ITU-R M 1090 SPANISH-1994 FREQUENCY PLANS FOR SATELLITE TRANSMISSION OF SINGLE CHANNEL PER CARRIER (SCPC) CARRIERS USING NON-LINEAR TRANSPONDERS IN THE MOBILE-SATELLITE SERVICE《卫星业.pdf

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1、Rec. UIT-R M.1090 1RECOMENDACIN UIT- R M.1090PLANES DE FRECUENCIAS PARA LA TRANSMISIN POR SATLITE DE PORTADORASDE UN SOLO CANAL MEDIANTE TRANSPONDEDORES NO LINEALESEN EL SERVICIO MVIL POR SATLITE(Cuestin UIT-R 87/8)(1994)Rec. UIT-R M.1090La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT,considerandoa) qu

2、e pueden transmitirse varias portadoras de un solo canal (SCPC single channel per carrier) por untranspondedor de satlite en sistemas de comunicaciones por satlite;b) que, para la utilizacin eficaz de la potencia del satlite, el transpondedor funcionara en la regin prxima a lasaturacin, en cuyo caso

3、 el ruido de intermodulacin afecta la calidad de la seal;c) que los productos de intermodulacin que caen en los intervalos de frecuencias de los canales de sealocupados se pueden reducir colocando adecuadamente los canales dentro de la anchura de banda disponible;d) que hay que elaborar planes de fr

4、ecuencias en los que se utilice eficazmente la anchura de banda;e) que en el anexo se analiza la asignacin de frecuencias con un mnimo de productos de intermodulacin,recomienda1. que el procedimiento descrito en el anexo para minimizar los productos de intermodulacin seleccionandoadecuadamente las a

5、signaciones de frecuencias portadoras, se utilizar como un instrumento de diseo en el sistema decontrol de un sistema mvil por satlite para determinar la asignacin preferida de portadoras con miras a minimizar elruido de intermodulacin.Nota 1 Es necesario continuar los estudios en relacin con los si

6、guientes temas cuando se consideran sistemas reales: la asignacin dinmica de canales; la anchura de banda restringida, lo que puede significar que la seleccin de posibles canales es limitada; las portadoras sern normalmente activadas por la voz; el control dinmico de potencia.ANEXO 1Elaboracin de pl

7、anes de frecuencias para la transmisin por satlite de portadoras SCPCa travs de transpondedores no lineales1 IntroduccinEn los sistemas de telecomunicacin por satlite se transmiten varias portadoras monocanal (SCPC) por unsolo transpondedor. Para la utilizacin eficaz de la potencia del satlite, el t

8、ranspondedor funcionar en la regin nolineal, en cuyo caso, el ruido de intermodulacin influye en la calidad de la seal.Los productos de intermodulacin que caen en los intervalos de frecuencias de los canales ocupados puedenreducirse colocando debidamente los canales en la anchura de banda disponible

9、. La separacin por el procedimiento deBabcock, es un ejemplo tpico de este mtodo, en el que los canales estn completamente exentos de ruido deintermodulacin de tercer orden. Sin embargo, ese plan de frecuencias sin intermodulacin no ser necesariamentedeseable debido a la utilizacin ineficaz de la an

10、chura de banda disponible, sobre todo cuando hayan de acomodarse2 Rec. UIT-R M.1090bastantes canales. Por ejemplo, para acomodar 20 canales, se requerira una anchura de banda de ms de 10 veces la deun plan que utilizar intervalos de frecuencia adyacentes. Por tanto, es preciso desarrollar planes de

11、frecuencia queeconomicen anchura de banda y una forma de lograrlo es permitir que caigan en los canales algunos productos deintermodulacin, siempre que la degradacin de la calidad de la seal sea aceptable.En este anexo se examina la asignacin de frecuencias segn este mtodo, denominado en adelante as

