1、Rec. UIT-R M.1088 1RECOMENDACIN UIT-R M.1088CONSIDERACIONES RELATIVAS A LA COMPARTICIN CON SISTEMASDE OTROS SERVICIOS QUE FUNCIONAN EN LAS BANDAS ATRIBUIDASAL SERVICIO DE RADIONAVEGACIN POR SATLITE(Cuestin UIT-R 83/8)(1994)Rec. UIT-R M.1088La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT,considerandoa)
2、que el sistema mundial de determinacin de la posicin (GPS, Global Positioning System) proporcionainformacin mundial precisa sobre la navegacin en tres dimensiones a estaciones situadas en el aire, en la tierra y en elmar;b) que las bandas 1 215-1 240 MHz y 1 559-1 610 MHz estn atribuidas a ttulo pri
3、mario respectivamente a losservicios de radiolocalizacin y de radionavegacin por satlite y a los servicios de radionavegacin aeronutica y deradionavegacin por satlite en las tres Regiones;c) que muchas administraciones asignan adems la banda 1 215-1 240 MHz a ttulo primario a estaciones de losservic
4、ios fijo, mvil y de radionavegacin y la banda 1 559-1 610 MHz a ttulo primario a estaciones del servicio fijo;d) que cualquier estacin terrena adecuadamente equipada puede recibir informacin de navegacin del GPS aescala mundial;e) que, como el GPS realiza una funcin destinada a la radionavegacin, se
5、 reconoce que proporciona un serviciode seguridad y por lo tanto requiere medidas especiales para asegurar que est libre de interferencia perjudicial,recomienda1. que para evaluar la comparticin con el GPS se utilicen las caractersticas y la descripcin del sistema quefigura en los anexos 1 y 2.ANEXO
6、 1Caractersticas del receptor GPS(para receptores de navegacin area tpicos, de bajo costo)Frecuencia portadora L1: 1 575,42 MHzFrecuencia portadora L2: 1 227,6 MHzFrecuencia de segmentos del cdigo P: 10,23 Mbit/sFrecuencia de segmentos del cdigo C/A: 1,023 Mbit/sVelocidad de transmisin de los datos
7、de navegacin: 50 bit/sProporcin de bits errneos no detectados: 105Nivel de potencia recibido mnimo (L2, P): 136 dBmNivel de potencia recibido mnimo (L1, P): 133 dBmNivel de potencia recibido mnimo (L1, C/A): 130 dBmNivel de limitacin del preamplificador: 40 dBmNivel de destruccin del preamplificador
8、: 30 dBm promedio40 dBm crestaTiempo de recuperacin de sobrecarga: 1 segundoAnchura de banda del filtro en RF a 3 dB: 17 MHz2 Rec. UIT-R M.1088Anchura de banda del filtro en RF a 45 dB: 50 MHzAislamiento entre L1 y L2: 40 dBFactor de ruido del receptor: 3 dBMargen I/S de adquisicin normal (L1, C/A):
9、 24 dBMargen I/S de seguimiento en el estado 5 (L1, C/A): 31 dBMargen I/S de seguimiento en el estado 5 (L1, P): 41 dBANEXO 2Descripcin tcnica y caractersticas del sistema mundial dedeterminacin de la posicin (GPS)1. Sistemas GPS1.1 IntroduccinEl sistema mundial de determinacin de la posicin consist
10、e en 24 posiciones de satlite con 4 posiciones desatlite en cada uno de los 6 planos orbitales espaciados uniformemente con una inclinacin de 55. Cada satlitetransmitir dos frecuencias idnticas para seales de navegacin. Dichas seales se modulan con un tren de bitspredeterminado, que contiene datos d
11、e efemrides y tiempo codificados, y su anchura de banda es suficiente para dar laprecisin de navegacin necesaria sin recurrir a la transmisin bidireccional o a la integracin Doppler. El sistemaproporcionar una determinacin exacta tridimensional de la posicin en cualquier punto de la superficie de la
12、 Tierra oen sus proximidades.1.1.1 Necesidades de frecuenciasLas necesidades de frecuencias del sistema GPS se basan en una evaluacin de la precisin que necesitan losusuarios, de la resolucin del retardo de propagacin espacio-Tierra, de la supresin de los trayectos mltiples, y de lasconfiguraciones
