Antenat

1. Antenat Leksion8 Lidhja e sipermedixhitale PhD CAndidate . Lediona NISHANI

2. Lidhja e SipermeDixhitale Proçesi i përdorur në transmetimet dixhitale të sinjalit fillestar në transmetim përfshin : kompresimin, modulimin e procesit format e ndryshme të filtrimit. Ndryshimi kryesor midis një lidhjeje dixhitale dhe asaj analoge është tek modulatori, i cili është i llojit dixhital ose analog.

3. Koduesi Që nga viti 1994, lidhjet dixhitale satelitore janë bërë të mundura nëpërmjet zhvillimit të koduesve të kompresuar. Lidhjet dixhitale u bënë të mundura për ca kohë, por zhvillimi i një gjenerate të re të koduesve dha mundësinë e përdorimit të Sistemeve Satelitore Televizive. Avantazhi që afrohej ishte lidhje me fuqi më të vogël, që jepte mundësinë e lidhjeve më pak të kushtueshme dhe shpenzimeve më të vogla satelitore.

4. Një kodues dixhital në bazë e ndryshon valën video ose audio në një sinjal dixhital dhe pastaj e prezanton atë në formën që duhet për koduesin. Mënyra më e zakonshme e kompresimit dixhital për DSTS është MPEG-2 kështu që le të supozojmë se një MPEG-2 (kodues) po përdoret për një lidhje. Koduesi që zakonisht është 2 ose 3 RU në fortësi(megjithëse disa janë më shumë se 6 RU) ka fuqi dixhitale ose audio.

5. Sasia e informacionit që transmetohet për DSTS është 8 Mbps ( kjo njihet si përqindja e informacionit) megjithëse ka lëvizje në sasinë e informacionit ndërkoh që kualiteti përmirësohet me përparimin e teknologjisë. Fuqia prodhohet si një sinjal kompleks video audio i cili mund ti jepet modulatorit. Këtij mund ti referohemi kohët e fundit edhe si ASI. DUB i referohet standartit të videos dixhitale.

6. Modulatori Modulatorit në një sistem dixhital STS i referohemi edhe si modem, dhe është një pajisje e ndryshme nga modulatori i përdorur në një sistem analog. Në teknologjinë e kompjuterave një modem është modulator/demodulator i cili përmban një proces të drejtpërdrejtë. Megjithatë tek TS nuk është në mënyrë të drejtpërdrejtë, kështu që një modem nuk është në gjendje të demodulojë

7. Për të gjetur ndryshimin midis një modulatori dixhital i përdorur për transmetime satelitore dhe cdo lloj tjetër modulimi shpesh i referohemi edhe si modulator satelitor dhe pajisja është zakonisht 1 ose 2 RU në lartësi. Modulatorit i referohemi ndryshe edhe si modulator DUB, meqënëse ai ka nevojë për një fuqi standarte DUB-ASI, me sinjalin që vjen i cili përmban informacionin e programimit video dhe audio.

8. Prodhimi del në formën e një sinjali të moduluar nga mbajtës sinjali IF ashtu sic e përshkruam edhe më parë megjithëse disa modulatorë satelitor ofrojnë prodhime të valëve C ose Ku për fuqi direkte tek HPA. Megjithëse nuk është ndonjë problem i madh si në fushën analoge konsiderohet si e dëshirueshme të shtohet energji rrjedhës DUB nga koduesi i kompresuar.

9. Kjo bazohet në një pseudo “Zhurmë” e cila shpërndan cdo pjesë të energjisë në spektër dhe ky proces bëhet i mundur nga modulatori DUB. Ndryshimi midis një modulatori analog dhe atij dixhital është mënyra e modulimit të fuqisë së sinjalit nga përdorimi i modulimit fazor dhe rregullimi i gabimeve. Korrigjimi i gabimeve bëhet para modulimit por për qartësi do ta shikojmë këtë proces në radhën e kundërt.

10. Modulimi i Fazave Kemi folur për modulimin e frekuencave, por një derivat i modulimit të frekuencave i ashtuquajtur modulim i fazave dixhitale, përdoret për sinjale dixhitale. Historikisht modulimit të fazave dixhitale i jemi referuar si “ celsi fazor” PSK dhe ka një numër të madh formash.

