Universidad Ricardo PalmaFacultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Electrónica

Nombres y Apellidos :

Cabezas Huerta, Franklin Alfredo 200312232

Suasnabar Zuñiga, José Antonio 200110980

Profesor : Ing. Ale Estrada, Eduardo

Curso : Comunicaciones Vía Satélite

Grupo : 1

2010-1

3er Informe de Laboratorio Medición y sintonización de señales

satelitales

El presente informe tiene como finalidad dar a conocer los diferentes componentes que participan en un sistema de recepción de televisión satelital, realizar la

medición y sintonización de señales satelitales empleando el Analizador Digital de Satélite ROVER, así como el uso de herramientas de análisis de la señal

transmitida. Así miso se incluye al final de este informe, una investigación adicional sobre la modulación digital QPSK.

Sistemas de Codificación empleados en la transmisión de señales de televisión analógica en color

1.- PAL (Phase Alternating Line) ó Línea de fase alternada, es un sistema de codificación utilizado en la transmisión de señales de televisión analógica en color en la mayor parte del mundo. Se utiliza en la mayoría de los países africanos, asiáticos y europeos, además de Australia y algunos países americanos.

Otros sistemas en uso son el NTSC, utilizado en casi toda América, Japón y el Sureste Asiático, y el SECAM, utilizado en Francia, en algunos países del Este de Europa y África. El sistema PAL deriva del NTSC, incorporando algunas mejoras técnicas.

2.- NTSC (National Television System Committee) ó Comisión Nacional de Sistemas de Televisión, es un sistema de codificación y transmisión de Televisión en color analógico desarrollado en Estados Unidos en torno a 1940, y que se emplea en la actualidad en la mayor parte de América y Japón, entre otros países. Un derivado de NTSC es el sistema PAL que se emplea en Europa y algunos países de Sudamérica.

3.- SECAM (Séquentiel Couleur à Mémoire), en francés ó "Color secuencial con memoria". Es un sistema para la codificación de televisión en color analógica utilizado por primera vez en Francia.El sistema Secam fue inventado por un equipo liderado por Henri de France trabajando para la firma Thompson.Es históricamente la primera norma de televisión en color europea.

     NTSC     PAL, o cambiando a PAL     SECAM     Sin información

Fig. 1.- Distribución de los sistemas de TV en el mundo.

Equipo necesario

Analizador de TV digital y SAT S2-E. Receptor y posicionador satelital digital – Estación central. Receptor satelital digital. Televisor con conector RCA que trabaje con PAL, SECAM y NTSC. Antena satelital. Conjunto de cables. Osciloscopio analógico de doble canal – 60MHz.

Esquema de instalación de los equipos empleados para esta experiencia

Fig. 2: Conexión de los equipos empleados

Procedimiento

Usamos el control remoto Echostar del equipo receptor Topfield TF4000Fe, se presiona el botón Menú y se observa en la pantalla del televisor varias opciones con título Menú Principal.

Menú Principal

1. Canales de T.V.2. Canales de radio3. Control paterno4. Temporizador de video5. Editar6. Instalación7. Seleccionar satélite

Ingresamos a la opción 7 para seleccionar el satélite deseado.

Así observamos:

Seleccionar satélite

1. NILESAT2. TELSTAR 123. INTEL 9014. NSS803_K5. HISPASAT6. NSS107. NSS8068. PAS1C9. INTEL80510. INTEL9KU11. C112. SATMEX6KU13. GALAXY2814. SATMEX6C15. SATMEX5C16. STAMEX5KU

1. Sintonización de señales.

Luego de encender el analizador de satélites, usamos el “modo navegación estandar” y marcamos SATÉLITE, así el nombre del satélite requerido estará marcado; luego presionar y liberar la clave MEAS, para luego observar:

Fig. 3.- En pantalla del analizador de satélites se observa en la primera fila el nombre del satélite seleccionado (HISP30) y la frecuencia de operación.

Para cambiar el satélite, se procede como sigue: Marcar el área del nombre de satélite usando el “modo de navegación estándar”, y se selecciona el nombre del satélite requerido entre los disponibles, llamados también prememorizados.

Para cambiar de transpondedor, se marca el área del número de transpondedor usando el “modo de navegación estandar”, y se selecciona el transpondedor deseado.

