Especialización en Telecomunicaciones Digitales

Especialización en Especialización en Telecomunicaciones Telecomunicaciones

DigitalesDigitales

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAREPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

“ “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”

VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZVICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

Departamento de Ingeniería ElectrónicaDepartamento de Ingeniería Electrónica

Cohorte Nro 4 / Febrero 2011

Modelo de un Enlace Modelo de un Enlace SatelitalSatelital

TEMA IITEMA II

1.1. Modelo para un sistema de Modelo para un sistema de

comunicaciones por satélitecomunicaciones por satélite

2.2. Parámetros de un sistema Parámetros de un sistema

comunicaciones vía satélitecomunicaciones vía satélite

3.3. EjemplosEjemplos

SUMARIOSUMARIO

Todo sistema de comunicación vía satélite, al Todo sistema de comunicación vía satélite, al

igual que los sistemas terrestres, posee un igual que los sistemas terrestres, posee un

grupo de ecuaciones que lo rigen, a través de grupo de ecuaciones que lo rigen, a través de

las cuales podemos determinar los niveles de las cuales podemos determinar los niveles de

señales que deben manejarse para garantizar señales que deben manejarse para garantizar

una comunicación confiable según parámetros una comunicación confiable según parámetros

de calidad de servicio pre-establecidos.de calidad de servicio pre-establecidos.

MODELO DEL ENLACE DE MODELO DEL ENLACE DE COMUNICACIONES POR SATELITECOMUNICACIONES POR SATELITE

Para realizar los cálculos del Sistema de Para realizar los cálculos del Sistema de

Comunicaciones por Satélite, se emplean los Comunicaciones por Satélite, se emplean los

denominados MODELOS, con lo cual se denominados MODELOS, con lo cual se

establecen los valores característicos que establecen los valores característicos que

deben tener las señales en las diferentes deben tener las señales en las diferentes

etapas, como por ejemplo: Potencia, Ancho de etapas, como por ejemplo: Potencia, Ancho de

Banda, Canales, Relación S/N (C/N), entre Banda, Canales, Relación S/N (C/N), entre

otras.otras.


Un sistema de comunicaciones vía satélite Un sistema de comunicaciones vía satélite

puede ser representado por tres bloques:puede ser representado por tres bloques:

1.1. Modelo de Subida

2.2. Modelo del Transponder

3.3. Modelo de Bajada


PARAMETROS DEL PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITALSISTEMA SATELITAL

POTENCIA DE TRANSMISION Y ENERGIA DE BITPOTENCIA DE TRANSMISION Y ENERGIA DE BIT

btb TPE Donde:Donde:

EEbb = energía de un bit sencillo (joules por bit) = energía de un bit sencillo (joules por bit)PPt t = potencia total de la portadora= potencia total de la portadoraTTbb= tiempo de un bit sencillo (seg.)= tiempo de un bit sencillo (seg.)

Considerando: Considerando:

bb fT

1

b

tb f

PE EntoncesEntonces

T1

T2

E2>E1

POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA: POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA:

PIREPIRE

En donde:En donde:PIRE = potencia isotrópica radiada equivalente (watts)PIRE = potencia isotrópica radiada equivalente (watts)PPrr = potencia total radiada de una antena (watts) = potencia total radiada de una antena (watts)AAt t = ganancia de la antena transmisora (relación sin = ganancia de la antena transmisora (relación sin unidades) unidades)

trAPPIRE

Se define como una potencia de transmisión Se define como una potencia de transmisión equivalente y matemáticamente se determina equivalente y matemáticamente se determina por la ecuación:por la ecuación:


POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA: PIRE; Cont….POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA: PIRE; Cont….

Si se considera la salida del transmisor, se Si se considera la salida del transmisor, se tiene:tiene:

Se puede expresar en logaritmo:Se puede expresar en logaritmo:

)()()( dBAdBWPdBWPIRE tr

bfbotr LLPP Continua …Continua …


POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA: PIRE; Cont….POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA: PIRE; Cont….

Finalmente, se obtiene:Finalmente, se obtiene:

tbfbot ALLPdBWPIRE )(

Considerando que:Considerando que:

PPtt = potencia de salida real del transmisor (dBW) = potencia de salida real del transmisor (dBW)LLbobo = pérdidas por respaldo del HPA (dB) = pérdidas por respaldo del HPA (dB)LLbfbf = ramificación total y pérdida de alimentador (dB) = ramificación total y pérdida de alimentador (dB)AAt t = ganancia transmisora de la antena (dB)= ganancia transmisora de la antena (dB)


TEMPERATURA DE RUIDO EQUIVALENTE TEMPERATURA DE RUIDO EQUIVALENTE

La temperatura de ruido equivalente TLa temperatura de ruido equivalente Tee, representa la , representa la potencia de ruido presente a la entrada de un potencia de ruido presente a la entrada de un dispositivo más el ruido agregado internamente por ese dispositivo más el ruido agregado internamente por ese dispositivo, y se determina por:dispositivo, y se determina por:

Kelvin] [grados)1( FTTe

Expresada en decibelios se tiene:Expresada en decibelios se tiene:

ee TdBKT log10)(

Donde T: Temperatura ambiente, F: Factor de ruidoDonde T: Temperatura ambiente, F: Factor de ruido


DENSIDAD DE RUIDODENSIDAD DE RUIDO

Es la potencia de ruido total normalizado a un ancho de banda Es la potencia de ruido total normalizado a un ancho de banda de 1 Hz, o la potencia de ruido presente en un ancho de banda de 1 Hz, o la potencia de ruido presente en un ancho de banda de 1 Hz, y se puede estimar con la ecuación:de 1 Hz, y se puede estimar con la ecuación:

Donde se tiene que:Donde se tiene que:NNoo = densidad de ruido (W/Hz) (No generalmente se expresa como = densidad de ruido (W/Hz) (No generalmente se expresa como simplemente watts; el Hertz es implicado en la definición de No)simplemente watts; el Hertz es implicado en la definición de No)N= potencia de ruido total (watts)N= potencia de ruido total (watts)B= ancho de banda (Hertz)B= ancho de banda (Hertz)K= constante de Boltzmann (joule por grados Kelvin)K= constante de Boltzmann (joule por grados Kelvin)TTee= temperatura de ruido equivalente (grados Kelvin)= temperatura de ruido equivalente (grados Kelvin)

)/( HzwattB

NNo )/( HzwattKTN eo


DENSIDAD DE RUIDODENSIDAD DE RUIDO

Si se expresa en logaritmos, se tiene:Si se expresa en logaritmos, se tiene:

eo TKBNHzdBWN log10log10log10log10)/(

considerando como referencia 1 W/Hzconsiderando como referencia 1 W/Hz


RELACION DE PORTADORA A DENSIDAD DE RELACION DE PORTADORA A DENSIDAD DE

RUIDORUIDO

C/NC/Noo es la relación de la potencia promedio de portadora es la relación de la potencia promedio de portadora de banda ancha a densidad de ruido. La potencia de la de banda ancha a densidad de ruido. La potencia de la portadora de banda ancha es la potencia combinada del portadora de banda ancha es la potencia combinada del conducto y sus bandas laterales asociadas.conducto y sus bandas laterales asociadas.Se puede calcular como:Se puede calcular como:

eo KT

C

N

C


RELACION DE DENSIDAD DE PORTADORA A RELACION DE DENSIDAD DE PORTADORA A

RUIDORUIDO

Expresada en logaritmos se tiene:Expresada en logaritmos se tiene:

)()()( dBWNdBWCdBN

Co

o


RELACION DE ENERGIA DE BIT A DENSIDAD DE RUIDORELACION DE ENERGIA DE BIT A DENSIDAD DE RUIDO

Esta relación es una manera conveniente de comparar Esta relación es una manera conveniente de comparar los sistemas digitales que utilizan diferentes tasas de los sistemas digitales que utilizan diferentes tasas de transmisión, esquemas de modulación o técnicas de transmisión, esquemas de modulación o técnicas de codificación.codificación.

bb

b

o

b

f

BX

N

C

Nf

CB

BN

fC

N

E

/

C/N es relación de portadora a ruido y B/fC/N es relación de portadora a ruido y B/fbb es la relación de ancho de banda es la relación de ancho de banda

de ruido a frecuencia de bits.de ruido a frecuencia de bits.


RELACION DE LA DENSIDAD DE ENERGIA DE BIT A RUIDORELACION DE LA DENSIDAD DE ENERGIA DE BIT A RUIDO

Expresada como logaritmo se tiene:Expresada como logaritmo se tiene:

)()()( dBf

BdB

N

CdB

N

E

bo

b

C/N es relación de portadora a ruido y B/fC/N es relación de portadora a ruido y B/fbb es la relación de ancho de banda es la relación de ancho de banda

de ruido a frecuencia de bits.de ruido a frecuencia de bits.


RELACION DE LA GANANCIA A TEMPERATURA RELACION DE LA GANANCIA A TEMPERATURA

EQUIVALENTE DE RUIDO, G/TEQUIVALENTE DE RUIDO, G/Tee

Es una cifra de merito que representa la calidad de un Es una cifra de merito que representa la calidad de un receptor de satélite o de estación terrena.receptor de satélite o de estación terrena.

Puede ser estimada por:Puede ser estimada por:

e

r

oe T

LNAAA

T

G )(


RELACION DE LA GANANCIA A TEMPERATURA DE RUIDO RELACION DE LA GANANCIA A TEMPERATURA DE RUIDO

EQUIVALENTE, G/TEQUIVALENTE, G/Tee

Si se expresara en forma de logaritmo:Si se expresara en forma de logaritmo:

)())(()()( 1 dBKTdBLNAAdBAdBKT

Ger

oe

G/Te es esencialmente el único parámetro G/Te es esencialmente el único parámetro requerido en un receptor de estación requerido en un receptor de estación terrena, cuando se completa el cálculo de terrena, cuando se completa el cálculo de los gastos de enlace. los gastos de enlace.


