Transcript Diapositiva 1 - Sistemas de Comunicaciones Electrónicas y sus

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ
Departamento de Ingeniería Electrónica
Especialización en
Telecomunicaciones
Digitales
Cohorte Nro 4 / Febrero 2011
TEMA II
Modelo de un Enlace
Satelital
SUMARIO
1. Modelo
para
un
sistema
de
comunicaciones por satélite
2. Parámetros
de
un
comunicaciones vía satélite
3. Ejemplos
sistema
MODELO DEL ENLACE DE
COMUNICACIONES POR SATELITE
Todo sistema de comunicación vía satélite, al
igual que los sistemas terrestres, posee un
grupo de ecuaciones que lo rigen, a través de
las cuales podemos determinar los niveles de
señales que deben manejarse para garantizar
una comunicación confiable según parámetros
de calidad de servicio pre-establecidos.
MODELO DEL ENLACE DE
COMUNICACIONES POR SATELITE
Para realizar los cálculos del Sistema de
Comunicaciones por Satélite, se emplean los
denominados MODELOS, con lo cual se
establecen los valores característicos que
deben tener las señales en las diferentes
etapas, como por ejemplo: Potencia, Ancho de
Banda, Canales, Relación S/N (C/N), entre
otras.
MODELO DEL ENLACE DE
COMUNICACIONES POR SATELITE
Un sistema de comunicaciones vía satélite
puede ser representado por tres bloques:
1. Modelo de Subida
2. Modelo del Transponder
3. Modelo de Bajada
PARAMETROS DEL
SISTEMA SATELITAL
POTENCIA DE TRANSMISION Y ENERGIA DE BIT
Eb  PtTb
Donde:
Eb = energía de un bit sencillo (joules por bit)
Pt = potencia total de la portadora
Tb= tiempo de un bit sencillo (seg.)
Considerando:
1
Tb 
fb
T1
T2
E2>E1
Entonces
Pt
Eb 
fb
PARAMETROS DEL
SISTEMA SATELITAL
POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA: PIRE
Se define como una potencia de transmisión
equivalente y matemáticamente se determina
por la ecuación:
PIRE  Pr At
En donde:
PIRE = potencia isotrópica radiada equivalente (watts)
Pr = potencia total radiada de una antena (watts)
At = ganancia de la antena transmisora (relación sin
unidades)
PARAMETROS DEL
SISTEMA SATELITAL
POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA: PIRE; Cont….
Se puede expresar en logaritmo:
PIRE(dBW)  Pr (dBW)  At (dB)
Si se considera la salida del transmisor, se
tiene:
Pr  Pt  Lbo  Lbf
Continua …
PARAMETROS DEL
SISTEMA SATELITAL
POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA: PIRE; Cont….
Finalmente, se obtiene:
PIRE(dBW)  Pt  Lbo  Lbf  At
Considerando que:
Pt = potencia de salida real del transmisor (dBW)
Lbo = pérdidas por respaldo del HPA (dB)
Lbf = ramificación total y pérdida de alimentador (dB)
At = ganancia transmisora de la antena (dB)
PARAMETROS DEL
SISTEMA SATELITAL
TEMPERATURA DE RUIDO EQUIVALENTE
La temperatura de ruido equivalente Te, representa la
potencia de ruido presente a la entrada de un dispositivo
más el ruido agregado internamente por ese dispositivo,
y se determina por:
Te  T ( F 1) [gradosKelvin]
Donde T: Temperatura ambiente, F: Factor de ruido
Expresada en decibelios se tiene:
Te (dBK)  10logTe
PARAMETROS DEL
SISTEMA SATELITAL
DENSIDAD DE RUIDO
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, y se puede estimar con la ecuación:
N
No 
B
( watt / Hz )
No  KTe
(watt / Hz)
Donde se tiene que:
No = densidad de ruido (W/Hz) (No generalmente se expresa como
simplemente watts; el Hertz es implicado en la definición de No)
N= potencia de ruido total (watts)
B= ancho de banda (Hertz)
K= constante de Boltzmann (joule por grados Kelvin)
Te= temperatura de ruido equivalente (grados Kelvin)
PARAMETROS DEL
SISTEMA SATELITAL
DENSIDAD DE RUIDO
Si se expresa en logaritmos, se tiene:
No (dBW / Hz)  10log N  10log B  10log K  10logTe
considerando como referencia 1 W/Hz
PARAMETROS DEL
SISTEMA SATELITAL
RELACION DE PORTADORA A DENSIDAD DE RUIDO
C/No es la relación de la potencia promedio de portadora
de banda ancha a densidad de ruido. La potencia de la
portadora de banda ancha es la potencia combinada del
conducto y sus bandas laterales asociadas.
Se puede calcular como:
C
C

