RECOMENDACIÓN UIT-R M.1641

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1 ec. UIT- M.64 ECOMENDACIÓN UIT- M.64 Metodología de evaluacón de la ntefeenca cocanal paa detemna la dstanca de sepaacón ente un sstema que utlza estacones stuadas en platafomas a gan alttud y un sstema celula paa la povsón de sevcos IMT-2 dento de los límtes de una admnstacón esumen (23) En esta ecomendacón se pesenta una metodología paa evalua la ntefeenca cocanal y la dstanca de sepaacón ente un sstema con estacones base stuadas sobe estacones stuadas en platafomas a gan alttud (HAPS) paa IMT-2 y un sstema celula con estacones base stuadas en tea que popoconan sevcos IMT-2 dento de los límtes de una admnstacón. En el Anexo se descbe una metodología paa evalua la ntefeenca cocanal que se poduce desde una estacón base HAPS y desde estacones base celulaes haca una estacón móvl del sstema celula y que popoconan sevcos IMT-2. Paa establece la dstanca de sepaacón ente un sstema HAPS y un sstema celula se utlza como cteo la elacón (C/I). Paa evalua la ntefeenca en un sstema celula se utlza un modelo smplfcado de una vesón amplada del modelo de Hata. En el Anexo 2 se ncluye un eemplo de cálculo de la dstanca de sepaacón ente un sstema HAPS y un sstema celula. En los Apéndces y 2 se descbe cómo se obtenen las ecuacones utlzadas paa los cálculos de ntefeenca del Anexo y el dagama de adacón de efeenca de la antena, espectvamente. La Asamblea de adocomuncacones de la UIT, consdeando a) que se está desaollando una nueva tecnología que utlza estacones stuadas en platafomas a gan alttud (HAPS) en la estatosfea; b) que la CM-2 establecó dsposcones elatvas a la utlzacón de HAPS paa popocona sevcos IMT-2 en las bandas MHz, MHz y MHz en las egones y 3 y en las bandas MHz y MHz en la egón 2; c) que la esolucón 22 (CM-2) nstaba a que se ealzaan estudos sobe la compatcón ente HAPS y otas estacones dento de las IMT-2, tenendo en cuenta la compatbldad de las HAPS utlzadas paa IMT-2 con algunos sevcos con atbucones en bandas adyacentes; d) que, de confomdad con la esolucón 22, las HAPS pueden se utlzadas como estacones base de la componente teenal de IMT-2 en las bandas de fecuencas MHz, MHz y MHz en las egones y 3 y en las bandas MHz y MHz en la egón 2; la utlzacón de las HAPS como estacones base paa aplcacones IMT-2 no excluye la utlzacón de dchas bandas po cualque estacón de los sevcos a los que éstas están atbudas y en elacón con los cuales el eglamento de adocomuncacones no establece podades,

2 2 ec. UIT- M.64 ecomenda que se utlce la metodología ncluda en el Anexo como guía paa detemna la dstanca de sepaacón ente los sstemas HAPS y los sstemas celulaes destnados a popocona sevcos IMT-2 dento de los límtes de una admnstacón en las bandas de fecuencas del consdeando b). NOTA En elacón con los paámetos típcos de un sstema HAPS paa los estudos de compatcón ente HAPS IMT-2 y un sevco celula en las bandas de fecuencas del consdeando b), debe hacese efeenca a la ecomendacón UIT- M.456. Anexo Metodología de evaluacón de la ntefeenca cocanal paa detemna la dstanca de sepaacón ente un sstema que utlza HAPS y un sstema celula paa la povsón de sevcos IMT-2 dento de los límtes de una admnstacón Intoduccón La ecomendacón UIT- M.456 popocona un límte de la densdad espectal del fluo de potenca (defp) cocanal de las emsones de HAPS en las zonas lmítofes del tetoo de una admnstacón y los límtes de la defp fuea de banda de emsones desde HAPS sobe la supefce de la Tea, así como equstos de caldad de funconamento de las HAPS paa la poteccón de estacones móvles teestes y estacones fas que funconan en las bandas adyacentes a las utlzadas paa la tansmsón desde las HAPS. Sn embago, en el dseño de un sstema celula debe tenese en cuenta la ntefeenca que se poduce po la exstenca de múltples usuaos en el sstema así como las ntefeencas poducda po otos sevcos, sendo la efcenca espectal funcón de la ntefeenca pocedente de la msma célula y de células adyacentes. En esta ecomendacón se popoconan dectces paa estma los efectos de la ntefeenca cocanal en un sstema celula teenal IMT-2, cuyas estacones de base estén stuadas en toes, poducda po un sstema HAPS IMT-2 que sea explotado dento de los límtes de una admnstacón, consdeando dos fuentes de ntefeenca: la ntefeenca pocedente de la popa célula y de una célula adyacente del sstema celula, así como la ntefeenca poducda po una HAPS IMT-2. Debdo a que la ntefeenca de una HAPS IMT-2 está basada en el dagama de adacón de las antenas stuadas en las HAPS de la ecomendacón UIT- M.456, dcho dagama de adacón se utlza paa evalua la potenca ntefeente de un sstema celula de foma que pueda obtenese la potenca ntefeente total. La ntefeenca sobe una estacón móvl del sstema celula pocedente de estacones base del sstema celula y de una estacón de base HAPS, se evalúa medante la elacón (C/I), utlzando paámetos del sstema HAPS tales como el númeo de usuaos po célula, el ado de la célula y la potenca de tansmsón. Paa cada uno de los casos analzados, se detemnan los valoes óptmos paa dchos paámetos del sstema HAPS IMT-2 de foma que éste sea compatble con el sstema celula. Esta ecomendacón popocona dectces a los poveedoes de sevco IMT-2 que utlcen dchos sstemas dento de los límtes de una admnstacón, que pemten evalua la dstanca de sepaacón ente un sstema HAPS IMT-2 y un sstema IMT-2 celula.