11. Cdo sinjal mund të përshkruhet sikur ka parametra amplitude frekuencë dhe fazore. Po të marrim në konsideratë pikën në të cilën vala fillon është zero gradë dhe në qoftë se bën një rreth dhe arrin në 360 atëhere i kemi dhënë valës aftësitë e një rrethi. Në qoftë se i referohemi kësaj vale si reference dhe po ta krahasojmë me një valë që kalon afër, ndryshimi mund të matet me gradë

12. Ne mund të shikojmë dy sinjale, ku sinjali i poshtëm është 90 nga sinjali kryesor. Po të përdorim fazën mund të modulojmë një sinjal në faza të ndryshme në lidhje me sinjalin bazë. Në qoftë se përdorim të njëjtën fazë me një sinjal dixhital mund të dërgojme një sinjal të kompozuar nga pjesë që kanë një ose dy faza 0 dhe 180. Kjo quhet BPSK, por meqënësë nuk është eficent nuk përdoret shpesh.

13. Termi simbol shpesh përdoret në lidhje me pjesët e transmetuara dhe e gjithë kjo nënkupton se cdo pjesë e BPSK është një simbol, dhe se cdo palë pjesësh në një QPSK gjithashtu përfaqëson një simbol. Kështu që një simbol në një sinjal QPSK mban dy here me shumë informacion sësa një BSPK

14. Procesi i kombinimit të pjesëve me ndryshimet fazore mund të zgjerohet me tej dhe ka modem satelitore në treg që ofrojnë lehtësira të 8-PSK-ve, ku cdo simbol përmban tre pjesë informacioni. Numri total i simboleve tani është 2x2x2=8 d.m.th 8 PSK. Duke bërë këtë duket sikur kemi “dicka për asgjë” por problemi është së dualiteti i sinjalit të marrë duhet të rritet në mënyrë të ndjeshme, me cdo hap në numrin e fazave të moduluara

15. Kjo mund të arrihet duke rritur fuqinë për të përmirësuar S/N – një koncept të cilin e diskutuam më parë. Duke rritur fuqinë do të thotë HPA më e madhe dhe kjo con në rritjen e cmimit. Duke marrë parasysh se nuk ka referenca për sinjalin e transmetuar, demoduluesi në lidhjen e poshtme duhet të japë sinjal duke ekzaminuar valën e ardhur.

16. Në qoftë se sinjali referencë nuk mund të kontrollohet, sinjali që vjen nuk mund të c’kodohet dhe duhet të kaloj një përiudhë kohe ndërkohë që demoduluesi mundohet të krijoje sinjalin e saktë reference. Me pak fjale për të riprodhuar sinjalin reference të quajtur ndryshe“ora” “clock” dhe c’kodim i informacioneve, sinjali i ardhur duhet të jetë sa më i pastër- armiku me këtë rast janë interferencat dhe zhurmat

17. QPSK është modulimi tipik i përdorur për DSNG, por llojet e tjerë të demodulimit, si edhe 8PSK përfshijnë 16-QAH dhe 64 QAH. Amplituda e modulimit është një skemë ku amplituda dhe faza përdoren për të dhenë informacion. Sic kemi thënë edhe më parë duhet më tepër fuqi për të përmirësuar S/N.

18. Korrigjimi i gabimeve Procesi që bën pjesë në c’kodimin dixhital dhe modulim nuk janë të ndara në mënyrë shumë të qartë sic ndodh në procesin analog. Në kemi folur për c’kodim në MPEG-2, por ka edhe një element për c’kodim dixhital brenda procesit të modulimit dixhital. Kjo ndodh sepse modulatorit i shtohen pjesë të sinjalit dixhital për të kopjuar gabimet në transmetim – të quajtur “korrigjim gabimi”

19. Sinjali në mënyrë të paevitueshme dobësohet në transmetim në saj të zhurmave dhe interferencave dhe për të kompesuar këtë pasojë modulatorit i shtohen pjesë të tjera në mënyrë që gabimet të mund të dallohen lehtësisht në lidhjet e poshtme. Megjithëse korrigjimi i difekteve ul transmetimin rritet fuqia e valës sepse rritet numri i informacioneve të transmetueshme. Ka dy nivele të korrigjimit të difekteve –një të jashtëm dhe një të brendshëm – i cili i vendoset sinjalit DSNG para modulimit.