N o KTe
PARAMETROS DEL
SISTEMA SATELITAL
RELACION DE DENSIDAD DE PORTADORA A RUIDO
Expresada en logaritmos se tiene:
C
(dB)  C (dBW)  No (dBW)
No
PARAMETROS DEL
SISTEMA SATELITAL
RELACION DE ENERGIA DE BIT A DENSIDAD DE RUIDO
Esta relación es una manera conveniente de comparar
los sistemas digitales que utilizan diferentes tasas de
transmisión, esquemas de modulación o técnicas de
codificación.
C
Eb
f b CB C
B


 X
N o N / B Nf b N
fb
C/N es relación de portadora a ruido y B/fb es la relación de ancho de banda
de ruido a frecuencia de bits.
PARAMETROS DEL
SISTEMA SATELITAL
RELACION DE LA DENSIDAD DE ENERGIA DE BIT A RUIDO
Expresada como logaritmo se tiene:
Eb
C
B
(dB)  (dB)  (dB)
No
N
fb
C/N es relación de portadora a ruido y B/fb es la relación de ancho de banda
de ruido a frecuencia de bits.
PARAMETROS DEL
SISTEMA SATELITAL
RELACION DE LA GANANCIA A TEMPERATURA EQUIVALENTE
DE RUIDO, G/Te
Es una cifra de merito que representa la calidad de un
receptor de satélite o de estación terrena.
Puede ser estimada por:
G
Ar  A( LNA)

Te o
Te
PARAMETROS DEL
SISTEMA SATELITAL
RELACION DE LA GANANCIA A TEMPERATURA DE RUIDO
EQUIVALENTE, G/Te
Si se expresara en forma de logaritmo:
G
(dBK1 )  Ar (dB)  A( LNA)(dB)  Te (dBK)
Te o
G/Te es esencialmente el único parámetro
requerido en un receptor de estación terrena,
cuando se completa el cálculo de los gastos de
enlace.
DIAGRAMA GENERAL
DEL ENLACE SATELITAL
DIAGRAMA GENERAL
DEL ENLACE SATELITAL
Parámetros de la ecuación de
enlace de sistema satelital
Ar: ganancia de la antena receptora
At: ganancia de la antena transmisora
C/N: relación de portadora a ruido.
C/No: relación de la densidad de portadora a ruido
C/Te: relación de portadora a ruido equivalente
Eb/No: relación de la energía de bit a ruido
EIRP: potencia radiada isotrópica efectiva = PtAt
G/T: relación de ganancia a ruido equivalente
HPA: amplificador de alta potencia.
Lb: pérdida de ramificación
Lbo: pérdida por respaldo.
Ld: pérdidas de bajada, adicionales debido a la atmósfera
Lf: pérdida del alimentador
LNA: amplificador de bajo ruido
Lp: pérdida de trayectoria
Lu: pérdidas de subida adicionales debido a la atmósfera
Pr: potencia total radiada = Pt – Lbo – Lb – Lf
Pt: potencia de salida del HPA.
ECUACIONES DE ENLACE
Ecuación de Subida:
At Pr ( Lp Lu ) Ar At Pr ( Lp Lu ) G
C


*
NO
KTe
K
Te
Donde:
Lu : son las pérdidas atmosféricas de subida.
LP : son las pérdidas de trayectoria.
G/Te :ganancia a temperatura de ruido equivalente.
At : ganancia de la antena transmisora.
Pr: potencia total radiada de la antena.
ECUACIONES DE ENLACE
Ecuación de Bajada:
At Pr ( Lp Ld ) Ar At Pr ( Lp Ld ) G
C


*
NO
KTe
K
Te
Donde:
Ld : son las pérdidas atmosféricas de bajada.
LP : son las pérdidas de trayectoria.
G/Te :ganancia a temperatura de ruido equivalente.
At : ganancia de la antena transmisora.
Pr: potencia total radiada de la antena.
Actividades de Autodesarrollo
1. Analice la solución planteada para
el problema 18-9, capítulo 18, W.
Tomasi.
2. Resuelva el problema propuesto 1814.
La nueva estrella en el cielo
venezolano….
El Satélite Simón Bolívar
Venesat 1
Gracias
MODELO DE SUBIDA DEL SATÉLITE
El modelo de subida de un satélite puede ser
representado por los bloques que se muestran a
continuación:
950-1750
MHz
Microondas (Banda C, Ku, etc)
Baja Potencia
Microondas
Alta Potencia
MODELO DE TRANSPONDER DEL
SATÉLITE
Para el modelo de Transponder del satélite, se
puede emplear el diagrama de bloques que se
muestra a continuación:
(< 10-6 Watts)
MODELO DE BAJADA DEL
SATÉLITE
Finalmente, para el modelo de bajada del satélite,
se puede emplear el diagrama de bloques siguiente:
950-1750
MHz