[pt] Quando diversos sistemas de comunicação compartilham uma determinada faixa de frequências, cada um dos sistemas envolvidos opera sujeito às interferências geradas pelos demais. Dentro de este panorama, cresce a importância de uma avaliação precisa dos efeitos de interferência. Dada a complexidade do problema, o cálculo de interferências é usualmente feito considerando diversas situações de pior caso. Estas situações de pior caso incluem, por exemplo, a hipótese de que a degradação devida a chuvas está presente apenas no enlace vítima, não afetando os enlaces interferentes, a hipótese de que as estações terrenas envolvidas estão localizadas nos pontos mais desfavoráveis (em termos de interferência) de suas área de serviço e a consideração de um diagrama de referência para os diagramas de radiação das antenas. Obviamente, estas hipóteses implicam num cálculo de interferências conservador, nos quais os níveis de interferência obtidos são maiores do que os níveis reais de interferência. No presente trabalho, como alternativa ao uso de uma envoltória, os ganhos nos lóbulos laterais das antenas envolvidas são modelados por variáveis aleatórias. Neste caso, a razão portadora interferência resultante é também uma variável aleatória. Seu comportamento estatístico é avaliado para dois tipos de modelagem dos ganhos os lóbulos laterais das antenas: como variáveis aleatórias com distribuição exponencial e como variáveis aleatórias com distribuição gama. Os resultados obtidos são comparados àqueles obtidos quando uma envoltória é utilizada na caracterização dos ganhos das antenas. / [en] When several communication systems share a particular frequency band, each of the systems operates subject to the interference generated by the others. Within this scenario, the importance of an accurate assessment of the effects of interference is increased. Given the complexity of the problem, the evaluation of interference is usually done by considering several worst-case situations. These worst-case situations include, for example, the hypothesis that degradation due to rain affects only the victim link and do not affect the interfering links, the hypothesis that the earth stations involved are located at the most unfavorable (in terms of interference) spots in their service area and the use of reference patterns for the radiation patterns of the antennas. obviously, these assumptions imply a conservative calculation of interference in which the obtained interference levels are higher than their actual levels. In this work, as an alternative to the use of envelopes, the earth station sidelobe antenna gains are modeled as random variables. In this case, the resulting carrier to interference ratio is also a random variable. The statistical behavior of the carrier to interference ratio is then evaluated for two different modelings of the antenna sidelobe gains: as exponential distributed random variables and as gamma distributed random variables. The results are compared to those obtained when an envelope is used to characterize the antenna radiation patterns.

[pt] O compartilhamento de frequências entre sistemas de comunicações por satélite e sistemas terrestres tem sido objeto de estudos desde o aparecimento dos primeiros sistemas comerciais de comunicações por satélite. Esta dissertação analisa a proteção de receptores do Serviço Fixo Terrestre (FS - Fixed Service) contra a interferência agregada produzida pela transmissão de múltiplos satélites geoestacionários do Serviço Fixo por Satélite (FSS - Fixed Satellite Service) na faixa de 7 GHz. Estudos recentes, realizados no âmbito do Setor de Radicomunicações da União Internacional de Telecomunicações (ITU-R), consideraram modelos matemáticos determinísticos conservadores. Este trabalho desenvolve uma análise probabilística dessa interferência agregada, baseada em um modelo matemático no qual as densidades de fluxo de potência produzidas pelos satélites na superfície da Terra e os ganhos nos lóbulos laterais da antena receptora do FS são caracterizados como variáveis aleatórias. O modelo matemático proposto foi aplicado a alguns cenários específicos e os resultados obtidos foram comparados àqueles resultantes do cálculo determinístico. / [en] The sharing of frequencies between satellite communication systems and terrestrial systems have been studied since the appearance of the first commercial satellite comunicacacoes. This dissertation analyzes the protection of Fixed Service (FS) receivers from the aggregate interference produced by the transmissions of multiple Fixed Satellite Service (FSS) geostationary satellites in the 7 GHz band. Recent studies within the Radiocommunication Sector of the International Telecommunication Union (ITU-R) have considered conservative deterministic mathematical models. This work develops a probabilistic analysis of this aggregate interference, based on a mathematical model in which the power flux density produced by the the satellites on the Earth surface and the FS receiving antenna side-lobe gains are characterized as random variables. The proposed mathematical model was applied to some specific scenarios and the obtained results were compared to those resulted from the deterministic calculation.