Si se desea cambiar manualmente el valor de frecuencia de recepción, se marca el área de la frecuencia actual usando el “modo de navegación estandar”, modificándola hasta alcanzar el valor requerido.

2.- Sintonización manual del transpondedor (conociendo todos los parámetros distintivos).

Se puede obtener la medición de potencia pulsando repetidamente la tecla MEAS.

Fig. 4.- Se observa en pantalla el nivel de potencia.

Pulsando y liberando la tecla HELP se iniciara la sintonización automática del transpondedor seleccionado. Durante la operación la pantalla mostrara:

Fig. 5.- Sintonización automática del transpondedor seleccionado.

3.- Mediciones de señal digital QPSK.

Pulsar la tecla MEAS para sintonizar el transpondedor requerido, si el transpondedor sintonizado esta incluido en un satélite premorizado aparecerá la siguiente pantalla:

Fig. 6.- Sintonización del transpondedor

En la parte inferior de dicha pantalla, se muestra la potencia del canal y la medición asociada, así mismo se observa una barra de nivel que muestra el valor actual de la medición.

Pulsando la tecla MEAS, se logra cambiar de la pantalla de medición de potencia de canal a la pantalla de medición de margen de ruido. Si el canal esta correctamente bloqueado, el medidor mostrará las siguientes mediciones: Margen de ruido (N.MAR), la prueba de calidad (QLTY), MER y EVM (Error en el vector de modulación).

Fig. 7.- Se observa los parámetros configurados en pantalla.

En la barra de nivel también se observan las mediciones de margen de Ruido y de MER.

El analizador también permite efectuar mediciones de BER antes y después de efectuar corrección de Viterbi, para ello se pulsa la tecla MEAS, consiguiendo así cambiar de la pantalla previa a la pantalla de medición de BER. Aparecerán las mediciones de BER previas (Bber y PreBER) y posteriores (Aber y Pos BER) a la corrección ViterBi.

Fig. 8.- En pantalla se observa el análisis del BER (Bit Error Rate) ó Tasa de Error Binario.

Pulsando una vez la tecla MEAS, se puede pasar de la pantalla previa a la pantalla de FEC y cuenta de errores (cantidad de errores en la actual cuenta).

Fig. 9.- Se observa la pantalla de FEC (Forward Error Correction) y la cuenta de errores.

4.- Modo de Analizador de Espectro.

Si se pulsa la tecla SPECT, la pantalla mostrará el espectro de la señal sintonizada.

Fig. 10.- Diagrama espectral de la señal sintonizada.

Observando la fila inferior de la pantalla, se notará el valor correspondiente de potencia o campo a la posición de marca.

Analizador Digital de Satélite

El DSA (del inglés: “Digital Signal Annalizer”), es un equipo analizador profesional portátil específicamente diseñado para observar las diversas características que presenta el satélite estudiado, este equipo opera en las frecuencias de 930 – 2150MHz y utilizado para señales digitales QPSK, 8PSK y también señales analógicas, permitiendo el alineamiento de plato del satélite, de tipo dual LNB, y la modificación de visualizaciones de canal.Otra ventaja de este equipo es la capacidad para navegar por cualquiera de todos los transpondedores pre - memorizados de todos los satélites que existen actualmente en órbita.

Además se puede visualizar la constelación en el caso de modulación digital, también se pueden tomar las siguientes medidas: MER, PER, LDPC, BER, EVM, Nivel, Potencia y además analizar el espectro.

Fig. 11: Analizador Digital de Satélite ROVER

Descripción del equipo

Nombre: MEDIDOR ROVER S2 (SAT, QPSK/ANALOG) Función: Analizador Satélite Digital QPSK & TV ANALOGICO para Fácil

y perfecta orientación de Antenas y sistemas de distribución colectivos DTH (950-2250 MHz)

Característi cas del equipo

Capacidades de sintonía completas de 930 MHz a 2.25 GHz para probar

Señales digitales o análogas de satélite. El DSA se ajustará a la Banda C, Banda Ku y Banda KA. Aplicaciones con modulación QPSK y empleo de SCPC

(Single Channel Per Carrier) y MCPC (Multiple Channel Per Carrier), estos últimos son 2 variantes de la técnica de Acceso Múltiple FDMA, en la cual se canaliza el transponedor usando múltiples portadoras, donde a cada portadora se le asigna un par de frecuencias. El ancho de banda total utilizado dependerá del número total de portadoras.