20. Ka një numër të madh të llojeve të kodimit të jashtëm, por një lloj tipik që përdoret në DSNG është “Solomoni i Reed” . Kodimi i jashtëm shton një numër pjesësh për të bllokuar informacionin, ndërsa i brendshëm aplikohet pas atij të jashtmit.

21. Kodimi i Jashtëm : Reed-Solomon, Në kodin Reed-Solomon, për cdo numër sinjalesh që formojnë një bllok, një numër shtesë informacionesh është i nevojshëm të bëhet një bllok i kompletuar informacionesh. Kjo bëhet për të kompesuar difektet që sinjali mund të ketë në kalimin nga transmetuesi tek marrësi. Kështu për një moment në një moment tipik të përdorur në lidhjet e TS dixhilale kodi Reed-Solomon përmblidhet në (204.188).

22. Fjalakod është 204 simbole e gjatë por më saktë ka 188 simbole informacioni: dhe një bllok prej 16 simbolesh i shtohet (188+ 16= 204). Kështu që madhësia e informacioneve është rritur nga 188 në 204, një rritje prej 8.5 %. Numrat e përfshirë në këtë llogaritje merren nga teoria e Reed-Solomon

23. Kodi i Brendshem Kodi brendshem FEC c’kodohet tek marrësi për të kapur cdo lloj humbjeje të informacionit dhe të tentojë të rindërtojë ato që kanë humbur. Numri i pjesëve të shtuara nga ky proces është ¾ me pak fjalë për cdo 3 pjesë një pjesë ekstra shtohet. Masa të tjera të FEC që mund të përdoren janë 1/2 2/3 7/8 5/6 15/16 por standarti është ¾.

24. Sa më e madhe masa e aplikuar e FEC aq më i ashpër do të jetë sinjali. Lind pyetja : pse të përdorim QPSK me FEC dhe jo BPSK? Sepse gjithsesi ai mban më shumë informacion në të njëjtën valë. Në qoftë se ndërmjet dy proceseve sinjalet “ngatërrohen”-ky është vendi ku shpërndahen kodet e jashtme FEC në një periudhe kohe të caktuar, para së ata të mbrohen në kodet e brendshëm.

25. Korniza Ajrore Megjithëse nuk përdoret shpesh në TS ia vlen të përmendim Kornizat Ajrore (OHF). Ky është një informacion shtesë tek rrjedha e informacioneve që vijnë nga c’koduesi, i cili zakonisht është një masë 96 Mbps, por mund të varet nga standarti i cili përdoret. Kjo shpesh përshkruhet në një Standart Tokësor INTELSAT IESS mënyrën sesi transportohet informacioni në aplikimet më të gjera komunikative.

26. Shpesh i referohemi edhe si kornizë IDR, por që zakonisht nuk përdoret në aplikimet TS, psh: ajo nuk është pjesë e DUB. Megjithatë duhet theksuar se në qoftë se OHF është i pranishëm në një sinjal të lidhjes së poshtme edhe demoduluesi duhet të ketë një c’kodues OHF të ndezur, përndryshe sinjali nuk do të demodulohet në mënyrë të rregullt.

27. Transmetimi dhe përqindjet e simboleve Përqindja e informacioneve duke përfshirë edhe RS quhen ndryshe edhe norma e transmetimit. Kështu tani mund të llogarisim përqindjen e simboleve të transmetuara – ky është një parametër i rëndësishëm për sinjale dixhitale. Në qoftë se supozojmë së sinjali tipik TSD ka një përqindje prej 8Mbps atëhere shuma aktuale e pjesëve është 8.484Mbps – përqindje standarte në hierarkinë dixhitale.