13、y costo de los equipos. Se han seleccionado dos canales para las operaciones GPS: 1 575,42 MHz (L1) y1 227,6 MHz (L2). El canal L1 determina la ubicacin de un usuario con una precisin de 150 m. Una segunda sealtransmitida por ambos canales L1 y L2, proporciona la diversidad de frecuencia necesaria y
14、 una anchura de banda mayorcon vistas a incrementar la precisin en la determinacin de la distancia, de manera que la resolucin del retardo depropagacin Tierra-espacio y la supresin de trayectos mltiples aumentan la precisin total en un orden de magnitud.Las seales de telemedida y mantenimiento entre
15、 las instalaciones de control situadas en Estados Unidos de Amrica y elsatlite, se transmitirn en la banda asignada a la telemedida en Estados Unidos de Amrica.El GPS proporcionar un servicio de navegacin mundial. Los requisitos de seguridad de la navegacin (vaseel nmero 953 del Reglamento de Radioc
16、omunicaciones) exigidos por un servicio como ste, subrayan la importanciacrucial de que otros servicios radioelctricos no ocasionen interferencias perjudiciales a los receptores GPS.1.2 Visin global del sistemaEl GPS es un sistema continuo de radionavegacin, determinacin de la posicin y transferenci
17、a de la hora,basado en el espacio, capaz de funcionar en todas las condiciones meteorolgicas, que proporcionar informacintridimensional de posicin y velocidad sumamente exacta junto con una referencia de hora comn precisa a los usuariosequipados de manera adecuada en cualquier punto de la superficie
18、 de la Tierra o en sus proximidades.El sistema funciona segn el principio de la triangulacin pasiva. El equipo de usuario GPS mide primero lasseudodistancias a cuatro satlites, calcula sus posiciones y sincroniza su reloj con el GPS utilizando las efemridesrecibidas y los parmetros de correccin del
19、reloj. Despus, determina la posicin tridimensional del usuario en unsistema de coordenadas cartesianas WGS-84 centrado y fijo con relacin a la Tierra, as como el desplazamiento delreloj del usuario con respecto a la hora GPS, esencialmente mediante el clculo de la solucin simultnea de cuatroecuacion
20、es de distancia.Rec. UIT-R M.1088 3De modo similar, pueden estimarse la velocidad tridimensional del usuario y el ritmo de su reloj, resolviendocuatro ecuaciones de velocidad, dadas las mediciones de seudovelocidad con respecto a los cuatro satlites. Lasmediciones se denominan seudo debido a que se
21、hacen con un reloj impreciso de usuario y contienen trminos conerrores sistemticos procedentes de las desviaciones del reloj del usuario con respecto a la hora GPS.El GPS proporciona dos niveles de precisin de navegacin: el servicio de determinacin precisa de laposicin (PPS, Precise Positioning Serv
22、ice) y el servicio de determinacin normal de la posicin (SPS, StandardPositioning Service). Las precisiones horizontal, vertical y temporal son 18 m, 30 m y 170 ns respectivamente para elpercentil 95 en el caso del PPS. Las precisiones correspondientes en el caso del SPS son respectivamente 100 m,16
23、6 m y 330 ns. La precisin de la velocidad derivada del PPS depende casi totalmente del diseo del receptor y de lascondiciones dinmicas del usuario, pero puede lograrse tpicamente una precisin de 0,2 m/s por eje en el percentil 95.1.3 Descripcin del sistemaEl sistema consta de tres segmentos principa
24、les: el segmento espacial, el segmento de control y el segmento deusuario. La funcin principal de cada segmento se describe a continuacin.1.3.1 Segmento espacialEl segmento espacial comprende los satlites GPS, que funcionan como puntos de referencia celestes yemiten seales de navegacin con codificac