Canal configurable de satélite, que permite analizar más de 99 ubicaciones de satélites.

Sencilla identificación de satélite, que incluye: nombre de red, posición orbital, sistema de encriptación y la fecha.

Los enlaces de canal fácilmente son modificados para ajustar cualquier posición sobre

la tierra. Análisis de calidad de señal automático, además de

realizar medidas de pre/post BER, MER, EVM, Margen de Ruido, y medidas de potencia media.

Diseño de peso ligero y fácil de usar, haciéndolo asi la unidad perfecta para instalación diaria y para solución de problemas.

Permite realizar Medidas de Error de Frecuencia para LNB.

Control de motor que permite hasta 99 posiciones memorizadas

Analizador de Espectro Total.

Características adicionales Analizador Satelite Digital QPSK & TV ANALOGICO para Fácil y

perfecta orientación de Antenas y sistemas de distribución colectivos DTH (950-2250 MHz)

Equipado con demodulador QPSK Analisis automático de calidad FAIL-MARGINAL-PASS, MER-EVM-BER-

MARGEN RUIDO con correspondiente barra indicadora con pitido y función memoria de pico

Identificador de RED, Puerto USB, conector de entrada intercambiables. Espectro con función de tiempo real.

Atenuadores RF automáticos, actualización de software via internet. Maletin de transporte y accesorios incluidos

Analizador Satelite Digital para orientación de antenas y sistemas de distribución colectivos DTH

Analisis automático de calidad Espectro con función de tiempo real y memoria de pico. Atenuadores RF automáticos Actualización de software via Internet Identificador de RED, Puerto USB y conector de entrada intercambiables Maletin de transporte y accesorios incluidos

Identificación de red incluída (NETID) Espectro profesional para TV y SAT vertical de alta resolución Panel frontal resistente al polvo, agua y golpes Tubo de imagen de 4,5" B/N con gráficos en pantalla" Conexión a ordenador mediante RS232 Conector de entrada intercambiable "F","IEC", "BNC", "N" Actualización de software vía internet (con adaptador opcional) Baterías de larga duración incorporadas Carga rápida de batería con carga y descarga controlada por

microprocesador (garantiza la duración de la batería) Completo con funda y asa ajustable Muy ligero: pesa solamente 5,2 Kg. incluyendo la batería Demodulación QPSK Y COFDM Emulación QAM (demodulación opcional) Medida automática en dB del Margen de Ruido (Noise Margin) en QPSK 4 niveles de medida seleccionable usando la misma tecla. 9 planes de medida en memoria para TV-SAT/Radio (Analógico y

Digital). Uno por ciudad o centro emisor. Medidas automáticas, fácil de usar, mostradas simultáneamente. Cuando se apaga, el medidor memoriza la última función seleccionada. DiSEqC pre-memorizado. Visualización del área de sincronismo que muestra el ruído,

interferencias e intermodulaciones. 4 niveles de medida seleccionable usando la misma tecla. 9 planes de medida en memoria para TV-SAT/Radio (Analógico y

Digital). Uno por ciudad o centro emisor. Función V.SAT DiSEqC pre-memorizado.

Especificaciones Técnicas del equipo.

Materiales para las pruebas realizadas

El equipo viene en un maletín, en el cual se encuentran también un Cable con Conector al equipo Receptor de señal de Satélite, así mismo, una batería externa para el analizador.

También disponemos de dos controles remotos, uno para el televisor y otro para el equipo receptor.

Esquema de la instalación de equipos para el uso del Analizador Digital de Satélite

Fig. 12: La figura muestra los equipos empleados y la sintonización del canal infantil “Educativo”, que provee el satélite Hispasat.

Fig. 13: Receptor de señal de Satélite

Procedimientos y Resultados

Al iniciar se conecta el cable de señal proveniente del satélite al conector F del analizador SAT Digital, donde se verán los siguientes parámetros:

Usando el modo de navegación estándar se marca el satélite que se va a usar para las mediciones y a continuación se pulsa y libera la clase MEAS.

