Revista digital radio enlace wilmertovar by Berenice Alvarado

INDICE TELE ELECTRONIC Estaci贸n terrena de comunicaciones Antena Cassegrain de 6,3 mts Unidades interior y exterior de una estaci贸n terrena Equipamiento Trabajo de Campo

PARA LA REFEXION

PAG 3 4 5 7 7 13

3 TELE ELECTRONIC Todo ingeniero en telecomunicaciones debe conocer de estaciones terrenas, la propagación de sus ondas electromagnéticas, su comportamiento y las variables de pérdidas y ganancias de potencias durante el proceso de transmisión y recepción de mensajes, el multiplexaje por división de tiempo y de frecuencia, ya que ese es el todo de la especialidad de telecomunicaciones, conocer bien todo el contexto, evaluarlo y preparar una plataforma robusta para la instalación y mantenimiento, a través de un buen presupuesto de enlace. Considerar todos los factores de adición o sustracción durante los procedimientos de transmisión y recepción de mensajes antes, durante y después del proceso de comunicaciones. No son suficientes unos buenos equipos de emisión con medios inalámbricos y del despeje de la línea de vista, necesita conocer y calcular el presupuesto de potencia de enlace. Utilizar equipos de radio Transmision con potencias sobre los niveles no implica que sea efectivo el procedimiento, pudiendo violentar las normas legales de la región e invadir o solapar otras señales adyacentes del sistema espectral radio eléctrico.

4 ESTACIONES TERRENALES DE COMUNICACIONES La principal función de la estación terrena es la adecuación de las señales de TV para su transmisión al satélite, desde donde se realiza la radiodifusión de las mismas. Dependiendo del tipo de estación, ésta se puede encargar de transmitir y/o recibir información, controlar el estado del satélite y su situación orbital. Los tipos principales de estaciones son: Pequeñas estaciones receptoras de TV por satélite DBS; estaciones terrenas portátiles (deportes, conferencias); Estaciones o terminales VSAT, Terminales de Abertura Muy Pequeña (redes de difusión, transmisión de datos privados, intercambio de datos, etc); y Grandes estaciones de comunicaciones internacionales. Su diseño es conceptualmente el mismo que una estación convencional de comunicaciones dado que, en principio, el procesamiento de la señal a transmitir es similar en todos los casos. Por consiguiente, la estación estará formada por el susbistema de antena, subsistema de seguimiento, transmisión/recepción en radiofrecuencia, etapa de conversión de frecuencia, modulación-demodulación, conexión con el Centro de Programas y suministro de energía eléctrica.

Las cadenas de recepción no son estrictamente necesarias, ya que la radiodifusión implica una comunicación unidireccional, sin embargo, es muy conveniente poder supervisar las portadoras transmitidas a través del satélite, por lo que se debe considerar a las cadenas de recepción como parte integrante de la estación. El dimensionado, configuración e interconexión de sus diferentes subsistemas estará en función de las características técnicas del satélite, del número de canales a transmitir, así como la filosofía de redundancia que se adopte para los diferentes subsistemas.

5 Antena Cassegrain de 6,3 mts. La estación terrena está ubicada en Santiago (Chile) y posee las más completa y moderna tecnología para asegurar un 99,98% de up-time. El sistema emisor está formado por una antena parabólica tipo Cassegrain de 6mts de diámetro, 2 HPA´s de 700 Watts cada uno y conectados en modalidad hot-stand-by, full redundantes. Se utilizan moduladores 8PSK y FEC ¾, asegurando una tasa de transmisión de unos 58Mbps. La vía de transmisión consta de : Interconexión con las señales de entrada de la banda base. Procesamiento de la banda base. Convertidor de IF a RF. Amplificador de gran potencia AGP. Klinston de gran potencia. Alimentación de la antena. Antena parabólica.

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Para la recepción podemos considerar que es como la imagen de un espejo:     

Antena parabólica. Convertidor de RF a IF . Procesamiento de la banda base. Interconexión con la salida de la banda base. Amplificador de nivel bajo de ruidos de alimentación ANBA.

El diseño de las estaciones terrestres ha progresado mucho. Además de las estaciones terrestres fijas que desempeñan papeles estratégicos existen:   

Terminales de abertura muy pequeña TAMP. Estaciones terrestres transportables. Estaciones de conexión portátiles ligeras de transporte aéreo.

7 Unidades interior y exterior de una estación terrena

Equipamiento básico de una Estación Terrenal

En una estación terrena habrá en general muchos transmisores y receptores multiplexados sobre una misma antena para proporcional una comunicación canalizada a transpondedores separados. Los transmisores son mucho más caros que los receptores, y su precio aumenta proporcionalmente a la potencia que se requiera transmitir. Ello se debe por una parte a que el número de receptores fabricados es mucho mayor, pero también porque sus requerimientos en cuanto a ancho de banda, estabilidad en frecuencia y control de potencia no son tan difíciles de lograr. Los más importantes componentes de RF de una estación terrena son sin duda el Amplificador de bajo ruido del receptor (LNA o Low Noise Amplifier) y el amplificador de alta potencia del transmisor (HPA o High Power Amplifier). También son importantes los convertidores de frecuencia para pasar de frecuencia intermedia FI a frecuencias de microondas.

