SYSTEMES DE COMMUNICATIONS SPATIALES
                         Telecom Bretagne - Toulouse
                         ISAE/Ca...
REMERCIEMENTS

           Les auteurs de ce document (Fabien Buleux et Sébastien Prat) tiennent à remercier les
personnes ...
TABLE DES MATIÈRES
Remerciements.............................................................................................
INDEX DES ILLUSTRATIONS
Illustration 1: Placé à 15°W, le satellite couvre l'Europe...........................................
ABRÉVIATIONS, NOTATIONS ET ACRONYMES
    APS4              Demande pour la coordination

     BSS              Broadcastin...
INTRODUCTION

             Nous sommes un nouvel opérateur souhaitant développer une offre DTH couvrant
l’Europe. Pour cel...
I. DISPOSITIONS DE L'UIT


              Il existe un certain nombre de dispositions définies à l’UIT qui régissent l’accè...
A. Article 5: liste des bandes de fréquences


             L'Article 5 de l'UIT-R détaille pour l'ensemble des bandes de ...
B. Articles 9 et 11: dispositions régissant la coordination et la notification



1. Procédure de régularisation par ficha...
L'API, la demande de notification et la notification doivent être soumises à l'UIT en
  format électronique. Toutes les ad...
2. Procédure de diligence due

             Si le satellite n'est pas mis en service avant la fin de la période de validit...
C. Article 21: services terrestres et spatiaux


L'Article 21 concerne les fréquences supérieures à 1GHz et les dispositio...
D. Annexe 5: identification des administrations identifiées


            L'Annexe 5 nous donne les conditions techniques,...
E. Annexe 8: méthode de calcul des interférences


            Tout lien satellite montant ou descendant peut éventuelleme...
II. RÉPERTOIRE DES SATELLITES EUTELSAT ET SES COUVRANT L'EUROPE


            Ce troisième chapitre a pour objectif de rép...
B. Satellites SES


             SES SA (Société Européenne des Satellites) est un opérateur privé de satellites de
téléco...
Parmi les satellites listés dans le tableau ci dessus, nous retiendrons les satellites en
bandes de fréquence non planifié...
Illustration 9: ASTRA 1M                           Illustration 10: ASTRA 2B




  Illustration 11: ASTRA 2C              ...
2. SES Sirius

            Le tableau suivant répertorie les satellites SES Sirius en bande de fréquence Ku
fournissant un...
3. SES NSS

            Le tableau suivant répertorie les satellites SES NSS en bande de fréquence Ku
fournissant un servi...
C. Satellites Eutelsat

             Eutelsat (Europe Intercommunications Satellite Organization) est une société anonyme
...
Nous pouvons alors nous intéresser à leur zone de couverture :



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Eutelsat




 Illustration 18: Eutelsat W1        Illustration 19: Eutelsat W2




Illustration 20: W3A Spot A         Ill...
Hot Bird and Euro Bird




 Illustration 24: HotBird 6                       Illustration 25: HotBird 8




 Illustration ...
D. Positionnements envisageables pour notre satellite


           De manière générale, les satellites dont les zones de c...
III. CALCUL DES INTERFÉRENCES ET CHOIX DES PARAMÈTRES


                                                                  ...
Ainsi, nous notons que le gain de l'antenne dépend de l'angle  d'arrivée du signal sur
    l'antenne. Cet angle  dépend ...
A présent, nous considérons pour chacune des trois bande de fréquences choisie pour le
service DTH (partie I.A) , l'ensemb...
Les résultats sont présentés grâce aux courbes suivantes :

Pour la bande allant de 10,95 à 11,2 GHz :




          Illus...
Pour la bande allant de 11,45 à 11,7 GHz :




       Illustration 34: Augmentation de la température de bruit du système ...
Pour la bande allant de 12,50 à 12,75 GHz :




       Illustration 36: Augmentation de la température de bruit du système...
Pour conclure sur les calculs d'interférences, nous pouvons définir pour chacune des
bandes considérées, un ensemble de po...
IV. ÉTAT DES LIEUX À L'UIT POUR LES POSITIONS POSSIBLES


A. Étude des « filings »


             Il s'agit d'affiner le c...
A la lumière de ces différents éléments, nous pouvons commenter les tableaux suivants :




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Nom                   Numéro de notice   Long       Adm     Etat dossier Date dossier 12500 12550 12600 12650 12700 12750
...
Les calculs d'interférences sont réalisés pour chaque bande de fréquences (voir annexe 4 pour les
calculs intermédiaires) ...
CONCLUSION


             Ainsi, après avoir répertorié les satellites géostationnaires de SES et Eutelsat offrant une
cou...
BIBLIOGRAPHIE


Site internet d'Eutelsat : http://www.eutelsat.com/fr/home/ [2009] ;

Site internet d'Astra : http://www.s...
ANNEXES


Annexe 1 - Programme Matlab pour calculer les interférences :


clear;
clf;
PIRE=50;
freq=11.075; %(c'est la pre...
Annexe 2 - Diagramme de Gantt :


Etat d'avancement le 17/03/2009




Illustration 40: Diagramme de Gantt




            ...
Annexe 3 - Digramme concept




Illustration 41: Diagramme concept




                                     41/ 45
Annexe 4 - Évaluation des interférences

Cette évaluation s'effectue en quatre étapes :

   –   Calcul du C/N :

         ...
–    Évaluation de la marge

        Il s'agit alors d'évaluer la différence entre le C/I obtenu et celui requis.

Les rés...
Annexe 5 – Satellites et positions utilisés pour les calculs


            Le tableau ci-dessous représentent les différen...
Annexe 6 – Calcul de l'augmentation de température


                            Le tabeau ci-dessous permet de calculer p...
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Rapport Choix Espace Orbital

