Предложения в ППНО МСЭ-R M[UAS-BANDS-NEW-ALLOC] (стр. 1 )

	РЕГИОНАЛЬНОЕ СОДРУЖЕСТВО В ОБЛАСТИ СВЯЗИ
Комиссия по ЭМС РЭС Комиссия по радиовещанию РГ ВКР-12/АР-12	Документ РГ2012/78 6 апреля 2011

Российская Федерация

Предложения в ППНО МСЭ-R M[UAS-BANDS-NEW-ALLOC]

В Отчете ПСК по п. 1.3 (раздел 1/1.3/4.3.1.2.2 «Возможные новые распределения»), а также в проекте Указаний СЕРТ по п.1.3 указывается на необходимость продолжения исследований в отношении полосы частот 15.4-15.5 ГГц. Эта полоса рассматривается в качестве возможной для распределения в целях обеспечения безопасной работы БАС (наземный компонент) в необособленном воздушном пространстве.

Результаты исследований совместимости БАС с системами ВРНС в общей полосе 15,4-15,5 ГГц и РАС в смежной полосе 15,35-15,4 ГГц уже были представлены АС России на собрание ПСК11-2 (документ CPM11-2/90) и отражены в Отчёте ПСК.

Однако остаётся необходимость отражения указанных результатов исследований в Предварительном проекте нового Отчёта МСЭ-R M.[UAS-BANDS-NEW-ALLOC] «Исследования полос частот для поддержки линий управления и связи, не относящихся к потребностям полезной нагрузки (CNPC), для беспилотных авиационных систем (UAS) в рамках новых распределений».

В предварительной позиции АС РСС по п.1.3 повестки ВКР-12 указано, что АС РСС не поддерживают использование полосы 15.4-15.5 ГГц для безопасной работы БАС. Поэтому АС России полагает необходимым направить на очередное собрание РГ 5В (июнь 2011 г.) согласованный в рамках РГ ВКР-12/ФР-12 РСС вклад с предложением отразить результаты исследований совместимости БАС с системами ВРНС в общей полосе 15,4-15,5 ГГц и РАС в смежной полосе 15,35-15,4 ГГц в ППНО МСЭ-R M.[UAS-BANDS-NEW-ALLOC]

Исследовательские комиссии радиосвязи
Тема: Пункт повестки дня 1.3 ВКР-12 Источник: Приложение 7 к документу 5В/617	Document 5B/RUS/XXX
XX июня 2011
Оригинал русский
Российская Федерация[1]
Предложения в ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ проект НОВОГО ОТЧЁТА ITU-R M.[UAS-BANDS-NEW-ALLOC]
Исследования полос частот для поддержки линий управления и связи, не относящихся к потребностям полезной нагрузки (CNPC), для беспилотных авиационных систем (UAS) в рамках новых распределений

1 Введение

В Отчете ПСК по п. 1.3 (раздел 1/1.3/4.3.1.2.2 «Возможные новые распределения»), а также в проекте Указаний СЕРТ по п.1.3 указывается на необходимость продолжения исследований в отношении полосы частот 15.4-15.5 ГГц. Эта полоса рассматривается в качестве возможной для распределения в целях обеспечения безопасной работы UAS (наземный компонент) в необособленном воздушном пространстве.

В Приложении 1 к данному документу содержатся результаты исследований совместимости UAS с системами ВРНС в общей полосе 15,4-15,5 ГГц и РАС в смежной полосе 15,35-15,4 ГГц. Следует отметить, что эти результаты уже были представлены на собрание ПСК11-2 (документ CPM11-2/90) и отражены в Отчёте ПСК.

Предложения по отражению результатов исследований в Предварительном проекте нового Отчёта МСЭ-R M.[UAS-BANDS-NEW-ALLOC] представлены в Приложении 2.

Приложение 1

Результаты исследований совместимости UAS

с системами ВРНС в полосе 15.4-15.5 ГГц

и системами РАС в смежной полосе 15,35-15,4 ГГц

Введение

В рамках исследований по пункту 1.3 повестки дня ВКР-12 полоса 15,4-15,5 ГГц рассматривается в качестве кандидата для наземного компонента линий управления беспилотных авиационных систем (UAS). Ниже представлены результаты исследований совместимости UAS с существующими системами в указанной полосе, проведенных в Российской Федерации.

