Análise estatística de interferências envolvendo sistemas que utilizam plataformas em alta altitude e sistemas fixos de acesso sem fio

Abstract

Las estaciones en plataformas de gran altitud (HAPS) son, idealmente, aeronaves no tripuladas casi estacionarias, ubicadas en la estratosfera a una altitud del orden de 20 km, que permiten la comunicación entre estaciones terrestres ubicadas en un área de aproximadamente 100 km de rayos. Por lo general, estas estaciones están dispuestas en una cuadrícula uniforme, pudiendo dar servicio a regiones geográficas más amplias. Los sistemas HAPS son capaces de proporcionar conectividad de banda ancha en áreas remotas, incluidas áreas montañosas, desérticas o costeras. Los sistemas HAPS operan en las bandas de frecuencia del Servicio Fijo Terrestre (Fixed Service - FS) y, por ello, deben compartir las bandas de frecuencia con otros sistemas del SF como, por ejemplo, los Sistemas de Acceso Inalámbrico (Fixed Wireless Access - FWA). Los estudios de intercambio implican analizar la interferencia entre los sistemas involucrados y generalmente se realizan considerando situaciones del peor de los casos que tienden a producir resultados conservadores que a menudo ocurren con muy baja probabilidad. Una posibilidad para evitar estos resultados conservadores es el modelado probabilístico de algunos de los parámetros involucrados. En este trabajo se realiza un amplio estudio de la compartición de frecuencias entre sistemas HAPS y FWA. Se identifican 8 posibles escenarios de interferencia y, para cada escenario, se desarrollan modelos matemáticos que incluyen modelos probabilísticos de varios de los parámetros involucrados. Los modelos matemáticos desarrollados permitieron obtener expresiones analíticas para la función de densidad de probabilidad de la densidad de potencia interferente agregada (múltiples sistemas interferentes). A partir de estos modelos se obtienen resultados numéricos que abarcan varios casos de interés.

Estações em plataformas de alta altitude (High Altitude Platform Stations - HAPS) são, idealmente, dirigíveis não tripulados quase estacionários, posicionados na estratosfera numa altitude da ordem de 20 km, que possibilitam a comunicação entre estações terrestres localizadas numa área de aproximadamente 100 km de raio. Usualmente, estas estações estão dispostas numa grade uniforme, podendo servir regiões geográficas mais amplas. Sistemas HAPS são capazes de prover conectividade em banda larga em áreas remotas, incluindo áreas montanhosas, desérticas ou costeiras. Os sistemas HAPS operam nas faixas de frequência do Serviço Fixo Terrestre (FS) e, por este motivo têm que compartilhar as faixas de frequência com outros sistemas do FS como, por exemplo, Sistemas de Acesso sem Fio (Fixed Wireless Access - FWA). Estudos de compartilhamento envolvem a análise de interferêcias entre os sistemas envolvidos e são usualmente feitos considerando-se situações de pior caso que tendem a produzir resultados conservadores que muitas vezes ocorrem com muito baixa probabilidade. Uma possibilidade para evitar esses resultados conservadores é a modelagem probabilística de alguns dos parâmetros envolvidos. Neste trabalho é realizado um amplo estudo do compartilhamento de frequências entre sistemas HAPS e sistemas FWA. São identificados 8 possíveis cenários de interferência e, para cada um dos cenários, são desenvolvidos modelos matemáticos que incluem a modelagem probabilística de diversos dos parâmetros envolvidos. Os modelos matemáticos desenvolvidos possibilitaram a obtenção de expressões analíticas para a função densidade de probabilidade da densidade de potência interferente agregada (múltiplos sistemas interferentes). Com base nestes modelos, são obtidos resultados numéricos abrangendo diversos casos de interesse.