  1. 1. SYSTEMES DE COMMUNICATIONS SPATIALES Telecom Bretagne - Toulouse ISAE/Campus de SUPAERO 10 Avenue Edouard Belin BP 44004 F-31028 Toulouse Cedex 04 http://www.telecom-bretagne.eu/ Applications et services Identification d’espaces orbitaux géostationnaires libres pour offrir une couverture DTH sur l’Europe Mars 2009 Fabien BULEUX Fabien.buleux@telecom-bretagne.eu Sébastien PRAT Sebastien.prat@telecom-bretagne.eu Version finale Tuteur : Alexis MARTIN EADS Astrium
  2. 2. REMERCIEMENTS Les auteurs de ce document (Fabien Buleux et Sébastien Prat) tiennent à remercier les personnes suivantes pour leur aide précieuse et leur support : – Alexis Martin, EADS Astrium ; – Laurent Franck, TELECOM Bretagne ; – François Mathet, intervenant extérieur pour TELECOM Bretagne . 2/45
  3. 3. TABLE DES MATIÈRES Remerciements.....................................................................................................................................2 Abréviations, notations et acronymes...................................................................................................5 Introduction..........................................................................................................................................6 I. Dispositions de l'UIT.........................................................................................................................7 A. Article 5: liste des bandes de fréquences....................................................................................8 B. Articles 9 et 11: dispositions régissant la coordination et la notification..................................9 1. Procédure de régularisation par fichage (« filings »)..............................................................9 2. Procédure de diligence due...................................................................................................11 3. Détermination et besoin de coordination..............................................................................11 4. Satellites papiers...................................................................................................................11 C. Article 21: services terrestres et spatiaux ................................................................................12 D. Annexe 5: identification des administrations identifiées..........................................................13 E. Annexe 8: méthode de calcul des interférences........................................................................14 II. Répertoire des satellites Eutelsat et SES couvrant l'Europe .........................................................15 A. Choix du segment d'arc orbital possible...................................................................................15 B. Satellites SES............................................................................................................................16 1. SES ASTRA..........................................................................................................................16 2. SES Sirius.............................................................................................................................19 3. SES NSS...............................................................................................................................20 C. Satellites Eutelsat......................................................................................................................21 D. Positionnements envisageables pour notre satellite..................................................................24 III. Calcul des interférences et choix des paramètres.........................................................................25 IV. État des lieux à l'UIT pour les positions possibles.......................................................................32 A. Étude des « filings »..................................................................................................................32 B. Étude du C/I..............................................................................................................................34 Conclusion..........................................................................................................................................36 Bibliographie......................................................................................................................................37 Annexes .............................................................................................................................................38 Annexe 1 - Programme Matlab pour calculer les interférences :..................................................38 Annexe 2 - Diagramme de Gantt : ................................................................................................39 Annexe 3 - Digramme concept......................................................................................................40 Annexe 4 - Évaluation des interférences.......................................................................................41 Annexe 5 – Satellites et positions utilisés pour les calculs ...........................................................43 Annexe 6 – Calcul de l'augmentation de température...................................................................44 3/ 45
  4. 4. INDEX DES ILLUSTRATIONS Illustration 1: Placé à 15°W, le satellite couvre l'Europe...................................................................17 Illustration 2: Placé à 30°W, le satellite couvre l'Europe...................................................................17 Illustration 3: ASTRA 1C...................................................................................................................18 Illustration 4: ASTRA 1E...................................................................................................................18 Illustration 5: ASTRA 1G..................................................................................................................18 Illustration 6: ASTRA 1H..................................................................................................................18 Illustration 7: ASTRA 1L...................................................................................................................19 Illustration 8: ASTRA 1KR................................................................................................................19 Illustration 9: ASTRA 1M..................................................................................................................19 Illustration 10: ASTRA 2B.................................................................................................................19 Illustration 11: ASTRA 2C.................................................................................................................19 Illustration 12: ASTRA 3A................................................................................................................19 Illustration 13: Sirius 4.......................................................................................................................20 Illustration 14: Atlantic Bird 1...........................................................................................................22 Illustration 15: Atlantic Bird 2...........................................................................................................22 Illustration 16: Atlantic Bird 3...........................................................................................................22 Illustration 17: Atlantic Bird 4...........................................................................................................22 Illustration 18: Eutelsat W1................................................................................................................23 Illustration 19: Eutelsat W2................................................................................................................23 Illustration 20: W3A Spot A...............................................................................................................23 Illustration 21: W3A Spot B...............................................................................................................23 Illustration 22: Eutelsat W6................................................................................................................23 Illustration 23: Eutelsat Sesat.............................................................................................................23 Illustration 24: HotBird 6 ..................................................................................................................24 Illustration 25: HotBird 8...................................................................................................................24 Illustration 26: Hot Bird 9..................................................................................................................24 