2. París, mayo de 2024
Pág. 2
Analógica / Digital
> Clase de transmisión:
> Analógica (casi inservible)
> Digital
> Por qué las transmisiones han migrado de analógicas a digitales:
> Problemas de compatibilidad debido al uso de 3 estándares analógicos:
> PAL (RU, Irlanda...)
> SECAM (Francia, Rusia...)
> NTSC (EE.UU., Japón...)
> Calidad del vídeo
> Problema del ancho de banda requerido:
> Menos y menos ancho de banda en satélites, cable, transportación terrestre, etc.
> Ejemplo: 1 canal de TV por transpondedor en analógico por ~ 10 en digital
3. París, mayo de 2024
Pág. 3
Transportación de datos: Comunicación digital
> Tenemos una velocidad de información ¿Cómo transmitimos eso?
> Cuáles son las metas que buscamos:
> Maximizar la velocidad de transmisión de bits
> Minimizar la probabilidad de errores en los bits
> Minimizar la potencia requerida
> Minimizar el ancho de banda requerido por el sistema
> Minimizar la complejidad del sistema
info Codificación del
canal
Transmisor /
Modulación
Receptor /
Desmodulación
Codificación de
la fuente
Descodificación
de la fuente
Descodificación
del canal
info
Canal de
transmisión
Compresión Proteger los datos
del ruido (errores)
Adaptar la transmisión
al canal
4. París, mayo de 2024
Pág. 4
Transportación de datos: Codificación de la
fuente
> Cómo es posible esta compresión (10 canales en lugar de 1 por
transpondedor):
> Compresión de vídeo debida al estándar MPEG:
> MPEG-1 (ISO/IEC11172) en 1992;
> MPEG-2 (ISO/IEC13818) en 1994.
> MPEG-4 (ISO/IEC14496) en 1999.
5. París, mayo de 2024
Pág. 5
Red de
transmisión
0101110
1 a 15Mbps
Vídeo digital MPEG
Servidor
de vídeo
(MPEG)
Vídeo analógico
NTSC, PAL, SECAM
0101110
Vídeo digital
(Rec 601 por ejemplo)
Descodificador
Vídeo analógico
NTSC, PAL, SECAM
TV
Cámara
analógica
Cámara
digital
Codificador MPEG
0101110
1 a 15Mbps
Vídeo digital MPEG
Multiplex
MPEG
Codificador MPEG
Codificación de la fuente
> Diagrama completo de transmisión digital:
6. París, mayo de 2024
Pág. 6
Codificación de la fuente (Vídeo)
> Principio de MPEG: nunca transmitir una imagen ya transmitida y
transmitir sólo la diferencia entre las imágenes
> Utilización de las especificaciones de la señal de TV:
> Redundancia temporal (misma información en varias imágenes)
> Redundancia espacial (misma información en la misma imagen)
> MPEG-4 permite disminuir a la mitad la velocidad de bits de un canal de
TV comparado con MPEG-2 con la misma calidad de imagen.
> Como la HDTV es consumidora de mucho ancho de banda, el uso de
tales servicios se planea para usarse con la codificación MPEG-4 y el
estándar DVB-S2 para maximizar los canales en un transpondedor para
ser rentable.
7. París, mayo de 2024
Pág. 7
Codificación de la fuente (Vídeo)
> Principio de MPEG: nunca transmitir una imagen ya transmitida
y transmitir sólo la diferencia entre las imágenes
> Utilización de las especificaciones de la señal de TV:
> Redundancia temporal (misma información en varias imágenes)
> Redundancia espacial (misma información en la misma imagen)
8. París, mayo de 2024
Pág. 8
Codificación de la fuente (Vídeo)
> Sin codificación de vídeo: la
velocidad de la información de
postproducción es
> ~ 270 Mbits/s para un canal SD-TV
> ~ 1.5 Gbits/s para un canal HD-TV
> MPEG-4 permite disminuir a la mitad la velocidad de bits de un canal de TV
comparado con MPEG-2 con la misma calidad de imagen.
> Como la HDTV es consumidora de mucho ancho de banda, el uso de tales servicios
se planea para utilizarse con la codificación MPEG-4 y el estándar DVB-S2 para
maximizar los canales en un transpondedor para ser rentable.
Definición estándar Alta definición
MPEG-2 2.5 – 3.5 Mbps 12 – 18 Mbps
MPEG-4 1.5 – 1.8 Mbps 8 – 12 Mbps
9. París, mayo de 2024
Pág. 9
Codificación de la fuente (Vídeo)
> MPEG-4 promete ahorros en la velocidad de bits del 50% con respecto a
MPEG-2, para entregar la misma calidad
18 Mbps
en MPEG2
9 Mbps
en MPEG4
> Como la HDTV es consumidora de mucho ancho de banda, el uso de
tales servicios se planea para usarse con la codificación MPEG-4 y el
estándar DVB-S2 para maximizar los canales en un transpondedor
para ser rentable.
