ITU-R BO 1696 SPANISH-2005 Methodologies for determining the availability performance for digital multiprogramme broadcasting-satellite service systems and their associated feeder .pdf

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1、 Rec. UIT-R BO.1696 1 RECOMENDACIN UIT-R BO.1696 Metodologa para determinar las caractersticas de disponibilidad de los sistemas multiprograma del servicio de radiodifusin por satlite y sus enlaces de conexin asociados que funcionan en las bandas planificadas (Cuestin UIT-R 3/6) (2005) Cometido Esta

2、 Recomendacin propone metodologas para determinar los objetivos de calidad de los sistemas digitales que funcionan en la banda 11,7-12,7 GHz, y establece objetivos de disponibilidad para los sistemas digitales que son superiores a los de los sistemas analgicos. En el Anexo 1 de la presente Recomenda

3、cin figuran ejemplos de implementaciones de las metodologas recomendadas, as como soluciones exactas y aproximadas. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que los sistemas digitales multiprograma se estn utilizando actualmente en el servicio de radiodifusin por satlite (SRS);

4、b) que la calidad de los sistemas digitales multiprograma es importante para las administraciones que implementan dichos sistemas; c) que las caractersticas de disponibilidad del sistema ofrecen un punto de referencia importante para evaluar la calidad relativa de las asignaciones al SRS de una admi

5、nistracin, en el caso de que la asignacin se implemente con un sistema digital multiprograma; d) que las caractersticas de recepcin de un sistema digital multiprograma son significativamente distintas de las caractersticas de recepcin de un sistema analgico MF; e) que el objetivo de calidad de los a

6、ctuales Apndices 30 y 30A del Reglamento de Radiocomunicaciones en cuanto a mantener una relacin C/N igual o mejor a 14 dB durante el 99% del mes ms desfavorable, se basa en la transmisin analgica MF; f) que, debido a estos factores, conviene elaborar un objetivo de calidad en cuanto a disponibilida

7、d, especficamente para los sistemas digitales multiprograma; g) que toda metodologa para determinar las caractersticas de disponibilidad de los sistemas digitales multiprograma del SRS debe reconocer la amplia gama de umbrales de la relacin C/N en la que funcionan los diversos sistemas; h) que la el

8、aboracin de un objetivo de calidad de un sistema digital multiprograma no slo es til para la banda planificada del SRS, sino tambin para otras bandas del SRS, por ejemplo, la banda 17/21 GHz, 2 Rec. UIT-R BO.1696 considerando adems a) que la calidad de los sistemas digitales multiprograma puede cara

9、cterizarse mediante la evaluacin de la disponibilidad del sistema correspondiente al punto casi sin errores (QEF)1el cual se asocia a la recepcin de la imagen con gran calidad, reconociendo a) que aunque muchos enlaces operacionales de sistemas digitales multiprograma del SRS tienen una disponibilid

10、ad del enlace QEF y mejor del 99,5% del mes ms desfavorable (o aproximadamente el 99,86% de un ao medio en la mayora de las zonas hidrometeorolgicas), la disponibilidad requerida se determina mediante objetivos especficos de calidad del sistema; b) que la Recomendacin UIT-R BO.1516 Sistemas de telev

11、isin digital multiprograma para utilizacin por satlites que funcionan en la gama de frecuencias 11/12 GHz, recomienda, entre otras cosas, la seleccin de uno de los cuatro sistemas de transmisin descritos en el Anexo 1 de dicha Recomendacin al implementar los servicios de televisin digital multiprogr

12、ama por satlite; c) que la Recomendacin UIT-R BO.1516 muestra que los valores de la relacin C/N en el punto QEF para dichos sistemas se extiende a lo largo de una amplia gama de valores y que pueden efectuarse compromisos entre parmetros primarios del enlace digital para cumplir los objetivos de cal

13、idad, recomienda 1 que las administraciones utilicen las metodologas del Anexo 1 a esta Recomendacin para determinar las caractersticas de disponibilidad de los sistemas digitales multiprograma del SRS y sus enlaces de conexin asociados que funcionan en las bandas planificadas; 2 que los sistemas di

14、gitales multiprograma presenten, a ttulo orientativo, caractersticas QEF durante al menos el X% del mes ms desfavorable; 3 que al implementar los sistemas digitales multiprograma se mantenga un valor objetivo de la C/N (mnima C/N + Z) dB en la zona de servicio o en la zona de cobertura durante al me

