COMUNICACIONES SATELITALES

Transcripción

1 LABORATORIO DE OMUIAIOES II DEPARTAMETO DE ELETROIA FAULTAD DE IGEIERIA UIVERSIDAD DE BUEOS AIRES OMUIAIOES SATELITALES BREVE RESEÑA HISTORIA 1945 Arthur lark describe un sistema mundial de comunicaciones basado en estaciones espaciales geosincrónicas 1957 omienza la era espacial con el primer satélite artificial Sputnik-1 (URSS) se reciben las primeras señales. 196 Lanzamiento del satélite pasivo EHO-1 (ASA). Globo de superficie metalizada de 3 mts de diámetro y 6Kg de peso. Orbita circular a 16 km. Banda de 1,5/'Ghz - ourrier-1b primera retransmisión activa. 1 km de altitud. 196/1964 Fundación de OMSAT e ITELSAT Primeras reglamentaciones de la UIT Aparece el primer satélite geoestacionario con fines comerciales. EarIy Bird (Intelsat 1) Lanzamiento del satélite Molnya-1 (URSS). Satélite no geoestacionario con órbita elíptica reación de Intersputnik (URSS) 197 Lanzamiento del Anik-1 (anadá/telesat). Sistema doméstico 1976 Lanzamiento del satélite HERMES (anadá). Primeras experiencias con la banda Ku. Lanzamiento del satélite MARISAT (USA). Primeras comunicaciones marítimas reación de IMARSAT (USA) 198 Intelsat V trabaja en banda y Ku. Reuso de frecuencia por aislación espacial y de polarización Lanzamiento del satélite S- (Japón). Primer satélite nacional funcionando en la banda Ka. TIPOS DE SERVIIOS (visión actual) OMUIAIOES SATELITALES / LABOM II Página 1 de 13

2 omunicaciones globales de voz (incluimos fax,paging,etc) - BIG LEO: IRIDIUM (66 satélites a 9 'cm), GLOBALSTAR (48 satélite 14km) - GEO: IMARSAT (Mini-M) Redes (global broadband networking) LITTLE LEO: ORBOM (messaging) 6 satélites a 785km (4 en órbita inclinada cada plano a 45º con 8 satélites cada uno y en órbita polar) BIG LEO: TELEDESI (7Km) en desarrollo. Red ATM satelital. GEO: Sistemas en desarrollo en la banda Ka (trabajarán en anillo) MEO: GPS (1 satélites a.km aprox) OTA: ISL (ITER-SATELLITE LIKs) Tipos De Orbita BAJAS (little LEO ; big LEO) MEDIAS (MEO) ALTAS (GEO) Polar Ecuatorial Inclinada Formas De Las Orbitas - ircular - Elíptica OMUIAIOES SATELITALES / LABOM II Página de 13

3 PROYEIOES TÍPIAS O SIRÓIAS (huella del satélite) BADAS DE FREUEIAS PARA OMUIAIOES POR SATÉLITE BADA - UPLIK: 6 Ghz DOWLIK: 4 Ghz - BW DISPOIBLE: 5Mhz OMUIAIOES SATELITALES / LABOM II Página 3 de 13

4 - Microondas terrestres utilizan esta banda. - o es afectada por la lluvia en forma considerable. BADA Ku - UPLIK: 14 Ghz DOWLIK: 1 Ghz - BW DISPOIBLE: 5Mhz - onsiderar la lluvia y los efectos de propagación BADA Ka - UPLIK: 3 Ghz DOWLIK: Ghz - BW DISPOIBLE: 5Mhz - Gran atenuación por lluvia - orrimiento por efecto Doppler muy importante BADA L - Utilizada para enlaces móviles-satélite (UP: 1,6Ghz / DOW: 1,5Ghz) - En recepción con el uso de LB s se obtiene un espectro entre Mhz. Técnicas de reuso de frecuencias Objetivo: Extender los 5Mhz disponibles en las bandas y Ki Diversidad espacial: - Se basa en la aislación entre regiones (se usa la misma frecuencia y polarización en cada región) - Dos zonas aisladas nos permitirían un BWlOOOMhz Diversidad por polarización: - En una misma región utilizar la polarización V y la H. BW-- 1Mhz Ambas diversidades pueden ser combinadas. OMUIAIOES SATELITALES / LABOM II Página 4 de 13

5 Modelo Básico de un Satélite TWT X DOW OVERTER IPUT MUX (filtros de entrada) TWT OUT PUT MUX (filtros de salida) TWT DESDE TIERRA HAIA TIERRA OMUIAIOES SATELITALES / LABOM II Página 5 de 13

6 Interferencia Solar (SU TRASIT) El sol, el satélite y la estación terrena están alineados. Se produce en los equinocios (primavera y otoño). Eclipse Se produce durante las noches en el mismo período que el SU TRASIT. Deben usarse las baterías de abordo. OMUIAIOES SATELITALES / LABOM II Página 6 de 13

7 Salto térmico muy importante. Aproximadamente 4 días centrados en los equinocios con un duración máxima de 7 minutos. Rayos Solares Efecto DOPPLER El desplazamiento de la fuente provoca una variación de la frecuencia recibida. onsecuencias: Desintonización del receptor (uso de PLL) Distorsión del espectro [ 1+ ( V / ) cosφ] f f c Efecto FARADAY Rotación del campo Eléctrico E(cambio de polarización) debido a la presencia de un campo magnético en un medio ionizado. Debido a: Erupciones Solares entelleo Troposférico (con efectos locales) omponente aleatoria OMUIAIOES SATELITALES / LABOM II Página 7 de 13