12、ignacinde frecuencias con intermodulacin mnima.2. Portadoras SCPC de igual nivel2.1 Relacin entre la anchura de banda asignada y los productos de intermodulacinTericamente es difcil determinar planes de frecuencias con intermodulacin mnima. Sin embargo, el nmeromnimo obtenible de productos de interm

13、odulacin que caen en el canal de trfico ms desfavorable se puede estimarmediante un lmite inferior derivado tericamente.La fig. 1 muestra los lmites inferiores derivados tericamente del nmero de productos de intermodulacin detercer orden del tipo (1+ 2 3) que caen en el canal de trfico ms desfavorab

14、le en funcin de la anchura de bandaasignada y del nmero de canales que han de acomodarse. En dicha figura, el nmero de productos de intermodulacin,que es proporcional a la potencia de ruido de intermodulacin, se normaliza por medio del nmero obtenido en el canalde trfico ms desfavorable por un plan

15、que utilizar intervalos de frecuencias adyacentes. El resultado se expresaentonces en dB. Para fines prcticos, este ltimo plan se denomina en adelante plan de separacin igual mnima. Laanchura de banda asignada tambin se normaliza mediante la requerida para el plan de separacin igual mnima.2.2 Plan d

16、e frecuencias con intermodulacin mnimaEl plan de frecuencias con intermodulacin mnima se ha obtenido para fines prcticos mediante clculos decomputador. En el caso de un reducido nmero de canales de trfico, la solucin ptima puede lograrse examinandotodas las combinaciones posibles.Cuando se trata de

17、un gran nmero de canales de trfico, la solucin casi ptima que puede no ser ptimapero considerarse muy prxima puede obtenerse mediante un mtodo iterativo.Comparando los resultados con sus lmites inferiores, se observa que el nmero de productos deintermodulacin que caen en el canal de trfico ms desfav

18、orable de los planes de frecuencias de mnimaintermodulacin, puede estimarse eficazmente utilizando la curva correspondiente al lmite inferior para K = mostradoen la fig. 1.3 Portadoras SCPC de niveles mltiplesEn los futuros sistemas por satlite quizs sea conveniente efectuar la explotacin con estaci

19、ones terrenasmviles conformes a normas diferentes, con diferentes valores de G/T. Una posibilidad sera transmitir las sealesdestinadas a los diferentes tipos de estacin terrena con distintos niveles de p.i.r.e. desde el satlite. Incluso dentro de lossistemas que utilicen un solo tipo de estacin terr

20、ena mvil, podran utilizarse diferentes niveles de potencia de laportadora desde el satlite para diferentes servicios.Sin embargo, la inclusin de un gran nmero de portadoras con diferentes niveles de potencia en un mismotranspondedor no lineal de satlite, disponiendo las portadoras en asignaciones de

21、 canal seleccionadas arbitrariamente,podra conducir fcilmente a situaciones en las que el ruido de intermodulacin producido por ciertos canales derelativamente alta potencia deja inutilizables varios canales de relativamente baja potencia.3.1 Alternativas del plan de frecuencia de distintos nivelesE

22、n un plan de frecuencias capaz de acomodar fcilmente portadoras de distinto nivel se asignan portadoras alos canales elegidos de una serie de canales separados por igual, mediante el procedimiento de Babcock. Los canalesasignados resultantes estn totalmente exentos de ruido de intermodulacin de terc

23、er orden, por lo que pueden utilizarsepara portadoras de cualquier nivel de potencia. Sin embargo, en general, los planes de Babcock no son prcticos, amenos que el nmero de asignaciones de portadoras requerido sea pequeo, debido al ineficaz uso que hacen tales planesde la anchura de banda disponible

24、.Rec. UIT-R M.1090 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1212345AK = 40K = 30K = 20K = K = 50Anchura de banda normalizadaFIGURA 1Relacin entre el nmero de productos de intermodulacinque caen en el canal de trfico ms desfavorable yla anchura de banda asignadaNmeronormalizado deproductosdeintermodulacin(dB)D01Re

