1. SOFTWARE PARA ELANLISIS Y CLCULO DEENLACES SATELITALESUTILIZANDO MATLABEder Fernando Bolao Rocha Asesor: Alberto Serrano AIngeniera de telecomunicaciones-Unidades tecnolgicas de Santander 2. PRINCIPIOS BSICOS DE LACOMUNICACIN POR SATLITESLa comunicacin por satlite permite ofrecer servicios engrandes reas, o donde no hay LOS entre dos estaciones. 3. SERVICIOS POR SATLITETelevisin, internet, servicios militares,investigacin, GPS y otros. 4. ESTACIN TERRENAUna estacin terrena se componebsicamente de cuatro etapas: Modulador de frecuenciaintermedia IF. Convertidor a radiofrecuencias RF. Amplificador de alta potenciaHPA. Antena.Es el punto de acceso de losusuarios al servicio, es clavepara la distribucin deservicios. 5. SATLITESUn satlite en general puede contar con 4 mdulos que hacen necesarios para su estanciaen la rbita y para cumplir su funcin destinada, los mdulos son el de energa,comunicacin, navegacin y estructural 6. GEOMETRA DE ENLACESe calcula la distancia y los ngulos de acimut yelevacin. 7. MODELO DE PRDIDASEl balance de las prdidas incluyen las de espacio libre, desapuntamiento,conectores, por gases atmosfricos, lluvia, efectos ionosfricos, polarizacin, etc. 8. POTENCIA ISOTRPICA RADIADAEQUIVALENTE (PIRE)La potencia suministrada para la transmisin se denominapotencia isotrpica radiada equivalente o PIRE, es la relacin depotencias, ganancias y prdidas en los elementos de transmisinde la estacin terrena o el satlite. 9. FIGURA DE MRITOEs un factor de calidad delas ganancias en elsistema y las prdidas delmismo, de manera quelas prdidas sonasociadas al ruido quepueden inducir a la seal,refleja la capacidad paraconseguir un alto valor dela relacin seal adensidad espectral depotencia. 10. Relacin portadora adensidad de potenciaSe considera como la relacin de potencia de la portadora y la densidadde ruido para un ancho de banda de 1 Hz, es el parmetro msimportante de un enlace ya que permite realizar ajustes de la potencia ylos elementos utilizados en la estacin terrena para la transmisin yrecepcin. 11. RESULTADOS POROBJETIVOS 12. OBJETIVO GENERALDesarrollar un software para analizar el comportamiento deenlaces satelitales a travs de una interfaz grfica enMatlab que permita los clculos de presupuesto (potenciade recepcin) de un enlace satelital, de manera que puedaser utilizada como una herramienta didctica en elaprendizaje de las comunicaciones satelitales.VERRESULTADOS 13. CARACTERSTICAS GENERALES 25 archivos de GUI de MATLAB .fig 35 archivos de cdigo MATLAB .m Ms de 8000 lneas de cdigo Manejo de variables globales. Fuente de datos reales (Google Maps, SatBeam, UIT,fabricantes) 14. MDULOSFacilidad y usabilidad para elusuario. 15. GRFICOS E IMGENESPermiten un mejor acercamiento al modelamientoterico. 16. GRFICAS DE DATOSAtenuacin por absorcin atmosfrica, perdidasde espacio libre y ms 17. MANEJO DE VARIAS INTERFACESDE USUARIOPermite ejecutar varios clculos al mismo tiempo y traerlasa la interfaz principal con el manejo de variables globales. 18. IMPRESIN DE INFORMESUtiliza el bloc de notas para generar un documento final delenlace 19. HERRAMIENTAS Y AYUDASFuncin de interpolacin, ecuacin de Friis,documentacin web y pdf. 20. FCIL INSTALACINUtiliza el MCR (Matlab Compile Runtime) y unainstalador compilado con INTALLSHIELD 21. OBJETIVO ESPECIFICOConsultar diferentes fuentes bibliogrficas parareferenciar la teora de enlace satelitales.VERRESULTADOS 22. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS CARDAMA A. ANTENAS. Universidad Politcnica de Catalua. Ediciones UPC2002. FREEMAN, R.L. Reference Manual For Telecommunications Engineering. JohnWiley & Sons, Inc. second edition. GERARD MARAL AND MICHEL BOUSQUET. Satellite Communication Systems.5th edition, John Wiley. 2002 HOLLY MOORE. MATLAB PARA INGENIEROS. Primera edicin. PearsonEducation. 2001. INTERNATIONAL TELECOMMUNICATIONS UNION. Handbook on satellitecommunications. Third edition. 2002. NERI VELA R. COMUNICACIONES POR SATELITE. Thompson editores. 2003. RAPPAPORT, T.S. Wireless communications principles and practice. PrenticeHall, Inc. first edition. RODDY DENNIS. Satellite Comunication. McGraw Hill. Third edition. 