28. Rrjedha e informacioneve është QPSK kështu që përqindja e simboleve 4.224 Mboud. Përqindja e informacioneve (S info) shumëzohet tani me 4/3 S info=4.224 x 1.333 = 5.622M band. Kjo tani na jep përqindjen e simbolit duke përfshirë edhe FEC, por duke përfshirë kodin Reed-Solomon. Përqindja aktuale e transmetimit është (S’) përqindja e simbloleve FEC duke i shtuar edhe kodin Reed-Solomon. S t =S FEC x 204/188= S.632 x 204/188= 6.1113/band.

29. Kështu që 8 Mbps të sinjalit DSNG shprehen me 8.448 Mbps: Ndonjëherë përqindja e simbolit të transmetuar shprehet në kode RS si psh S.632 Mbps. Gjeresia e valës RF që kërkohet është afërsisht përqindje e modulimit shumëzuar me një faktor-një vlerë midis 1.2 dhe 1.5,por zakonisht përdoret 1.35. Ky sinjal përshtatet në një kanal 9MHz, zakonisht ajo zë vetëm 8 MHz. Kanali 9MHz është bërë standart nominal për sinjalet DSNG në shumicën e operatorëve satelitor. Sidoqoftë në të ardhmen skemat e modulimit dhe madhësia e kanalit do të ndryshojne

30. Kontrollet Modulatori zakonisht ka këto pjesë kontrolli:  Skema e modulimit: QPSK,8PSK,16QAM  FEC  përqindjen e informacionit  Frekuencat e mbajtësit të jashtëm në masa:05-90 MHz ose 100-180 MHz  Mbajtësin ndezur/fikur  Kontrolluesin e nivelit Kodi Reed-Solomon ka pjesë të vendosura në (204.198) dhe nuk janë të konfigurueshme

31. Konvertuesi i sipërm Mund të duket se duke dixhitalizuar sinjalin e moduluar gjithcka mbetet njëlloj në pjesën tjetër të pajisjes në zinxhirin e transmetimit. Megjithëse konvertuesi i sipërm kryen të njëjtin funksion ndryshon në një pikëpamje-frekuencat e tij dhe stabiliteti i fazës. Konvertuesi i sipërm duhet të jetë shumë i qëndrueshëm nga pikëpamja e performancës,por ngaqë transmetimet dixhitale përfshijnë modulimin e fazave,stabiliteti i frekuencave duhet të jetë më i madh dhe stabiliteti i fazës në konvertuesin e sipërm duhet të mbahet brenda kufijve të caktuar.

32. Konvertuesit e sipërm të përshtatshëm për transmetimet dixhitale nuk kanë pamje të ndyshme nga ata që janë të përshtatshëm për përdorim analog. INTELSAT kanë dy dokumente reference si standartet e stacioneve tokësore që kanë përformancë minimale për modulim në sistemet satelitore: IESS-306 në katror dhe IESS-308 në kub. IESS-306 mbulon modulimin standart për frekuencat televizive kurse IESS-308 për modulimin e 2PSK

33. Megjithëse të dyja këto dokumente përshkruajnë standarte për përdorues të INTELSAT,ato janë bërë de fakto standarte përgjithësues për cdo lloj modulimi për të gjithë industrinë satelitore. Një konvertues i sipërm tek specifikimi IESS-308 është i rëndësishëm për transmetime dixhitale,dhe ndërkohë që specifikimi tejkalon atë të kërkuarin në IESS-306, një transmetues i sipërm te standarti IESS-308 mund të përdoret për transmetimet analoge. Një konvertues i sipërm ka pak pjesë kontrolli disa nuk kanë asnjë.

34. Zakonisht ka një set kontrollues për të vendosur qendrën e frekuencave dhe mundësisht një nivel kontrolli. Sic e thamë dhe më parë,konvertuesi i sipërm është një nga elementet më të zakonshëm për të dështuar (tjetri HPA,PSU). Procesi i konvertimit të sipërm është dhe më i rëndësishëm në zinxhirin e transmetimit dixhital satelitor. Kjo ndodh sepse konvertuesi duhet të mbajë (të ekzekutoje) një numër të lartë. Duhet mbajtur mend rigoroziteti i ambjentit në të cilin kjo pajisje do të veprojë, nuk është e cuditshme që ky proces elektronik të ketë mundësi edhe të dështojë.