Illustration 27: Euro Bird 2.................................................................................................................24 Illustration 28: Euro Bird 1.................................................................................................................24 Illustration 29: Euro Bird 3.................................................................................................................24 Illustration 30: Gain de l'antenne de la station terrestre selon l'angle d'arrivée du signal..................26 Illustration 31: Définition de l'angle selon la position des satellites qui interfèrent.........................27 Illustration 32: Augmentation de la température de bruit du système due aux interférences ...........29 Illustration 33: On applique le critère de 6% vis à vis de l'augmentation relative de bruit................29 Illustration 34: Augmentation de la température de bruit du système due aux interférences ...........30 Illustration 35: On applique le critère de 6% vis à vis de l'augmentation relative de bruit................30 Illustration 36: Augmentation de la température de bruit du système due aux interférences............31 Illustration 37: On applique le critère de 6% vis à vis de l'augmentation relative de bruit................31 Illustration 38: Dossiers déposes à l'UIT pour la bande 11,45 à 11,70 GHz......................................34 Illustration 39: Dossiers déposes à l'UIT pour la bande 12,50 à 12,75 GHz......................................35 Illustration 40: Diagramme de Gantt..................................................................................................40 Illustration 41: Diagramme concept...................................................................................................41 4/45
  5. 5. ABRÉVIATIONS, NOTATIONS ET ACRONYMES APS4 Demande pour la coordination BSS Broadcasting Satellite Services BR Bureau des Radio communications C/I Carrier over Interference C/N Rapport de puissance porteuse sur bruit DTH Direct To Home Filing Dossier de demande de fréquence (au sens UIT du terme) FM/TV Radio/Télévision FSS Fixed Satellite Services G/T Facteur de mérite de l'antenne GHz Giga Hertz MIFR Master International Frequency Register MHz Mega Hertz NGSO Orbite Satellite Non Géostationnaire RR Radio Regulations SCPC Single Channel Per Carrier UIT Union Internationale des Télécommunications UIT-R Union Internationale des Télécommunications – secteur des Radiocommunications WRC World Radiocommunication Conference 5/ 45
  6. 6. INTRODUCTION Nous sommes un nouvel opérateur souhaitant développer une offre DTH couvrant l’Europe. Pour cela nous devons opérer un satellite conformément aux objectifs de la mission, en terme de bandes de fréquences choisies, position orbitale et couverture géographique. Notre démarche s'articule autour de la structure suivante. Premièrement, il existe un certain nombre de dispositions définies à l’UIT qui régissent l’accès à l’orbite et au spectre. Ces dispositions s’appliquent au niveau international et sont décrites dans le « ITU Radio Regulations book ». Il convient donc de s’intéresser à ces dispositions, générales ou particulières, à prendre en compte pour mettre en place notre offre. Deuxièmement, il s’agit d’effectuer un choix de couverture géographique. Ceci nous permettra de définir l’arc orbital à considérer pour un angle d’élévation minimum E sat donné. Troisièmement, nous allons répertorier les satellites existants des opérateurs majeurs sur la zone Europe : Eutelsat et Astra. Il s’agit d’effectuer un listing des positions orbitales occupées, des bandes de fréquences utilisées, des zones couvertes pour chacune des bandes ; ceci dans le but d’obtenir un panorama le plus exhaustif possible de l’occupation orbitale. L’objectif est de réaliser un premier classement entre les différentes positions orbitales et les bandes de fréquences non utilisées afin de savoir où pourrait être positionné notre satellite. Quatrièmement, nous définirons un ensemble de paramètres techniques pertinents des stations terrestres et du satellite pour l’offre DTH que nous souhaitons mettre en place. Ainsi, nous ∆T pourrons affiner le classement effectué précédemment à l’aide du paramètre qui quantifie le T niveau d’interférence entre systèmes. Pour cela nous serons amenés à considérer les satellites adjacents à notre position visée et à utiliser les paramètres de ces satellites que nous avons répertoriés dans les questions antérieures. Il s’agit en quelque sorte de classer les positions orbitales par niveau d’interférence. Cinquièmement, il s’agit d’affiner le classement ainsi réalisé en y associant les données des différents dossiers déposés à l’UIT (dénommés « filings »). En effet, les opérateurs tels qu’Eutelsat et Astra soumettent des dossiers de réservations de position orbitale et de fréquences avec pour principal objectif d’obtenir les droits pour opérer un satellite. Cependant certains de ces dossiers pourraient être qualifiés de spéculatifs et ne sont pas directement liés à un projet satellite. Une analyse comparative entre le niveau d’avancement de ces dossiers et nos combinaisons positions orbitales / bande de fréquences permettra d’affiner encore mieux notre classement afin de disposer d’un meilleur compromis en termes technique et réglementaire. Pour conclure, l’objectif final est donc de réaliser un classement des solutions disponibles au regard des dispositions réglementaires de l’UIT, de la situation en orbite, des filings déposés et de divers paramètres techniques pertinents. 6/45
  7. 7. I. DISPOSITIONS DE L'UIT Il existe un certain nombre de dispositions définies à l’UIT qui régissent l’accès à l’orbite et au spectre. Ces dispositions s’appliquent au niveau international et sont décrites dans le « ITU Radio Regulations book ». Il convient donc de s’intéresser à ces dispositions, générales ou particulières, à prendre en compte pour mettre en place notre offre : - Article 5 : liste des bandes de fréquences. - Article 9 et 11 : dispositions régissant la coordination et la notification (deux étapes importantes dans le processus d’allocation de fréquences) - Article 21 : règles concernant les densités spectrales de puissance autorisées. - Appendice 5 : identification des administrations identifiées - Appendice 8 : méthode de calcul pour déterminer si la coordination est nécessaire via le ∆T calcul de . T Dans cette première étape, nous synthétisons et traduisons autant que possible ces articles afin de dégager les éléments essentiels à prendre en compte pour l’établissement de notre offre. Il ne s'agit donc pas d'une description exhaustive. Nous estimons ce travail comme représentant 10 % du travail à accomplir. 7/ 45
  8. 8. A. Article 5: liste des bandes de fréquences L'Article 5 de l'UIT-R détaille pour l'ensemble des bandes de fréquences comprises entre 9 kHz et 275 GHz, les services qui peuvent être mis en place sur ces bandes, dépendant des fréquences concernées, des pays et des zones géographiques telles que définies en début de l'Article. Plus particulièrement, cet article fait le lien entre les allocations de fréquences et les services pouvant y être déployés. Ainsi, on trouvera par exemple dans cet article, le tableau suivant que nous allons expliquer : Allocation to services 10-11.7 GHz Region 1 10.7-11.7 FIXED FIXED-SATELLITE (space-to-Earth) 5.441 5.484A (Earth-to-space) 5.484 MOBILE except aeronautical mobile Pour la bande de fréquence de 10,7-11,7 GHz en Région 1, il est possible de mettre en place des services FIXED, FIXED-SATELLITE et MOBILE. Ces différents services sont considérés comme services primaires puisqu'en majuscules. Ils sont prioritaires vis à vis d'éventuels services secondaires, ces derniers ayant pour obligation de ne pas causer d'interférences nuisibles aux services primaires. De plus, les services secondaires ne peuvent prétendre à une protection vis à vis des interférences que pourrait générer un service primaire. En outre, on retrouve dans ces tableaux de nombreuses notes de bas de page, relatives soit à un service particulier, soit à l'ensemble de la bande de fréquences. Ces notes sont très importantes puisqu'elles peuvent contenir des informations supplémentaires sur divers sujets tels que : • allocations supplémentaires de fréquences pour une zone donnée à l'intérieur de la région ; • allocations alternatives de fréquences pour une zone donnée à l'intérieur de la région ; • règles spécifiques à suivre pour une bande de fréquence et un service donnés. En tant qu'opérateur européen souhaitant développer un service de DTH sur l'Europe, nous devons nous intéresser aux bandes de fréquences de la Région 1 en lien descendant. De plus, nous avons fait le choix de nous concentrer sur les bandes non planifiées en bande Ku pour des services FSS où les dispositions de l'UIT-R sont moins complexes qu'en bandes planifiées et offrent une meilleure visibilité. Il en résulte que les bandes de fréquences à considérer sont les bandes suivantes en fond noir dont les fréquences sont exprimées en GHz : 10,7 10,95 11,20 11,45 11,70 12,20 12,50 12,75 8/45
