National Academy of Sciences | 150 Year Anniversary

Questions? Call 800-624-6242

| Items in cart [0]

The National Academies Press

PAPERBACK
price:$21.00
add to cart

Rights & Permissions

topleft topright

Views of the NAS and NAE on Agenda Items at Issue at the World Radiocommunication Conference 2012 (2012)
Board on Physics and Astronomy (BPA)

Citation Manager

Committee on Radio Frequencies, National Research Council. "Agenda Item 8.2: Next WRC." Views of the NAS and NAE on Agenda Items at Issue at the World Radiocommunication Conference 2012. Washington, DC: The National Academies Press, 2012.

Please select a format:

BibTeX EndNote RefMan


Page
40
bottomleft bottomright
Page
40

Below are the first 10 and last 10 pages of uncorrected machine-read text (when available) of this chapter, followed by the top 30 algorithmically extracted key phrases from the chapter as a whole.
Intended to provide our own search engines and external engines with highly rich, chapter-representative searchable text on the opening pages of each chapter. Because it is UNCORRECTED material, please consider the following text as a useful but insufficient proxy for the authoritative book pages.

Do not use for reproduction, copying, pasting, or reading; exclusively for search engines.

OCR for page 40
** PREPUBLICATION COPY – WORDING SUBJECT TO CHANGE **  Agenda Item 8.2: Next WRC   Agenda Item “recommend[s] to the Council items for inclusion in the agenda for the next WRC, and to  give its views on the preliminary agenda for the subsequent conference and on possible agenda items  for future conferences, taking into account Resolution 806 (WRC 07).”  Secondary allocation to EESS (passive) of a 200 MHz bandwidth located between 6.425 and 7.250 GHz    Recommendation ITU‐R RS.1029 states that 200 MHz of bandwidth between 6.425 and 7.250 GHz is  required for sea surface temperature and soil moisture remote sensing.  Radio Regulations footnote  5.458 recognizes the current use of this frequency range for remote sensing of sea surface temperature  and states, “Administrations should bear in mind the needs of the Earth exploration‐satellite (passive)  and space research (passive) services in their future planning of the bands 6.425‐7.025 MHz and 7.075‐ 7.250 MHz.”     Recommendation:  AA secondary allocation for EESS (passive) between 6.425 and 7.250 GHz should be  sought to normalize the radio regulations with the current and planned practical passive use of the  spectrum for Earth observation.     Following the launch of NASA’s EOS Aqua in 2002 and Navy’s WindSat in 2003, radiometers have been  passively using the spectrum near 7 GHz to measure soil moisture and sea surface temperature on a  global basis.  Table 8.2‐1 below lists current and future U.S. EESS passive sensors using this band.  The  satellites mentioned in Table 8.2‐1 will have benefits that reach far beyond the countries that funded  them.    Soil moisture is a key factor in evaporation and transpiration at the land‐atmosphere boundary.  Due to  the large amount of energy required to vaporize water, soil moisture has a large influence on both  surface energy and carbon fluxes at the Earth’s land surface.  Sea surface temperature provides critical  information on the ocean surface thermal state, which plays an important role in the transpiration of  gases at the air‐sea boundary.  Such air‐sea interactions are important in climate studies.  Furthermore,  since the density of water is determined by its temperature and salinity, sea surface temperature is a  key determinant of waves and currents in response to external forces.  Passive microwave  measurements of sea surface temperature in the 7‐GHz band “see through” nearly all clouds and  precipitation.  Such all‐weather coverage permits measurement of the ocean surface during and after  hurricanes and tropical cyclones, which often spawn cirrus clouds that block geostationary weather  satellites from viewing the surface at visible and infrared wavelengths from one day to about a week.    Table 8.2‐1:  EESS Passive Sensors using the Spectrum between 6.425 and 7.250 GHz  Sensor  Satellites   Minimum  Maximum  Frequency  Frequency  (GHz)  (GHz)  WindSat  Coriolis  6.737  6.863  40 

OCR for page 41
** PREPUBLICATION COPY – WORDING SUBJECT TO CHANGE **  AMSR‐E42  EOS Aqua  6.750  7.100    Table 8.2‐2:  EESS Passive Sensor under Development to Use the Spectrum between 6.425 and 7.250  GHz  Sensor  Satellites   Minimum  Maximum  (under development)  Frequency  Frequency  (GHz)  (GHz)  MIS  JPSS  6.450  6.800                                                                     42  AMSR‐2 on GCOM‐W1, set for launch in early 2012, is a follow‐on to AMSR‐E and is planned to operate at  two center frequencies of 6.925 and 7.3 GHz. SOURCE:  http://sharaku.eorc.jaxa.jp/AMSR/AMSR2_RA/documents/GCOM_RA1_E.pdf; last accessed on June 18, 2010.  41 