15、nos el X% del mes ms desfavorable. Como orientacin, puede tomarse el 99,5% como valor por defecto de X. Los valores de la relacin C/N mnima se definen en el Cuadro 1 (tambin se describen en el Cuadro 2 de la Recomendacin UIT-R BO.1516). El valor Z es el margen de degradacin adicional2. 1El QEF se re

16、fiere generalmente para una BER aproximada de un error binario por hora o por da. Cuando un sistema digital multiprograma funciona con una BER igual o superior a la del punto QEF, la calidad de la imagen resulta nicamente una funcin de las proporciones y algoritmos de compresin de vdeo que se utilic

17、en, y no es funcin de la BER del canal. Cuando un sistema digital multiprograma funciona con una BER inferior o peor a la del punto QEF, la calidad de la imagen resulta ser funcin de las proporciones y algoritmos de compresin vdeo y de la BER del canal. 2El valor de Z es la suma de Z1y Z2. En el cas

18、o del Sistema C y del Sistema D del Cuadro 1, se necesita un margen adicional Z1para las distorsiones de la implementacin con circuitos y del transpondedor del satlite. Como orientacin, puede tomarse un valor de 1,8-2,3 dB, dependiendo de la modulacin utilizada, como valor por defecto para Z1. Z2es

19、el margen teniendo en cuenta la interferencia procedente de los satlites del SRS propios e interregionales, el ruido del enlace ascendente y la interferencia procedente de otras fuentes. Es necesario determinar el valor de Z2para cada caso especfico, teniendo en cuenta el entorno operativo y de inte

20、rferencia de cada sistema. Rec. UIT-R BO.16963CUADRO 1 C/N mnima para un funcionamiento QEF (dB) (tomada del Cuadro 2 de la Recomendacin UIT-R BO.1516) Modulacin y codificacin Sistema A Sistema B Sistema C Sistema D Modos de modulacin con soporte individual y en la misma portadora MDP-4 MDP-4 MDP-4

21、MDP-8, MDP-4, y MDP2 Requisito de la C/N (dB) C/N para QEF(1)C/N para QEF(2)C/N para QEF(3)C/N para QEF(4)Cdigo de modos MDP-2 Conv. 1/2 No utilizado No utilizado No 0,2 5/11 No utilizado No utilizado 2,8/3,0 No utilizado 1/2 4,1 3,8 3,3/3,5 3,2 3/5 No No utilizado 4,5/4,7 No utilizado 2/3 5,8 5 5,1

22、/5,3 4,9 3/4 6,8 No utilizado 6,0/6,2 5,9 4/5 No utilizado No utilizado 6,6/6,8 No utilizado 5/6 7,8 No utilizado 7,0/7,2 6,8 6/7 No utilizado 7,6 No utilizado No utilizado MDP-4 Conv. 7/8 8,4 No utilizado 7,7/7,9 7,4 MDP-8 Retcula No utilizado No utilizado No utilizado 8,4 (1)Con una BER redondeo (

23、X-Y)/0,1 debe ser suficiente, siendo el redondeo (x) el siguiente entero mayor que x. Paso 5: Se definen M valores igualmente espaciados en el intervalo 10X/10 dw, 10Y/10 y se les denomina w(n), donde para n = M j + 1 se obtiene w(M j + 1) = 10Y/10 (j 1) *dw; dw = (10Y/10 10/10)/(M 2) y j = 1, , M.

24、El grupo w(n) define los valores de +cinen los que se definirn las funciones de densidad de probabilidad del enlace ascendente y del enlace descendente. Paso 6: Para j = 1 a M si w(j) 10Yu/10se hace Pu(j) = 0; y tambin, se calcula la Apu(pu) requerida para que C/(N + I)u = 10 log w(j); se calcula la

25、 puasociada a esta Apuutilizando la Recomendacin UIT-R P.618; se hace Pu(j) = pu/100; fin. Fin del bucle. Al final de este paso, se tiene un grupo Pu(j) que define la FDA para los valores ucin +de inters (es decir; w(j). Paso 7: Se repite el Paso 5 para hallar Pd(j) dadas C/(N + I)d, Xde Yd. Al fina