10. París, mayo de 2024
Pág. 10
Codificación del canal
info Codificación del
canal
Transmisor /
Modulación
Receptor /
Desmodulación
Codificación
de la fuente
Descodificación
de la fuente
Descodificación
del canal
info
Canal de
transmisión
Compresión Proteger los datos
del ruido (errores)
Adaptar la transmisión
al canal
11. París, mayo de 2024
Pág. 11
Codificación del canal: Comunicaciones digitales
> Generalidad:
> Velocidad de bits (BR): número de elementos binarios {0,1} transmitidos por
intervalo de tiempo.
> Tb: tiempo entre cada bit: BR = 1 / Tb
> M: número de bits por símbolo (2 para QPSK, 3 para 8PSK)
> Velocidad de símbolos (SR): número de cambios de señal en un segundo
SR = BR / ( log2 M)
12. París, mayo de 2024
Pág. 12
Codificación del canal: límite de Shannon
> Capacidad del canal: la velocidad máxima de datos a la que se
realiza la comunicación sin errores en el canal.
> Capacidad del canal en el canal AWGV (teorema de capacidad
de Shannon-Hartley):
> C es la velocidad mayor de datos que se puede transmitir sin
errores bajo las condiciones especificadas de W, S y N.
]
[bits/s
1
log2 ÷
+
=
N
S
W
C
del ruido
promedio
Potencia
:
:
[Vatios]
recibida
de la señal
promedio
Potencia
:
]
Vatios
[
Ancho de banda
:
]
Hz
[
0W
N
N
C
E
S
W
b
=
=
13. París, mayo de 2024
Pág. 13
Codificación del canal: límite de Shannon
(capacidad M-PSK)
14. París, mayo de 2024
Pág. 14
Codificación del canal
> Objetivo: detectar y/o corregir los errores en la recepción
> Principio: velocidad de datos adicional (sobrecarga) introducida en la velocidad útil de la
información de acuerdo con una regla de codificación
> Consecuencias: aumento de la velocidad de bits transmitida, aumento del ancho de
banda, señal más robusta
> Ejemplos:
> Códigos de bloques: generalmente es cualquier código definido con un largo finito de
contraseña. (BCH, Hamming, Reed-Solomon, códigos turbo)
> Códigos de convolución: se generan usando un registro de desplazamiento para aplicar un
polinomio a un flujo de datos y se descodifican típicamente usando el algoritmo de Viterbi.
> Un código muy común y efectivo es la concatenación de un código convolutivo interno con un
código de bloque, típicamente un código Reed-Solomon. El código convolutivo es adecuado
para canales con errores aleatorios y el código Reed-Solomon es adecuado para corregir los
errores de salida de ráfaga con un descodificador Viterbi. Se puede utilizar un entrelazador
para esparcir las ráfagas de errores de salida de Viterbi por múltiples contraseñas RS .
15. París, mayo de 2024
Pág. 15
Codificación del canal: Rendimientos
Rendimiento de
“Delimitador de filtro
adaptado” no codificado
Estas curvas
comparan el rendimiento de dos códigos turbo con un sistema Viterbi-RS concatenado.
El CT con R = 9/10 parece ser inferior a la R = ¾ del sistema Vit-RS, pero está en
realidad funcionando mas cerca de la capacidad.
16. París, mayo de 2024
Pág. 16
Modulación
info Codificación del
canal
Transmisor /
Modulación
Receptor /
Desmodulación
Codificación de
la fuente
Descodificación
de la fuente
Descodificación
del canal
info
Canal de
transmisión
Compresión Proteger los datos
del ruido (errores)
Adaptar la transmisión
al canal
17. París, mayo de 2024
Pág. 17
Modulación
> Definiciones:
> Modulación binaria: la modulación asocia a un bit [0,1] una señal escogida en un
alfabeto [S1(t), S2(t)]
> ASK: Modulación por desplazamiento de amplitud: la amplitud de la señal varía
> FSK: Modulación por desplazamiento de frecuencia: la frecuencia de la señal varía
> PSK: Modulación por desplazamiento de fase: la fase de la señal varía
> QAM: Modulación de amplitud en cuadratura = ASK + PSK
Modulador
dk(t) = vel. de datos Sk(t) = velocidad de símbolos
ASK
FSK
PSK
18. París, mayo de 2024
Pág. 18
Modulación
> ASK y FSK no adaptadas bien a la comunicación satelital
> PSK es la modulación más usada en satélite y algunas veces
QAM
> Modulación PSK : Vs(t) = I cos(wt) + Q sen(wt)
> I y Q: Canales en fase y en cuadratura
> BPSK: PSK binaria (1 bit por símbolo)
> QPSK: PSK en cuadratura (2 bits por símbolo)
> 8PSK: (3 bits por símbolo)
> 16PSK/16QAM: (4 bits por símbolo), etc…
19. París, mayo de 2024
Pág. 19
Modulación
Diagrama de constelación: una representación de una señal modulada como
un diagrama bidimensional en el plan complejo.
