R 20 m ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓN

Transcripción

1 EJERCICIO Nº 1-T Se considera un enlace entre un transmisor que entrega una potencia de 10W a una antena de ganancia directiva 8 dbi y rendimiento 95% a través de un cable con 1.2 db de pérdidas. La antena receptora tiene una ganancia directiva de 3dB y un rendimiento de 97.7% y la pérdida en el cable de conexión al receptor es de 1dB. La pérdida básica de propagación es de 120 db. Hallar: a) Las ganancias de potencia de las dos antenas. b) Las pérdidas de transmisión. c) La potencia recibida. EJERCICIO Nº 2-T Se realiza una transmisión terrestre en 13 GHz con reutilización de frecuencias por polarización lineal de tal forma que la señal vertical se transmite con una potencia de 27dBm y la horizontal con 30dBm. Las antenas transmisora y receptora son iguales, tienen una ganancia de 38 dbi y se encuentran separadas una distancia de 30 Km. Se sabe que la Atenuación Copolar (CPA) para la polarización vertical es 16,3 db y para la horizontal 19,2 db. La discriminación contrapolar en polarización vertical es de 8,1 db y en horizontal 6,7 db. Calcular el aislamiento de polarización vertical. EJERCICIO Nº 3-T El vano de un radioenlace a 6,2 GHz tiene una longitud de 30 Km y el perfil que se muestra en la figura, donde la antena receptora está fija a 20 metros de altura sobre un montículo de cota 1100 metros sobre el nivel del mar. h m T O R 20 m 100 m 115 m 100 m 1000 m 10 Km f d = 30 Km domingo 25 de marzo de /13

2 El pie de la antena transmisora tiene una cota de 1115 metros sobre el nivel del mar. Se sabe que la refractividad al nivel del mar N0=315 y la refractividad N en la superficie del obstáculo vale 274,9. Calcular: a) El gradiente de la refractividad en el obstáculo y el factor de corrección del radio terrestre que correspondería considerar para las condiciones de la troposfera inducidas por ese gradiente. b) Calcule la flecha de la Tierra para el obstáculo. c) Calcule el radio de la primera zona de Fresnel en el punto donde se encuentra el obstáculo. d) Si se requiere un despejamiento de R1 (la primera zona de Fresnel) en el punto donde se encuentra el obstáculo cual ha de ser la altura de la antena transmisora? EJERCICIO Nº 4-T Un radioenlace situado en Madrid viene caracterizado por los siguientes parámetros: Parámetro Unidad Valor Longitud del vano Km 1 Frecuencia de trabajo GHz 30 Potencia transmitida dbw 0 Pérdidas circuitos acoplo antena db 0,5 Ganancias antenas TX y RX dbi 30 Polarización -- Vertical Altura antena TX m 20 Altura antena RX m 15 Zona -- Madrid R0.01 en Madrid mm/h 35 αv(30ghz) -- 1 kv(30ghz) -- 0,167 domingo 25 de marzo de /13

3 Calcular: a) La densidad de potencia en el punto de recepción en condiciones de espacio libre. b) La potencia entregada al receptor en condiciones ideales. c) Las pérdidas debidas a la atenuación atmosférica. d) La atenuación por lluvia excedida el 0.01% del tiempo. e) Las pérdidas por difracción debidas a un obstáculo tipo cuña, situado a 300 m. de la antena transmisora, si su altura desde el suelo es de 30 metros. f) La potencia recibida cuando se incluyen los efectos de los apartados c, d y e. EJERCICIO Nº 5-T Sea un radioenlace digital monovano con visión directa caracterizado por: Frecuencia de trabajo Distancia del vano Potencia transmitida Ganancia de las antenas Polarización Umbral del receptor para BER = 10-3 Perdidas en terminales MTBF de los equipos MTTR de los equipos Intensidad de la lluvia para el 0,01 % del tiempo f0 = 38 GHz d = 5 Km PT = 12 dbm GT = GR = 40 dbi Vertical U3 = -83 dbm Ltt = Lrr = 0,5 db horas 5 horas R0,01 = 32 mm/h Parámetros de Atenuación por lluvia kv = 0,2778, αv = 0,9421 Atenuaciones específica por gases γ0 = db/km; γw = 0,087 db/km domingo 25 de marzo de /13

4 Calcular la indisponibilidad del sistema y verificar si se cumplen los objetivos de la UIT-R EJERCICIO Nº 6-T ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Suponga un servicio de radio que transmite a una velocidad binaria de 100 Mbps mediante 500 portadoras OFDM/16-QAM siendo: Frecuencia de trabajo Potencia transmitida Diámetro antenas parabólicas Eficiencia de apertura de las antenas Figura de ruído del receptor Parámetros modelo Mojoli Altura de la antena transmisora Altura de la antena receptora f0 = 5.8 GHz PT = 1W DT = DR = 0,75 m η = 0,7 F = 3 db KQ = 3, ht = 25 m hr = 25 m Considere además que se cumple que para esta modulación: BER W=Eb/N0 (db) Calcular: a) La velocidad de transmisión por portadora (RS). b) Distancia máxima de cobertura para poder obtener BER = 10-7 considerando un margen de protección frente a interferencias MI = 10 db y un margen para desvanecimiento multitrayecto MF = 25 db. c) Para lo calculado en el apartado anterior cual es la probabilidad de superar esa BER=10-7 y cuántas horas al año supone esto? Utilice el método de la signatura tomando k7 = 1,5. d) Si se considera ahora un obstáculo en arista en el centro del vano para el cual se tiene incidencia rasante para unas condiciones de propagación tales que k=2/3, domingo 25 de marzo de /13