3 ec. UIT- M Modelo del sstema 2. Sstemas HAPS IMT-2 Las HAPS se han desaollado de confomdad con la ecomendacón UIT- M.457 paa pemt la povsón de sevcos IMT-2 en las bandas de fecuencas MHz, MHz y MHz en las egones y 3, y en las bandas de fecuencas MHz y MHz en la egón 2. Además, el dagama de adacón de la antena de la HAPS utlzada como estacón base de un sstema IMT-2 debeá cumpl lo sguente: 2 Gm 3( ψ / ψb) db paa ψ ψ Gm + LN db paa ψ < ψ ψ2 G ( ψ) () X 6 log( ψ) db paa ψ2 < ψ ψ3 LF db paa ψ3 < ψ 9 G(ψ): G m : gananca a un ángulo ψ a pat de la deccón del haz pncpal (db) gananca máxma en el lóbulo pncpal (db) ψ b : mtad de la abetua angula a 3 db en el plano de nteés (3 db po debao de G m ) (gados) L N : nvel del lóbulo lateal póxmo (db) con especto a la gananca de cesta equeda po el dseño del sstema, cuyo valo máxmo es 25 db L F G m 73 db nvel de lóbulo lateal leano (db) ψ ψ L N / 3 gados ψ 2 b 3,745ψb gados X G m + L N + 6 log( ψ2) db X L F ψ 3 6 gados La anchua del haz a 3 db (2ψ b ) se estma de nuevo medante: ψ b gados, G m dondeg es la gananca de cesta de abetua (db). m 2.2 Modelo de popagacón Paa el sstema celula se consdea un modelo smplfcado de una vesón amplada del modelo de Hata, mentas que paa el sstema HAPS se utlza el modelo de péddas en espaco lbe. El modelo de péddas en espaco lbe es adecuado paa un ángulo de elevacón elevado, debéndose utlza con pecaucón paa ángulos de elevacón baos hasta que se desaolle un modelo meo paa sstemas HAPS, momento en que se debeá evsa esta metodología.