2001 TRI T. HA, MACMILLAN. Digital satellite communications. McGraw-Hill. 23. OBJETIVO ESPECIFICORealizar el anlisis matemtico del presupuesto delos enlaces satelitales teniendo en cuenta lasprincipales condiciones que afectan a un sistema decomunicaciones por satlite.VERRESULTADOS 24. EJEMPLO ENLACE DE SUBIDADATOS DEL SISTEMA DE SUBIDAPotencia de HPA 400wPrdidas de conectores en ET 1 dBGanancia mxima de antena ET 45 dBiBack-off de HPA 3 dBPrdidas por lluvia 6 dBngulo de elevacin ET 62.3Distancia al satlite 36414 KmGanancia mxima de antena de satlite 30 dBiPrdidas por desapuntamiento 0.2 dBPrdidas de conectores en satlite 1 dBTemperatura de LNA 500K 25. EJEMPLO ENLACE DE SUBIDAVARIABLES RESULTADOS DEL AUTOR RESULTADOS DEL SOFTWAREPrdidas de espacio libre 206.6 dB 206.588 dBPrdidas por atmosfricas 0.08 dB 0.0772393 dBTotal de prdidas 212.7 dB 212.665 dBPIRE 67 dBW 67.0206 dBWG/T de satlite -0.176 dB/K -0.17621 dB/KTemperatura del sistema 790 K 790 kC/No de subida 82.7 dBHz 82.7803 dBHz 26. EJEMPLO DE ENLACE DE BAJADADATOS DEL SISTEMA DE BAJADAPotencia de HPA sat 20wPrdidas de conectores en sat 1 dBGanancia mxima de antena sat 28 dBiBack-off de HPA sat 6 dBPrdidas por lluvia 0 dBngulo de elevacin ET 50.4Distancia al satlite 37051 KmGanancia mxima de antena ET 48 dBiTemperatura de la antena ET 30 KPrdidas por desapuntamiento 0.2 dBPrdidas de conectores ET 1 dBTemperatura de LNA ET 100K 27. EJEMPLO DE ENLACE DE BAJADAVARIABLES RESULTADOS DEL AUTOR RESULTADOS DEL SOFTWAREPrdidas de espacio libre 205.4 dB 205.4 dBPrdidas por atmosfricas 0.0778 dB 0.0725835 dBTotal de prdidas 205.5 dB 205.473 dBPIRE 34 dBW 34.0103 dBWG/T de satlite 24.16 dB/K 24.1572 dB/KTemperatura del sistema 23.639 K 22.6428 KC/No de subida 81.3 dBHz 81.2949 dBHz 28. ENLACE TOTALCOMPARACIN DE LA RELACIN PORTADORA A DENSIDAD DE RUIDOSOFTWARE AUTOR76.4407 dBHz 76.42 dBHz 29. OBJETIVO ESPECIFICODisear un software en Matlab con interfaz grfica quepermita el anlisis de condiciones que intervienen en unenlace satelital. Teniendo en cuenta aspectos generalescomo la polarizacin y ganancias de las antenas, para elapoyo de los estudiantes en la preparacin acadmica delprograma.VERRESULTADOS 30. DIAGRAMA GENERAL9 mens principales y alrededor de 20 sub-mens 31. ENTRADA DE DATOSLos datos pueden ser ingresados por el usuario uobtenidos de bases de datos 32. OBJETIVO ESPECIFICOImplementar la aplicacin para que permita tener encuenta parmetros como lluvia, ubicacin, gasesatmosfricos a travs de mapas y curvas de datos.VERRESULTADOS 33. API DE GOOGLE MAPSPermite ubicar las coordenadas en los mapas deGoogle Maps. 34. RECOMENDACIN DE LA UIT-R P.838-3Calcula las prdidas de lluvia segn la recomendacinUIT-R P.838-3 y Recomendacin UIT-R P.837-6 35. Recomendacin UIT-R P.676-8El modeloconsidera prdidasen relacin de lafrecuencia y elngulo deelevacin, confactoresatmosfricos comoel oxigeno, dixidode carbono y elvapor de agua. 36. OBJETIVO ESPECIFICODesarrollar un contenido acadmico para el apoyo de laasignatura de comunicaciones avanzadas del programa deingeniera en telecomunicaciones de las UnidadesTecnolgicas de Santander.VERRESULTADOS 37. Archivo web de recursos sobre comunicaciones porsatlites. 38. CONCLUSIONES 39. CONCLUSIONES El software SAT-UTS incluye diversas ventanasdesarrolladas en lenguaje m, con una interfaz grfica deusuario con imgenes que ilustran el clculo de cadaparmetro del enlace satelital facilitando la asimilacin dela teora y la prctica, para el usuario esta herramientasupone una gran ayuda en los mrgenes de errores que sepuedan presentar al incluir una metodologa que evita laconfusin al ingresarlos datos. 40. CONCLUSIONES La herramienta cuenta con adquisicin de datos con el usode curvas de datos, mapas y otras referencias deinformacin para los enlaces satelitales. Aunque elsoftware fue desarrollado para la regin de Colombiapuede ser implementado a cualquier regin del planetacambiando la informacin de las bases de datos incluidascomo son las poblaciones y la lista de satlites con huellaen la regin de Amrica. 41. CONCLUSIONES Al tener la facilidad de modificar el cdigo de cada mdulodel programa se podrn aadir nuevas funcionalidades loque permite a su vez un reto para los estudiantes que usenel software ya que facilita las operaciones matemticaspero plantean nuevos desafos para resolver otrasinquietudes de diseo en enlaces de satlites entrayectoria de subida o bajada. 42. CONCLUSIONES Al tener la facilidad de modificar el cdigo de cada mdulodel programa se podrn aadir nuevas funcionalidades loque permite a su vez un reto para los estudiantes que usenel software ya que facilita las operaciones matemticaspero plantean nuevos desafos para resolver otrasinquietudes de diseo en enlaces de satlites entrayectoria de subida o bajada. 43. CONCLUSIONES El SAT-UTS puede considerarse en alrededor de un90% como un cdigo realizado por el autor e inclusolas imgenes utilizadas fueron diseadas conherramientas como Corel Draw. Tanto como otroscdigos e imgenes tienen sus respectivos derechosde autor y fueron usados bajo las condiciones de suslicencias respectivas. 44. CONCLUSIONES El uso de esta aplicacin ayudar a los estudiantes acomprender los conceptos de los enlaces satelitalesen ambos trayectos y permitir tener unaherramienta para su uso fuera y dentro de las aulasde clases. 45. PREGUNTAS?