EJEMPLO DE CALCULO DE UN ENLACE PARA INTERCAMBIO DE PROGRAMAS DE TV ENTRE CENTROS DE PRODUCCIÓN A TRAVÉS DEL SATÉLITE HISPASAT. DATOS Acceso multiple: AMDF 2 portadoras por transpondedor multiplex de p. TV digitalizados MPEG 2 Velocidad binaria por portadora: R bs 60 Mbits/s Modulación: QPSK Frecuencias del enlace ascendente: (Banda: 14 GHz) Frecuencias del enlace descendente: (Banda: 11 GHz) Atenuación adicional (desapuntamiento, etc.) 0,5 db Atenuación por gases del enlace ascendente: 0,3 db Atenuación por gases del enlace descendente: 0,2 db Atenuación por lluvia (0,01%) del enlace ascendente: 6,0 db Atenuación por lluvia (0,01%) del enlace descendente: 4,0 db Interferencias de otros sistemas Satélite: Localización (Longitud) 30º O Anchura de banda útil del transpondedor: 72 MHz Relación G/T mínima (borde de cobertura): 6,5 db/k Densidad de potencia para saturar el transpondedor -95 dbw/m 2 PIRE saturación (borde de cobertura): 50,5 dbw Estaciones terrenas: A: Madrid Longitud: 3,68º O Latitud: 40,40 N Ventaja geográfica en el haz de bajada: 2,5 db B: Borde de cobertura Longitud: 4,40º E Latitud: 45,43 N Diámetro de las antenas: 2,8 m Eficiencia de las antenas: 65 % Potencia del transmisor 600 W Reducción de ganancia la salida del transmisor: 4 db Pérdidas de acoplo entre el Transmisor y la antena: 1,7 db Pérdidas de acoplo entre el alimentador y el receptor: 0,3 db Temperatura de ruido de la antena: 34 K Temperatura de ruido del LNA: 160 K Calcular el acimut y la elevación de las antenas de las Est. Terrenas para el apuntamiento al Hispasat y la distancia desde cada una de ellas al satélite Calcular las ganancias de las antenas, la PIRE y el factor de mérito G/T de las estaciones terrenas, Calcular la atenuación en los enlaces ascendentes y descendentes y la densidad de potencia a la entrada del satélite cuando se transmite de A hacia B. Determinar si es necesario aplicar un (IBO) back-off de entrada. Si es así, el (OBO) back-off de salida se puede obtener por OBO = (4 IBO) 0.5 Calcular los balances de los enlaces ascendente, descendente y el balance total. Determinar el margen para una BER de 10-6 (Eb/N0 = 10,5 db). Calcular el porcentaje anual de tiempo en que se supera dicha margen considerando que sólo llueve en el enlace ascendente.
A continuación se muestran los datos y resultados (tanto intermedios como finales) para este ejercicio, así como gráficas e información adicional. Estos resultados han sido obtenidos mediante una hoja de cálculo por lo que aparecen en el formato de tabla de la misma. DATOS Datos generales Datos satélite Acceso múltiple AMDF Posición satélite Velocidad binaria Rb (Mbits/s) 60 Longitud º + (O) 30 Modulación QPSK Latitud º + (N) 0 Nº de estados de modulación 4 Ancho de banda del transp. MHz 72 Factor de forma α 0,2 G/T mínima db/k 6,5 Ancho de Banda 36,00 PIRE mínima dbw 46,5 Datos