AMPLIFICADORES DE BAJO RUIDO Los amplificadores paramétricos refrigerados criogénicamente son los LNA más ampliamente utilizados en las grandes estaciones terrenas. Para las estaciones de mediano y pequeño tamaño como las receptoras de TV en los que el coste es más crítico se prefieren los amplificadores de GaAsFET con refrigeración electrotérmica. Los LNA utilizados en las estaciones terrenas cubren usualmente un rango de frecuencias de unos 500 MHz de anchura a 4 GHz, o bien de 750 MHz a 11 GHz. Dichos dispositivos están normalmente duplicados en las grandes estaciones (redundancia uno a uno), tal y como se ve en la anterior figura, de manera que un fallo en el LNA activo produce inmediatamente la activación del LNA secundario. En las estaciones terrenas que utilizan técnicas de duplicado de ancho de banda usando polarización dual la redundancia es del tipo uno a dos. AMPLIFICADORES DE GRAN POTENCIA Las grandes estaciones terrenas utilizan con frecuencia un gran número de amplificadores de potencia (HPA o High-Power Amplifiers) con niveles de potencia de salida superiores a los 8.5 kW. La configuración empleada depende del número de portadoras a transmitir y de si se emplean señales FDM o TDM. La configuración más común emplea un HPA para cada uno de los transpondedores instalados. A 6 GHz, suelen emplearse HPAs de anchos de banda de entre 40 y 80 MHz bien sean amplificadores de tubo de onda progresiva (TWTA) refrigerados por aire o klystrons refrigerados por agua. Los TWTA tienen anchos de banda mayores que los klystrons llegando hasta los 500 MHz a 6GHz y permitiendo que se les sintonice a la banda de cualquiera de los transpondedores. La transmisión FDM de varias portadoras a uno o más transpondedores requiere un amplificador de potencia lineal si se quiere evitar la intermodulación. En una estación terrena ni la potencia de entrada ni la eficiencia son problema, y por tanto pueden permitirse considerables back-off a la entrada de los amplificadores para asegurar el funcionamiento lineal y baja intermodulación. Típicamente, un HPA de 3kW operará con 12 o 14 dB de back-off de entrada, proporcionando un rango de salida de 300 a 500 W. Cuando se utilizan varios HPAs con una antena, se requiere una red adicional para sumar sus salidas en una guía de ondas simple. Las redes selectivas en frecuencia y las uniones híbridas de guíaondas se utilizan para acoplar los HPAs, con unas pérdidas típicas de 4 dB por HPA. Como resultado, un HPA de 3kW de funcionamiento con back-off de 10 dB podría proporcionar únicamente 120 W a la antena de la estación terrena. Los sistemas de canal único por portadora (SCPC o Single channel per carrier) utilizan una frecuencia de transmisión separada para cada canal. Dichas frecuencias son generadas por un sintetizador de frecuencias programable y modulan la señal a la frecuencia de transmisión. En una estación terrena de grandes dimensiones, las salidas de los convertidores de frecuencia se suman con acopladores híbridos, y la señal FDM resultante se aplica al HPA. Sin embargo, en las estaciones de pequeño tamaño sólo son necesarios unos pocos canales, por lo que es posible utilizar amplificadores de estado sólido para los HPA, tomando uno de estos amplificadores para cada canal. Los HPAs de estado sólido tienen la ventaja añadida de que no requieren altos voltajes. El equipamiento de alto voltaje tiende a sufrir muchos más fallos que el de bajo voltaje, y es mucho más grande y pesado. En estaciones terrenas transportables los amplificadores HPA de estado sólido son muy atractivos. Sin embargo, la reducción del tamaño de la antena requiere una potencia de transmisión mayor, por lo que las estaciones terrenas transportables también requieren grandes potencias de transmisión.

