1

Satlites y Microondas

T5 Sistemas Satelitales

2

Ventajas:

Cobertura mundial Acceso a reas aisladas Rpido provisionamiento de servicios. Ideal para distribucin de contenido Broadcast. Topologa punto a multipunto

Desventajas: Limitaciones de ancho de banda Retardo importante en las seales

Caractersticas

3

Bandas de frecuencias

4

Orbitas

Orbita geoestacionaria (GEO): Circular con perodo igual al de la tierra (24 horas). Altura aprox. 36.000 km Muy alto retardo de comunicacin: 250 ms (subida + bajada)

Orbita media (MEO): Altura: 10.000 km. Perodo 6 horas. Alto retardo de comunicacin Cobertura global > 3 satlites

Orbita baja (LEO): Pueden ser polares o elpticas. Altura menor a 2.000 km. Perodo menor a 3 horas (segn altura). Bajo retardo de comunicacin. Requiere permanente correccin de trayectoria por efectos de la atmsfera. Alta cantidad de satlites para lograr cobertura global

Orbita elptica (HEO): Perigeo de 500 km y apogeo de 50.000 km. Perodo entre 8 y 24 horas.

5

Orbita Geoestacionaria

Satlite ubicado en el plano ecuatorial de la tierra. Velocidad angular del satlite igual a la velocidad de rotacin de la tierra Fuerza de atraccin = Fuerza centrfuga

32TGMr

skmv

kmRrhkmr

segTpara

T

h

/074,3

780.35157.42

164.86''4'5623

nscTs

a amFr

MmGF

2

ran2

rmr

MmG s

Ts 2

2

G Cte. de gravitacin universal 6,67 10-11 N m2 kg-2

RT Radio de la tierra 6,378 106 m

MT Masa de la tierra 5,973610 1024 kg

ms Masa del satlite

Velocidad angular

T

2

rv .

6

Cobertura

Cobertura global a partir de 3 satlites geoestacionarios.

7

Cobertura global a partir de satlites de baja altura

Iridium: 66 satlites en 6 orbitas bajas LEO a una altura aproximada de 780 Km de la tierra. Cada una de las 6 rbitas consta de 11 satlites equidistantes entre s.

Los satlites tardan 100 minutos en dar la vuelta al mundo de polo a polo.

User satellite link band 1616 - 1626.5 MHz

Gateway -> Satellite up-link 29.1 - 29.3 GHz

Satellite -> Gateway downlink 19.1 - 19.6 GHz

Inter-satellite link 22.55 - 23.55 GHz

Satellite relative velocity 26 804 km/hr

Approximate satellite view time 9 - 10 minutes

Total system capacity 172 000 users

Cobertura

8

Cobertura global a partir de satlites de baja altura

Globalstar consta de 48 satlites (+8 de reserva) distribuidos en 8 planos orbitales de rbitas circulares y situadas a una altura de 1,414 kilmetros

con un periodo orbital de 113 minutos.

Usuario-satlite: Banda L(1610-1626.5Mhz)

Satlite-usuario: Banda S(2483.5-2500Mhz)

Gateway-satlite: Banda C(5091-5250Mhz)

Satlite-gateway: Banda C(6875-7055Mhz)

Cobertura

9

Apuntamiento de antenas

1

2

3

Satlite

Para ngulos de elevacin pequeos, el

ruido es mayor dado que el haz esta en

mayor contacto con el entorno terrestre,

por mayor tiempo.

Elevacin (E): ngulo entre la recta segn la cual est dirigido el eje de la

antena y el suelo.

Azimut (Az): ngulo entre la direccin norte y la proyeccin sobre el suelo de

la recta en la cual est dirigida la

antena.

10

Ael : Dependencia con la elevacin

6/4 GHz 14/12 GHz

11

POTENCIA DE TRANSMISION Y ENERGIA DE BIT

Donde:

Eb = energa de bit (joules por bit)

Pt = potencia total de la portadora

Tb= tiempo de bit (seg.)

