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CÁLCULO DE ENLACE Determinación del ancho de banda de la portadora (BW) 1

1

𝐵𝐵𝐵𝐵 = 𝐷𝐷𝐷𝐷 ∗ 𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 ∗ 𝑀𝑀𝑀𝑀 ∗ (1+∝)

(1.1)

Donde:

𝐷𝐷𝐷𝐷 = 𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖𝑖ó𝑛𝑛

𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 = 𝐶𝐶ó𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒

𝑀𝑀𝑀𝑀 = 𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚ó𝑛𝑛

𝛼𝛼 = 𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 − 𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓

Determinación de la relación 𝐶𝐶

�𝑁𝑁 � 0

𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 .

𝑪𝑪

𝑵𝑵

total mínima requerida

𝐸𝐸 = � 𝑏𝑏�𝑁𝑁 � + 10 log(𝐷𝐷𝐷𝐷 + 𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂𝑂 ℎ𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒) 𝑏𝑏/𝑠𝑠 0

(1.2)

Donde:Escriba aquí la ecuación. 𝐸𝐸𝑏𝑏

�𝑁𝑁 = La razón de la Energía del bit entre la densidad de ruido, requerida 0

para obtener un BER determinado. Esta razón es una característica del equipo y se expresa en db. Un valor común para módems satelitales es de 6.5 db para obtener un BER de 10−7 .

El over head tiene un valor característico de 1kbps para una tasa de transmisión de 64 kbps y 2 kbps para una tasa de 128 kbps. 𝐶𝐶

�𝑁𝑁 �

min − 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟

𝐶𝐶

= �𝑁𝑁 � 0

𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅

− 10 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙

(1.3)

ENLACE ASCENDENTE

Determinación del PIRE/Portadora desde la estación terrena (𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅) [𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃]𝐸𝐸𝐸𝐸 = 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + 𝐿𝐿𝑃𝑃 + 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 + 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃

(1.4)

Determinación de la densidad de flujo en saturación (SFD) �𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅� 𝟐𝟐 � 𝒎𝒎

Este valor está definido en las tablas de los parámetros técnicos que proporciona el operador satelital para cada satélite y para cada sitio terrestre que se tenga cobertura 𝑳𝑳𝑷𝑷 = Pérdidas por dispersión (𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝟐𝟐 )

𝐿𝐿𝑃𝑃 = 10𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙(4𝜋𝜋𝜋𝜋2 )

(1.5)

Donde 𝑑𝑑 es la distancia de la estación terrena al satélite

𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 Es el ajuste de ganancia del atenuador de posición del satélite (𝒅𝒅𝒅𝒅)

Este dato se encuentra en las tablas técnicas proporcionadas por el operador satelital 𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷 es la parte proporcional del ancho de banda 𝑩𝑩𝑩𝑩 𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆𝒆

𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷 = 𝟏𝟏𝟏𝟏 𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍𝒍 𝑨𝑨𝑨𝑨𝑨𝑨𝑨𝑨𝑨𝑨 𝒅𝒅𝒅𝒅 𝒃𝒃𝒃𝒃𝒃𝒃𝒃𝒃𝒃𝒃 𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅𝒅 𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕 (𝒅𝒅𝒅𝒅)

(1.6)

Al considerar estos valores, estamos en el punto de saturación del transpondedor; por lo que para operar en la región lineal de la curva de respuesta del amplificador de potencia (TWT) se debe de restar el valor del back- off de entrada. Al considerar esto se tiene que: [𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 ]𝐸𝐸𝐸𝐸 = [𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃]𝐸𝐸𝐸𝐸 − 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵

(1.7)

En donde 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵 es el Back Off de entrada del transpondedor Determinación de las pérdidas por apuntamiento (db)

Se considera un valor típico de 0.3 db para antenas pequeñas Pérdidas por polarizador (db) Se considera un valor típico de 0.2 db Determinación de las pérdidas por Absorción atmosférica (db) Estas pérdidas se consideran como un valor característico 0.5 db. Determinación de la constante de Boltzman ( Joules/ok) 𝐵𝐵 = 10𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙(1.38 ∗ 10−23 ) (db)

(1.8)

Determinación de las Pérdidas por espacio libre (db) 𝐿𝐿𝑠𝑠 = 20𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 (

4𝜋𝜋𝜋𝜋 𝜆𝜆

)

(1.9)

Determinación de la PIRE/Portadora desde la estación terrena (Dbw) [𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷]𝑬𝑬𝑬𝑬 = 𝑺𝑺𝑺𝑺𝑺𝑺 + 𝑳𝑳𝒑𝒑 + APT + PPBW

(1.10)