25、in precisa de la hora desde el espacio. Tal como est planeado actualmente,la constelacin operacional de 24 satlites funcionar con rbitas de 12 h y semieje mayor de unos 26 600 km. Lossatlites estarn colocados en seis planos orbitales inclinados 55 con respecto al ecuador. Habr cuatro satlites porpla
26、no. Se optimizar la fase relativa de los satlites para proporcionar visibilidad de al menos cinco satlites a losusuarios a 5 por encima del horizonte.El satlite es un vehculo estabilizado en los tres ejes. Los elementos esenciales de su principal carga til denavegacin son la frecuencia atmica patrn
27、para la hora exacta, el procesador para almacenar los datos de navegacin,el dispositivo de seales de ruido seudoaleatorio para generar la seal de distancia, y la antena transmisora en labanda 1,2/1,6 GHz cuyo patrn de ganancia perfilado radia seales de potencia casi uniforme en las dos frecuencias d
28、ela banda 1,2/1,6 GHz a los usuarios que estn en la superficie de la Tierra o en sus proximidades. La transmisin de dosfrecuencias se hace para permitir la correccin de los retardos ionosfricos en el tiempo de propagacin de las seales.1.3.2 Segmento de controlEl segmento de control lleva a cabo las
29、funciones de seguimiento, computacin, actualizacin y comprobacinque se requieren para controlar diariamente todos los satlites del sistema. Consta de una Estacin de Control Principalsituada en Colorado Springs (Estados Unidos de Amrica), donde se efecta todo el tratamiento de datos, y cincoestacione
30、s de comprobacin situadas a gran distancia unas de otras, en las islas Ascensin, Diego Garca, Kwajalein,Colorado Springs y Hawai. Las antenas terrestres para el mantenimiento de los satlites estn situadas en el mismoemplazamiento que tres de las estaciones de comprobacin.Las estaciones de comprobaci
31、n siguen de manera pasiva a todos los satlites que estn a la vista y acumulandatos de distancia y velocidad. Estos datos se procesan en la estacin de control principal para calcular las efemrides delos satlites, las derivas de los relojes y los retardos de propagacin, y se utilizan despus para gener
32、ar mensajesdestinados a los satlites. Esta informacin actualizada se transmite por lo menos tres veces cada da a los satlites, parasu almacenamiento en memoria y ulterior transmisin a los usuarios como parte de los mensajes de navegacin.1.3.3 Segmento de usuarioEl segmento de usuario es el conjunto
33、de todos los equipos de usuario y sus equipos de soporte. El equipo deusuario consiste tpicamente en una antena, un receptor/procesador GPS, un computador y dispositivos de entrada/salida.Adquiere y sigue las seales de navegacin procedentes de los cuatro o ms satlites que se ven, mide sus tiempos de
34、propagacin y desplazamientos de frecuencia por efecto Doppler, los convierte en seudodistancias y seudovelocidades, ydetermina mediante estos datos la posicin tridimensional, la velocidad y la hora del sistema. Los equipos de usuarioabarcan desde receptores relativamente simples, ligeros y porttiles
35、, hasta receptores perfeccionados integrados con otrossistemas o sensores de navegacin para una buena calidad de funcionamiento en condiciones sumamente dinmicas.4 Rec. UIT-R M.10881.4 Estructura de la seal GPSLa seal de navegacin GPS transmitida desde los satlites consiste en dos portadoras modulad
36、as: L1 en lafrecuencia central de 1 575,42 MHz (154 f0) y L2 en la frecuencia central de 1 227,6 MHz (120 f0), dondef0=10,23 MHz. f0procede de la frecuencia atmica patrn que se halla a bordo de los satlites, y con ella estnrelacionadas de modo coherente todas las seales generadas.La seal L1 se modul
37、a con cdigo de ruido seudoaleatorio de adquisicin precisa (P) y de adquisicinaproximada (C/A), cada uno de los cuales se agrega en mdulo 2 a un tren de datos de navegacin binarios a 50 bit/santes de la modulacin de fase. El cdigo P es una larga secuencia binaria seudoaleatoria de ceros y unos con un