El satélite elegido es el HISPASAT, nombre que se aprecia en la parte superior izquierda de la pantalla del analizador digital.

También se aprecia en la parte superior el tipo de modulación (QPSK) y el estándar usado para la transmisión satelital (DVB-S).

Otro dato importante en la parte superior de la pantalla es el transpondedor seleccionado con su frecuencia.

Al utilizar la tecla MEAS se pueden ver otros parámetros muy importantes para la calidad de la transmisión y finalmente la calidad de la imagen que el usuario ve (MER y EVM).

La potencia del canal, el margen de ruido son otros parámetros que se visualizan en esta primera toma de datos.

En conclusión este instrumento es muy bueno y de gran utilidad para dar un chequeo rápido y algunos parámetros muy importantes de calidad.

Otra opción importante de este experimento está en que podemos cambiar de satélite y realizar estas medidas de manera rápida y eficiente para un control de la calidad de comunicación que tenemos, esto es muy importante en compañías que brindan servicio de cable, ya que estas empresas reciben muchas señales vía satélite y luego las utilizan para transmitirlas a los usuarios del servicio.También se puede sintonizar el transpondedor de forma manual conociendo todos los parámetros distintivos y la forma de hacerlo es la siguiente:

Se marca el ítem LNB para seleccionar la polarización deseada y la banda. Luego se marca el ítem DiseqC para configurar el valor requerido. A continuación se marca el ítem L.O. para configurar el valor requerido Después con S.R. se coloca la tasa de símbolos. Finalmente se marca el área de frecuencias y se coloca la que se requiere. Cuando esto termina en el equipo se visualiza la siguiente pantalla:

Fig. 14: Pantalla de datos

Otras medidas importantes son la modulación, las mediciones de calidad y de potencia se explican a continuación un poco de estas mediciones:

La señal QPSK también debe ser sintonizado utilizando la tecla MEAS y con esto ya tenemos varias mediciones importantes para saber el estado del enlace satelital.

También tenemos las mediciones de MER y EVM que son utilizados para ver el error en los vectores de modulación.

MER es un parámetro importante de medición para TV Satelital debido a que es un buen indicador de cómo está la calidad de señal que está siendo recepcionada.

Para las mediciones de potencia del canal se muestran en la parte inferior y también tiene una barra indicando la cantidad o el nivel de potencia que se tiene.

Para la medición de calidad simplemente aparece un indicador con la palabra PASS o FAIL, este indicador esta expresado como QLTY por su palabra en ingles.

Para el caso de los códigos de corrección y cantidad de errores. A continuación se explicara:

En el caso del BER se puede medir antes y después del código de corrección de error Vitervi, de la misma manera que en casos anteriores se utiliza la tecla MEAS para ver las mediciones del BER.

Mediciones que corresponderán antes del código Vitervi a la palabra bBER y a la medición después del código de corrección Vitervi con la palabra aBER. Las mediciones se ven a continuación en el siguiente grafico:

Fig. 15 :Análisis del BER.

Existen datos principales de FEC y Bouquet, estos parámetros son usados para la cuenta de errores o la cantidad de errores en la cuenta actual. Si solo existen valores correspondientes al Bouquet, se visualizara la siguiente información:

Fig. 16: Análisis de cuenta de errores

Si alguno de estos datos faltara, los campos correspondientes estarán en blanco. El canal esta correctamente bloqueado solo si está cerrada la traba de la parte inferior

izquierda de la pantalla. Sin embargo podría llegar a faltar información anterior.

Fig. 17: Selección manual del satélite Finalmente también se puede apreciar la carta de constelación utilizando el botón

MEAS con el fin de cambiar la pantalla previa a la pantalla de constelación.

Fig. 18: Ruteo ó busqueda de satélite

Fig. 19:Satélite encontrado

Fig. 20: Ubicación de satélite.

Por último en este experimento de laboratorio tenemos el modo de analizador de espectro, el cual paso a detallar:

Para utilizarlo se pulsa la tecla SPECT y la pantalla mostrara el espectro de la señal sintonizada.