[pt] Num ambiente onde diversos sistemas de comunicação compartilham uma determinada faixa de frequências, cada um dos sistemas envolvidos opera sujeito às interferências geradas pelos demais sistemas. Neste ambiente, cresce a importância de uma avaliação precisa dos efeitos de interferência. Dada a complexidade do problema, o cálculo de interferências é usualmente feito considerando-se diversas situações de pior caso e hipóteses simplificadoras. Estas situações incluem, por exemplo, a hipótese de que a degradação devida a chuvas está presente apenas no enlace vítima, não afetando os enlaces interferentes, a hipótese de que as estações terrenas envolvidas estão localizadas nos pontos mais desfavoráveis (em termos de interferência) de suas área de serviço e a consideração de um diagrama de referência para os diagramas de radiação das antenas. Estas hipóteses implicam num cálculo de interferências conservador, no qual os níveis de interferência obtidos são maiores do que os níveis reais. No presente trabalho, como alternativa à consideração de que as estações terrenas envolvidas estão localizadas nos pontos mais desfavoráveis das áreas de serviço, as posições geográficas das estações terrenas são modeladas probabilisticamente, sendo caracterizadas por vetores aleatórios. Neste caso, a razão portadora interferência resultante é também uma variável aleatória cujo comportamento estatístico é avaliado no trabalho. Resultados numéricos são obtidos para situações envolvendo sistemas multifeixes de comunicações por satélite operando na Banda Ka. Estes resultados são comparados àqueles obtidos sob a hipótese de que as estações terrenas envolvidas estão localizadas nos pontos mais desfavoráveis das áreas de serviço. Finalmente, o efeito conjunto da modelagem probabilística tanto das posições geográficas das estações terrenas quanto dos ganhos nos lóbulos laterais de suas antenas, foi avaliado. / [en] When multiple communication systems share a particular frequency band, each system operates subject to interference generated by the others. In this environment, an accurate assessment of the effects of interference is very important. Given the complexity of the problem, interference calculations is usually done considering a number of worst case conditions and simplifying assumptions. They include, for example, the hypothesis that the degradation due to rain is only present in the victim link and do not affect any of the interfering links, the hypothesis that earth stations involved are located at the most unfavorable sites (in terms of interference) within their service areas, and the use of a reference diagram for radiation antenna patterns. These hypotheses imply a conservative calculation of interference in which obtained interference levels are higher than their actual levels. In this work, as an alternative to the assumption that the earth stations are located at the most unfavorable sites of their service areas, a probabilistic model is used. In the proposed model the geographic locations of the ground stations are characterized by random vectors. As a consequence, the resulting carrier interference ratio is also a random variable and its statistical behavior is also evaluated in this work. Numerical results are obtained for particular situations involving multiple multi-beam satellite communication networks operating in the Ka band. The results are compared to those obtained under the assumption that the Earth stations are located at the most unfavorable sites of their service areas. Finally, the joint effect of modeling both, the ground station locations and their antena sidelobe gains, as random quantities was evaluated.

[pt] O compartilhamento de frequências entre sistemas de comunicações por satélite e sistemas terrestres tem sido objeto de estudos desde o aparecimento dos primeiros sistemas comerciais de comunicações por satélite. Um caso particular que tem despertado o interesse dos operadores de sistemas terrestres diz respeito à interferência produzida pelos enlaces descendentes de sistemas de satélite que utilizam orbitas elípticas altamente inclinadas (Highly Elliptical Orbit - HEO) nos receptores do Serviço Fixo Terrestre (Fixed Service - FS). Os trabalhos encontrados na literatura, envolvendo este tipo de interferência, apresentam análises que consideram a hipótese simplificadora de que todos os receptores vítima do Serviço Fixo Terrestre têm suas antenas receptoras com elevação zero graus. No presente trabalho é feita uma análise probabilística da interferência agregada produzida por satélites de múltiplos sistemas HEO sobre receptores do Serviço Fixo Terrestre na faixa de 18 GHz, na qual o ângulo de elevação da antena receptora dos sistemas FS considerados é modelado por uma variável aleatória com função densidade de probabilidade conhecida. A modelagem matemática desenvolvida é aplicada a dois cenários envolvendo múltiplos sistemas HEO interferentes. Mais especificamente, um dos cenários considera três sistemas HEO com satélites operando apenas no hemisfério norte e o outro, três sistemas HEO com satélites operando tanto no hemisfério norte quanto no sul. Os resultados obtidos são comparados àqueles que utilizam a hipótese de que as antenas receptoras de todos os sistemas FS considerados têm angulo de elevação zero. / [en] Frequency sharing between satellite systems and terrestrial fixed service (FS) systems has been object of studies since the onset of commercial satellite communication systems. A particular case of interest refers to the interference produced by the downlink of highly elliptical orbit satellite systems (HEO) into fixed service receivers. In the literature, studies involving this type of interference have presented analyzes that consider the simplifying assumption that all victim fixed service receivers have their receiving antennas with zero degree elevation angle. In this work a probabilistic analysis is used to evaluate the aggregate interference produced by the satellites of multiple highly elliptical orbit satellite systems into fixed service receivers operating in the 18 GHz frequency band. The FS receiving antenna elevation angle is modeled as a random variable with known probability density function. The proposed mathematical model is applied to two scenarios involving multiple interfering HEO systems. More specifically, the first scenario considers three interfering HEO systems having satellites that operate only in the northern hemisphere. In the second scenario, three HEO systems with satellites that operate in both the northern and southern hemisphere are considered. The obtained results are compared to those resulting from analyses that use the hypothesis that the receiving antennas of all the FS victim systems have a zero degree elevation angle.