Mientras más alto es el orden de modulación, menor es la robustez de la
modulación => más potencia, más grande la antena requerida,
codificación más eficiente
BPSK QPSK 8PSK 16-QAM
21. París, mayo de 2024
Pág. 21
Modulación: COFDM
> COFDM: multiplexaje codificado en frecuencia ortogonal
> El principio es dividir la velocidad total en bits en muchas
portadoras con una velocidad de bits menor.
> Estas portadoras con una velocidad de bits menor tiene un
tiempo de símbolo mayor, esto evita la interferencia entre
símbolos.
> La modulación usada principalmente para recepción urbana con
trayectos múltiples.
> Probablemente usada para DVB-SH (TV en móvil por satélite)
por ejemplo en la banda W2A S.
22. París, mayo de 2024
Pág. 22
Acceso para usuarios múltiples
> FDMA: Acceso múltiple por división de frecuencia
> Asignar banda de frecuencia a usuario individual
> TDMA: Acceso múltiple por división de tiempo
> Asignar intervalos de tiempo a usuarios individuales
> CDMA: Acceso múltiple por división de código
> Asignar código de propagación a usuarios individuales
23. París, mayo de 2024
Pág. 23
Comunicaciones digitales: DVB
> Objetivo: Desarrollo de la TV digital
> ¿Cómo?
> Basado en MPEG2, el grupo DVB añadió
información para transmisión de
programas (audio, vídeo, multimedia)
> ¿Quiénes?
> 30 países, 220 empresas
> ¿Cómo transmitir?
DVB-S Distribución por satélite
DVB-C Distribución por red de cable
DVB-T
DVB-H
Distribución por red terrestre
Extensión para móvil
DVB-MC/S Microondas Distribución de vídeo multipunto
DVB-SI Información de servicio para distribución
DVB-CA Acceso condicional para distribución
DVB-CI Interfaz común para distribución
26. París, mayo de 2024
Pág. 26
Comunicaciones digitales: Inconvenientes de
DVB-S
> Eb/N0 alto (3.7dB alejado del límite de Shannon)
> Eficiencia de la forma de onda definida según el peor caso del
balance del enlace (restricción de transmisión)
> Eficiencia baja (sólo modulación QPSK)
> Especializada para emisión MPEG2
Sin posibilidad para incrementar la eficiencia con DVB-S
Nota: inconveniente de DVB-DSNG: Dificultades en el uso de
modulación 16QAM considerando el enorme retroceso de
varios dB en un transpondedor no lineal.
27. París, mayo de 2024
Pág. 27
Comunicaciones digitales: DVB-S2
Un flujo nuevo (no solamente especializado para MPEG2, posibilidad de
MPEG4)
Un nuevo esquema de codificación (LDPC y no TC)
Una modulación nueva APSK en lugar de QAM
Una adaptividad de la eficiencia para atenuación del desvanecimiento (3
modos: CCM-VCM-ACM)
Varios valores del corte progresivo del filtro adaptado
Un piloto para ser más eficiente con la distorsión de ruido de fase alta y
bajo Es/N0
Una compatibilidad con sistemas anteriores S/S2
28. París, mayo de 2024
Pág. 28
DVB-S2 : rendimientos Eb/N0 vs. BER
LDPC2
(Código de paridad
de baja densidad)
+
BCH
código1
(Código Bose-
Chaudhuri-
Hochquenghem)
#1 dB para
el límite de
Shannon
Spectrum efficiency versus required C/N on AWGN channel
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
-3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
C/N [dB] in Rs
R
u
[bit/s]
per
unit
Symbol
Rate
QPSK
8PSK
16APSK
32APSK
DVB-S
Dotted lines= modulation constrained Shannon limit
constrained Shannon limit
DVB-DSNG
C/N requerido versus eficiencia del espectro, obtenido por simulaciones por ordenador en
el canal AWGN (desmodulación ideal) (C/N se refiere a la potencia promedio)