DIAGRAMA GENERAL DIAGRAMA GENERAL DEL ENLACE SATELITALDEL ENLACE SATELITAL

AArr: ganancia de la antena receptora: ganancia de la antena receptora

AAtt: ganancia de la antena transmisora: ganancia de la antena transmisora

C/N: relación de portadora a ruido.C/N: relación de portadora a ruido.

C/NC/Noo: relación de la densidad de portadora a ruido: relación de la densidad de portadora a ruido

C/TC/Tee: relación de portadora a ruido equivalente: relación de portadora a ruido equivalente

EEbb/N/Noo: relación de la energía de bit a ruido: relación de la energía de bit a ruido

EIRP: potencia radiada isotrópica efectiva = PEIRP: potencia radiada isotrópica efectiva = PttAAtt

G/T: relación de ganancia a ruido equivalenteG/T: relación de ganancia a ruido equivalente

HPA: amplificador de alta potencia.HPA: amplificador de alta potencia.

LLbb: pérdida de ramificación: pérdida de ramificación

LLbobo: pérdida por respaldo.: pérdida por respaldo.

LLdd: pérdidas de bajada, adicionales debido a la atmósfera: pérdidas de bajada, adicionales debido a la atmósfera

LLff: pérdida del alimentador: pérdida del alimentador

LNA: amplificador de bajo ruidoLNA: amplificador de bajo ruido

LLpp: pérdida de trayectoria: pérdida de trayectoria

LLuu: pérdidas de subida adicionales debido a la atmósfera: pérdidas de subida adicionales debido a la atmósfera

PPrr: potencia total radiada = P: potencia total radiada = Ptt – L – Lbobo – L – Lbb – L – Lff

PPtt: potencia de salida del HPA.: potencia de salida del HPA.

Parámetros de la ecuación de Parámetros de la ecuación de enlace de sistema satelitalenlace de sistema satelital

Ecuación de Subida:Ecuación de Subida:

ECUACIONES DE ENLACEECUACIONES DE ENLACE

e

uprt

e

ruprt

O T

G

K

LLPA

KT

ALLPA

N

C*

)()(

Donde:Donde:

LLu u : son las pérdidas atmosféricas de subida.: son las pérdidas atmosféricas de subida.

LLPP : son las pérdidas de trayectoria. : son las pérdidas de trayectoria.

G/TG/Te e :ganancia a temperatura de ruido equivalente.:ganancia a temperatura de ruido equivalente.

AAt t : ganancia de la antena transmisora.: ganancia de la antena transmisora.

PPrr: potencia total radiada de la antena.: potencia total radiada de la antena.

Ecuación de Bajada:Ecuación de Bajada:

e

dprt

e

rdprt

O T

G

K

LLPA

KT

ALLPA

N

C*

)()(

Donde:Donde:

LLd d : son las pérdidas atmosféricas de bajada.: son las pérdidas atmosféricas de bajada.

LLPP : son las pérdidas de trayectoria. : son las pérdidas de trayectoria.

G/TG/Te e :ganancia a temperatura de ruido equivalente.:ganancia a temperatura de ruido equivalente.

AAt t : ganancia de la antena transmisora.: ganancia de la antena transmisora.

PPrr: potencia total radiada de la antena.: potencia total radiada de la antena.

ECUACIONES DE ENLACEECUACIONES DE ENLACE

1.1. Analice la solución planteada para Analice la solución planteada para el problema 18-9, capítulo 18, W. el problema 18-9, capítulo 18, W. Tomasi.Tomasi.

2.2. Resuelva el problema propuesto 18-Resuelva el problema propuesto 18-14.14.

Actividades de AutodesarrolloActividades de Autodesarrollo

GraciasGracias

La nueva estrella en el cielo La nueva estrella en el cielo venezolano….venezolano….El Satélite Simón BolívarEl Satélite Simón BolívarVenesat 1Venesat 1

MODELO DE SUBIDA DEL MODELO DE SUBIDA DEL SATÉLITESATÉLITE

El modelo de subida de un satélite puede El modelo de subida de un satélite puede ser representado por los bloques que se ser representado por los bloques que se muestran a continuación:muestran a continuación:

950-1750 950-1750 MHzMHz

Microondas (Banda C, Ku, etc)Microondas (Banda C, Ku, etc)Baja PotenciaBaja Potencia

Microondas Microondas Alta PotenciaAlta Potencia

Para el modelo de Transponder del satélite, Para el modelo de Transponder del satélite, se puede emplear el diagrama de bloques se puede emplear el diagrama de bloques que se muestra a continuación:que se muestra a continuación:

MODELO DE TRANSPONDER DEL MODELO DE TRANSPONDER DEL SATÉLITESATÉLITE

(< 10(< 10-6-6 Watts) Watts)

Finalmente, para el modelo de bajada del Finalmente, para el modelo de bajada del satélite, se puede emplear el diagrama de satélite, se puede emplear el diagrama de bloques siguiente:bloques siguiente:

MODELO DE BAJADA DEL MODELO DE BAJADA DEL SATÉLITESATÉLITE

950-1750950-1750MHzMHz

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