  9. 9. B. Articles 9 et 11: dispositions régissant la coordination et la notification 1. Procédure de régularisation par fichage (« filings ») Les Articles 9 et 11 de l'UIT-R (Radio communications) régulent l'accès aux bandes de fréquences non planifiées. Cet accès est basé sur le principe de “premier arrivé, premier servi” (“first come, first served”). Ce principe signifie que les nouveaux réseaux de satellites doivent se coordonner avec les anciens réseaux déjà enregistrés. Nous présenterons ici une synthèse des règles de coordination spécifiées dans le Règlement des Radiocommunications (RR) et appliquées par le Bureau des Radio communications (BR) de l'UIT. Afin de sécuriser l'accès à cette ressource rare, une procédure de coordination en trois étapes est requise : – Proposition d'un ensemble d'Information Publique Avancée (API) à l'UIT ayant pour but d'informer toutes les administrations sur les bandes de fréquences envisagées par le système proposé. Pour cette étape, les données suivantes sont requises : - Nom du réseau et positions orbitales ; - Date de mise en service ; - Bandes de fréquences ; - Zone de service ; - Nature des services ; - Classe des stations. Si l'API a été reçue avant le 22/11/97, la date de publication de l'API est la date de référence pour la période de temps de validité du “filing” et pour l'application des règles de diligence requise (“due diligence”). La fin de la période de validité intervient à la date de publication de l'API plus six ans plus presque automatiquement une période de trois ans. Par contre, si l'API a été reçue après le 22/11/97, la date de réception de l'API devient la date de référence pour la période de temps de validité du système. La fin de la période de validité intervient à la date de réception de l'API plus sept ans. – Proposition d'un ensemble de coordination (demande pour la coordination ou APS4) afin d'apporter les caractéristiques techniques du système : - Caractéristiques du réseau ; - Caractéristiques du réseau satellite pour la réception à la station spatiale ; - Caractéristiques du réseau satellite pour la transmission depuis la station spatiale ; - Caractéristiques de la liaison complète. La date de réception de l'APS4 par le BR est la date de référence pour la protection et l'appréciation des priorités de coordination du système concerné. L'APS4 doit être envoyée 6 à 24 mois après la soumission de l’API. Les informations contenues dans la demande de coordination APS4 constitue la structure de travail pour les négociations bilatérales de coordination avec les administrations identifiées. Le processus de coordination peut durer plusieurs années. – Notification à l'UIT des droits limités obtenus après avoir conclu le processus de coordination : la notification est obligatoire pour la mise en service d'un satellite et elle représente une protection et une priorité par rapport aux systèmes futurs. Elle doit être soumise à l'UIT avant la fin de la période de validité du “filing”. La notification est l'approbation des droits d'utiliser le spectre radio et le réseau est enregistré dans le “Master International Frequency Register” (MIFR). 9/ 45
  10. 10. L'API, la demande de notification et la notification doivent être soumises à l'UIT en format électronique. Toutes les administrations soumettant un “filing” doivent payer une charge nominale pour couvrir le coût de traitement des “filing”par l'UIT. Reception Traitement Publication Date de mise en de l'UIT service 22/11/97 API Min 6 mois 2 ans en Max 2 ans moyenne 6 ans APS4 Le « filing » est temporairement Coordination entré dans la base de données 3 ans Demande de notification Notification Dessin 1: Procédure de régularisation du filing 10/45
  11. 11. 2. Procédure de diligence due Si le satellite n'est pas mis en service avant la fin de la période de validité, le “filing” est perdu. La diligence due consiste en une publication des données relatives à l’implémentation du système à satellite. L'information comprend le nom du fabricant de l'engin spatial, le nom de l'opérateur du satellite, la date contractuelle de livraison ainsi que le nombre de satellites, le nom du lanceur et la date contractuelle de lancement. Ne pas fournir les informations de diligence requise avant la fin de la période de validité du “filing” a pour conséquence la suppression du réseau satellite de la liste des systèmes soumis pour la coordination ou la notification, et celui-ci n'est plus pris en compte pour l'application des coordinations et des procédures d'enregistrement pour les autres réseaux. 3. Détermination et besoin de coordination Le seuil permettant de déterminer si la coordination des fréquences est requise avec un autre réseau satellite est basé sur l’augmentation relative de bruit (ΔT/T ) lié à l’introduction du nouveau réseau. Si cette valeur est supérieure à 6%, alors une coordination des fréquences est requise. Lorsque la demande de coordination est en phase d’examen par l’UIT, le Bureau calcul le ΔT/T de la manière suivante : chaque émission d'un nouveau satellite est considérée comme l'émission interférente et le ΔT/T est calculé pour l'émission de chaque satellite de chaque coté du nouveau satellite, en considérant l'émission “voulue”, jusqu'à 30 degrés vers l'extérieur de l'arc orbital depuis le nouveau satellite. Si le ΔT/T est supérieur à 6%, alors l'administration de ce réseau est identifiée comme administration du réseau pouvant être affecté par le nouveau réseau et l'administration du nouveau réseau doit chercher à se coordonner avec cette administration. Toutes les administrations identifiées de cette manière sont publiées sur la première page de l'APS4. Le Bureau identifie, d'une manière exhaustive, toutes les administrations avec lesquelles le nouveau réseau doit être coordonné. Cependant, la procédure est inutilement prudente et des réseaux aussi éloignés que 20 à 30 degrés sur l'arc orbital peuvent être identifier. (Cette situation peut intervenir, par exemple si l'énergie d'une porteuse SCPC sensible, sur un satellite “voulu” se retrouve dispersée dans la bande de fréquence d'un signal FM/TV du satellite “interfèrent”). En réalité, cela ne devrait pas être un problème pour des séparations aussi importantes. En pratique, seuls les satellites les plus proches déterminent si le nouveau réseau peut être coordonné. Pour résumer, si, pour n'importe quelle combinaison des émissions voulue et interférente, la valeur du ΔT/T excède 6%, alors une coordination des fréquence est requise. 4. Satellites papiers Le processus des “filings” a parfois été employé de manière abusive et de nombreux réseaux, pour lesquels aucun plan concret et immédiat n'existe, ont leur “filings”. De tels réseaux sont souvent qualifiés de “satellites papier”. Il est cependant difficile, a priori, de dresser un état des lieux des “satellites papiers”, et leur présence peut faire paraître les coordinations plus complexes qu'elles ne le sont en réalité. 11/ 45
  12. 12. C. Article 21: services terrestres et spatiaux L'Article 21 concerne les fréquences supérieures à 1GHz et les dispositions relatives aux puissances des stations de Terre ou spatiales (que ce soit pour les services terrestres ou les services spatiaux) et se décompose en plusieurs sections : – le choix des sites et des fréquences; Le choix des sites et des fréquences doivent respecter les recommandations de l'UIT concernant les séparations géographiques entre les stations terrestres et les stations spatiales. Concernant les bandes de fréquences comprises entre 10 et 15 GHz, l'écart angulaire minimum entre l’axe de rayonnement maximal d’une station terrestre et l’orbite des satellites géostationnaires est de 1,5°. – les limites de puissances d'émission des stations terriennes associées à un réseau de satellites; Pour des fréquences comprises entre 1 et 15 GHz, la puissance isotropique rayonnée émise d'une station terrienne vers un satellite ne doit pas excéder (excepté pour pour la recherche spatiale pour les transmissions lointaines), +40 dBW dans n'importe quelle bande de fréquence de 4 kHz pour θ < 0° +40 + 3θ dBW dans n'importe quelle bande de fréquences de 4 kHz pour 0° < θ < 5° avec θ l'angle d'élévation de l’horizon vu du centre de rayonnement de l'antenne de la station terrienne. Il n'y a pas de restriction pour des angles de site de l’horizon supérieurs à 5°. – l'angle d'élévation minimum pour une station terrienne émettant vers un satellite ; Les stations terrestres émettant vers des satellites ne doivent pas transmettre avec un angle d'élévation inférieur à 3°, à l'exception de la recherche spatiale pour les transmissions proches (5°) ou lointaines (10°), ou par autorisation spéciale de l'administration requise. Mais la disposition la plus importante de l’Article 21 concerne les limites de puissance surfacique produites par les stations spatiales. Ces limites dépendent de la bande de fréquence de la transmission (0.7-11.7 GHz, 11.7-12.5 GHz, ou 12.2-12.75 GHz dans le cadre de notre étude), et de l'angle d'arrivé au dessus de l'horizon (entre 0° et 5°, entre 5° et 25° ou entre 25° et 90°). Ces limites varient entre -150 et -114 W/m2. 12/45