Fig. 21: Análisis Espectral La fila inferior de la pantalla, seguida de la indicación MRK, mostrara el valor

correspondiente de potencia o campo a la posición de marca. La información o el grafico obtenido es el que se muestra a continuación:

Fig. 22:Gráfica respectiva

Además también se puede cambiar el transpondedor y visualizar el espectro, solo se tiene que sintonizar otro transpondedor.

Fig. 23: Búsqueda de canal.

Fig. 24: Selección de canal en satélite Hispasat.

Fig. 25: Guardando cambios. También se puede cambiar la posición de la marca ubicándola en donde sea más

necesaria o dependiendo de lo que se quiere visualizar.

Fig. 26: Se observa la modulación QPSK en pantalla.

Investigación Adicional

Modulación QPSK

QPSK (Quaternary Phase Shift Keying) ó Modulación por desplazamiento de fase en cuadratura), es un tipo de modulación digital angular y de amplitud constante, que varía

la fase de la portadora entre un número de valores discretos, también es llamado Manipulación por desplazamiento cuaternario de fase o PSK de cuadratura.

La diferencia con la modulación de fase convencional (PM) es que mientras en ésta la variación de fase es continua, en función de la señal moduladora, en la PSK la señal

moduladora es una señal digital y, por tanto, con un número de estados limitado.

Dependiendo del número de posibles fases a tomar, recibe diferentes denominaciones. Dado que lo más común es codificar un número entero de bits por cada símbolo, el número de fases a tomar es una potencia de dos. Así tendremos BPSK con 2 fases

(equivalente a PAM), QPSK con 4 fases (equivalente a QAM), 8-PSK con 8 fases y así sucesivamente. A mayor número de posibles fases, mayor es la cantidad de

información que se puede transmitir utilizando el mismo ancho de banda, pero mayor es también su sensibilidad frente a ruidos e interferencias.

La gran ventaja de las modulaciones PSK es que la potencia de todos los símbolos es la misma, por lo que se simplifica el diseño de los amplificadores y etapas receptoras

(reduciendo los costos que esto implica) dado que la potencia de la fuente es constante.

Fig. Diagrama de constelación para QPSK con código Gray.

QPSK es una técnica M – aria de codificación en la que M = 4(de ahí el nombre “cuaternario” que significa “4”). Con esta codificación, son posibles cuatro fases de salida para una sola frecuencia de portadora. Como hay cuatro fases distintas de salida, debe haber cuatro condiciones distintas de entrada. Ya que la entrada digital a un modulador PQSK es una señal binaria (base 2), para producir cuatro condiciones distintas de entrada se necesita más de un solo bit de entrada. Con dos bits hay cuatro condiciones posibles: 00, 01, 10 y 11. En consecuencia, en la QPSK, los datos binarios de entrada se combinan en grupos de dos bits, llamados dibits. Cada divita de código genera una de las cuatro fases posibles de salida. Así, para cada divita de dos bits

sincronizado en el modulador, se obtiene un solo cambio en la salida. Entonces, la rapidez de cambio en la salida (baudios) es la mitad de la rapidez de entrada de bits.

Conclusiones y comentarios

El presente laboratorio nos brindo las competencias de familiarizarnos con las mediciones fundamentales para un canal digital, además de conocer las funciones usadas en estos sistemas y sus técnicas, así como analizar la modulación digital QPSK y su aplicación en los sistemas satelitales.

También ayudo a la comprensión de los procedimientos y el uso del analizador de espectros, la variedad de mediciones que indican la sintonización y la calidad de las señales de recepción.

Otro punto para este experimento es el de saber utilizar de manera correcta los equipos y poder desde las mediciones hechas dar conclusiones y soluciones de ser necesarias.

Finalmente realizar este informe ayuda a la fijación del tema y a una buena comprensión de estos sistemas de comunicación.

Fuentes de Información y Bibliografía

Sistemas de Comunicaciones Electrónicas. Cuarta Edición. TOMASI. Sistemas Electrónicos de Comunicaciones. Frenzel. http://www.sencore.com/uploads/files/DSA1471.pdf http://lnx.boyreparaciones.com/tienda/product_info.php?

products_id=493&language=es http://www.engel.es/Publica/SubFamilias.cfm?Id=017 http://www.youtube.com/watch?v=tuNWj3M4Ro4 http://www.romware.net/spa/item/dani%3E0004502.html