Especialización en Telecomunicaciones Digitales

1. Especialización en Telecomunicaciones Digitales Sistemas Satelitales Cohorte Nro 4 / Febrero 2011

2. TEMA II Modelo de un Enlace Satelital

3. SUMARIO • Modelo para un sistema de comunicaciones por satélite • Parámetros de un sistema comunicaciones vía satélite • Ejemplos

4. 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.

5. 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.

6. MODELO DEL ENLACE DE COMUNICACIONES POR SATELITE • Un sistema de comunicaciones vía satélite puede ser representado por tres bloques: • Modelo de Subida • Modelo del Transponder • Modelo de Bajada

7. T1 T2 PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL POTENCIA DE TRANSMISION Y ENERGIA DE BIT • Donde: • Eb = energía de un bit sencillo (joules por bit) • Pt = potencia total de la portadora • Tb= tiempo de un bit sencillo (seg.) Considerando: E2>E1 Entonces

8. PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA: PIRE Se define como una potencia de transmisión equivalente y matemáticamente se determina por la ecuación: • 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)

9. PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA: PIRE; Cont…. Se puede expresar en logaritmo: Si se considera la salida del transmisor, se tiene: Continua …

10. PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA: PIRE; Cont…. Finalmente, se obtiene: • 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)

11. 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: Donde T: Temperatura ambiente, F: Factor de ruido Expresada en decibelios se tiene:

12. 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: • 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)

13. PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL DENSIDAD DE RUIDO Si se expresa en logaritmos, se tiene: considerando como referencia 1 W/Hz

14. 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:

15. PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL RELACION DE DENSIDAD DE PORTADORA A RUIDO Expresada en logaritmos se tiene:

16. 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/N es relación de portadora a ruido y B/fb es la relación de ancho de banda de ruido a frecuencia de bits.

17. PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL RELACION DE LA DENSIDAD DE ENERGIA DE BIT A RUIDO Expresada como logaritmo se tiene: C/N es relación de portadora a ruido y B/fb es la relación de ancho de banda de ruido a frecuencia de bits.

18. 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:

19. PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL RELACION DE LA GANANCIA A TEMPERATURA DE RUIDO EQUIVALENTE, G/Te Si se expresara en forma de logaritmo: G/Te es esencialmente el único parámetro requerido en un receptor de estación terrena, cuando se completa el cálculo de los gastos de enlace.

20. DIAGRAMA GENERAL DEL ENLACE SATELITAL

21. DIAGRAMA GENERAL DEL ENLACE SATELITAL

22. 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.

23. ECUACIONES DE ENLACE Ecuación de Subida: 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.

24. ECUACIONES DE ENLACE Ecuación de Bajada: 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.

25. Actividades de Autodesarrollo • Analice la solución planteada para el problema 18-9, capítulo 18, W. Tomasi. • Resuelva el problema propuesto 18-14.

26. La nueva estrella en el cielo venezolano…. El Satélite Simón Bolívar Venesat 1 Gracias

27. MODELO DE SUBIDA DEL SATÉLITE El modelo de subida de un satélite puede ser representado por los bloques que se muestran a continuación: Microondas (Banda C, Ku, etc) Baja Potencia 950-1750 MHz Microondas Alta Potencia

28. 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)

29. MODELO DE BAJADA DEL SATÉLITE Finalmente, para el modelo de bajada del satélite, se puede emplear el diagrama de bloques siguiente: 950-1750 MHz