  13. 13. D. Annexe 5: identification des administrations identifiées L'Annexe 5 nous donne les conditions techniques, selon les différentes bandes de fréquences, où s'applique la coordination relative à l'Article 9. Plusieurs cas sont présentés, et pour chaque cas plusieurs conditions impliquant l'application de la procédure relative à l'Article 9. De manière synthétique et non exhaustive, ces conditions sont: – le chevauchement de bande de fréquences. La méthode à utiliser est alors de vérifier quelles fréquences et quelles bandes de fréquences sont assignées ; – la présence de réseaux dans l’arc de coordination, qui es tde 9° pour la bande Ku. Tous les réseaux compris entre -9° et +9° par rapport à la position du nouveau réseau seront considérés comme victime. – Le calcul du ΔT/T 13/ 45
  14. 14. E. Annexe 8: méthode de calcul des interférences Tout lien satellite montant ou descendant peut éventuellement générer des interférences sur un lien voisin d'un autre système satellite. L'annexe 8 détaille la méthode de calcul pour  T  déterminer si la coordination est nécessaire via le calcul de . T Plus en détail, on note qu'il existe une large variété de cas : si l'on considère un système S et un système S', ils peuvent interférer l'un sur l'autre sur les liens descendants, sur les liens montants ou sur les deux. De plus, ils peuvent interférer dans le même sens (lien descendant sur lien descendant par exemple) ou dans des sens opposés (lien descendant sur lien montant par exemple). L'Annexe 8 prend en compte l'ensemble des cas pour calculer l'augmentation relative de température de bruit au niveau du récepteur final. Comme expliqué à la section concernant les Articles 9 et 11, la coordination sera nécessaire si l'augmentation de la température de bruit relative dépasse un seuil, fixé à 6%. Dans notre cas particulier, à savoir deux systèmes S et S', nous considérons les interférences générées entre les liens descendants seulement. Dans ce cas, nous utilisons les formules suivantes pour calculer l'augmentation de la température de bruit du récepteur, c'est à dire au niveau de la station terrestre du système S', en raison des interférences causées par le système S : PIRE sat⋅G es T es ' = k⋅L fs  A noter qu'ici PIRE sat est la PIRE du satellite S en direction de la station terrienne considérée : puisqu'il s'agit d'interférence du système S sur S', le gain de l'antenne du satellite S n'est pas maximal puisque la station terrienne de S' n'est pas dans la direction du lobe principal mais dans la direction des lobes secondaires. On considère dans ce cas que la station terrestre de S' est située dans la zone à -3dB de l'antenne de S. Il s'agit donc ici de la PIRE du satellite S auquel on retranche 3dB. De plus Ges est le gain de l'antenne du réception de la station terrienne S dans la direction du satellite S'. C'est donc un le gain de l'antenne vis à vis d'un lobe secondaire. Il existe des modèles du gabarit du gain de l'antenne défini par l'UIT-R. Nous utiliserons un de ces modèles dans la suite pour déterminer le gain de l'antenne de réception de la station terrestre. Une fois l'augmentation de la température de bruit calculée, il s'agit de vérifier si  T  ≤seuil où le seuil vaut 6%. Si ce critère est dépassé alors il est nécessaire d'avoir recours à T la coordination. 14/45
  15. 15. II. RÉPERTOIRE DES SATELLITES EUTELSAT ET SES COUVRANT L'EUROPE Ce troisième chapitre a pour objectif de répertorier les satellites existants des opérateurs majeurs sur la zone Europe : Eutelsat et SES. Il s’agit d’effectuer un listing des positions orbitales occupées, des bandes de fréquences utilisées, des zones couvertes pour chacune des bandes ; ceci dans le but d’obtenir un panorama le plus exhaustif possible de l’occupation orbitale. En procédant par élimination, cette étape nous permettra d’identifier un certain nombre de positions orbitales disponibles associés à des bandes de fréquences et des zones géographiques. L’objectif est de réaliser un premier classement entre les différentes positions orbitales et les bandes de fréquences non utilisées afin de savoir où pourrait être positionné notre satellite. A. Choix du segment d'arc orbital possible Il s’agit ici d’effectuer un choix de couverture géographique sur l'Europe pour notre satellite. Si l'on s'inspire de ce qui existe déjà, par exemple de la zone de couverture géographique du satellite d'Eutelsat HotBird 9, nous pouvons définir la zone suivante : [10°W – 25°E] et [30°N- 60°N]. Cette zone permet de couvrir l'ensemble du marché européen. Il en découle un ensemble de positions possibles sur l’arc orbital pour notre satellite géostationnaire. Ainsi si l'on décide que l'ensemble des stations terriennes dans la zone choisie doivent avoir un angle d’élévation Esat minimum égal à 15° vis à vis de notre satellite, on obtient que le satellite pourra être placé le long de l'arc orbital aux positions suivantes : de 15°W à 30°E. On vérifie à l'aide des deux images ci-dessous, qu'en nous plaçant aux positions extrêmes de l'arc orbital (15°W et 30°E) on couvre correctement l'ensemble de la zone géographique définie avec un angle d'élévation Esat minimum égal à 15° qui est ici matérialisé ici sous le forme de la ligne jaune. Illustration 1: Placé à 15°W, le satellite couvre Illustration 2: Placé à 30°W, le satellite couvre l'Europe, la ligne jaune matérialise la limite l'Europe, la ligne jaune matérialise la limite Esat=15°. Esat=15°. 15/ 45
  16. 16. B. Satellites SES SES SA (Société Européenne des Satellites) est un opérateur privé de satellites de télécommunications, fondé en 1985 et basé à Betzdorf au Luxembourg. SES est formée de plusieurs entités dont les principales sont : SES ASTRA, SES Americom , SES New Skies et SES Sirius. L'Europe est couverte en DTH principalement par des satellites de SES ASTRA, mais également par des satellites de New Skies et SES Sirius. Nous allons ici nous intéresser aux satellites de ces trois entités couvrant l'Europe par un service DTH en bande de fréquences Ku non planifiées. 1. SES ASTRA Le tableau suivant répertorie les satellites SES Astra en bande de fréquence Ku fournissant un service DTH sur l'Europe. Bande de fréquence [GHz] Position Satellite Informations complémentaires 10.95-11.20 11.45-11.70 12.50-12.75 [° Est] ASTRA 1C x 5,00 ASTRA 1F 19,20 Lancement : 08/04/1996 bande BSS planifiée ASTRA 1H x 19,20 Lancement : 18/06/1999 ASTRA 1KR x x 19,20 Lancement : 20/04/2006 ASTRA 1L x x x 19,20 Lancement : 04/05/2007 ASTRA 1M x 19,20 Lancement : 05/11/2008 ASTRA 1E x x 23,50 Lancement : 19/10/1995 ASTRA 1G x 23,50 Lancement : 02/12/1997 ASTRA 3A x 23,50 Lancement : 29/03/2002 SES Astra ASTRA 2A 28,50 Lancement : 30/08/1998 bande BSS planifiée ASTRA 2B x 28,50 Lancement : 14/09/2000 ASTRA 2D 28,50 Lancement : 19/12/2000 bande BSS planifiée ASTRA 2C x 28,50 Lancement : 16/06/2001 ASTRA 1D 31,50 bande BSS planifiée Retired : ASTRA 5A 31,50 Déplacé sur une orbite cimetière Future : ASTRA 1N 19,20 Lancement : 2011 ASTRA 3B 23,50 Lancement : fin 2009 16/45
  17. 17. Parmi les satellites listés dans le tableau ci dessus, nous retiendrons les satellites en bandes de fréquence non planifiées et qui sont ou seront en activité les cinq prochaines années. Nous pouvons alors nous intéresser à leur zone de couverture : Illustration 3: ASTRA 1C Illustration 4: ASTRA 1E Illustration 5: ASTRA 1G Illustration 6: ASTRA 1H Illustration 7: ASTRA 1L Illustration 8: ASTRA 1KR 17/ 45
  18. 18. Illustration 9: ASTRA 1M Illustration 10: ASTRA 2B Illustration 11: ASTRA 2C Illustration 12: ASTRA 3A Pour tous les satellites ASTRA étudiés ci-dessus (Excepté pour Astra 3 A centré sur l'Allemagne), le Royaume-Unis, la France, l'Allemagne, l'Italie et l'Espagne sont à l'intérieur de la zone à Θ-3dB. Comme cette zone correspond à celle visée par notre futur satellite, nous les considérerons donc tous pour la suite de notre étude. 18/45
  19. 19. 2. SES Sirius Le tableau suivant répertorie les satellites SES Sirius en bande de fréquence Ku fournissant un service DTH sur l'Europe : Bande de fréquence [GHz] Position Satellite Informations complémentaires 10.95-11.20 11.45-11.70 12.50-12.75 [° Est] SIRIUS 4 / Lancement : 18/11/2007 x 4,8 SES Sirius Astra 4A Duréee de vie : min 15ans Utilisé comme back-up de SIRIUS 4. SIRIUS 3 5,00 bande BSS planifiée SIRIUS 5 5,00 Lancement : 2011 Nous nous intéresserons ici uniquement au satellite Sirius 4 dont la zone de couverture est : Illustration 13: Sirius 4 Sirius 4 couvre l'Europe de l'ouest avec un gain maximal pour la France, l'Espagne, l'Italie et l'Allemagne. 19/ 45