4 4 ec. UIT- M Modelo smplfcado de una vesón amplada del modelo de Hata Se utlza de foma genealzada una vesón amplada del modelo de Hata de la ecuacón (2) paa modela los canales de adocomuncacones de un sstema celula en una zona ubana cuya antena de estacón base se encuente a una altua de 3 m y la antena de la estacón móvl a,5 m de altua. L, ,9 log ( F) + 35,2 log ( ) (2) 25 L: pédda del tayecto (db) F: fecuenca (MHz) : dstanca (km). Tal como se muesta en la ecuacón (3), en edes celulaes teenales genealmente se utlza la ley de péddas de tayecto de la cuata potenca como modelo smplfcado de la vesón amplada del modelo de Hata con el obeto de smplfca la obtencón de la fómula Modelo de péddas en espaco lbe L, ,9 log ( F) + 4 log ( ) (3) L: pédda del tayecto (db) F: fecuenca (MHz) : la dstanca (km). 25 L,4 + 2 log ( F) + 2 log ( ) (4) 32 3 Análss de la elacón C/I en una estacón móvl celula y C/I necesaa paa detemna la dstanca de sepaacón ente el sstema HAPS y el sstema celula 3. Análss de la elacón C/I en una estacón móvl celula La Fg. muesta el modelo que descbe la ntefeenca que ecbe una estacón móvl celula pocedente de estacones de base celulaes y de una estacón de base HAPS. Se supone que la estacón móvl celula ntefeda está stuada en el punto más cecano a la zona de sevco de la HAPS, tal como se muesta en la Fg.. La potenca ntefeente ecbda en dcha estacón móvl celula puede obtenese medante la ecuacón (5), tenendo en cuenta la ntefeenca pocedente de estacones de base celulaes y de la estacón de base HAPS (véase el Apéndce ). Debdo a que la estacón móvl celula se encuenta stuada en el límte de la zona de cobetua del sstema celula, se supone despecable la ntefeenca dento de la popa célula. α : S : M : N 2 G( ϕhn ) α + SMl 4 c + hnd I I hn Cellula IHAPS cndn K (5) 3 4 n c ndn facto de actvdad de la voz en un sstema celula potenca del enlace decto celula del usuao stuado en el límte de la célula (W) númeo de usuaos po célula del sstema celula

5 ec. UIT- M.64 5 l : pédda del tayecto del sstema celula c n : númeo de células ntefeentes del sstema celula ( 2 n + ) c hn : númeo de haces ntefeentes de la estacón de base HAPS ( 2n ) N: númeo de enlaces (de ntefeenca) d n : dstanca ente la estacón móvl del sstema celula y las estacones de base celulaes (km) d hn : dstanca ente la estacón móvl del sstema celula y la estacón de base HAPS (km) ϕ hn : K: ángulo ente la estacón móvl celula y la deccón del haz de la célula sevda po la estacón de base HAPS (gados) α hshm hl 3 h αsml α h : facto de actvdad de la voz en un sstema HAPS M h : númeo de usuaos HAPS po célula S h : potenca del enlace decto HAPS (W) l h : pédda del tayecto HAPS G: gananca de la antena expesada en la ecuacón (). FIGUA Modelo de ntefeenca sobe una estacón móvl del sstema celula HAPS ϕ hn ϕ Zona de sevco celula Zona de sevco HAPS Estacón de base Señal deseada Señal ntefeente 64-

6 6 ec. UIT- M.64 La elacón C/I de una estacón móvl celula puede obtenese medante la ecuacón (6). C/ I 4 PF ( ) l (6) I P F ( ): : : potenca tansmtda dedcada a un enlace de usuao a una dstanca dstanca ente la estacón de base celula y el usuao celula -ésmo ado de la célula del sstema celula (km). La elacón C/I no consttuye el únco método que puede utlzase paa evalua la dstanca de sepaacón, pudéndose utlza otos métodos tales como el aumento de udo. 3.2 Valo de C/I equedo paa detemna la dstanca de sepaacón En esta ecomendacón, la dstanca de sepaacón se defne como la dstanca desde el contono de cobetua de la HAPS hasta el contono de cobetua de la célula más cecana que puede da sevco a la estacón móvl celula ntefeda. La compatcón de especto ente un sstema HAPS y un sstema celula paa la povsón de sevcos IMT-2 en zonas adyacentes, exge establece una dstanca de sepaacón adecuada. La C/I equeda en una sstema AMDC celula se expesa medante la ecuacón (7): E b ( C/ I) b eq (7) I Bc E b : I : b : B c : enegía/bt potenca ntefeente/hz bts/s anchua de banda del canal de adocomuncacones (Hz). Anexo 2 Eemplo de cálculo de la dstanca de sepaacón ente un sstema HAPS y un sstema celula paa la povsón de sevcos IMT-2 Paámetos paa el cálculo de C/I En el Cuado se ncluyen los paámetos y valoes utlzados paa calcula la C/I en una estacón móvl celula consecuenca de la ntefeenca poducda po una estacón de base HAPS y po estacones de base celulaes.