31. París, mayo de 2024
Pág. 31
DVB-S2: nuevas eficiencias
> DVB-S & DVB-DSNG con filtro adaptado de corte progresivo de 0.35
> DVB-S2 con filtro adaptado de corte progresivo de 0.2, 0.25, 0.35
Reducción de la ocupación del ancho de banda
Elevación de la modulación de amplitud
32. París, mayo de 2024
Pág. 32
DVB-S2: Adaptatividad
Pasarela
Terminal 1
Enlace ascendente
Enlace
descendente
Satélite e-Bird
Control de potencia de enlace descendente
w RCST Medir la calidad de la señal recibida
w Ajustar la modulación
w Ajustar el código de punto FEC
TDMA cuadro n+3
para terminal 1
TDMA cuadro n+2
para terminal 3
TDMA cuadro n+1
para terminal 2
TDMA cuadro n
para terminal 1
8PSK, vel. 5/6 QPSK, vel. 1/2 8PSK, vel. 2/3 8PSK, vel. 5/6
Terminal 2
Terminal 3
> CCM : Codificación y modulación constantes
> VCM : Codificación y modulación variables
> ACM : Codificación y modulación adaptativas
33. París, mayo de 2024
Pág. 33
DVB-S2: Eficiencia general
> Reducción del tamaño de la antena parabólica de recepción
> Aumento de la velocidad de la información del 30% comparada
con DVB-S para transmisión
> Más adaptividad para enlaces interactivos (VCM, ACM)
> DVB-S2 combinado con compresión MPEG-4 posibilitan la
HDTV a un coste razonable
34. París, mayo de 2024
Pág. 34
Canal de transmisión: Satélite
info Codificación del
canal
Transmisor /
Modulación
Receptor /
Desmodulación
Codificación de
la fuente
Descodificación
de la fuente
Descodificación
del canal
info
Canal de
transmisión
Compresión Proteger los datos
del ruido (errores)
Adaptar la transmisión
al canal
35. París, mayo de 2024
Pág. 35
Histórico
> 1957 : El Sputnik 1 transmite la primera señal de radio
> 1962 Telstar 1: Primer satélite activo (no GEO)
> 1965 Early Bird: primer satélite GEO (vida útil ~ 17 meses)
> 1983 Eutelsat 1: primer satélite Eutelsat
> 1998 Iridium: primera constelación LEO
> Actualmente: ~ 2500 satélites en órbita
36. París, mayo de 2024
Pág. 36
> LEO : Órbita terrestre baja (retardo unidireccional de 2.7 ms)
> MEO : Órbita terrestre media (retardo unidireccional de 34.5 ms)
> GEO : Órbita geoestacionaria (retardo unidireccional de 119.35 ms)
> GTO : Órbita de transferencia geoestacionaria
> SSO : Órbita heliosincrónica
Órbitas de satélites
37. París, mayo de 2024
Pág. 37
Órbitas de satélites
> LEO = Satélites de órbita terrestre baja
> Ventaja: retardo corto (2.7 ms), satélite y tamaño del equipo en tierra pequeños, menor
coste
> Inconvenientes: poca cobertura, gran número de satélites, control y sistema de
conmutación más complejos (enlaces íntersatelitales), vida útil más corta que los GEOs
> Aplicaciones: teléfonos satelitales, servicios móviles de datos, banda ancha
> Ejemplos: Iridium (66 satélites a 780km)
> MEO = Satélites de órbita terrestre media (compromiso entre LEO y GEO)
> Ventajas: retardo (34.5 ms), menos satélites que en LEO, mayor capacidad que los LEOs
> Inconvenientes: vida más corta que GEOs
> Aplicaciones: teléfonos satelitales, datos móviles, banda ancha
> Ejemplos: GPS (30 satélites a 20000 km)
> GEO = Satélites de órbita terrestre geoestacionaria
> Ventajas: más ancho de banda, más rentable, cobertura más amplia
> Inconvenientes: retardo (119 ms), mayor tamaño del equipo en tierra
> Aplicaciones: la mayoría de las aplicaciones de telecomunicaciones
> Ejemplos: Hot Bird, Inmarsat, etc…
38. París, mayo de 2024
Pág. 38
Comunicaciones por satélite: ¿Por qué?