9 SISTEMAS FDM Los sistemas FDM transmiten y reciben gran cantidad de señales de voz o datos mediante la asignación de diferentes frecuencias a cada canal, bien sea en radiofrecuencia, banda base o ambas. Los canales de voz son recopilados de una extensa área geográfica y enviados vía gateway. En los sistemas internacionales, la gateway está localizada en una gran ciudad, y el tráfico internacional de varios países puede ser enrutado a través de ella. Los canales vocales de cada país o estación terrena que son enrutados, se combinan en grupos en una estación internacional de conmutación y enviadas entonces a la estación terrena apropiada. No es esencial que ambos caminos de ida y vuelta sean vía satélite. Ello reduce el retardo de ida y vuelta en un enlace telefónico de larga distancia, por ejemplo. La siguiente figura muestra un diseño típico para un equipo de control de una estación terrena FDM/FDMA correspondiente al equipamiento de Fi y banda base de la figura genérica anterior. La sección de transmisión, mostrada en la parte a) de la figura, acepta señales en banda base del interfaz terrestre y los reparte en grupos FDM para diferentes destinos. En un sistema FDM/FDMA cada ruta de una estación terrestre a otra tiene una frecuencia propia. Así, los canales en banda base deben ser trasladados a la frecuencia RF apropiada según su estación de destino. El sistema de la figura utiliza una doble conversión de frecuencia con dos frecuencias intermedias, 70MHz y 770MHz. Cada canal es llevado a una portadora de radiofrecuencia en el espectro de transmisión. La señal FDM consistente en al menos 12 canales telefónicos o incluso hasta 1872, es modulada en una portadora de FI de 70MHz. Los filtros FI de 70 MHz definen el ancho de banda de la señal FM resultante. Su ancho de banda ronda entre los 1.25 y 36 MHz dependiendo del tamaño de la portadora, y se ha de añadir un ecualizador para compensar el retardo de grupo del enlace ascendente. La portadora de RF de 70MHz es entonces reconvertida a 770MHz donde se recombina con otra portadora para dar lugar a una señal compuesta FM/FDMA. Dicha señal es finalmente trasladada a 6GHz para su amplificación por el Amplificador de Alta Potencia.

Los sistemas FDM requieren un gran control de potencia cuando más de una portadora se accede a un transpondedores único para evitar excesiva intermodulación en el enlace descendente. SISTEMAS TDM Los sistemas TDM utilizan división en el tiempo para entrelazar señales digitales en tramas que son secuencialmente transmitidas a través de transpondedores separados. El equipamiento requerido por estos sistemas es muy diferente del que necesitan los FDM/FDMA. La figura siguiente muestra los aspectos más relevantes de los elementos de banda base y frecuencia intermedia de dichos sistemas, que son utilizados principalmente en sistemas de alta velocidad:

11 Servicios y costos

Odyssey

Constellation (antiguo Iridium Aries)

ICO antiguo Globalstar Inmarsat-P

Voz, data, fax, radiomovil, Voz, data, Tipos de fax, Servicios Mensajería, radiomovil ubicación de posición

Voz, data, fax, radiomovil , servicio de mensajería Voz, data, fax corta, ubicación posición

Teledesic Ellipso

Voz, data, fax, radiomovil, mensajería, ubicación de posición

Voz, data, fax, radiomovil, video

Voz, data, fax, radiomovil, mensajería, ubicación de posición 4.15

4.8

Adaptable 2.4 / 4.8 4.8 / 9.6

2.4 / 4.8

Data (kbps) 9.6

2.4

7.2

2.4

16 - 2048 0.3 - 9.6

Modulación QPSK

QPSK

Circuitos de voz por 2300 satélite

4500

2000 - 3000

1100 (limitado por la potencia)

100000 16 kbps -por canal

¿Terminales en modo Si dual?

¿Conexión al terminal Si usuario?

Portátil

Costo del sistema (en 1800 Mio. de US$)

2600

2000

1700

3700

9000

750

700

300 – 700

2500 - 3000

1000

Tiempo de vida util (en 10 años)

7.5

5; 5

Rata de llama- das 0.65 en US$/ min.

1-2

0.35 - 0.55

0.5

Programado Para el

2000

1998

2001

1998

Voz (kbps)

OQPSK

Costo de 300 Terminales de usuario en US$

2000

Orbitas

Odyssey

ICO (antiguo Globalstar InmarsatP)

Constellation (antiguo Iridium Aries)

Teledesic

Ellipso

Tipo de Orbita

MEO

ICO

LEO

HEO; MEO

Altitud (km)

10354

10355

1400

1018

780

695-705

7846 8040

Numero de Satélites

12 + 3 de 10 + 2 de 48 + 8 de 48 reserva reserva reserva

840 + hasta 66 +6 84 de 10; 6 resev. reserva

Numero de planos

2; 1

Inclinación (grad.)

86.4

98.16

116.5; 0

Periodo(minutos)

359.53

358.9

114

105.3

100.13

98.77

180; 280

Tiempo promedio de 47.27 Visibilidad(minutos)

57.80

8.21

5.54

1.74

; 41.77

Angulo mínimo de inclinación para el 22 terminal del usuario (grad.)

8.2

10; 10

Retardo mínimo de propagación 34.6 unidireccional para el enlace móvil (ms)

34.5

4.63

3.39

2.60

2.32

Retardo máximo de propagación 44.3 unidireccional para el enlace móvil (ms)

48.0

11.5

8.22

3.40

38.7; 38.7

Angulo de elevación mínimo de LES por -compuerta (grad.)

Numero de LESs por 10 - 11 compuertas

~100

15 - 20

Global

Casi global (ranura de Al norte de los 2 grados 50 grados de la en cada latitud sur polo)

Cobertura

La masa Global continental

Dentro de los +/- 70 Global grados de latitud

520;

Orientar direccionar antenas

o las

15 Levantamiento Georreferencial con GPS de coordenadas Geogrรกficas

Enlaces microondas Programaci贸n de equipos a trav茅s Caseta de repetici贸n de un Master Site