26、l de este paso se tiene un grupo Pd(j) que define la FDA para los valores dcin +de inters (es decir; w(j). Paso 8: A la funcin de densidad de probabilidad de ucin +se la denomina fu() y a la de dcin +se la denomina fd() que se definen por: MjjPjPjwcinjfuuuu2,3,.,)()1()1(Prob)1( = += MjjPjPjwcinjfddd

27、d2,3,.,)()1()1(Prob)1( = += 18 Rec. UIT-R BO.1696 Paso 9: Se define k = m + j 1, y z(k) = w(m) + w(j) para m, j = 1, , M 1 y entonces k = 1, 2, , 2*M 3. Paso 10: Se aplica la convolucin de cada una de las funciones de densidad de probabilidad, de la siguiente manera: =113*2.,1)()()(MjduMkjkfjfkzf Va

28、se que si n no est en el intervalo 1, M 1, entonces fu(n) = 0 y fd(n) = 0. Paso 11: La funcin de densidad de probabilidad de la C/(N + I) combinada total viene dada por: Prob(C/(N + I) = 10 log z(k) = f(z(k) Paso 12: La disponibilidad del sistema, Ps, que es la probabilidad de que la C/(N + I) combi

29、nada total sea superior a un umbral, Z, viene dada por: =LkskzfP1)( donde L es tal que 10 log z(L) Z y 10 log z(L + 1) Z. 2 Disponibilidad aproximada del sistema El algoritmo siguiente describe un enfoque posible de implementacin de la metodologa de aproximacin descrita en el 2.3.3 del Anexo 1 para

30、determinar un lmite superior y un lmite inferior aproximado de la disponibilidad total del sistema, Ps. 2.1 Lmite superior El enfoque consiste en resolver en primer lugar dp y a continuacin ,up suponiendo que cuando en el enlace de inters haya atenuacin debida a la lluvia, en el otro enlace no. Para

31、 resolver ,dp se determina la C/(N + I)dobjetivo requerida para cumplir el umbral QEF de la C/(N + I) en el enlace ascendente con cielo despejado, a partir de la cual se obtiene un lmite superior de las prdidas de propagacin del enlace descendente con las cuales el sistema puede aproximarse al enlac

32、e descendente. Con un algoritmo repetitivo se determina entonces el aumento de la temperatura de ruido del receptor en funcin de la indisponibilidad del sistema y las prdidas de propagacin en el enlace descendente, llegando a una solucin convergente para la indisponibilidad total del sistema que, al

33、 aplicarla al enlace ascendente en condiciones de cielo despejado y al enlace descendente con desvanecimiento debido a la lluvia, se cumpla el umbral QEF de la C/(N + I). Para resolver ,up se calcula una primera estimacin de la indisponibilidad total del sistema ps, suponiendo un enlace descendente

34、ideal, es decir, sin desvanecimiento debido a la lluvia, a las nubes o al centelleo. Se vuelve entonces a calcular repetitivamente up suponiendo la psanterior para determinar el efecto del desvanecimiento debido a las nubes y al centelleo en la C/(N + I)dque afecta a la .up Esta repeticin acaba conv

35、ergiendo en una solucin final para psy .up Tal como se ha mencionado en el punto anterior, los modelos de propagacin de la Recomendacin UIT-R P.618-8 para el desvanecimiento debido a las nubes, la lluvia y el centelleo slo son vlidos a lo largo de una gama combinada de rebasamientos (puo pd) compren

36、dida entre 0,01% y 5%, viniendo el lmite inferior impuesto por el modelo de desvanecimiento debido al centelleo. En el procedimiento siguiente, se ampla esta gama hasta slo 0,001% suponiendo que el desvanecimiento debido al centelleo en 0,01% se mantiene para porcentajes inferiores. Rec. UIT-R BO.16

37、96 19 2.1.1 Clculo de dp Con el algoritmo siguiente se calcula .dp Paso 1: Utilizando las ecuaciones (1) a (4), se calcula la C/(N + I)dobjetivo en la que C/(N + I) = umbral QEF de la C/(N + I), suponiendo condiciones de cielo despejado en el enlace ascendente (Apu= 0; UPC = 0). Paso 2: Se hace pd=