> Zona no accesible por las telecomunicaciones terrestres
> Océanos, aire, etc…
> Para cubrir una zona más amplia con infraestructura minimizada
> Aplicación típica (militar, barcos, aviones, etc…)
> Implementación rápida de las redes (voz, datos de vídeo, etc…)
39. París, mayo de 2024
Pág. 39
Tipos de servicios
> Concentración de enlaces: principalmente para operadores de
telecomunicaciones (punto a punto)
40. París, mayo de 2024
Pág. 40
Tipos de servicios
> Transmisión (punto a multipunto):
41. París, mayo de 2024
Pág. 41
Tipos de servicios
> Red multipunto o red mallada
42. París, mayo de 2024
Pág. 42
Bandas de frecuencia
> VHF : 30 MHz a 310 MHz
> UHF : 310 MHz a 1 GHz
> Banda L: 1 a 2 GHz
> Banda S: 2 a 3 GHz
> Banda C: 4 a 8 GHz
> Banda Ku: 12 a 18 GHz
> Banda Ka: 26 a 40 GHz
43. París, mayo de 2024
Pág. 43
Onda electromagnética
> Las ondas electromagnéticas transportan información
> 2 componentes físicos ortogonales
> Campo eléctrico
> Campo magnético
> Celeridad: c = 300 000 km/s
44. París, mayo de 2024
Pág. 44
Polarización
> El comportamiento electromagnético durante la propagación
define la polarización
> La polarización de onda permite usar la misma frecuencia
> Generalmente se usan 2 tipos de polarización en la
telecomunicación satelital:
> Polarización lineal
> Polarización circular
> La discriminación por polarización cruzada (aislamiento) es la
relación entre la onda útil y la onda en la polarización opuesta a
la misma frecuencia:
> Antena típica XPD en polarización lineal: 35 dB
> Antena típica XPD en polarización circular: 30 dB
45. París, mayo de 2024
Pág. 45
Polarización
> Polarización lineal (horizontal o vertical)
> Polarización circular (izquierda o derecha)
46. París, mayo de 2024
Pág. 46
Antena
> Una antena transmite y recibe una onda electromagnética
47. París, mayo de 2024
Pág. 47
Antena
> Ejemplo de antena para telecomunicaciones satelitales
48. París, mayo de 2024
Pág. 48
Antena
> Antena isotrópica: una antena isotrópica es una antena que
irradia la misma potencia hacia todas las direcciones
> Pr(R) = PT / 4π.R² Vatios / m²
R
G=1
49. París, mayo de 2024
Pág. 49
Antena
> Antena direccional: irradia y puede recibir ondas
electromagnéticas más eficientemente en ciertas direcciones
50. París, mayo de 2024
Pág. 50
Antena
> Ganancia: es la relación entre la intensidad irradiada en una cierta
dirección y la intensidad irradiada por una antena isotrópica.
> G = η (π. D / λ )²
> η : eficiencia
> D : diámetro de la antena
> λ : longitud de onda
> Ganancia de la antena en dB = 10 x log (G)
51. París, mayo de 2024
Pág. 51
Definición: E.I.R.P
> E.I.R.P: Potencia radiada isotrópica equivalente
> Representa la potencia de una antena isotrópica
> E.I.R.P = 10 x log (P x G) en dBW
> P: Potencia
> G: Ganancia
52. París, mayo de 2024
Pág. 52
Definición: E.I.R.P
Cobertura de enlace descendente de HB8 a 13°
E
53. París, mayo de 2024
Pág. 53
Definición: G/T
> El G/T (cifra de mérito)
> Relación entre la ganancia (dB) de la antena en una dirección y
el ruido captado (K) por esta antena.
> Este parámetro se usa para definir los rendimientos de una
antena hacia una dirección especificada (vea el ejemplo de la
cobertura de enlace ascendente de satélite)
54. París, mayo de 2024
Pág. 54
Definición: G/T
Cobertura de enlace ascendente de HB8 a 13°
E
55. París, mayo de 2024
Pág. 55
Transpondedor de satélite (amplificador)
> El satélite amplifica la señal proveniente de la Tierra para
retransmitir hacia la zona de cobertura
56. París, mayo de 2024
Pág. 56
Ancho de banda útil de un transpondedor
> El transpondedor amplifica un ancho de banda definido que es
el ancho de banda del transpondedor para Eutelsat, va de 5
MHz (banda S) a 250 MHz (banda Ka)
> Este ancho de banda es el ancho de banda útil del
transpondedor que combina el ancho de banda útil de toda la
cadena (HPA, filtros, etc…)
57. París, mayo de 2024
Pág. 57
Transpondedor IBO / OBO
> IBO: Retiro de entrada
> OBO: Retiro de salida
> Estos 2 parámetros son los niveles relativos de saturación del
amplificador
OBO
-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
-20 -15 -10 -5 0
IBO
Zona lineal Zona no lineal
58. París, mayo de 2024
Pág. 58
Transpondedor IBO / OBO
> En la parte de la curva con retiro importante, el transpondedor
funciona en el modo lineal.
> Cuando la carga total esta cerca de la saturación, el
amplificador funciona en el área no lineal y genera productos de
intermodulación
59. París, mayo de 2024
Pág. 59
Balance del enlace
> Cálculo teórico para estimar el final para terminar la calidad del
enlace:
> Parámetros que impactan la calidad del enlace:
> Tamaño y G/T de la antena para Tx y Rx
> Parámetros del satélite (coberturas G/T, EIRP), sensibilidad, ruido de
intermodulación)
> Parámetros de transmisión (velocidad de la información, modulación),
codificación (DVB-S, DVB-S2, código turbo, Reed Solomon, FEC, etc.)
> Consumo de potencia de la transmisión (IBO/OBO)
> Interferencias que dañan la calidad del enlace (satélite adyacente de
polarización cruzada, intermodulación, etc.)
60. París, mayo de 2024
Pág. 60
Balances del enlace: pocos parámetros
> C/N: Relación portadora - ruido
> C: potencia de la portadora
> N: potencia del ruido
> Eb/No es la misma noción que C/N pero para un bit transmitido
dentro de un ancho de banda de 1 Hz
> BER: Tasa de bits erróneos vs. Eb/No
61. París, mayo de 2024
Pág. 61
Balances del enlace: pocos parámetros
> Eb/No permite estimar la calidad del enlace.