25、sultados obenidos: K: K: K: K: K= 20= 30= 40= 50= 100A Lmites inferioresK Nmero de canales de trfico: : FIGURE 1/M.1090.D01 = 20 CMCon planes Babcock mltiples puede obtenerse mayor eficacia a expensas de que los productos deintermodulacin de tercer orden caigan en canales asignados. Por ejemplo en e

26、l caso de un sistema de dos niveles, talesplanes se forman colocando dos planes de Babcock idnticos uno a continuacin de otro en frecuencia, pero separadospor una cantidad aproximadamente igual a la anchura de banda de uno de los planes idnticos, que se denominar en losucesivo plan Babcock de doble

27、nivel. Como ese plan proporciona todava una reduccin considerable del nmero deproductos de tercer orden en cada uno de los canales asignados con respecto a aquel que puede obtenerse conseparaciones de canal uniformes o aleatorias, el efecto de intermodulacin puede ser suficientemente bueno parafunci

28、onar con portadoras de distinto nivel.4 Rec. UIT-R M.1090En caso necesario, el funcionamiento del plan Babcock doble puede mejorarse en cualquier canal asignadoelegido suprimiendo su canal asignado gemelo en la otra mitad del plan. Al hacer esto, el canal elegido quedatotalmente libre de productos d

29、e intermodulacin de tercer orden. En consecuencia, estos canales mejorados puedenutilizarse para portadoras con una potencia inferior o superior a la de otros canales del plan. Si bien la eficacia deanchura de banda de este plan es mejor que la de un plan Babcock, sigue utilizando la anchura de band

30、a en formaineficaz, y slo es til cuando se requiere un reducido nmero de canales asignables.Pueden lograrse planes ms eficaces desde el punto de vista de la anchura de banda a expensas de mayoresniveles del ruido de intermodulacin que cae en las portadoras de los canales. Se han sugerido dos mtodos

31、denominadosmtodos de la zona especializada y mtodo de intercalacin para mejorar considerablemente la eficacia deutilizacin de la anchura de banda proporcionando al mismo tiempo una reducida potencia de ruido de intermodulacinen los canales con portadoras.En el mtodo de la zona especializada se propo

32、rciona una banda de frecuencias especializada dentro de laanchura de banda disponible para portadoras del mismo nivel de potencia, situndose las portadoras dentro de la bandade frecuencias especializada que ser utilizada exclusivamente por ellas. Si las bandas de frecuencias especializas sesitan ade

33、cuadamente dentro de la totalidad de la anchura de banda, la banda para las portadoras de pequeo nivel podrestar libre de los productos de intermodulacin producidos por las portadoras de mayor nivel. Si es posible separar lasdos bandas especializadas por una banda no asignada, podra reducirse an ms

34、la posibilidad de los productos deintermodulacin producidos por las portadoras de mayor nivel que caen dentro de la banda de frecuencias especializadaspara las portadoras de menor nivel.En el mtodo de intercalacin, la portadora de nivel i-simo se sita solamente sobre los intervalos defrecuencias num

35、erados con el nmero (Mj+i) donde M representa el nmero de niveles de portadora, i es un enterocomprendido entre uno y M, j es un entero comprendido entre 0 y (B/M 1) y B es el nmero total de intervalos defrecuencia asignables. Con este mtodo, los productos de intermodulacin producidos por tres porta

36、doras de un ciertonivel de potencia caen necesariamente en los intervalos de frecuencia correspondientes a portadoras del mismo nivel depotencia, y as los productos de intermodulacin provocados por portadoras de mayor nivel no caern en los intervalosde frecuencia correspondientes a portadoras de baj

37、o nivel. En el caso de un sistema de doble nivel, por ejemplo, elmtodo de intercalacin conduce a un plan pares-impares en el cual las portadoras de alta potencia estn situadas enintervalos con numeracin par y las portadoras de baja potencia corresponden a intervalos de numeracin impar.En el caso de