38、0,001% y se calcula Apdy dT. Paso 3: Se calcula la C/(N + I)dutilizando los valores anteriores de Apdy dT. Paso 4: Si la C/(N + I)des superior a la C/(N + I)d, se hace dp = pd= 0 y se saltan los pasos restantes. Paso 5: Se calcula el valor de Apdque cumple la C/(N + I)dobjetivo, suponiendo que dT =

39、0. Paso 6: Utilizando la Recomendacin UIT-R P.618, se determina la indisponibilidad del enlace descendente, pdasociada a Apd. Paso 7: Se calcula el valor dT asociado a pd. Paso 8: Se vuelve a calcular la Apdque cumpla la C/(N + I)ddado el valor anterior de dT. Paso 9: Se repiten los pasos de 6 a 8 h

40、asta que la Apdrecalculada converja con un error aceptable (delta) en cuyo punto ddpp = se ha resuelto para el escenario de enlace ascendente con cielo despejado y enlace descendente con desvanecimiento debido a la lluvia. 2.1.2 Clculo de up y psTal como se ha examinado, puede dejarse de lado para e

41、stos clculos el desvanecimiento en el enlace ascendente debido a la lluvia y al centelleo. En ese caso Au= Aru. Paso 1: Utilizando las ecuaciones (1) a (4), se calcula la Arupara la que la C/(N + I) = umbral QEF C/(N + I) suponiendo que: no hay desvanecimiento debido a la lluvia en el enlace descend

42、ente (Ard= Acd= Asd= 0) y un control de potencia en el enlace ascendente mximo (UPC = UPCmx), de ser aplicable. Este valor inicial de Arurepresenta un lmite superior de la atenuacin debida a la lluvia en el enlace ascendente con la que el sistema puede establecer el enlace. Paso 2: Utilizando la Rec

43、omendacin UIT-R P.618 se determina la indisponibilidad del enlace ascendente, pu, asociada a Aru. Esto representa un lmite inferior de la indisponibilidad. Paso 3: Se calcula la indisponibilidad total, ps, utilizando la ecuacin (5) con up = puy la dp calculada en el 2.1 anterior. Paso 4: Se hace que

44、 pdsea una fraccin de psen la primera repeticin o se aumenta pden esta fraccin a partir de ah. La fraccin est relacionada con la precisin requerida. A modo de ejemplo, se fija que la fraccin sea diez veces inferior a la precisin deseada. Teniendo presente que el procedimiento es vlido para porcentaj

45、es de rebasamiento superiores a 0,001%, el tamao del escaln no puede ser inferior a 0,001%. 20 Rec. UIT-R BO.1696 Paso 5: Se calcula la Apdy la C/(N + I)dpara pdy sin atenuacin debida a la lluvia en el enlace descendente (Ard= 0), es decir, incluyendo nicamente el desvanecimiento debido a la absorci

46、n gaseosa, las nubes y el centelleo. Paso 6: Se vuelve a calcular la Arupara la que la C/(N + I) = umbral QEF de la C/(N + I), dada la C/(N + I)ddel Paso 5. Paso 7: Utilizando la Recomendacin UIT-R P.618, se determina la nueva indisponibilidad del enlace ascendente, pudada la Aru. Paso 8: Se vuelve

47、a calcular pshaciendo uupp = y utilizando la dp calculada en el 2.1 anterior. Paso 9: Se repiten los Pasos 4 a 8 hasta que la psrecalculada converja con un error aceptable (es decir, que cambie menos que su error aceptable con las repeticiones sucesivas). 2.2 Lmite inferior aproximado Con el algorit

48、mo siguiente se implementa una metodologa descrita en el 2.3.3.2 para determinar un lmite inferior aproximado de la disponibilidad total del sistema, Ps. Paso 1: Utilizando las ecuaciones (1), (3) y (4), se calcula la C/(N + I)dobjetivo en la que C/(N + I) = umbral QEF de la C/(N + I), suponiendo una C/(N + I)umuy superior al umbral QEF. Paso 2: Se hace pd= 0,001% y se calcula Apdy dT. Paso 3: Se calcula la C/(N + I)dutilizando los valores anteriores de Apdy dT. Paso 4: Si la C/(N + I)des superior a la C/(N + I)d, se hace dp = 0 y se saltan los pasos restantes hasta el Paso 10.