1 Совместимость UAS и систем ВРНС в общей полосе частот 15,4-15,5 ГГц

Согласно различным источникам, в рассматриваемой полосе частот работает четыре разновидности систем ВРНС: ALS (автоматическая система посадки), MPR (бортовая многофункциональная радиолокационная станция), SBR (наземная РЛС) и RSMS (радиолокационная система зондирования и измерений).

При проведении исследований полагалось, что бортовой передатчик UAS излучает сигнал с шириной спектра 75 кГц и обеспечивает э. и.и. м. = 30 дБВт, а его передающая антенна является слабонаправленной. Поэтому помеха приемнику ВРНС может создаваться как по основному, так и по боковым лепесткам ДН антенны ВРНС.

Для оценки защитных расстояний, обеспечивающих беспомеховую работу приемников ВРНС, использовалась следующая формула:

, (1)

где:

: требуемое защитное расстояние (км);

: э. и.и. м. БАС в направлении на приемник ВРНС (дБВт). В силу слабой направленности бортовой антенны UAS при проведении расчетов величина считалась постоянной;

: КУ антенны приемника ВРНС в направлении на UAS (дБи);

F: частота сигнала UAS (ГГц);

: допустимая мощность помехи на входе приемника ВРНС (дБВт).

Были также использованы технические характеристики систем ВРНС, представленные в Рекомендациях МСЭ-R S.1340 и МСЭ-R S.1341.

В качестве защитного критерия для систем ВРНС использовалось максимально допустимое значение отношения помеха/шум, равное минус 6 дБ (I/N = –6 дБ).

Тогда значение допустимой мощности помехи на входе приемника ВРНС определялось его коэффициентом шума и полосой пропускания:

, (2)

где:

k: постоянная Больцмана;

NF: коэффициент шума приемника ВРНС (дБ);

DF: ширина полосы частот приемника ВРНС (Гц);

(I/N)poss: допустимое отношение помеха/шум на входе приемника ВРНС (дБ).

Расстояние прямой видимости R (км) между передатчиком UAS и приемником ВРНС с учетом возможной рефракции оценивалось по следующей формуле:

, (3)

где:

: высота антенны приемника ВРНС (м);

: высота антенны передатчика UAS (м).

Технические характеристики рассматриваемых систем ВРНС и UAS, а также результаты оценок необходимых защитных расстояний представлены в Таблице 1.

Таблица 1

№	Параметр	ALS	MPR	SBR	RSMS
1	Коэффициент шума NF приемника ВРНС (дБ)	10	8	6,5	6
2	Полоса частот приемника ВРНС DF (МГц)	3	0,5	25	2
3	Шумовая температура приемника ВРНС (К)	2 637	1 556	1 016	873
4	Рабочая частота, F (ГГц)	15,55
5	Высота антенны приемника ВРНС (м)	3 000	12 000	10	1 500
6	Высота антенны передатчика UAS (м)	12 000
7	− ЭИИМ передатчика UAS (дБВт)	30
8	− КУ приемника ВРНС в направлении на UAS (дБи)	8	Макс. ДН	УБЛ*)	Макс. ДН	УБЛ	Макс. ДН	УБЛ
30	13	43	24	13	−4
9	(дБВт)	−135,6	−145,7	−131	−142
10	Требуемое защитное расстояние (км)	737	29 572	4 177	23 119	2 594	2 787	394
11	Расстояние прямой видимости (км)	677	903	464	611
*) Уровень боковых лепестков.

1.1 UAS и ALS

Рисунок 1 иллюстрирует рассматриваемый сценарий, при котором помехи, создаваемые бортовым передатчиком UAS, попадают в основной лепесток ДН антенны бортового приемника системы ALS. При этом полагалось, что коэффициент шума приемника составляет 10 дБ, КУ приемной антенны равен 8 дБи, полоса пропускания приемника ALS составляет 3 МГц. При указанных параметрах защитное расстояние для системы ALS, определённое в соответствии с (1), в рассматриваемом случае составляет 737 км (См. Табл.1), что существенно больше расстояния прямой видимости до UA 677 км, (См. Табл.1) для самолета при высоте захода на посадку.