7 ec. UIT- M.64 7 CUADO Paámetos paa el cálculo de C/I Paámeto Valo Fecuenca (MHz) 95 Númeo de usuaos po célula 5 Númeo de enlaces (de ntefeenca) 5 ado de la célula del sstema celula (km) Potenca de tansmsón po usuao del sstema celula (mw) Alttud de HAPS (km) 2 ado de la zona de cobetua de la célula HAPS (km) 55 Con E b /I 4,5 db, b 8 kbt/s y B c,25 MHz, (C/I) eq 7,438 db. Sn tene en cuenta la ntefeenca pocedente de la célula adyacente, la C/I equeda se expesa medante: 4 ( C/ I) eq (8) 4 ( M ) M M: númeo total de canales de táfco : ado de la célula en el sstema celula. S (C/I) eq 7,438 db, M 56,44. La ecuacón (8) popocona la capacdad de adocomuncacones sn ntefeenca de nnguna ota célula del sstema celula. La elacón C/I obtenda medante la ecuacón (7) se utlza como cteo paa detemna la dstanca de sepaacón ente el sstema HAPS y el sstema celula paa sevcos IMT-2. Los factoes de actvdad de la voz utlzados, α y α h, tenen un valo de, Cálculo de la dstanca de sepaacón Paa el análss de la ntefeenca de un sstema celula, en este eemplo se utlza un valo de C/I de 7,4 db paa detemna la dstanca de sepaacón ente el sstema HAPS y el sstema celula. Dcho cteo consttuye un límte paa el funconamento de una estacón móvl, el cteo nomalmente utlzado es más exgente. El númeo de enlaces de ntefeenca puede se de hasta 5, debdo a que la ntefeenca adconal es despecable paa un númeo supeo a 5. La gananca máxma de la antena de la estacón de base HAPS se consdea adecuada en funcón del ado de la célula HAPS. A pat de la ecuacón (5) y de las consdeacones anteoes, el valo de C/I como funcón de la dstanca de sepaacón se muestan en las Fgs. 2, 3 y 4 paa la vesón amplada del modelo smplfcado de Hata, tenendo en cuenta el númeo de usuaos po celula, la potenca de tansmsón y el ado de la celda paa HAPS, espectvamente.

8 8 ec. UIT- M.64 FIGUA 2 C/I en funcón de la dstanca de sepaacón paa vaos númeos de usuaos HAPS po célula C/I (db) ,4 db Dstanca de sepaacón (km) Potenca del sstema celula: mw ado de célula del sstema celula: km Usuaos po célula del sstema celula: 5 Potenca de HAPS: mw ado de célula HAPS: 2 km Usuaos HAPS po célula: 5 Usuaos HAPS po célula: Usuaos HAPS po célula: 5 Usuaos HAPS po célula: 64-2 FIGUA 3 C/I en funcón de la dstanca de sepaacón paa dfeentes potencas de tansmsón C/I (db) ,4 db Dstanca de sepaacón (km) Potenca del sstema celula: mw ado de célula del sstema celula: km Usuaos po célula del sstema celula: 5 ado de célula HAPS: 2 km Usuaos HAPS po célula: 5 Potenca HAPS: 5 mw Potenca HAPS: 5 mw Potenca HAPS: mw 64-3

9 ec. UIT- M.64 9 FIGUA 4 C/I en funcón de la dstanca de sepaacón paa dfeentes ados de célula HAPS C/I (db) ,4 db Dstanca de sepaacón (km) Potenca del sstema celula: mw ado de célula del sstema celula: km Usuaos po célula del sstema celula: 5 Potenca de la HAPS: mw Usuaos HAPS po célula: 5 ado de célula HAPS: 2 km ado de célula HAPS: km 64-4 En la Fg. 2 se muesta la elacón C/I como funcón de la dstanca de sepaacón, tenendo en cuenta el númeo de usuaos HAPS po célula. Los valoes de C/I en una estacón móvl celula son nfeoes al umbal de 7,4 db en el punto de contacto ente ambos sstemas. Cuando la potenca de tansmsón HAPS po usuao es de mw y el ado de la célula HAPS es de 2 km, son necesaas dstancas de sepaacón ente ambos sstemas de,;,6; 4 y 3, km paa un númeo de usuaos HAPS po célula de 5,, 5 y espectvamente, tal como se muesta en el Cuado 2. En la Fg. 3 se muesta la elacón C/I como funcón de la dstanca de sepaacón, tenendo en cuenta la potenca de tansmsón HAPS po usuao. Los valoes de C/I en una estacón móvl del sstema celula son nfeoes al valo umbal en el punto de contacto ente ambos sstemas. Cuando el númeo de usuaos HAPS po célula es de 5 y el ado de la célula HAPS es de 2 km, las dstancas de sepaacón ente ambos sstemas deben se 3,2, 4,2 y 23,5 km paa una potenca de tansmsón po usuao de 5, y 5 mw espectvamente, tal como se muesta en el Cuado 3. En la Fg. 4 se muesta la elacón C/I en funcón de la dstanca de sepaacón, tenendo en cuenta el ado de la célula HAPS. Los valoes de C/I en una estacón móvl celula son funcón del ado de la célula HAPS. Cuando el númeo de usuaos HAPS po célula es de 5 y la potenca de tansmsón po célula es de mw, las dstancas de sepaacón ente ambos sstemas deben se de 4 y 8 km paa ados de célula HAPS de 2 y km espectvamente, tal como se muesta en el Cuado 4. En el eemplo del cálculo, y con C/I 7,4 db, la C/I que exstía asumendo exclusvamente un desplegue celula (es dec, sn HAPS) seía de apoxmadamente 8 db, lo que sgnfca que se dspone de un magen sgnfcatvo paa la ntefeenca extena. En el segundo eemplo de cálculo, se supone que el valo de C/I está lmtado a 2 db.