  20. 20. 3. SES NSS Le tableau suivant répertorie les satellites SES NSS en bande de fréquence Ku fournissant un service DTH sur l'Europe : Bande de fréquence [GHz] Position Satellite 10.95-11.20 11.45-11.70 12.50-12.75 [° Est] NSS 7 x x x -27,00 IS 603 x x -25,00 SES NSS NSS 703 x x x 57,00 Future : NSS 14 x x x -27,00 NSS 12 x x x 57,00 Cependant, pour notre étude nous ne retiendrons que les satellites situés en orbite géostationnaire entre 15° Ouest et 30° Est. Les satellites SES NSS n'appartenant pas à cette fourchette, nous ne les prendrons pas en compte pour la suite de notre étude. 20/45
  21. 21. C. Satellites Eutelsat Eutelsat (Europe Intercommunications Satellite Organization) est une société anonyme créée en 1977 et dont le siège est basé à Paris. Le tableau suivant répertorie les satellites Eutelsat en bande de fréquence Ku fournissant un service DTH sur l'Europe. Bande de fréquence [GHz] Position Informations Satellite 10.95-11.20 11.45-11.70 12.50-12.75 [° Est] complémentaires Atlantic Bird 1 x x x -12,50 Atlantic Bird 2 x x x -8,00 Atlantic Bird 4 -7,00 bande BSS planifiée Atlantic Bird 3 x x x -5,00 EuroBird 4 x 4,00 Eutelsat W3A x x x 7 EuroBird9 9 bande BSS planifiée Eutelsat W1 x x x 10 Hotbird 6 x x 13 Eutelsat Hotbird 7A 13 Remplacé par Eurobird 9 Hotbird 8 x x x 13 Hotbird 9 x x x 13 Eutelsat W2 x x x 16 Eutelsat W6 x x x 21,5 EuroBird 2 x x x 25,5 EuroBird 1 x x 28,5 EuroBird 3 x x x 33 Eutelsat Sesat x x x 36 Eutelsat W4 36 bande BSS planifiée Parmi les satellites listés dans le tableau ci dessus, nous retiendrons les satellites en bandes de fréquence non planifiées et qui sont ou seront en activité les cinq prochaines années. 21/ 45
  22. 22. Nous pouvons alors nous intéresser à leur zone de couverture : Atlantic Bird Illustration 14: Atlantic Bird 1 Illustration 15: Atlantic Bird 2 Illustration 16: Atlantic Bird 3 Illustration 17: Atlantic Bird 4 Les satellites Atlantic Bird 1 à 3 concentrent leur puissance d'émission vers l'Europe de l'ouest tandis que Atlantic Bird 4 dirige son émission sur la Méditerranée (dont l'Italie et le sud de la France). 22/45
  23. 23. Eutelsat Illustration 18: Eutelsat W1 Illustration 19: Eutelsat W2 Illustration 20: W3A Spot A Illustration 21: W3A Spot B Illustration 22: Eutelsat W6 Illustration 23: Eutelsat Sesat 23/ 45
  24. 24. Hot Bird and Euro Bird Illustration 24: HotBird 6 Illustration 25: HotBird 8 Illustration 26: Hot Bird 9 Illustration 27: Euro Bird 2 Illustration 28: Euro Bird 1 Illustration 29: Euro Bird 3 De même, les satellites W, Sesat, Euro Bird et Hot Bird dirigent leur puissance vers l'ouest de l'Europe et les pays dont nous souhaitons assurer une prochaine couverture. Euro Bird 2 peut cependant faire figure d'exception; l'est de la Méditerranée est ici visé. 24/45
  25. 25. D. Positionnements envisageables pour notre satellite De manière générale, les satellites dont les zones de couvertures sont représentées ci- dessus couvrent quasiment tous les principaux pays de l'Europe de l'ouest ( France, Royaume-Unis, Allemagne), aussi bien pour les satellite ASTRA que Eutelsat. Notre objectif étant d'apporter une couverture TV à ces pays, pour notre étude, nous ne négligerons donc aucun des satellites dont nous avons étudié la zone de couverture. Postions orbitales et bandes de fréquences utilisées Unité d'occurence 8 7 6 5 4 12.50 - 12.75 GHz 3 11.45 -11.70 GHz 10.95 - 11.20 GHz2 1 0 -15,0 -12,3 -9,6 -6,9 -4,2 -1,5 1,2 3,9 6,6 9,3 12,0 14,7 17,4 20,1 22,8 25,5 28,2 30,9 33,6 Position [° Est] Unité Nombre d'occurrences par position orbitale d'occurence 6 5 4 3 Number of occurence per location 2 1 0 -15,0 -12,3 -9,6 -6,9 -4,2 -1,5 1,2 3,9 6,6 9,3 12,0 14,7 17,4 20,1 22,8 25,5 28,2 30,9 33,6 Position [° Est] 25/ 45
  26. 26. III. CALCUL DES INTERFÉRENCES ET CHOIX DES PARAMÈTRES ∆T Nous allons affiner le classement effectué précédemment à l’aide du paramètre qui T quantifie le besoin en coordination entre systèmes. Pour cela nous serons amenés à considérer les satellites adjacents à notre position visée pour notre propre satellite ainsi que les stations terriennes. Il s’agit en quelque sorte d'obtenir un classement des positions orbitales par niveau d’interférences et par bande de fréquences considérées Pour calculer ce paramètre tel que défini dans la partie I.E, il est nécessaire d'avoir accès à certaines grandeurs caractéristiques : – Au niveau des satellites qui interfèrent, il est nécessaire de connaître leurs PIRE sur la région que nous étudions, ainsi que les bandes de fréquences concernées. Il découle de la partie III que nous avons catalogué les satellites de SES et Eutelsat, pour lesquels d'ailleurs nous avons obtenu les PIRE ainsi que les fréquences associées. Nous disposons donc déjà des données. – Au regard des stations terriennes, puisque nous visons un service de DTH, les stations terrestres sont constituées d'antennes de diamètre de 60 à 80 cm sur la région européenne. Il est nécessaire de connaître le gabarit de leur courbe de gain, qui dépend de la direction d'arrivée des signaux. L'UIT a défini dans son document APL-UM-001, un ensemble de gabarits correspondant à diverses antennes utilisées dans les systèmes de communications par satellite. L'antenne APENST801V01 correspond à notre antenne de réception. Nous publions ci-dessous le gabarit extrait du document : Illustration 30: Gain de l'antenne de la station terrestre selon l'angle d'arrivéedu signal (courbe en gras). 26/45
  27. 27. Ainsi, nous notons que le gain de l'antenne dépend de l'angle  d'arrivée du signal sur l'antenne. Cet angle  dépend de la position du satellite interférant, du satellite victime et de la station terrestre, comme le montre le schéma ci-dessous, et détermine si l'on se trouve sur un lobe principal ou un lobe secondaire : Illustration 31: Définition de l'angle  selon la position des satellites qui interfèrent (extrait de The Satellite Communication Applications Handbook Par Bruce R. Elbert). Cet angle  est l'angle « topocentrique »  t que l'on peut calculer à partir de la formule suivante : où  t est la différence de position angulaire le long de l'arc orbital entre le satellite victime et le satellite interférant, d 1 et d 2 les distances entre chacun des satellites et la station terrienne (on fera l'approximation par la suite que d 1=d 2=37000 kms ). Il résulte de notre étude, que pour les angles  obtenus, nous nous situons sur une partie bien définie du gabarit de l'antenne de réception (lobe secondaire), dont le gain en dB correspond à l'équation 29−25⋅log et que nous utiliserons par la suite pour le calcul des interférences. – Enfin il faut aussi disposer de la température de bruit du système de la station terrestre : d'après nos cours et divers ouvrages sur les communications par satellite, une température de bruit de 170°K pour le système de réception DTH comprenant l'antenne mentionnée ci- dessous semble proche de la réalité. 27/ 45
  28. 28. A présent, nous considérons pour chacune des trois bande de fréquences choisie pour le service DTH (partie I.A) , l'ensemble des satellites de SES et Eutelsat qui émettent dans cette bande. Nous allons déplacer notre satellite le long de l'arc orbital et déterminer la température de bruit due aux interférences au niveau de la station terrestre de réception. Nous utilisons la formule définie en partie I.E et effectuons les calculs à l'aide d'un programme Matlab présenté en annexe 1. Pour effectuer ces calculs, nous avons choisis les valeurs suivantes pour les paramètres techniques clés détaillés ci-dessus : PIRE_sat Gain_es Pertes L_fs T_récepteur 50 dBW 29-25*log(φ) dBi 205 dB 170°K ∆T A noter qu'en annexe 6, figure un tableau excel, plus détaillé avec un exemple de calcul de . T 28/45
  29. 29. Les résultats sont présentés grâce aux courbes suivantes : Pour la bande allant de 10,95 à 11,2 GHz : Illustration 32: Augmentation de la température de bruit du système due aux interférences : la courbe rouge tient compte des 3 satellites les plus proches, la courbe bleue seulement du satellite le plus proche. Illustration 33: On applique le critère de 6% vis à vis de l'augmentation relative de bruit. 29/ 45
  30. 30. Pour la bande allant de 11,45 à 11,7 GHz : Illustration 34: Augmentation de la température de bruit du système due aux interférences : la courbe rouge tient compte des 3 satellites les plus proches, la courbe bleue seulement du satellite le plus proche. Illustration 35: On applique le critère de 6% vis à vis de l'augmentation relative de bruit. 30/45
  31. 31. Pour la bande allant de 12,50 à 12,75 GHz : Illustration 36: Augmentation de la température de bruit du système due aux interférences : la courbe rouge tient compte des 3 satellites les plus proches, la courbe bleue seulement du satellite le plus proche. Illustration 37: On applique le critère de 6% vis à vis de l'augmentation relative de bruit. 31/ 45
  32. 32. Pour conclure sur les calculs d'interférences, nous pouvons définir pour chacune des bandes considérées, un ensemble de positions orbitales pour notre satellite, où son placement ne générera pas d'interférences supérieur au seuil de 6%, ce qui nous obligerait à faire de la coordination : 10,95 – 11,2 GHz 11,45 – 11,70 GHz 12,50 – 12,75 GHz Aucune position ne convient. De 1,5°W à 3,5°E. De 1,6°W à 1,4°E. 32/45