Con estos valores estamos en el punto de saturación del transpondedor. Si se quiere operar en la región lineal de la curva de respuesta del TWT se debe

restar el valor del Back- off de entrada del transpondedor empleado (db) de tal manera que se obtiene lo siguiente �𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑝𝑝 �𝐸𝐸𝐸𝐸 = [𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃]𝐸𝐸𝐸𝐸 − 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵

(1.11)

Determinación de la Figura de Mérito (Razón 𝑮𝑮�𝑻𝑻) del satélite (db/0K)

Este valor se determina mediante los datos proporcionados por el operador satelital Determinación de la Razón 𝑪𝑪�𝑵𝑵 ascendente (db/Hz) �𝑪𝑪�𝑵𝑵 �

𝟎𝟎 𝑨𝑨𝑨𝑨𝑨𝑨

Donde �𝐺𝐺�𝑇𝑇�

𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆

= �𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑝𝑝 �𝐸𝐸𝐸𝐸 + �𝐺𝐺�𝑇𝑇�

𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆

𝟎𝟎

− 𝐿𝐿𝑠𝑠 − 𝐵𝐵 − 𝑀𝑀 − 𝐿𝐿𝐴𝐴

(1.12)

= Figura de mérito del satélite

𝑀𝑀= A la atenuación debido a la lluvia

𝐿𝐿𝐴𝐴 = A la suma de las pérdidas por apuntamiento, por polarizador y por absorción atmosférica Cuando el enlace es ascendente no se considera la atenuación por lluvia Determinación de la Razón 𝑪𝑪�𝑵𝑵 ascendente (db) 𝐶𝐶

�𝑁𝑁 �

𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴

= �𝐶𝐶�𝑁𝑁 �

0 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴

− 10 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿(𝐵𝐵𝐵𝐵)

(1.13)

Determinación de la Razón 𝑪𝑪�𝑵𝑵 Ascendente del sistema (db)

𝐶𝐶

�𝑁𝑁 � 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴

𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆

⎡ ⎤ ⎢ ⎥ 1 = 10𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 ⎢ 1 1 1 1 ⎥ (1.14) + + + 𝐶𝐶� 𝐶𝐶� 𝐶𝐶� 𝐶𝐶� ⎢𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 −1 � 10𝑁𝑁 � ⎥ 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 −1 � 𝐼𝐼 � 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 −1 � 𝑋𝑋 � 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 −1 � 𝑋𝑋 � 10 10 10 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼 𝑋𝑋 −𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 ⎣ 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 ⎦

La razones 𝐶𝐶�𝐼𝐼 por intermodulación,𝐶𝐶�𝑋𝑋 por polarización cruzada y 𝐶𝐶�𝑋𝑋 por satélite adyacente en algunos casos los proporciona el operador satelital dentro de las características técnicas del satélite para cada banda de operación Determinación de las Pérdidas por guía de onda (db) No existen tramos de guía de onda en las estaciones terrenas, sin embargo se considera una atenuación por este concepto como medida de protección del orden de 0.9 db en ambos extremos.

Determinación del Back Off de salida (BOO) (db) Este valor también es proporcionado por el operador satelital para cada banda empleada. Determinación de las Pérdidas en Eficiencia por Edad (db) El envejecimiento de los circuitos de las estaciones terrenas producen pérdidas, las cuales deben tomarse en cuenta asignándoles un valor de 1 db en ambos extremos. Determinación de la potencia nominal requerida por portadora desde la estación terrena (dbw) [𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃] = �𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑝𝑝 � Donde

𝐸𝐸𝐸𝐸

− [𝐺𝐺𝑇𝑇𝑇𝑇 ]

(1.14)

[𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃] = es la potencia que requiere el amplificador de alta potencia de la estación terrena [𝐺𝐺𝑇𝑇𝑇𝑇 ]

es la ganancia de la estación terrena en transmisión.

Determinación de la PIRE / PORTADORA desde el satélite (db [𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 ]𝑆𝑆 = [𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃]𝑆𝑆 + 𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 − 𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵𝐵

(1.15)

En donde

[𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃]𝑆𝑆 es la PIRE radiada desde el satélite hacia el punto de la tierra específico Determinación de la Razón 𝑪𝑪�𝑵𝑵 Descendente (db-Hz) �𝑪𝑪�𝑵𝑵 �

𝟎𝟎 𝑫𝑫𝑫𝑫𝑫𝑫𝑫𝑫

Donde �𝐺𝐺�𝑇𝑇�

𝐸𝐸𝐸𝐸

= �𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑝𝑝 �𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 + �𝐺𝐺�𝑇𝑇�

𝟎𝟎

𝐸𝐸𝐸𝐸

− 𝐿𝐿𝑠𝑠 − 𝐵𝐵 − 𝑀𝑀 − 𝐿𝐿𝐴𝐴

(1.16)

es la figura de mérito de la estación terrena

La figura de mérito de la estación terrena �𝐺𝐺�𝑇𝑇� se determina considerando la 𝐸𝐸𝐸𝐸 razón de la ganancia de la antena en recepción entre la temperatura del sistema 𝑇𝑇𝑆𝑆 𝑇𝑇𝑆𝑆 = 𝑇𝑇𝐴𝐴 +𝑇𝑇𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 Donde

𝑇𝑇𝐴𝐴 =Temperatura de ruido de la antena

𝑇𝑇𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 =Temperatura de ruido del amplificador de bajo nivel de ruido que se emplea en la estación terrena. La �𝐺𝐺�𝑇𝑇� = 𝐺𝐺𝑅𝑅𝑅𝑅 − 10 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑇𝑇𝑆𝑆 𝐸𝐸𝐸𝐸

Determinación de la Razón 𝑪𝑪�𝑵𝑵 Descendente (db) 𝐶𝐶

�𝑁𝑁 �

𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷

= �𝐶𝐶�𝑁𝑁 �

0 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷

− 10 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿(𝐵𝐵𝐵𝐵)

(1.17)

(1.18)

Determinación de la Razón 𝑪𝑪�𝑵𝑵 Descendente del sistema (db) 𝐶𝐶

�𝑁𝑁 �𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆

⎡ ⎤ ⎢ ⎥ 1 = 10𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 ⎢ 1 1 1 1 ⎥ (1.19) + + + 𝐶𝐶� 𝐶𝐶� 𝐶𝐶� 𝐶𝐶� ⎢𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 −1 � 10𝑁𝑁 � ⎥ 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 −1 � 𝐼𝐼 � 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 −1 � 𝑋𝑋 � 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 −1 � 𝑋𝑋 � 10 10 10 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼𝐼 𝑋𝑋 −𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃𝑃 ⎣ 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 ⎦

Factor de calidad del enlace global

(db)

Determinación de la Razón 𝑪𝑪�𝑵𝑵 Total del Sistema (db) ⎡ ⎤ ⎢ ⎥ 1 ⎢ ⎥ = 10𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 1 1 + ⎢ ⎥ 𝐶𝐶� 𝐶𝐶� 𝑁𝑁 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 −1 � 10 0 � ⎢𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 −1� 10𝑁𝑁 0 � ⎥ 𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷𝐷 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ⎣ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 ⎦ 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆

�𝐶𝐶�𝑁𝑁 �

0 𝑇𝑇−𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆

𝐶𝐶

�𝑁𝑁 �

𝑇𝑇−𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆

= �𝐶𝐶�𝑁𝑁 �

0 𝑇𝑇−𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆

− 10 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿(𝐵𝐵𝐵𝐵)

(1.20)

(1.21)

Para señales digitales debe de cumplirse la siguiente condición 𝐶𝐶

�𝑁𝑁 �

𝑇𝑇−𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆

𝐶𝐶

⟩ �𝑁𝑁 �

𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀𝑀 −𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅 .

(1.22)

Determinación del margen por precipitación Cuando se trabaja con frecuencias arriba de 10 Ghz, es necesario considerar la atenuación originada por la lluvia.

El margen de precipitación empleado será el que resulte de aplicar el modelo de atenuación por lluvia estudiado; o el tomado de la tabla que se presenta para cada zona hidrometerológica del país al trabajar en las bandas 𝐾𝐾𝑢𝑢 o 𝐾𝐾𝑎𝑎 .

Generalmente no se considera el margen de precipitación en los enlaces ascendentes. Al considerar el margen de precipitación es necesario llevar a cabo un factor de incremento de ruido dado por la siguiente expresión 𝑀𝑀

𝛥𝛥𝑇𝑇𝑆𝑆 = �1 − 10−�10 � � Donde

𝑇𝑇𝑟𝑟

(1.23)

𝑀𝑀= margen de lluvia

𝑇𝑇𝑟𝑟 = Temperatura de la precipitación= 2750 𝐾𝐾

Para el caso de la figura de mérito de la estación terrena cuando se considera el margen de lluvia, la 𝑇𝑇𝑆𝑆 = 𝛥𝛥𝑇𝑇𝑆𝑆+𝑇𝑇𝐴𝐴 +𝑇𝑇𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 Por lo que

�𝐺𝐺�𝑇𝑇� =𝐺𝐺𝑅𝑅𝑅𝑅 − 10 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑇𝑇𝑆𝑆 = 𝐺𝐺𝑅𝑅𝑅𝑅 − 10 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙(𝛥𝛥𝑇𝑇𝑆𝑆 + 𝑇𝑇𝐴𝐴 + 𝑇𝑇𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿 ) 𝐸𝐸𝐸𝐸

(1.24)