 

Рисунок 1

1.2 UAS и MPR

Рисунок 2 иллюстрирует рассматриваемые сценарии, при которых помехи, создаваемые бортовым передатчиком БАС, попадали в основной лепесток или в боковые лепестки ДН антенны бортового приемника системы MPR. Полагалось, что КУ антенны по основному лепестку ДН составляет 30 дБи, а по боковым лепесткам КУ антенны равен 13 дБи. Полоса пропускания приемника MPR полагалась равной 0,5 МГц, а коэффициент шума приемника MPR равным 8 дБ. Полученные результаты показали, что для обоих случаев необходимые защитные расстояния 29 572 км и 4177 км (cм. Табл.1), определённые в соответствии с (1), превосходят дальность прямой видимости более 903 км. (cм. Табл.1).

Рисунок 2

1.3 UAS и SBR

Рисунок 3 иллюстрирует рассматриваемые сценарии, при которых помехи, создаваемые бортовым передатчиком UAS, попадали в основной лепесток или в боковые лепестки ДН антенны наземного приемника системы SBR. Полагалось, что КУ антенны по основному лепестку ДН составляет 43 дБи, а для боковых лепестков КУ антенны равен 24 дБи. Полоса пропускания приемника SBR полагалась равной 25 МГц, а коэффициент шума приемника SBR равным 6,5 дБ. Полученные результаты показали, что для обоих случаев необходимые защитные расстояния 23119 км и 2594 км (cм. Табл.1), определённое в соответствии с (1), превосходит дальность прямой видимости (более 464 км, cм. Табл.1).

 

Рисунок 3

1.4 UAS и RSMS

Рисунок 3 иллюстрирует рассматриваемые сценарии, при которых помехи, создаваемые бортовым передатчиком БАС, попадали в основной или в боковые лепестки ДН антенны бортового приемника системы RSMS. Полагалось, что КУ антенны RSMS по основному лепестку ДН составляет 13 дБи, а по боковым лепесткам равен –4 дБи, полоса пропускания приемника RSMS полагалась равной 2,0 МГц, а коэффициент шума приемника RSMS равным 6 дБ. Полученные в соответствии с (1) результаты показали, что в случае помех по основному лепестку ДН необходимое защитное расстояние 2787 км (см. Табл.1), превосходит дальность прямой видимости (более 611 км, см. Табл.1). В случае помех по боковым лепесткам оно составляет 394 км.

 

Рисунок 4

1.5 Выводы

Проведенные исследования показали, что совместимость БАС с системами ВРНС в полосе частот 15,4-15,5 ГГц возможна только на основе частотно-территориального планирования, выполнить которое весьма затруднительно в связи с большим количеством UAS, предполагаемых к одновременному использованию в необособленном воздушном пространстве.

Следует также отметить, что при проведении данных исследований рассматривались только дуэльные сценарии помехового воздействия передатчика UA на приёмники ВРНС. Учёт множественной помехи, связанный с планируемым массовым применением UA в неразделённом воздушном пространстве к существенному увеличению полученных защитных расстояний.

2 Совместимость бортового передатчика UAS, работающего в полосе 15,4-15,5 ГГц и приемника РАС, работающего в смежной полосе 15,35-15,4 ГГц

2.1 Анализ

При проведении исследований совместимости рассматривался сценарий возможных помех, показанный на Рисунке 1 с учетом следующих ограничений и допущений:

1) Передатчик UA может создавать вредную помеху приемнику системы РАС как по главному лепестку, так и по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны РАС;

2) Использована модель распространения в свободном пространстве в соответствии с Рекомендацией МСЭ-R Р.528;

3) Технические характеристики и критерий защиты РАС соответствуют Рекомендации МСЭ‑R RA.769.

 

Рисунок 5

Для анализа совместимости наземного приемника РАС и бортового передатчика UA использовался критерий предельно возможного уровня помех Imax на входе приемника РАС:

I = Imax, (4)

который в рассматриваемом диапазоне частот составляет –202 дБВт.

Следует отметить, что данный критерий, приведенный в Рекомендации МСЭ‑R RA.769 является весьма жёстким, что объясняется весьма высокими требованиям к чувствительности приёмников РАС, обусловленными их целевым назначением.

Мощность внеполосных помех I (Вт), создаваемых передатчиком UA на входе приемника РАС, определяется с помощью выражения:

, (5)

где:

Рua: мощность внеполосных помех от передатчика UA, излучаемая в полосе частот приемника станции РАС (Вт);