38、un sistema de doble nivel, los productos creados de tercer orden pueden clasificarse en una de lasocho categoras indicadas en el cuadro 1. El cuadro muestra tambin las potencias relativas aproximadas de cada clase deproducto, suponiendo que la relacin entre las portadoras de baja y alta potencia es

39、igual a r. La ventaja conseguidacon los planes basados en el mtodo de la zona especializada y el mtodo de intercalacin es que los productos deintermodulacin de mayor potencia de la categora 1, no caen en los intervalos de frecuencia donde estn situadas lasportadoras de baja potencia. En muchos casos

40、 el mtodo de la zona especializada puede proporcionar una mayorreduccin del nmero de productos de intermodulacin que caen en canales correspondientes a portadoras de pequeapotencia, que el mtodo de intercalacin.Pueden establecerse planes reales de frecuencias, mediante el siguiente procedimiento. En

41、 primer lugar sedeterminan las posiciones de las portadoras de nivel ms bajo dentro de los intervalos de frecuencia correspondientes,utilizando un mtodo iterativo. Seguidamente se determinan las posiciones de las portadoras del siguiente nivel pequeodentro de sus intervalos de frecuencias, mediante

42、el mtodo iterativo haciendo mxima la relacin de potencias portadorams desfavorable/ruido de intermodulacin (C/IM) entre todas las portadoras ya situadas. Se repite el procedimientonivel por nivel, hasta que se determinan las posiciones de las portadoras de todos los niveles.3.2 Funcionamiento tpico

43、de un plan de doble nivelA fin de comparar los dos mtodos de asignacin para sistemas multinivel, se ha evaluado la mejora de larelacin C/IM para casos tpicos de sistemas de dos niveles y tres niveles. Se entiende por mejora de la relacin C/IM lacuanta de la mejora de la relacin C/IM ms desfavorable,

44、 comparada con la correspondiente al plan de frecuencias enel que las portadoras de nivel ms bajo estuvieran igualmente separadas y se eligieran las portadoras de forma que semantuviera la misma potencia de salida en el transpondedor del satlite. Para el sistema de dos niveles se supone quediez port

45、adoras con un cierto nivel y diez portadoras con un nivel 10 dB superior, comparten un transpondedor. Para elsistema de tres niveles se supone que diez portadoras de un cierto nivel (L), diez portadoras con nivel 7 dB mayor y diezportadoras con nivel 10 dB mayor que L comparten el transpondedor. Ade

46、ms, para ambos casos, se ha supuesto unaanchura de banda normalizada igual a tres.En el cuadro 2 se resume el funcionamiento de los planes de frecuencias obtenidos. Del cuadro se deduce queel mtodo de la zona especializada podra proporcionar una mejor relacin C/IM en los canales de portadoras de baj

47、apotencia que el mtodo de intercalacin.Rec. UIT-R M.1090 5CUADRO 1Categoras y potencias relativas de productos de intermodulacin de tercer orden y canalesen los cuales caen los productos, para un plan de frecuencias de doble nivelCategora Tipo PotenciaCanales en los que caen los productosdel product

48、o del producto relativaMtodo de la zona especializada Mtodo de intercalacin1 h+ h h1 Para portadoras H Para portadoras H2 h+ h th+ t hr Para portadoras L Para portadoras L3 h+ t tt+ t hr2Para portadoras H y L Para portadoras H4 t+ t tr3Para portadoras H y L Para portadoras L52hh1/4 Para portadoras H y L Para portadoras H62htr/4 Intervalos no utilizados Para portadoras L72thr2/4 Para portadoras H y L Para portadoras H82ttr3/4 Para portadoras H y L Para portadoras LNota 1 hse utiliza para indicar un intervalo de frecuencias correspo