38、 ritmode 10,23 MHz y un periodo de exactamente una semana. Se reinicia a la medianoche de cada sbado, sirviendo y sirveas como indicador del tiempo de la semana en el vehculo espacial. El cdigo C/A es un cdigo corto, con un ritmo de1,023 MHz y un periodo de exactamente 1 ms.La seal L2 tiene modulaci
39、n bifsica ya sea con el cdigo P o el cdigo C/A, segn la orden transmitida desdetierra. El mismo tren de datos a 50 bit/s se agrega en mdulo 2 al cdigo antes de la modulacin de fase, tal como sehace en la seal L1. Durante las operaciones normales, se transmitir el cdigo P en la seal L2.La modulacin b
40、ifsica de la portadora transforma las secuencias binarias de cdigo de ruido pseudoaleatorioen secuencias de +1 y 1, y transforma la adicin mdulo 2 en multiplicacin. De esta manera, las seales L1 y L2transmitidas por el satlite pueden describirse como una funcin del tiempo.Las funciones de los cdigos
41、 de ruido seudoaleatorio son de dos rdenes: proporcionan buenas propiedades de acceso mltiple entre los diferentes satlites, dado que todos lossatlites transmiten en las mismas frecuencias portadoras y se diferencian entre s solamente por el parnico de cdigos P y C/A que transmiten, y sus propiedade
42、s de correlacin permiten la medicin precisa del tiempo de llegada y el rechazo de lasseales de interferencia y por trayectos mltiples.El tren de datos a 50 bit/s proporciona el mensaje de navegacin formatizado en cinco subtramas de 6 s. Cadasubtrama, consistente en 10 palabras de 30 bits, comienza c
43、on una palabra de telemedida (TLM) y la palabra de paso(HOW) del cdigo C/A al cdigo P. Esta ltima permite que el paso de C/A a P se haga al terminar cualquier subtramade 6 s. Las primeras tres subtramas contienen los datos de correccin del reloj y de efemrides del satlite que se estsiguiendo. Normal
44、mente, estos mensajes son vlidos durante un periodo de cuatro horas.Las subtramas 4 y 5 contienen la informacin que define con menor precisin las efemrides de todos lossatlites de la constelacin, as como la descripcin del estado del satlite, mensajes especiales, el desplazamiento de lahora GPS con r
45、especto al tiempo universal coordinado (UTC), etc. Hay 25 pginas de datos para cada una de lassubtramas 4 y 6, que se transmiten en una pgina que rota. Por consiguiente, lleva 6 s el recibir una pgina y 2,5 min elrecibir las 25 pginas de datos.1.5 Espectros y potencia de la sealLos satlites GPS empl
46、ean una antena de haz perfilado que radia potencia casi uniforme hacia los usuarios delsistema. Las seales transmitidas estn polarizadas circularmente hacia la derecha, la elipticidad de L1 no es peor que0,7 dB y la de L2 no es peor que 2,0 dB para la distancia angular de 14,3 con respecto al eje de
47、 puntera. Para unngulo de elevacin del satlite superior o igual a 5, se especifica 133 dBm como potencia mnima garantizada para lacomponente del cdigo P de L1 y 130 dBm para la componente del cdigo C/A de L1. El nivel de potenciacorrespondiente para L2, que transporta nicamente el cdigo P, es de 136
48、 dBm por lo menos. La potencia real recibidade los satlites es normalmente superior en 4 a 5 dB a los valores especificados.2. Frecuencia de operacinLa operacin primaria (L1) se hace en un segmento de la banda 9 atribuida al servicio de radionavegacin porsatlite.3. Funciones de telemedidaEl GPS es un sistema pasivo. No se necesita un enlace ascendente para la navegacin. Por tanto, se ahorraespectro efectuando las funciones de telemedida y mantenimiento en las bandas atribuidas a tal efecto.Rec. UIT-R M.1088 54. Caractersticas del receptorDiferentes configu