  33. 33. IV. ÉTAT DES LIEUX À L'UIT POUR LES POSITIONS POSSIBLES A. Étude des « filings » Il s'agit d'affiner le classement ainsi réalisé en y associant les données des différents dossiers déposés à l’UIT (dénommés filings). En effet, les opérateurs tels qu’Eutelsat et Astra soumettent des dossiers de réservations de position orbitale et de fréquences avec pour principal objectif d’obtenir les droits pour opérer un satellite. Cependant certains de ces dossiers pourraient être qualifiés de spéculatifs et ne sont pas directement liés à un projet satellite. Une analyse comparative entre le niveau d’avancement de ces dossiers et nos combinaisons positions orbitales / bande de fréquences permettra d’affiner encore mieux notre classement afin de disposer d’un meilleur compromis en termes technique et réglementaire. ∆T Il résulte de la partie précédente en terme de positions orbitales conformes au critère de T inférieur au seuil de 6% que nous devons considérer les dossiers déposés à l'UIT ci-dessous, dont nous allons avant expliquer la lecture. En effet, nous avons filtrer les dossiers existants (qui sont très nombreux, plusieurs milliers de lignes d'un fichier excel) pour ne conserver que les dossiers pertinents, c'est-à-dire dont l'opérateur a passé le stade de coordination ou notification auprès de l'UIT. Ce premier tri permet de ne retenir de quelques dizaines de dossiers. Il en résulte la légende suivante, que l'on retrouve dans nos tableaux de l'UIT : Status Type de filing Requête de Coordination Notification (publication au MIFR) Non publié Publié Notons que l'étape de notification signifie que l'opérateur a obtenu le droit d'utiliser les fréquences concernées pour la longitude liée. Ceci garantit à l'opérateur un ensemble de protections réglementaires, qu'il n'a pas encore obtenu à l'étape de coordination. Si l'on revient à notre situation de nouvel opérateur, nous privilégierons les positions orbitales où les dossiers sont les moins avancés. De plus pour chaque dossier, il existe une date de dépôt du dossier, un numéro de dossier/notice, la longitude concernée, les bandes de fréquences concernées et bien sûr son état. Pour la même position, il peut y avoir plusieurs dossiers différents (avec des numéros différents) : cela signifie que la couverture géographique est différente, ce point d'ailleurs ne figure pas dans les données qui nous sont accessibles. Un autre point important est de tenir compte de la réputation de l'opérateur propriétaire du dossier : tous les opérateurs ne mènent pas à terme leur dossier, et certains dossiers peuvent donc être abandonnés. 33/ 45
  34. 34. A la lumière de ces différents éléments, nous pouvons commenter les tableaux suivants : Nom Numéro de notice Long Adm Etat dossier Date dossier 11450 11500 11550 11600 11650 11700 INTELSAT5A CONT4 90500572 -1 USA C 19840913 INTELSAT5A CONT4 90500634 -1 USA N 19890104 INTELSAT7 359E 90500770 -1 USA C 19900830 INTELSAT7 359E 90500770 -1 USA C 19970530 INTELSAT7 359E 94500331 -1 USA N 19940629 INTELSAT8 359E 94520198 -1 USA C 19940415 INTELSAT8 359E 94520198 -1 USA C 19970317 INTELSAT8 359E 94520198 -1 USA C 19990505 INTELSAT8 359E 94520198 -1 USA C 20021028 INTELSAT9 359E 98520135 -1 USA C 19980506 INTELSAT9 359E 98520135 -1 USA C 19981102 INTELSAT10 359E 100520245 -1 USA C 20000703 INTELSAT8 359E 103500098 -1 USA N 20030417 INTELSAT8 359E 103512065 -1 USA N 20030417 INTELSAT10 359E 104500367 -1 USA N 20040701 INTELSAT9 359E 107500335 -1 USA N 20070725 INTELSAT10 359E 107500486 -1 USA N 20071023 INTELSAT8 359E 307500059 -1 USA N 20030417 BIFROST-0.8W-2004 104520311 -0,8 NOR C 20041215 NSS-32 101520051 1 HOL C 20010801 GEOSAT KU 1E 101520279 1 F C 20010705 LUX-G3-1 103520556 1 LUX C 20031219 GEOSAT KU 1E 107500493 1 F N 20071113 NSS-32 108500015 1 HOL N 20080129 INTERSPUTNIK-1.2E-CK 104520224 1,2 BLR C 20041215 F-SAT-KU-E-1.6E 104520328 1,6 F C 20041231 LUX-G6-1 108520152 1,8 LUX C 20080618 NSS-20 101520006 2 HOL C 20010228 MONASAT-2E 105520375 2 MCO C 20051227 Illustration 38: Dossiers déposes à l'UIT pour la bande 11,45 à 11,70 GHz On remarque sans surprise que la situation est quasiment identique à celle de la bande 11.45-11.7 GHz. En effet, chaque dépôt de dossier étant payant, les opérateurs essaient dans la mesure du possible d’y inclure le maximum de bandes afin d’éviter des soumissions multiples. Très clairement, il apparaît que la position 1°W est à éviter : non seulement les dossiers sont nombreux et multiples, mais ils sont pour la plupart dans un état de notification et l'opérateur INTELSAT appartient aux opérateurs que l'on pourrait appeler crédibles dans leur démarche auprès de l'UIT. Autour des positions 1°E, 2°E et 3°E, la situation est aussi défavorable : il y a fort à parier que ces dossiers aboutiront. De ce premier tableau, il résulte que la position orbitale 0° est la moins défavorable pour la bande de 11,45 à 11,70 GHz. 34/45
  35. 35. Nom Numéro de notice Long Adm Etat dossier Date dossier 12500 12550 12600 12650 12700 12750 INTELSAT7 359E 90500770 -1 USA C 19900830 INTELSAT7 359E 94500331 -1 USA N 19940629 INTELSAT8 359E 94520198 -1 USA C 19940415 INTELSAT8 359E 94520198 -1 USA C 19990505 INTELSAT10 359E 100520245 -1 USA C 20000703 INTELSAT8 359E 103512065 -1 USA N 20030417 INTELSAT10 359E 104500367 -1 USA N 20040701 INTELSAT8 359E 107500059 -1 USA N 20070226 INTELSAT10 359E 107500486 -1 USA N 20071023 INTELSAT8 359E 307500059 -1 USA N 20070226 BIFROST-0.8W-2004 104520311 -0,8 NOR C 20041215 NSS-32 101520051 1 HOL C 20010801 GEOSAT KU 1E 101520279 1 F C 20010705 LUX-G3-1 103520556 1 LUX C 20031219 Illustration 39: Dossiers déposes à l'UIT pour la bande 12,50 à 12,75 GHz Concernant ce second tableau, les mêmes remarques peuvent être faites : l'abondance de dossiers à l'état de notification à la position 1°W ainsi que les quelques dossiers à la position 1°E, nous amènent à préconiser la même position orbitale de 0°. Pour conclure cette partie, il découle qu'à la lumière des critères mentionnés ci-dessous, nous pouvons proposer le choix suivant pour la position orbitale de notre satellite : Bande de fréquences 11,45 à 11,70 GHz 12,50 à 12,75 GHz Position optimale 0° 0° B. Étude du C/I Comme décrit ci-dessus, la position 0° est donc celle qui présenterait le moins de besoins en coordination. Il faut cependant s’intéresser également à la performance de notre réseau. Nous considérons l'étude des interférences dues aux quatre satellites les plus proches de notre système comme suffisante, en faisant l'hypothèse que les interférences induites par les satellites plus lointains sont nettement moindres. Le paramètre permettant d'évaluer les interférences est le ratio C/I de la puissance reçu du satellite utile sur la puissance reçue du satellite interférant. Ce ratio est comparé avec le ratio requis (C/I)requis. Ce dernier est défini par les recommandations de l'UIT-R-S 741 pour les communications numériques comme suit : (C/I)requis = (C/N) + 12,2 avec C/N le rapport de puissance porteuse sur bruit. 35/ 45
  36. 36. Les calculs d'interférences sont réalisés pour chaque bande de fréquences (voir annexe 4 pour les calculs intermédiaires) : – Bande de fréquences 11,45-11,7 GHz Pour cette bande de fréquences, les quatre satellites interférant sont : - Atlantic Bird 2 (8 °Ouest) ; - Atlantic Bird 3 (5°Ouest) ; - Eutelsat W3A (7° Est) ; - Eutelsat W1 (10° Est). Bande 11,45-11,7 GHz C/N [dB] 14,42 C/I [dB] 27,07 C/I requis [dB] 26,62 Marge [dB] 0,45 – Bande de fréquences 12,5-12,75 GHz Pour cette bande de fréquences, les quatre satellites interférant sont : - Atlantic Bird 2 (8 °Ouest) ; - Atlantic Bird 3 (5°Ouest) ; - Sirius 4 (4,8° Est) ; - Eutelsat W3A (7° Est). Bande 12,5-12,75 GHz C/N [dB] 13,67 C/I [dB] 26,1 C/I requis [dB] 25,87 Marge [dB] 0,23 Pour les deux bandes de fréquences, les marges sont positives (0.45 dB pour la bande 11.45-11.7Ghz et 0.23 dB pour la bande 12.5-12.75Ghz). Ces calculs permettent donc de confirmer les résultats précédents, à savoir l’intérêt de la position 0°. Combinant à la fois des besoins en coordination minimes et une marge de C/I positive, cette position apparaît comme idéale. 36/45
