(sen),(),(02,1012/70000DGDGffDfDfreferencia= (3) donde referencia(f0, 0, D0) es una desviacin tpica de referencia de la amplitud del centelleo, para una frecuencia f0, un ngulo de e
28、levacin 0, y un dimetro de apertura D0, G(D) es el factor de ganancia media de abertura debida al centelleo y f, y D son la frecuencia, el ngulo de elevacin y la abertura de la antena del SRA en cuestin. La Recomendacin UIT-R P.452, 4.4, tambin proporciona una ecuacin para calcular las prdidas de tr
29、ansmisin entre las estaciones situadas en la superficie de la Tierra debidas a la dispersin troposfrica, no rebasadas durante un porcentaje de tiempo p%. Sin embargo, las prdidas por dispersin troposfrica slo son aplicables a los trayectos transhorizonte (Recomendacin UIT-R P.452, 4.4, Nota 2), que
30、en el caso de una HAPS supone una distancia superior a 500 km desde el nadir. En consecuencia, siempre que la mnima distancia de separacin calculada sea inferior a ese valor, pueden ignorarse las prdidas por dispersin troposfrica. Lo mismo cabe decir para otras prdidas transhorizonte tales como las
31、prdidas de propagacin por conducto y las prdidas por difraccin. 2.6 Resultados de los estudios Para calcular el nivel de interferencia combinada procedente de una HAPS, debe determinarse en primer lugar un factor de ganancia del sistema de antenas para obtener la ganancia efectiva de la antena trans
32、misora Gta fin de determinar el nivel de potencia total transmitida antes de todas las prdidas, obtenidas como indica la ecuacin (1). El factor de ganancia del sistema de antenas se calcula suponiendo que las antenas HAPS estn dispuestas como una red hexagonal sobre una superficie hemisfrica, tenien
33、do en cuenta el hecho de que dicho sistema de antenas no cubrira todo Rec. UIT-R F.1819 5 el hemisferio incluso con un mnimo ngulo de elevacin de cero grados de manera que este clculo corresponde al extremo superior del lmite de la dfpe. Una hiptesis para mayor simplificacin consiste en sustituir el
34、 resto de antenas de ZCR por antenas de ZCS de ganancia inferior salvo la que apunta directamente hacia el receptor interferido situado en la superficie. Al contrario que en las hiptesis de interferencia cocanal, todas las antenas de las HAPS contribuyen a las emisiones no deseadas a las frecuencias
35、 del SRA de la gama 48,94-49,04 GHz. La potencia de interferencia real se determina multiplicando la ganancia de una sola antena (no expresada en dBi) por el factor de ganancia del sistema de antenas. FIGURA 2 Factor de ganancia del sistema de antenas en funcin del nmero total de haces HAPS La Fig.
36、2 muestra que el factor de ganancia del sistema de antenas calculado est prximo a 2 casi independientemente del nmero de haces HAPS. Por consiguiente, el nivel de potencia de interferencia antes de todas las prdidas puede determinarse suponiendo que existe slo una antena HAPS apuntando directamente
37、a la antena de la estacin del SRA y multiplicando el nivel de potencia resultante por el factor de ganancia del sistema de antenas. Como dicho factor siempre es inferior a 2, en este clculo se considerar que ese factor es 2. La Fig. 3 muestra el lmite superior estimado para la dfpe de interferencia
38、que se espera que reciba una estacin del SRA situada a una distancia comprendida entre 50 km y 500 km desde el nadir de la HAPS. Se supone una anchura de banda de transmisin de 11 MHz y unas prdidas en el cable/alimentador combinadas de 5 dB, y se utiliza una atenuacin de banda eliminada total de 95
39、 dB para obtener los resultados definitivos. La dfpe calculada se encuentra entre 176,3 dB(W/(m2 MHz) y 236,6 dB(W/(m2 MHz) para distancias de 50 km y 500 km, respectivamente, como se representa por la lnea continua. Para tener cierta idea del efecto del centelleo troposfrico, los datos de medicione
40、s realizadas a largo plazo obtenidos en Isfjord Radio, Spitzbergen durante el verano de 1982 para un ngulo de 6 Rec. UIT-R F.1819 elevacin de 3,2 se extrapolaron a 49 GHz y a otros ngulos de elevacin utilizando la ecuacin (3) de la Recomendacin UIT-R F.1501. Obsrvese que no se recomienda utilizar la
41、 ecuacin (3) para ngulos de elevacin inferiores a 4 ni para frecuencias superiores a 20 GHz. Por consiguiente, su empleo no es completamente adecuado y sirve nicamente para obtener una primera estimacin. Los datos de las mediciones realizadas en Spitzbergen muestran que la ganancia de la amplitud de
42、l centelleo rebas el valor de 12 dB durante no ms del 0,001% del tiempo. La lnea de puntos representa la adicin de la ganancia del centelleo troposfrico extrapolada para tener en cuenta el aumento de interferencia debido a la dispersin troposfrica de la onda radioelctrica a 49 GHz, mientras que la l
43、nea continua es el nivel de interferencia cuando la ganancia de centelleo es cero. Para obtener una estimacin del caso ms desfavorable en este estudio se ignor el factor de ganancia medio de la abertura de la antena del SRA G(D), que siempre es menor que 1. El nivel de dfpe interferente cuando se in
44、cluye este factor oscila entre 172,0 dB(W/(m2 MHz) y 212,5 dB(W/(m2 MHz). El incremento ms pronunciado de la dfpe interferente refleja el gran aumento de la seal radioelctrica para ngulos de elevacin bajos. El lmite de dfpe permanece por debajo del umbral de proteccin de la dfpe del SRA de 164 dB(W/
45、(m2 MHz), cuando no se incluye la ganancia de centelleo troposfrico. Con la ganancia de centelleo, la mnima distancia de separacin es de unos 51 km. Sin embargo, si la HAPS puede permanecer a ms de 5 del eje del haz principal de la antena del SRA, es muy probable que la mnima distancia de separacin
46、sea despreciable incluso con centelleo. La dfpe disminuye abruptamente cuando la distancia es superior a 200 km, lo que significa un rpido incremento de la atenuacin atmosfrica. El ngulo de elevacin que corresponde a la distancia de 200 km desde el nadir es de unos 5. El clculo anterior se basa en l
47、a hiptesis de que la estacin en tierra del servicio fijo interferido est a nivel del mar. Si dicha estacin se encuentra a un nivel ms elevado recibir unos niveles de interferencia superiores a causa de la reduccin de la atenuacin atmosfrica. FIGURA 3 dfpe recibida por la antena del SRA en funcin de
48、la distancia al nadir Rec. UIT-R F.1819 7 3 Mnima distancia de separacin entre la antena del SRA y el nadir de la HAPS para proteger el servicio de radioastronoma Se propone que, a efectos de proteger las observaciones de radioastronoma en la banda 48,94-49,04 GHz contra las HAPS que funcionan en las bandas de frecuencias 47,2-47,5 GHz y 47,9-48,2 GHz, la distancia de separacin entre una antena del SRA y el nadir de una HAPS sea superior a 50 km.