OCR for page 42
** PREPUBLICATION COPY – WORDING SUBJECT TO CHANGE **  Overarching Issues  The preceding sections have dealt with specific agenda items.  In this section, we wish to provide some  additional comments that are relevant to all agenda items.  These comments are intended to provide a  broader understanding of the issues unique to the Radio Astronomy Service (RAS) and the Earth  Exploration‐Satellite Service (EESS).    Radio frequency interference is a substantial concern to the passive scientific services, RAS and EESS.   The 2010 U.S. National Research Council report, Spectrum Management for Science in the 21st  Century,43 found that “[i]mportant scientific inquiry and applications enabled by the Earth Exploration‐ Satellite Service (EESS) and the Radio Astronomy Service (RAS) are significantly impeded or precluded by  radio frequency interference (RFI). Such RFI has reduced the societal and scientific return of EESS and  RAS observatories and necessitates costly interference mitigation, which is often insufficient to prevent  RFI damage.”     RAS  Radio astronomy deals with exceedingly weak signals.  These signals can be a million times smaller than  the internal receiver noise, and their measurement, or even just their detection, can require bandwidths  of many gigahertz, and integration times of a day or more. This requirement puts a premium on  operating in a very low noise environment.  It should be emphasized that serious interference can result  from weak transmitters even when they are situated in the sidelobes of a radio astronomy antenna.   This state of affairs has been recognized by the International Telecommunications Union (ITU)  internationally and by the FCC in the United States, and various spectral bands have been allocated to  the RAS for “exclusive” or “shared” use of these bands. However, “exclusive” does not mean that there  is zero emission in the protected bands. It is a fundamental fact that any information‐carrying signal can  contain out‐of‐band emission, which spreads across a wide radio spectrum. The regulation of this out‐ of‐band emission from a licensed transmitter involves controlling the intensity of the emission, and the  FCC definition leads to an allowable level that, unfortunately, can cause serious interference with radio  astronomy observations. It is likely that this situation will become worse in the future, as the RAS  requirements become stricter with the study of weaker sources, and at the same time the active  services are proliferating.  Recommendation ITU‐R RA.769 discusses interference protection criteria for  the Radio Astronomy Service and defines threshold levels of emissions that cause interference  detrimental to radio astronomy.     Our knowledge of the chemical makeup of the universe comes though measurements of narrow spectral  lines arising from quantum mechanical transitions.  Radio spectroscopic observations require  measurements at frequencies determined by the physical and chemical properties of individual atoms  and molecules, so it is important to protect the frequencies characteristic of most important atomic and  molecular cosmic constituents.  However, the necessary parameters are not known for all possible  species of interest.                                                                  43  National Research Council, Spectrum Management for Science in the 21st Century, The National Academies  Press, Washington, D.C., 2010.  42 

OCR for page 43
** PREPUBLICATION COPY – WORDING SUBJECT TO CHANGE **  The situation with continuum (broad band) observations of radio emission from cosmic thermal and  nonthermal sources, however, is different from that for spectral lines.  There are no preferred  frequencies, but observations at multiple strategically‐spread frequencies are required to define the  properties of stars, galaxies, quasars, pulsars, and other cosmic radio sources.   Moreover, due to the  expansion of the universe, even the spectroscopic lines may be Doppler shifted as much as a factor of  five or more, and broad bandwidths are also employed to simultaneously study many spectral lines.   Historically narrow bands spaced throughout the spectrum have been given various levels of protection  to enable these important studies.  However, improvements in antenna and receiver design now permit  instantaneous bandwidths up to about 30 percent to be used in the new generation of radio telescopes.   This results in up to an order of magnitude improvement in sensitivity over earlier narrow band systems  suggesting that a new paradigm for spectrum management will be needed to enable further advances in  radio astronomy.      Transmissions from satellites and aircraft for the purposes of communications and operations, and their  dramatic growth in recent years, are prime concerns for RAS.  For cost and technical reasons, these  transmissions must be powerful enough to be usefully received by small omnidirectional antennas on  Earth.  Thus, high transmitter powers are necessary, but have the potential to create interference to RAS  if unwanted emissions outside the necessary bandwidth are not sufficiently limited in the RAS observing  bands.  Because aircraft and satellites, in particular, know no geographical boundaries, the remote  location of the telescope sites provides no protection from such sources when in direct line of sight  above the horizon.      Future progress in radio astronomy at these frequencies may largely depend on national and regional  protection of large frequency bands in the vicinity of major radio telescopes along with global  regulations of transmissions from satellites and aircraft.    EESS  Recommendation ITU‐R RS.1029 provides the protection criteria for the Earth Exploration Satellite  Service.  The high radiometric accuracy and sensitivity achieved by current EESS systems results in  commensurately high sensitivity to RFI that can cause errors in the retrieved geophysical parameters.  The ultimate impact of such emissions on a specific EESS geophysical measurement depends on the  sensitivity of the geophysical parameter to changes in brightness temperature, as discussed in §2.2 of  Spectrum Management for Science in the 21st Century. The maximum signal‐power contamination that  can exist without impacting the information contained in the EESS measurement has been derived by  EESS scientists for each of the EESS allocated bands and is documented in Recommendation RS.1029.     Over the last decade the rate‐of‐occurrence of harmful interference in EESS allocations between 1.4 GHz  and 18.7 GHz has increased. When compared with historical data, the level and rate of interference  appears to be on the rise. Specifically, satellites observing within the allocations at 1400 MHz, 10.65  GHz, and 18.7 GHz receive harmful interference on daily to weekly basis.  Thus, both interference from  unwanted emissions and from transmissions in shared allocations by both ground and space‐based  sources are of concern to the EESS.    Spurious and Out of Band (OOB) transmitter emissions from commercial devices typically are neither  precisely controlled during manufacture nor essential to the devices’ intended purposes.  Even when  43 

OCR for page 44
** PREPUBLICATION COPY – WORDING SUBJECT TO CHANGE **  false measurements due to RFI are detected and eliminated, measurements and their use are degraded  by the loss of data.    44