  37. 37. CONCLUSION Ainsi, après avoir répertorié les satellites géostationnaires de SES et Eutelsat offrant une couverture DTH sur l'Europe, il apparut qu'entre 4,2° Ouest et 3,9° Est, l'orbite géostationnaire n'est occupée par aucun de ces satellites. Le calcul du ΔT/T pour les trois bandes de fréquences non planifiées (10.95-11.20GHz, 11.45-11.70GHz, et 12.50-12.75GHz) confirme en partie cette première observation. En-effet, pour les deux dernières bandes de fréquences, respectivement de 1.5° Ouest à 3.5° Est et de 1.6°Ouest à 1.4° Est, le ΔT/T est inférieur à 6%. Cela signifie que pour ces positions, notre système ne serait potentiellement pas gênant en terme d'interférence pour les autres systèmes. Cependant, pour la première bande de fréquences (10.95-11.20GHz), le ΔT/T est toujours supérieure à 6%, ce qui nous obligerait à nous coordonner. Nous n'avons donc retenu que les deux dernières bandes de fréquences. L'étude des filings concernant ces bandes de fréquences entraine le choix de la position orbitale 0°. En-effet, cette position est la plus éloignée des positions orbitales demandées dans les filings. Le calcul des ratio puissance reçue utile sur puissance reçue interférante confirme enfin la possibilité de placer notre satellite sur l'orbite géostationnaire 0°. Il est cependant possible d'émettre un regard critique sur cette étude. Tout d'abord, la liste de satellites que nous avons répertoriés n'est pas exhaustive. Si SES et Eutelsat sont les principaux opérateurs assurant un service DTH sur l'Europe, ils ne sont pas les seuls. On peut par exemple citer les satellites Intelsat qui assurent également ce service sur l'Europe. De plus, les faibles marges obtenues pour le calcul de C/I peuvent remettre en cause l'hypothèse d'étudier uniquement les interférences induites par les quatre satellites les plus proches. En-effet, si l'on ajoute les interférences de satellites plus éloignés, cette marge devient négative (- 1.13 dB par exemple pour la bande 12.5-12.75GHz en prenant en compte les interférences des cinq satellites les plus proches). On pourrait même obtenir des valeurs négatives encore plus éloignées de zéro en prenant en incluant les satellites n'appartenant ni à SES ni à Eutelsat. Pour conclure, il sera donc difficile pour les prochaines années de trouver une position orbitale pour couvrir l'Europe en DTH sans interférer sur les autres systèmes déjà en place. La saturation de l'orbite géostationnaire au-dessus de l'Europe pose également la problématique de l'impossibilité pour de nouveaux entrants d'assurer un service DTH sur l'Europe. 37/ 45
  38. 38. BIBLIOGRAPHIE Site internet d'Eutelsat : http://www.eutelsat.com/fr/home/ [2009] ; Site internet d'Astra : http://www.ses.com/ses/ [2009] ; Site sur les satellites géostationnaires offrant des services DTH : http://fr.kingofsat.net/ [2009] ; Site de l'UIT : http://www.itu.int/net/home/index-fr.aspx [2009] ; The Satellite Communication Applications Handbook by Bruce R. Elbert, pour deux illustrations ; Frequency Regulation and Coordination, Cours d'Alexis Martin du 9 février 2009, à Supaero Toulouse. 38/45
  39. 39. ANNEXES Annexe 1 - Programme Matlab pour calculer les interférences : clear; clf; PIRE=50; freq=11.075; %(c'est la première bande) C=[]; F=[]; for x=-15:0.1:30 A = [-12.5 -8 -5 4 5 7 10 13 16 19.2 21.5 23.5 25.5 28.2]; B=[]; d=37000; for i=1:size(A,2) B(i)=(180/pi)*acos(1-(84332*sin((x-A(i))*pi/360))^(2)/(2*d^2)); end for i=1:size(A,2) D(i)=10^((PIRE-3-10*log10(36*10^6)+29-25*log10(B(i))- 10*log10((4*pi*37000000*freq/0.3)^2)-10*log10(1.38*10^-23))/10); end E=sort(D,'descend'); Total=E(1)+E(2)+E(3); Max=E(1); if Total>300 Total=300; end if Max>300 Max=300; end F=[F,Max]; C=[C,Total]; end C; Seuil=6; y= [-15:0.1:30]; plot(y,C,'r',y,F) xlabel('position of our satellite') ylabel('interference noise temperature (K°)') title('Increase of system noise temperature due to interferences') legend('3 interfering satellites','1 interfering satellite') figure plot(y,C*100/170,y,Seuil,'r') xlabel('position of our satellite') ylabel('interference relative noise temperature (%)') title('Relative increase of system noise temperature due to interferences') 39/ 45
  40. 40. Annexe 2 - Diagramme de Gantt : Etat d'avancement le 17/03/2009 Illustration 40: Diagramme de Gantt 40/45
  41. 41. Annexe 3 - Digramme concept Illustration 41: Diagramme concept 41/ 45
  42. 42. Annexe 4 - Évaluation des interférences Cette évaluation s'effectue en quatre étapes : – Calcul du C/N : C/N = Pr – N Pr = PIRE + G – L L = (4.π.D.f/c) N = k.T.B avec Pr : puissance reçue [dBW] ; N : bruit [dBW] ; PIRE : Puissance Isotropique Rayonnée Equivalente [dB]. Ici, PIRE = 52 dB (moyenne observée pour les satellites géosationnires SES et Eutelsat couvrant l'Europe) ; G : Gain maximal de l'antenne réceptrice [dB]. Ici G = 37 dB (antenne de 60 cm) ; L : Free Space Loss [dB] ; D : distance station – satellite (37 000 km) ; f : fréquence lien descendant [Hz] ; c : célérité de la lumière (3.105 km/s) ; k : constante de Bolzman (1,38.10-3 J/K) ; T : température de bruit (170 K) ; B : bande de base (36 MHz). – Calcul du (C/I)requis : D'après les recommandations de l'IUT-R-S 741 pour les communications numériques, on a (C/I) requis = (C/N) + 12,2 – Calcul du C/I : On calcul le C/I total en prenant en compte les C/I dues à chacun des satellites : (C/I)total-1 = Σ (C/I)-1 I = PIRElobe secondaire + Globe secondaire – L PIRElobe secondaire = PIRE – 3 Globe secondaire = 29 – 25 log (φ) avec C = Pr : puissance reçue [dBW] (calculé dans l'étape 1) ; L : Free Space Loss [dB] (calculé dans l'étape 1) ; I : Puissance reçue due à l'interférence d'un satellite [dBW] ; PIRElobe secondaire : PIRE moins 3 dB correspondant aux bords de la couverture du spot [dB] ; Globe secondaire : gain du lobe secondaire de l'antenne réceptrice [dB] ; φ : angle topocentrique (°). 42/45
  43. 43. – Évaluation de la marge Il s'agit alors d'évaluer la différence entre le C/I obtenu et celui requis. Les résultats intermédiaires pour les deux bandes de fréquences sont présentés à travers les tableaux suivants : – Bande de fréquences 11,45-11,7 GHz topocentric angle PIRE_sat PIRE_sat_sidelobe G_es_sidelobe Free space loss Atlantic Bird 2 9,12 52 49 5 205 Atlantic Bird 3 5,7 52 49 10,11 205 Eutelsat W3A 7,98 52 49 6,45 205 Eutelsat W1 11,4 52 49 2,58 205 – Bande de fréquences 12,5-12,75 GHz topocentric angle PIRE_sat PIRE_sat_sidelobe G_es_sidelobe Free space loss Atlantic Bird 2 9,12 52 49 5 205,8 Atlantic Bird 3 5,7 52 49 10,11 205,8 Sirius 4 5,47 52 49 10,55 205,8 Eutelsat W3A 7,98 52 49 6,45 205,8 43/ 45
  44. 44. Annexe 5 – Satellites et positions utilisés pour les calculs Le tableau ci-dessous représentent les différents satellites considérés pour le calcul des interférences selon leur position orbitale dans chaque bande de fréquences. 10,95 – 11,20 GHz 11,45 – 11,70 GHz 12,50– 12,75 GHz position nom du satellite position nom du satellite position nom du satellite -12,5 Atlantic Bird 1 -12,5 Atlantic Bird 1 -12,5 Atlantic Bird 1 -8 Atlantic Bird 2 -8 Atlantic Bird 2 -8 Atlantic Bird 2 -5 Atlantic Bird 3 -5 Atlantic Bird 3 -5 Atlantic Bird 3 4 EuroBird 4 7 Eutelsat W3A 4,8 Sirius 4 5 Astra 1C 10 Eutelsat W1 7 Eutelsat W3A 7 Eutelsat W3A 13 Hotbird 6 10 Eutelsat W1 10 Eutelsat W1 13 Hotbird 8 13 Hotbird 8 13 Hotbird 6 13 Hotbird 9 13 Hotbird 9 13 Hotbird 8 16 Eutelsat W2 16 Eutelsat W2 13 Hotbird 9 19,2 Astra 1B 19,2 Astra 1B 16 Eutelsat W2 19,2 Astra 1KR 19,2 Astra 1H 19,2 Astra 1B 19,2 Astra 1L 19,2 Astra 1L 19,2 Astra 1KR 19,2 Astra 1M 21,5 Eutelsat W6 19,2 Astra 1L 21,5 Eutelsat W6 23,5 Astra 1G 21,5 Eutelsat W6 23,5 Astra 1E 25,5 EuroBird 2 23,5 Astra 1E 23,5 Astra 3A 28,2 Astra 2B 25,5 EuroBird 2 25,5 EuroBird 2 28,5 EuroBird 1 28,2 Astra 2C 28,5 EuroBird 1 44/45
  45. 45. Annexe 6 – Calcul de l'augmentation de température Le tabeau ci-dessous permet de calculer pour chaque satellite considéré à la bande de fréquence 12,50 – 12,75 GHz, l'augmentation de température relative generée par les interférences entre systèmes, selon la position de notre satellite ici surlignée en rouge. Ce tableau permet aussi de fixer les idées en terme de valeurs pour les grandeurs que nous avons considérées. Parabole @ home Downlink satellite pos topo. Anglereceiver T°distance (m) freq (GHz) PIRE_sat PIRE_sat_sidelobe Bw (MHz) G_es_sidelobe Free space loss Increase of T° criteria 0 -12,5 Atlantic Bird 1 14,25 170 37000000 12,63 50 47 36 0,15 205,83 0,27 0,16 -8 Atlantic Bird 2 9,12 170 37000000 12,63 50 47 36 5 205,83 0,83 0,49 -5 Atlantic Bird 3 5,7 170 37000000 12,63 50 47 36 10,11 205,83 2,7 1,59 4,8 Sirius 4 5,47 170 37000000 12,63 50 47 36 10,55 205,83 2,99 1,76 7 Eutelsat W3A 7,98 170 37000000 12,63 50 47 36 6,45 205,83 1,16 0,68 10 Eutelsat W1 11,4 170 37000000 12,63 50 47 36 2,58 205,83 0,48 0,28 13 Hotbird 8 14,82 170 37000000 12,63 50 47 36 -0,27 205,83 0,25 0,15 13 Hotbird 9 14,82 170 37000000 12,63 50 47 36 -0,27 205,83 0,25 0,15 16 Eutelsat W2 18,25 170 37000000 12,63 50 47 36 -2,53 205,83 0,15 0,09 19,2 Astra 1B 21,91 170 37000000 12,63 50 47 36 -4,52 205,83 0,09 0,05 19,2 Astra 1H 21,91 170 37000000 12,63 50 47 36 -4,52 205,83 0,09 0,05 19,2 Astra 1L 21,91 170 37000000 12,63 50 47 36 -4,52 205,83 0,09 0,05 21,5 Eutelsat W6 24,55 170 37000000 12,63 50 47 36 -5,75 205,83 0,07 0,04 23,5 Astra 1G 26,84 170 37000000 12,63 50 47 36 -6,72 205,83 0,06 0,03 25,5 EuroBird 2 29,13 170 37000000 12,63 50 47 36 -7,61 205,83 0,05 0,03 28,2 Astra 2B 32,24 170 37000000 12,63 50 47 36 -8,71 205,83 0,04 0,02 28,5 EuroBird 1 32,58 170 37000000 12,63 50 47 36 -8,82 205,83 0,03 0,02 45/ 45

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