5 calcular en este caso cual será la nueva distancia máxima de vano utilizable así como la altura real del obstáculo. a) Suponga ahora que se decide trabajar a una frecuencia de f0 = 60 GHz. Determine la distancia máxima utilizable para asegurar una disponibilidad por propagación del 99,99% para BER 10-3 considerando que: Margen protección interferencias γ0 + γw γr MI = 10 db 10 db/km 10 db/km Asuma para el cálculo que los equipos son ideales y que no afecta la reducción de la longitud del vano por célula de lluvia. Nota: El radio medio ecuatorial terrestre es de 6370 Km. domingo 25 de marzo de /13

6 EJERCICIO Nº1-S Se considera una estación terrena transmisora equipada con un reflector parabólico de 4 metros de diámetro y un 60% de eficiencia. Esta antena está alimentada por un amplificador de 100W de potencia de transmisión a la frecuencia de 14GHz. La estación está apuntando hacia un satélite geoestacionario que se encuentra a Km de la estación terrena y en el eje de su antena. El ancho de haz de la antena del satélite es de 2º y se asume que la estación terrena está en el centro de este haz. a) Calcular la densidad de flujo de potencia que llega al satélite. b) Si la densidad de flujo de saturación de un transpondedor es de -89,88 dbw/ m 2 y el transpondedor se está operando con un IBO de -2 db, calcular la PIRE de transmisión de la estación terrena que lleva al transpondedor a este punto de operación. EJERCICIO Nº2-S Se tiene una portadora trabajando en modo único (sola en el transpondedor) y en saturación. a) Calcular el IBO y el OBO. b) Se introduce una nueva portadora en el transpondedor de igual amplitud a la anterior trabajando también en saturación. Para este caso el punto de saturación se ha reducido a 1/3 del valor anterior tanto en entrada como en salida. Calcular el IBO y el OBO de cada una de las portadoras. c) Calcular el IBO total. EJERCICIO Nº 3-S Calcular el valor de la atenuación por lluvia que se supera durante el 0,01% del año medio para el enlace de comunicaciones por satélite establecido entre Ciudad de la Imagen y Leganés, correspondiente a una emisión de Vía Digital planificada en el centro del transpondedor 47 del satélite Hispasat 1C con una portadora en saturación. Las coordenadas geográficas de los extremos del enlace son las siguientes: domingo 25 de marzo de /13

7 Ciudad de la Imagen Leganés Latitud: 40º24 N Longitud: 3º48 W Altitud: 550 m. sobre el nivel del mar Latitud: 40º20 N Longitud: 3º45 W Altitud: 600 m. sobre el nivel del mar EJERCICIO Nº 4-S Se tiene una transmisión a una frecuencia de 13,772 GHz en el transpondedor 57 del satélite Hispasat 1D que tiene una Densidad de Flujo de Saturación de -90 dbw/m 2. a) Calcule la PIRE de una Estación Terrena situada a Km de distancia del satélite que satura este transpondedor. b) Si la estación terrena dispone de un TWT de 100W y una antena de 3,7m de diámetro, calcule si es posible saturar el transpondedor. c) En este transpondedor se planifica una red VSAT con terminales de 1,8 metros de diámetro y SSPA de 8W. Calcular la potencia de entrada al transpondedor referida a saturación. EJERCICIO Nº 5-S Dada una señal DVB-S con FEC=3/4 y velocidad de información 34 Mbps, dibujar de forma aproximada su espectro, así como el de una señal con igual codificación de canal y modulación BPSK. EJERCICIO Nº 6-S Sean A y B dos sistemas de satélites geoestacionarios que operan en el mismo rango de frecuencias. Se quiere analizar el impacto de las interferencias del sistema B sobre un enlace bidireccional de una estación del sistema A, de forma que ésta estación transmite y recibe de nuevo la misma señal transmitida y teniendo en cuenta que en la misma localización de la antena bajo estudio se encuentra alojada una estación terrena del sistema B. domingo 25 de marzo de /13