> Ejemplo: para un enlace DVB-S usando FEC ¾, umbral Eb/No
= 5.5 dB para un BER=10-6 => para tener una calidad BER =
10-6, el Eb/No recibido debe ser de 5.5 dB
> Los márgenes del enlace permiten definir la calidad del enlace
en la recepción, si la calidad recibida está arriba del umbral,
éste es un margen de enlace.
62. París, mayo de 2024
Pág. 62
Balance del enlace: Modulación
> Modulaciones / codificación
> ¿Cuántos bits / símbolo?
> 1 - BPSK (1 bit / símbolo)
> 2 - QPSK (2 bits / símbolo)
> 3 - 8PSK (3 bits / símbolo)
> 4 - 16QAM (4 bits / símbolo)
> FEC – corrección de errores sin canal de retorno
> QPSK 3/4, 7/8
> 8PSK 2/3, 5/6
> 16QAM 3/4, 7/8
> Codificación turbo
> Reed-Solomon – mejora los rendimientos, pero con un factor 188/204
adicional
63. París, mayo de 2024
Pág. 63
Balance del enlace: ejemplo Eb/No (DVB-S/S2)
DVB-S DVB-S2
Modulación
Eficiencia
espectral
Umbral
Eb/No
Eficiencia
espectral
Umbral
Eb/No
QPSK 1/2 0.92 4.5 dB 0.99 1.1 dB
QPSK 3/4 1.38 5.5 dB 1.49 2.3 dB
QPSK 5/6 1.54 6.0 dB 1.66 3.0 dB
8PSK 2/3 1.84 6.9 dB 1.98 3.6 dB
8PSK 5/6 2.30 8.9 dB 2.48 5.4 dB
> DVB-S2 permite un aumento del 30% de la velocidad de información
que DVB-S para el mismo segmento del espacio.
64. París, mayo de 2024
Pág. 64
Balance del enlace: Fórmula
> Pérdidas de espacios libres = 20 x log (4 π.d/ λ )
> D: distancia estación terrena / satélite ~ 206 dB
> Enlace ascendente C/N = enlace ascendente EIRP – pérdidas en la
trayectoria del enlace ascendente – K -10xlog (velocidad de símbolos)
> Enlace descendente C/N = EIRP transpondedor en saturación – portadora
OBO – pérdidas en la trayectoria del enlace descendente + G/T – K –
10xlog (velocidad de símbolos)
> Velocidad de símbolos = Velocidad de bits x Eficiencia espectral
> La eficiencia espectral depende de la modulación, codificación, etc.
> Ancho de banda de la portadora = Velocidad de símbolos x Corte
progresivo
> Corte progresivo = 1.35 para el estándar DVB-S
65. París, mayo de 2024
Pág. 65
Balance del enlace : Interferencias
> Cuando se deben calcular el C/N térmico, C/I de las
interferencias.
> C: potencia de la portadora
> I: potencia de la interferencia
> Varios tipos de interferencias:
> Polarización cruzada
> De satélites adyacentes
> Intermodulación
66. París, mayo de 2024
Pág. 66
Balance del enlace: interferencia de
intermodulación
> Cuando el transpondedor está funcionando cerca de la saturación, se
generan productos de intermodulación.
OBO
-20.00
-15.00
-10.00
-5.00
0.00
-20 -15 -10 -5 0
IBO
67. París, mayo de 2024
Pág. 67
Balance del enlace: interferencia de
intermodulación
> Ejemplo: Simulación de un espectro de intermodulación para un
transpondedor con 32 portadoras idénticas
> Csat/I = -39 dB/MHz o Csat/Io = 99 dB.Hz
> C/Iintermodulación = Csat/Io – OBOportadora – Velocidad de símbolos
68. París, mayo de 2024
Pág. 68
Balance del enlace : Interferencia de satélite
adyacente
Señal útil
Señal
interferente
69. París, mayo de 2024
Pág. 69
Balance del enlace : Interferencia de satélite
adyacente
> Ejemplo:
> EIRP portadora recibida = 50 dBW
> Satélite adyacente a 3° con EIRP interferente con 48 dBW
> Antena Rx de 90 cm (Aislamiento hacia 3° de 22 dB a 12 GHz)
Gain antenne de 90 cm à 12GHz
(ITU-R BO.1213)
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
> C/IASI abajo = EIRP portadora recibida – EIRP interferente + Aislamiento de la antena Rx
> Ejemplo: C/IASI abajo = 50 – 48 + 22 = 24 dB
70. París, mayo de 2024
Pág. 70