8 Tipos de Enlace SP G/T G/T f DOWLIK UPLIK UPLIK DOWLIK G/T G/T Estación Terrena 1 Estación Terrena Técnicas de Acceso Múltiple FDMA TDMA Aloha Slotted Aloha Reservation TDMA Fixed Assigned DMA PAMA (Asignación Permanente) DAMA (Asignación por Demanda) Ruido en la Estación Terrena 1 T f T 1 Ruido producido por el Feeder af Ruido de la antena (capturado) T a Tatm θ + Ttierra + T Ruido total exterior captado T T + T + T Ruido en el Satélite T T + T a tierra 9 + T atm( º ) cos mos ext a cos mos ( ) radomo cuerpoceleste Ruido Total en el Sistema de Recepción T T ext e + T f + T af LA OMUIAIOES SATELITALES / LABOM II Página 8 de 13

9 Factor de calidad del Sistema ( G ) A k Diagramas en Bloque General T G rx T e El Problema del Eco En enlaces con un tiempo de retardo, round trip<3mseg el eco no es notable Formas de atacarlo: Supresión: permitiendo comunicaciones en un solo sentido. ancelación: utilizando filtros adaptivos que lo reconocen y lo eliminan en el extremo en donde se produce (near end) OMUIAIOES SATELITALES / LABOM II Página 9 de 13

10 álculo de Enlace Satelital Obletívo: Transmisión broadcast de Televisión comprimida a todo el país desde Bs As. Satélite a utilizar: PAS ir 45 W Banda Ancho de banda del Transpondedor: 36Mhz Reducción de potencia a la entrada/ salida: TIBO/TGBO 8./3.5 (modo multiportadora) Valores de la cobertura: 37 dbw (ubicación más desfavorable) DFS (Densidad de tlujo de saturación)-87,5 dbw/rn G/T - db/ k Paso de Ganancia ATP 11 Parámetros de Transmísion: ompresión a 915 Kbps QPSK FE3/4 (Decodificación Viterbi) Umbral (1-1 ) Eb/o 6.6 db Estacion entral: Antena Transmisora 7 mts Estaciones Remotas: Antenas receptoras 3,7 mts Ta 35 K LB 45 K Lfeed,15db Resolución En la recepción E b 1 R b db E b db + 1 log R b 6,6dB kbs db 76,dB db Objetivo de relación señal a ruido alculamos el Ancho de Banda de la Portadora OMUIAIOES SATELITALES / LABOM II Página 1 de 13

11 BW 1 FE 1 log M ( 1+ r) R 8, Mhz Port b 65 onsidero al factor de roll off del filtro digital r,35 Ahora considero el PORT que voy a tener disponible según mi ancho de banda y el satélite BWXP PORT SAT TOBO 1 log BW 36Mhz 37dBW 3,5dB 1 log 7,9dBW 8,35Mhz POBO POBO PORT SAT 37dBW 7,9dBW 9,91dB POBO PORT SAT PORT PORT TIBO TOBO PIBO POBO alculo el PIBO PIBO 8,dB 3,5dB + 9,91dB 14, 61dB PIBO Planteo lo que es el PIBO PIBO DFS + ATP SAT DF EST Sabiendo que DFEST SAT A UP + G(1m ) alculo A OUP 4 π d 4 π d f A UP 199, 1dB A UP λ c OMUIAIOES SATELITALES / LABOM II Página 11 de 13

12 alculo G(1m ) π 4 π f G A 37dBi G(1m EF λ c 4 ) Sabiendo lo que es PIBO DF EST SAT DFS + ATP + A G(1m ) PIBO SAT UP dbw SAT 87,5 + 11dB + 199,1dB 37dBi 14,61dB 7, 99dBW m Ahora se calcula TOTAL TOTAL UP + DOW 1 TOTAL UP + DOW El total es el paralelo de la relación de subida y bajada. UP UP EST A dbw 98,49 Hz UP G + T SAT K 7,99dBW db 199,1dB 8,6 º K db Hz º K DOW PORT A DOW G + T RX K Se calcula A DOW 4 π d 4 π d f A DOW 195, 6dB A DOW λ c LF 1 TAT TSIST TLB + T + 45º K + 9,8º K + 33,8º K 88,6º K TSIST TSIST 19,47dBº K L F LF T 9º K L F 1,35 Se calcula la G de la antena receptora 4 π 4 π f D G AEF η π 4, 84dBi G η,8 λ c OMUIAIOES SATELITALES / LABOM II Página 1 de 13

13 Se calcula G T RX G T RX 4,84dBi 19,47dBi 3,37dB DOW 7,9dBW db 195,6dB + 3,37dB + 8,6 Hzº K 83,46 db Hz TOTAL 83,3 db Hz on esta relación se cumple con el Objetivo buscado de relación carrier a ruido para cumplir a su vez con el Eb/o que a su vez cumple con un B.E.R. que es el Objetivo final. Si se quisiera conocer la potencia de la señal en la transmisión se calcula la Ganancia de la Antena Transmisora 4 π 4 π f D G AEF η π 51, 9dBi G λ c P TX EST EST PTX GTX GTX 7,99dBW 51.9dBi 19, 9dBW dbw dbw P TX OMUIAIOES SATELITALES / LABOM II Página 13 de 13