Enlace Satelital

btb TPE

b

bf

T1

b

tb

f

PE

POTENCIA RADIADA ISOTROPICA EFECTIVA: PIRE

En donde:

PIRE = potencia radiada isotropita efectiva (watts)

Pr = potencia total radiada de una antena (watts)

At = ganancia de la antena transmisora (relacin sin unidades)

trAPPIRE

Se define como una potencia de transmisin equivalente y matemticamente se

determina por la ecuacin.

)()()( dBAdBWPdBWPIRE tr

12

TEMPERATURA DE RUIDO EQUIVALENTE

La temperatura de ruido equivalente Te, representa la potencia de ruido presente a la

entrada de un dispositivo ms el ruido agregado internamente por ese dispositivo, y se

determina por:

Kelvin] [grados)1( NFTTe

Enlace Satelital

DENSIDAD DE RUIDO

Es la potencia de ruido total normalizado a un ancho de banda de 1 Hz, o la potencia de

ruido presente en un ancho de banda de 1 Hz, y se puede estimar con la ecuacin:

Donde se tiene que:

No = densidad de ruido (W/Hz) (No generalmente se expresa como

simplemente watts; el Hertz es implicado en la definicin de No)

N= potencia de ruido total (watts)

B= ancho de banda (Hertz)

K= constante de Boltzmann (joule por grados Kelvin)

Te= temperatura de ruido equivalente (grados Kelvin)

B

NNo eo KTN

13

Relacin densidad de portadora a ruido C/No es el promedio de la relacin de densidad de potencia a ruido de la portadora de

banda ancha. La potencia de la portadora de banda ancha es la potencia combinada del

conducto y sus bandas laterales asociadas.

Se puede calcular como:

eo KT

C

N

C

Enlace Satelital

Relacin de la densidad de energa de bit a ruido Esta relacin es una manera conveniente de comparar los sistemas digitales que utilizan

diferentes tasas de transmisin, esquemas de modulacin o tcnicas de codificacin.

b

b

o

b

Nf

CB

BN

fC

N

E

/

Relacin de la ganancia a temperatura de ruido equivalente

Es una figura de merito usada para representar la calidad de un satlite o un receptor

de una estacin terrena.

Puede ser estimada por:

e

r

e T

LNAAA

T

G )(

G/Te es esencialmente el nico

parmetro requerido en un satlite o

un receptor de estacin terrena,

cuando se completa un clculo de

enlace.

14

Enlace Satelital

Ar: ganancia de la antena receptora

At: ganancia de la antena transmisora

C/N: relacin de portadora a ruido.

Eb/No: relacin de la energa de bit a ruido

EIRP: potencia radiada isotrpica efectiva = PtAt

G/Te: relacin de ganancia a ruido equivalente

HPA: amplificador de alta potencia.

Lb: prdida de ramificacin

Lbo: prdida por respaldo.

Ld: prdidas de bajada, adicionales debido a

la atmsfera

Lf: prdida del alimentador

LNA: amplificador de bajo ruido

Lp: prdida de trayectoria

Lu: prdidas de subida adicionales debido a

la atmsfera

Pr: potencia total radiada = Pt Lbo Lb Lf Pt: potencia de salida del HPA.

15

Ecuacin de Subida:

e

uprt

e

ruprt

O T

G

K

LLPA

KT

ALLPA

N

C*

)()(

Ecuacin de Bajada:

e

dprt

e

rdprt

O T

G

K

LLPA

KT

ALLPA

N

C*

)()(

Enlace Satelital

KLT

GDPA

N

Cu

e

rt

dBWO

log.10log.10log.104

log.20log.10

EIRP

estacin

terrena

Prdida de

espacio

libre

Factor de

mrito

satlite

Prdidas

atmosfricas

adicionales

cte. de

Boltzmann

KLT

GDPA

N

Cd

e

rt

dBWO

log.10log.10log.104

log.20log.10

EIRP

satelite

Prdida de

espacio

libre

Factor de

mrito estacin

terrena

Prdidas

atmosfricas

adicionales

cte. de

Boltzmann

16

Modelo de subida

17

Modelo de transponder del satlite

18

Modelo de bajada