Balance del enlace: polarización cruzada
~ 32 dB
> Valores típicos de C/IXPD total:
> C/I XPD arriba = 18 - 28 dB
> C/I XPD abajo = 16 - 26 dB
> Polarización en paralelo del patrón de radiación y polarización
cruzada de una antena Rx
71. París, mayo de 2024
Pág. 71
Balance del enlace: Cálculo del C/(N+I)
> El C/(N+I) permite calcular el Eb/N recibido y luego el margen
del enlace por arriba del umbral
1
intermod
1
ASIdown
1
ASIup
1
XPDdown
1
XPDup
1
down
1
up I
C
I
C
I
C
I
C
I
C
N
C
N
C
1
I
N
C
+
+
+
+
+
+
=
+
72. París, mayo de 2024
Pág. 72
Balance del enlace: unos ejemplos
> Ejemplo 1 : DTH
> Suposiciones:
> Portadora: 27.5 MSímb/s QPSK FEC ¾ DVB-S (38Mbits/s)
> Recursos del segmento del espacio: transpondedor en saturación
> Antena Rx: 60 cm a 52 dBW
> Interferencias: 2 satélites adyacentes a 3° con EIRP de 50 dBW cada uno
Margen disponible 3.1 dB
Enlace ascendente térmico C/N 24.9 dB
Enlace descendente térmico C/N 14.4 dB
Intermodulación C/I, etc. 35.6 dB
Enlace ascendente de pol. cruzada C/I 28.5 dB
Enlace descendente de pol. cruzada C/I 25.9 dB
Enlace ascendente de satélite 1 ady. C/I 32.6 dB
Enlace descendente de satélite 1 ady. C/I 15.6 dB
Enlace ascendente de satélite 2 ady. C/I 32.6 dB
Enlace descendente de satélite 2 ady. C/I 15.6 dB
Equivalente del margen C/I 9.9 dB
73. París, mayo de 2024
Pág. 73
Balance del enlace: unos ejemplos
> Ejemplo 2 : enlace de retorno DVB-RCS
> Suposiciones:
> Portadora: 512 kSímb/s QPSK FEC 3/4 código turbo
> Recursos del segmento del espacio: ancho de banda de 0.66% y 0.35 % de potencia
> Antena Rx: 3.7 cm a contorno de 50 dBW
> Interferencias: 2 satélites adyacentes a 3° con EIRP de 50 dBW cada uno
Margen disponible 2.8 dB
Enlace ascendente térmico C/N 15.7 dB
Enlace descendente térmico C/N 17.6 dB
Intermodulación C/I, etc. 13.4 dB
Enlace ascendente de pol. cruzada C/I 19.3 dB
Enlace descendente de pol. cruzada C/I 16.7 dB
Enlace ascendente de satélite 1 ady. C/I 23.3 dB
Enlace descendente de satélite 1 ady. C/I 24.7 dB
Enlace ascendente de satélite 2 ady. C/I 23.3 dB
Enlace descendente de satélite 2 ady. C/I 24.7 dB
Equivalente del margen C/I 9.0 dB
74. París, mayo de 2024
Pág. 74
Balance del enlace: ejemplo EUTELSAT
---satellite
link designation exemple 1
satellite HB8
satellite orbital position 13°E
---uplink
uplink frequency 14 GHz
uplink site Paris
uplink latitude 49.00°N
uplink longitude 02.00°E
uplink elevation to satellite 32.8°
uplink attenuation due to amospheric gases 0.2 dB
---downlink
downlink frequency 12 GHz
downlink site Paris
downlink latitude 49.00°N
downlink longitude 02.00°E
downlink elevation to satellite 32.8°
downlink attenuation due to amospheric gases 0.1 dB
downlink e/s type 60 cm
downlink e/s G/T in the direction of the satellite
(clear sky)
14.0 dB/K
downlink e/s system noise temperature (clear sky) 110 K
---transponder
nominal bandwidth 33 MHz
IBO at full load (multicarrier operation) 0 dB
OBO at full load (multicarrier operation) 0 dB
SFD at 0 dB/K -83 dBW/m²
---coverage performance
uplink beam
satellite G/T towards transmit station +4.0 dB/K
downlink beam
transponder e.i.r.p. towards receive station
(downlink contour)
52.0 dBW
---carrier/modem
type of modem
DVB-S
QPSK3/4
number of info bits/symbol 1.382352941
targetted demodulator Ebi/No at threshold 5.5 dB
info bit rate 38014.71 kbit/s
symbol rate 27500 kBaud
---carrier resources
uplink e.i.r.p. 75.9 dBW
transponder I/O behaviour AlC
uplink ipdf -87.0 dBW/m²
carrier IBO from transponder saturation 0.0 dB