35. HPA Zakonisht i vetmi ndryshim me një HPA të përdorur në një lidhje të sipërme dixhitale është se mund të jetë më i vogël në fuqi dhe kjo është një nga më të mirat në një operacion dixhital. Sic thamë më parë HPA ndryshojnë në madhesi nga 300 deri në 800 W por në lidhjet e sipërme Satelitore fuqia maksimale varion nga 50-350 W. Nga natyra e simbolit dixhital është edhe më e rëndësishme që HPA të veprojë në pjesën lineare për të mënjanuar kështu gabimet.

36. Kështu që HPA nuk mund të veprojë kudo.Sic diskutuam edhe më parë ka një numër mbajtësish dixhital të cilët kombinohen, por duhet patur kujdes që të arrihet balancimi i energjisë. Kështu që energjia duhet të rritet në 7dB për dy mbajtësa dhe 9-10dB për tre. Një pjesë që quhet “Linjëzator” mund ti bashkanjgjitet HPA i cili do të kompesoje jo-linearitetin në majë të energjisë por kjo nuk ofrohet nga të gjithë prodhuesit e HPA.

37. Është e mundur që të përdoret edhe amplifikuesi (SSPA)i cili ka gjendje solide që kundërshton një tub vakumi ku energjia nuk është shumë më lartë: SSPA janë të ndryshme në madhësi nga 20-100W. Një SSPA është zakonisht 50-70% më pak eficent në fuqi hyrëse sesa në një HPA të bazuar në TWT dhe hisorikisht SSPA janë më pak të besueshme.

38. Antena e lidhjes se siperme Ka një varacion të madh antenash për transmetimet satelitore por ne do të përqëndrohemi tek antenat të cilat përdoren për lidhjet e sipërme satelitore. Funksioni i antenës është të marrë sinjalin nga HPA dhe ta coj drejt satelitit “ta coj sinjalin drejt hapësirës së lirë”. Megjithëse ka një variacion të madh antenash lidhjet e sipërme satelitore gjithmonë përdorin llojin “parabolik” që e ka reflektorin në formën e parabolës. Sistemet e lidhjeve të poshtme të telekomunikacioneve, gjithashtu përdorin antena parabolike.

39. Përmasat e antenës Lidhja qëndrore(përafërsisht) midis gjatësisë së valës dhe dhe përmasës së antenës është Θ(radians)=λ/D ku Θ është gjerësia këndore e rrezes kryesore midis pikave 3 dB dhe D është shtrirja maksimale përmes hapjes së antenës. Një hapje prej 10 gjatësi valësh do të na japi një gjerësi rrezeje rreth 6°. Tek frekuencat e ulëta gjatësia e valës është e madhe, duke lënë të kuptohet një antenë të madhe.

40. Me rritjen e frekuencës përmasa e antenës zvogëlohet për një gjeresi rrezeje të dhënë por rrallimi atmosferik rritet. Duhet të bëhet një kompromis. Vini re që rrallimi atmosferik nuk është një problem për lidhjet satelit-satelit. Pra këto mund të përfshijnë frekuenca mm-Wave dhe antena shumë të vogla.

41. Karakteristikat kryesore të antenave parabolike Antena parabolike është kryesisht një lente valë elektromagnetike,ashtu si xhami magnetik i cili fokuson energjinë diellore në një transmetim të ngushtë. Duke bërë kështu të ketë edhe një karakteristikë tjetër sepse e amplifikon sinjalin. Një sipërfaqe parabolike prodhon energji paralele meqënëse sipërfaqja ndricohet në fokusin e saj.

42. Sinjali transmetohet tek antena dhe kjo shpesh quhet “drejtimi i valës” ose “ushqyes”. Familja e antenave parabolike ka një numër variantesh,por llojet e përdorura për sistemet satelitore janë fillimisht “fokusi primar” dhe “fokusi primar i offsetit.