8 Las características de los dos sistemas se resumen en la siguiente tabla: A B Gt,s (TX del satélite) 37,5 dbi 34 dbi Pt,s 15,5 dbw 12 dbw Gr,s 36,5 dbi 28 dbi Gt,ET 59,5 dbi 65,6 dbi Pt,ET 17 dbw 24 dbw Gr,ET 46,7 dbi 63,5 dbi Posición GEO 1ºE 7ºE BW ocupado 26 MHz 80 MHz Modulación QPSK QPSK BR 40 Mbps 130 Mbps ΔG en el borde del haz -3 db Considere: Lbf,EA = 206 db en cualquiera de los sistemas A o B Lbf, ED = 204 db en cualquiera de los sistemas A o B Diagrama de radiación de la estación terrena corresponde a: 32-25logϑ Zonas de servicio superpuestas, de forma que la ET A está en el borde de cobertura del sistema A y la ET B está en el punto óptimo de cobertura del sistema B. a) Cacular la C/I total un enlace bidireccional desde la estación A hasta ella misma teniendo en cuenta las interferencias generadas por el sistema B. b) Calcular la C/N para una Eb/N0 mínima=10,8 db para BER = 10-6 con un margen (M) de 2 db. c) Calcular el margen resultante. domingo 25 de marzo de /13

9 EJERCICIO Nº 8-S Se tiene una red VSAT desplegada sobre toda Europa y cuyo hub, ubicado en París, apunta al satélite Eutelsat II F2 SMS 1. Los datos del satélite se muestran a continuación: Parámetro Valor Unidades PIRE disponible por txp 48 dbw ΔBO 3 db BW txp 72 MHz DFS -86 dbw/m 2 G/T 6 db/ºk Los datos de la portadora usada para la explotación del sistema son: Parámetro Valor Unidad Velocidad de información 128 Kbps Modulación BPSK -- Codificación (FEC) 1/2 -- Los datos del hub son los siguientes: Parámetro Valor Unidad Diámetro 4,6 metros Eficiencia de antena 60 % 1 Eutelsat renombró todos sus satélites en Marzo de 2012, dando un nombre que fuera más nemotécnico reltaivo a la posición orbital que ocupan. domingo 25 de marzo de /13

10 Parámetro Valor Unidad Potencia del transmisor 1,26 W ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR Los datos del enlace ascendente son: Parámetro Valor Unidad Pérdidas fuera del haz (14GHz) 1,5 db Pérdidas de apuntamiento 0 db Pérdida básica en espacio libre 207,02 db Margen 3 db Datos de la estación terrena receptora Parámetro Valor Unidad Diámetro 1,2 metros Eficiencia antena 60 % T del LNB 90 ºK Ángulo de Elevación 30 º Pérdidas entre LNB y antena 0,2 db Datos del enlace descendente Parámetro Valor Unidad Pérdidas fuera del haz (12,5 GHz) 2 db Pérdidas Apuntamiento y Seguimiento 0,5 db Margen 2,5 db T cielo claro 31 ºK domingo 25 de marzo de /13

11 Parámetro Valor Unidad T antena lluvia 245 ºK Lbf 206,03 db ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR domingo 25 de marzo de /13

12 EJERCICIO Nº 9-S Se establece un enlace por satélite entre dos estaciones terrenas con los siguientes parámetros: Parámetro Valor Unidad Frecuencia EA 14 GHz Frecuencia ED 12 GHz LED 206 db DFS -89,53 dbw/m 2 GS, RX 30 db (G/T)S 3,4 db/ºk Curva de transferencia del transpondedor IBO 6 OBO = IBO + 6 6e db PIRES,SAT, centro haz 50 dbw GS, TX 40 dbi (G/T)ET 25 db/ºk a) Calcular la ganancia en saturación del repetidor del satélite. b) Calcular la C/N0 total en saturación. c) Calcular el IBO y OBO para conseguir una C/N0 total de 80 db/hz. d) Calcular la C/N0 para el EA y ED en este punto de trabajo. e) Calcular el valor de la C/N0 total bajo condiciones de lluvia q causan una atenuación de 6 db sobre el EA. f) Calcular el valor de C/N0 total en condiciones de lluvia que provocan una atenuación de 6 db en el ED y una reducción de 2 db en la figura de mérito de la ET debido al incremento de la temperatura de ruido de la antena. g) Cuanto hay que incrementar la PIRE de la ET para que la C/N0 sea la especificada (80 db Hz)? h) Calcular (C/N0)EA y (C/N0)ED para este nuevo punto de trabajo. domingo 25 de marzo de /13

13 Soluciones 1-T. a) Gt=7.78 dbi; Gr=nnn; b) Lt=109 db; c) Pr=-70,52 dbm 2-T. XPIV=6,6 db. 3-T. a) ΔN = -40,1; K=1,343; b) 12m; c) 18m; d) 20m ESCUELA POLITÉCNICA SUPERIOR 4-T. a) -41,5 dbw/m 2 ; b) -63 dbw; c) 0,1 db; d) 5,57 db; e) 33,87 db; f) -102,5 dbw 5-T. 0,0336% > 0,032 por lo que el radioenlace analizado cumple el objetivo de indisponibilidad. 6-T. a) 50Ksps; b) 21,2Km; c) 28min; d) 21,7m; e) 3,4 Km 1-S. a) dbw/m2, b) 71,15dBW 2-S. a) 0, b) -4,77dB para IBO y OBO c) -1,7 db 3-S 4-S a) 72,59dBW, b) -17,49dB 6-S a) 39,4dB, 12,5 db domingo 25 de marzo de /13