carrier OBO from transponder saturation 0.0 dB
power consumption from transponder (MHz
equivalent)
33.000 MHz
carrier spacing factor relative to symbol rate 1.2
bandwidth consumption from transponder 33.000 MHz
---link margin analysis (clear sky)
uplink path length 38372 km
uplink path losses clear sky 207.2 dB
uplink C/N clear sky 26.9 dB
downlink path length 38372 km
downlink path losses clear sky 205.8 dB
downlink C/N clear sky 14.4 dB
overall C/N clear sky 14.2 dB
provision for clear sky uplink degradation due to
interference
2.7 dB
provision for clear sky downlink degradation due
to interference
4.2 dB
link margin clear sky 3.1 dB
---rain fade analysis
UPPC maximum rain fade compensation 0 dB
uplink rain fade assumed in link budget 14.5 dB
carrier IBO under assumed uplink rain fade 14.5 dB
carrier OBO under assumed uplink rain fade 0.0 dB
link margin under assumed uplink rain fade 0.0 dB
downlink rain fade assumed in link budget 2.7 dB
downlink G/T degradation due to rain 3.2 dB
downlink C/N under assumed rain fade 8.5 dB
provision for downlink degradation due to
interference, scaled to downlink fade conditions
1.5 dB
link margin under assumed downlink rain fade 0.0 dB
---rain availability prediction
availability corresponding to assumed uplink rain
fade
99.995%
availability corresponding to assumed downlink
rain fade
99.97%
availability corresponding to assumed
(uncorrelated) uplink and downlink rain fade
99.965%
---preliminary uplink station sizing
uplink antenna diameter 4.5 m
uplink antenna gain 54.5 dBi
post-PA losses 4 dB
carrier power at PA output by clear sky 345.4 Watts
carrier power at PA output under uplink fade 345.4 Watts
75. París, mayo de 2024
Pág. 75
Balance del enlace: Disponibilidad y
atenuación por lluvia
0° 10° 20° 30° 40° 50° 60°
-40°
-30°
-20°
-10°
0°
10°
24/11/2000 10°E 10.95GHz Rain attenuation not exceeded for 99% of average year (ITU-R Rec. P.618-6)
9.5 dB - 10.0 dB
9.0 dB - 9.5 dB
8.5 dB - 9.0 dB
8.0 dB - 8.5 dB
7.5 dB - 8.0 dB
7.0 dB - 7.5 dB
6.5 dB - 7.0 dB
6.0 dB - 6.5 dB
5.5 dB - 6.0 dB
5.0 dB - 5.5 dB
4.5 dB - 5.0 dB
4.0 dB - 4.5 dB
3.5 dB - 4.0 dB
3.0 dB - 3.5 dB
2.5 dB - 3.0 dB
2.0 dB - 2.5 dB
1.5 dB - 2.0 dB
1.0 dB - 1.5 dB
0.5 dB - 1.0 dB
0.0 dB - 0.5 dB
80°
70°
60°
50°
> 99.0%
76. París, mayo de 2024
Pág. 76
Balance del enlace: Disponibilidad y
atenuación por lluvia
0° 10° 20° 30° 40° 50° 60°
-40°
-30°
-20°
-10°
0°
10°
24/11/2000 10°E 10.95GHz Rain attenuation not exceeded for 99.5% of average year (ITU-R Rec. P.618-6)
9.5 dB - 10.0 dB
9.0 dB - 9.5 dB
8.5 dB - 9.0 dB
8.0 dB - 8.5 dB
7.5 dB - 8.0 dB
7.0 dB - 7.5 dB
6.5 dB - 7.0 dB
6.0 dB - 6.5 dB
5.5 dB - 6.0 dB
5.0 dB - 5.5 dB
4.5 dB - 5.0 dB
4.0 dB - 4.5 dB
3.5 dB - 4.0 dB
3.0 dB - 3.5 dB
2.5 dB - 3.0 dB
2.0 dB - 2.5 dB
1.5 dB - 2.0 dB
1.0 dB - 1.5 dB
0.5 dB - 1.0 dB
0.0 dB - 0.5 dB
80°
70°
60°
50°
> 99.5%
77. París, mayo de 2024
Pág. 77
Balance del enlace: Disponibilidad y
atenuación por lluvia
0° 10° 20° 30° 40° 50° 60°
-40°
-30°
-20°
-10°
0°
10°
24/11/2000 10°E 10.95GHz Rain attenuation not exceeded for 99.9% of average year (ITU-R Rec. P.618-6)
9.5 dB - 10.0 dB
9.0 dB - 9.5 dB
8.5 dB - 9.0 dB
8.0 dB - 8.5 dB
7.5 dB - 8.0 dB
7.0 dB - 7.5 dB
6.5 dB - 7.0 dB
6.0 dB - 6.5 dB
5.5 dB - 6.0 dB
5.0 dB - 5.5 dB
4.5 dB - 5.0 dB
4.0 dB - 4.5 dB
3.5 dB - 4.0 dB
3.0 dB - 3.5 dB
2.5 dB - 3.0 dB
2.0 dB - 2.5 dB
1.5 dB - 2.0 dB
1.0 dB - 1.5 dB
0.5 dB - 1.0 dB
0.0 dB - 0.5 dB
80°
70°
60°
50°
> 99.9%