43. Në fokusin primar të ofsetit, fokusi i antenës zhvendoset dhe në vend që të jetë në qendër të parabolës , ai ngrihet lart. Ku mund të shihet se pjesa më e poshtme e parabolës nuk përdoret. Një antenë e këtij lloji, një antenë parabolike përshkruhet tëresisht nga dy parametra. Diametri fizik i antenës shprehet në metra ose centimetra dhe faktori amplifikues i antenës matet në dBi. Të dyja ngatërrohen ndërkohë që fitimi i antenës është një funksion i diametrit të saj dhe frekuencave të operimit.

44. Matja me dBi do të thotë që dBi i=izotropik. Një antenë izotropike është teorikisht një antenë ideale që lëshon valë elektromagnetike në të gjitha drejtimet, kështu që fitimi i antenës izotropike është odBi. Figura e fitimit të një antene parabolike është një matje e fuqisë rritësë mbi një antenë izotropike e cila lëshon të njëjtën energji në një drejtim të caktuar. Drejtimi i lëshimit të rrezatimit quhet edhe “boresight”.

45. Ndërtimi i antenës ndryshon në varësi të amplifikimit në varësi të përdorimit në qoftë se do të jetë e lirë apo e montuar diku tjetër. Pavarësisht aplikimit të tyre antenat e sotme duhet të jenë të afta të operojnë vetëm 2º të ndara nga harku gjeostatik. Kërkesa për 2º është se në vitin 1980 u parashikua se numri i satelitëve do të rritej kështu që do tënëvojitej të afroheshin më shumë satelitët. Kjo nuk do të thotë që ata të interferojnë tek njëri-trjetri,jo gjithmonë antenat prodhojnë radiotim perfekt. Pjesët anësore mund të interferojnë te sinjalet paralele në satelit,dhe një nga synimet e një antene të mirë është të minimizoje pjesët anësore dhe të rrisë qendrën.

46. Fokus (offset) Hapja efektive Harku i Parabolës Pjesa e Reflektorit të papërdorur (offsët) Kepi i Ushqimit Krahu i Ushqimit Fokusi primar i antenës me ushqim offset

47. Zakonisht deri në 70% e energjisë së sinjalit do të përqëndrohet në “boresight” kjo mat dhe cilësinë e antenës. Shumë energji në pjesët anësore, do të uli energjinë në pjesën qëndrore dhe do të interferoje në sinjalet paralele. Kërkesa për 2º shprehet në mënyrë matematikore dBi = 29 – 25 log θ, ku pjesët anësore nuk duhet të tejkalojnë “zarfin”. Shkronja greke θ (theta) është këndi në gradë larg “boresight”

48. Në mungesë të mundësisë për të arritur 2º atëhere vepron ITU-R që kërkon 32-25 log10 θ për 3º hapësirë, 29-25 log10 θ ku distanca në gradë nga “boresight” në të gjitha drejtimet tregohet në aksin horizontal, kurse niveli i sinjalit relativ tregohet në atë vertikal. Praktikisht specifikimi nuk është i lehtë, sepse është e veshtirë të prodhohen antena që mund të arrijnë specifikimin sepse ka ndryshime gjatë prodhimit. Sic e kemi thënë asnjë antenë nuk është 100% efiçente nuk radioton të gjithë energjinë. Kjo ndodh për shkak të pakësimit të iluminimit drejt anëve të antenës,kjo është e vërtetë për ato antena që e kanë ushqyesin në fillim.

50. Ky lloj ushqyesi përdoret në antena të mëdha SNG ku sasia e RF është në proporcion të vogël me sipërfaqen e antenës. Edhe me një sipërfaqe të lëmuar parabolike energjia del në saj të difraksionit kështu që nuk është paralele. Efiçenca duhet të merret në konsiderat kur llogaritet fuqia e antenës. Antenat e gradës më të fortë parabolike kanë eficencë nga 55 në 70%, kurse një antenë SNG me diametër 1.5 m dhe eficencë 60 % ka një fuqi prej 14.25 GHz dhe afërsisht 45 dBi.