10 ec. UIT- M.64 CUADO 2 Dstanca de sepaacón en funcón del númeo de usuaos HAPS po célula Usuaos HAPS po célula C/I 7,4 (db) Dstanca de sepaacón (km) C/I 2 (db) 5, 2,,6 7, ,2 3, 79,5 CUADO 3 Dstanca de sepaacón en funcón de la potenca de tansmsón Potenca HAPS (mw) C/I 7,4 (db) Dstanca de sepaacón (km) C/I 2 (db) 5 3,2 28,5 4,2 5, 5 23,5 66, CUADO 4 Dstanca de sepaacón en funcón del ado de la célula HAPS ado de célula HAPS (km) C/I 7,4 (db) Dstanca de sepaacón (km) C/I 2 (db) ,

11 ec. UIT- M.64 Apéndce al Anexo Estmacón de la ntefeenca ente un sstema HAPS y un sstema celula Intefeenca sobe una estacón móvl celula. Intefeenca pocedente de una estacón de base celula La potenca de tansmsón de la estacón de base, consdeando leyes de contol de potenca smplfcadas, vene dada po: ) ( F P < < S S 4 4 paa paa (9) : ado de la célula del sstema celula : dstanca a la estacón móvl -ésma en una célula P F ( ): potenca tansmtda desde el emplazamento de una célula hasta el usuao celula -ésmo. Sea P c la potenca meda tansmtda desde el emplazamento de una célula. De acuedo con la ley de contol de potenca de la ecuacón (9): + α ρ + πα ρ π α ρ π d d 2 d 2 ) ( F c S S S P P () S ρ es la densdad de usuaos y, 2 M π ρ entonces P c puede escbse como: + α 6 3 c M S P () S,55, entonces,

12 2 ec. UIT- M.64 Po lo tanto, la ecuacón () se convete en: P c αsm (2) 3 La ntefeenca total que una estacón de base poduce sobe una estacón móvl del sstema celula vene dada po: N N 4 α SMl I Cellula cnlpc dn cndn 3 n n 4 (3).2 Intefeenca pocedente de una estacón de base HAPS La potenca po célula que tansmte una estacón de base HAPS, Ph se expesa medante P α S M (4) h h La ntefeenca total que una estacón de base HAPS poduce sobe una estacón móvl celula vene dada po: h h N G( ϕhn ) N G( ϕhn ) 2 α 2 I HAPS chnlhph dhn hshm hlh chnd hn (5) n n l h,4 d hn 2 2 hn + h s hn : dstanca desde el nad de la HAPS hasta la estacón móvl celula h s : alttud de la HAPS. Apéndce 2 al Anexo Dagamas de adacón de las antenas Dagama de adacón de efeenca utlzado (ecomendacón UIT- M.456) En la Fg. 5 se muestan las caacteístcas del dagama de adacón de efeenca consdeado, paa ganancas de antena máxmas de 23 db, 35 db y 5 db, espectvamente.

13 ec. UIT- M.64 3 FIGUA 5 Dagamas de adacón de la antena Gananca de antena (db) Ángulo de apuntamento (gados) G máx : 23 db G máx : 35 db G máx : 5 db 64-5