Estaciones terrenas Estación Tx Estación Rx Posición Estación Tx Posición Estación Rx Longitud º + (O) 3,68 Longitud º + (O) -4,4 Latitud º + (N) 40,4 Latitud º + (N) 45,43 Altitud m 600 Altitud m 0 Temperatura tierra (K) 288 Temperatura tierra (K) 288 Temperatura atmósférica (K) 200 Temperatura atmósférica (K) 200 Presión atmósférica (Hpa) 1013 Presión atmósférica (Hpa) 1013 Densidad vapor de agua (g/m3) 7,5 Densidad vapor de agua (g/m3) 7,5 Zona hidrometerorológica H Zona hidrometerorológica H Intensidad de lluvia 32 Intensidad de lluvia 32 frecuencia E. Ascendente (GHz) 14 frecuencia E. Descendente (GHz) 11 Longitud de onda (m) 0,0214 Longitud de onda (m) 0,0273 Polarización (H, V, C) H Polarización (H, V, C) H Potencia del transmisor W 600 Temperat. Ruido de la antena (K) 34 Reducción de ganancia salida Tx IB 4 Pérdidas de acoplo en Rx db 0,3 IBO (db) 4 Temperat. Ruido del LNA (K) 160 Pérdidas de acoplo en Tx db 1,7 Diámetro de la antena m 2,8 Diámetro de la antena m 2,8 Factor de eficiencia de la ant. % 65,0 Factor de eficiencia de la ant. % 65,0 Ancho del Haz a 3 db (º) 0,68 Ancho del Haz a 3 db (º) 0,54 Ganancia de la antena 48,30 Ganancia de la antena TX 50,40 Temperatura de ruido del Rx (K) 211,09 PIRE (dbw) 68,48 G/T db/k 25,06 Pérdidas desapuntamiento (db) 0,5 Pérdidas desapuntamiento (db) 0,5 PIRE nominal (dbw) 68,48 G/T nominal mínima db/k 25,06 C/I (interferencia ascendente (db) C/I (interferencia descendente (db) Resultados intermedios
Datos intermedios del satélite T antena (K) 290 P del HPA sat (W) 30 Pérdidas guias db 1,5 OBO (db) 4 T. Ruido del LNA (K) 1000 Pérdidas guias 1,63 Diámetro de la antena m 1 Diámetro de la antena m 1 Eficiencia de la ant. % 65,0 Eficiencia de la ant. % 65,0 Ancho Haz 3 db (º) 1,50 Ancho Haz 3 db (º) 1,91 Ganancia de la antena 41,45 Ganancia de la antena TX 39,36 T. de ruido del Rx (K) 1290,00 PIRE (dbw) 48,50 G/T db/k 10,35 C/IMo intermodulación (db/hz) G/T(borde cobertura) db/k 6,50 PIRE (borde cobertura) (dbw) 46,5 Límite a los lóbulos laterales de las antenas Ángulo Ganancia relativa 1 29,0 Lobulos laterales 2 21,5 3 17,1 30,0 4 13,9 5 11,5 20,0 10,0 30-7,9 0,0 40-11,1-10,0 50-13,5 60-15,5-20,0 90-19,9-30,0 120-23,0 150-25,4 Ángulo respecto al eje 180-27,4 10 4,0 20-3,5 db 1 2 3 4 5 10 20 30 40 50 60 90 120 150 180
Modulación QPSK Eb/N0 BER (teórica) BER aprx (exp) BER (real) 0 7,9E-02 1,0E-01 1,6E-01 1 5,6E-02 7,1E-02 1,3E-01 2 3,8E-02 4,6E-02 1,0E-01 3 2,3E-02 2,7E-02 7,9E-02 4 1,3E-02 1,4E-02 5,6E-02 5 6,0E-03 6,7E-03 3,8E-02 6 2,4E-03 2,6E-03 2,3E-02 7 7,7E-04 8,4E-04 1,3E-02 8 1,9E-04 2,0E-04 6,0E-03 9 3,4E-05 3,6E-05 2,4E-03 10 3,9E-06 4,0E-06 7,7E-04 11 2,6E-07 2,7E-07 1,9E-04 12 9,0E-09 9,3E-09 3,4E-05 13 1,3E-10 1,4E-10 3,9E-06 14 6,9E-13 6,9E-13 2,6E-07 15 0,0E+00 9,3E-16 9,0E-09 16 0,0E+00 2,3E-19 1,3E-10 17 0,0E+00 6,8E-24 6,9E-13 18 0,0E+00 1,4E-29 0,0E+00 19 0,0E+00 1,0E-36 0,0E+00 20 0,0E+00 1,0E-45 0,0E+00 BER 1E+00 1E-01 1E-02 1E-03 1E-04 1E-05 1E-06 1E-07 1E-08 1E-09 1E-10 1E-11 1E-12 Modulación QPSK BER (teórica) BER aprx (exp) BER (real) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Eb/N0 (db) Objetivos UIT-R Relaciones mínimas de funcionamiento % mensual 0,2 0,3 2 10 Objetivo BER 1E-03 1E-04 1E-06 1E-07 Eb/No (teórica) 6,8 8,4 10,6 11,3 Márgen del modem (db) 3 3 3 3 Ganancia Código FEC (db) 0 0 0 0 Eb/No (real) 9,8 11,4 13,6 14,3 C/No 87,6 89,2 91,3 92,1 C/N 12,0 13,6 15,8 16,5
ATENUACIÓN POR HIDROMETEOROS Intensidad de lluvia, R(mm/h), 0,01 anual. Coeficientes de atenuación por hidrometeoros. Isopletas R(mm/h) Frec. GHz Kh Kv Kc αh αv αc A 8 1 0,0000387 0,0000352 0,00003695 0,912 0,88 0,897 B 12 2 0,000154 0,000138 0,000146 0,963 0,923 0,944 C 15 4 0,00065 0,000591 0,0006205 1,121 1,075 1,099 D 19 6 0,00175 0,00155 0,00165 1,308 1,265 1,288 E 22 7 0,00301 0,00265 0,00283 1,332 1,312 1,323 F 28 8 0,00454 0,00395 0,004245 1,327 1,31 1,319 G 30 10 0,0101 0,00887 0,009485 1,276 1,264 1,270 H 32 12 0,0188 0,0168 0,0178 1,217 1,2 1,209 J 35 15 0,0367 0,0335 0,0351 1,154 1,128 1,142 K 42 20 0,0751 0,0691 0,0721 1,099 1,065 1,083 L 60 25 0,124 0,113 0,1185 1,061 1,03 1,046 M 63 30 0,187 0,167 0,177 1,021 1 1,011 N 95 35 0,263 0,233 0,248 0,979 0,963 0,971 P 145 40 0,35 0,31 0,33 0,939 0,929 0,934 Q 115 45 0,442 0,393 0,4175 0,903 0,897 0,900 50 0,536 0,479 0,5075 0,873 0,868 0,871 Zonas hidrometereológicas Densidad anual del vapor de agua en la superficie terrestre (g/m3) Longitud (grados)
BALANCE DEL ENLACE Apuntamiento y distancia al satélite Estación Tx Estación Rx cos γ 0,68 cos γ 0,58 Distancia (Km) 38090 Distancia (Km) 38814 Elevación (º) 36,02 Elevación (º) 27,69 s 0,99 s 1,17 α 37,35 α 43,87 Azimut (º N) 217,35 Azimut (º N) 223,87 Atenuaciones Enlace Ascendente Enlace Descendente Espacio libre (db) 206,99 Espacio libre (db) 205,06 γ Ox. (db/km) 0,008 γ Ox. (db/km) 0,008 γ H2O.(dB/Km) 0,014 γ H2O.(dB/Km) 0,007 h Ox (km) 6 h Ox (km) 6 h H2O (km) 1,87 h H2O (km) 1,84 A. gases (db) 0,12 A. gases (db) 0,13 A despolarización (db) 0,00 A. despolarización (db) 0,00 A desapuntamiento (db) 0,50 A desapuntamiento (db) 0,50 A.Total (db) 207,61 A.Total (db) 205,68 Relaciónes Portadora a Ruido Enlace Ascendente Enlace Descendente Densidad P (W/m2) -94,75 Densidad P (W/m2) -116,90 C/No C. Claro (db Hz) 95,97 C/No C. Claro (db Hz) 94,48 C/N C. Claro (db) 20,41 C/N C. Claro (db) 18,91 Sin interferencias ni intermodulación C/No total (db Hz) 92,15 C/N total (db) 16,59 Desvanecimientos Desvanecimiento E. Asc. Desvanecimiento E. Asc. h lluvia (Km) 3,70 h lluvia (Km) 3,32 Ls oblicuo (Km) 5,26 Ls oblicuo (Km) 7,14 Lg proy (Km) 4,26 Lg proy (Km) 6,32 r0,01% reduc. 0,84 r0,01% reduc. 0,77 k 0,0188 k 0,0101 α 1,217 α 1,276 γ R (db/km) 1,28 γ R (db/km) 0,84 Α(0,01%) 5,61 Α(0,01%) 4,65