ITU-R S 1779 SPANISH-2007 Characteristics of fixed-satellite service systems using wideband spreading signals《使用宽带扩展信号的卫星固定业务系统的特性》.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.1779 1 RECOMENDACIN UIT-R S.1779 Caractersticas de los sistemas del servicio fijo por satlite que utilizan seales de dispersin de banda ancha (Cuestin UIT-R 270/4) (2007) Cometido La presente Recomendacin da ejemplos de utilizacin de las seales de dispersin de banda ancha en sistemas d

2、el servicio fijo por satlite (SFS). Sus tres anexos presentan someramente las tcnicas y los mtodos de implementacin de sistemas de transmisin para informacin de los operadores y los usuarios. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que las nuevas tcnicas de transmisin que utili

3、zan un espectro muy amplio pueden ser tiles en los enlaces ascendentes y/o descendentes del servicio fijo por satlite (SFS); b) que los sistemas del SFS que utilizan estas tecnologas pueden ser utilizados en nuevas aplicaciones y nuevos servicios; c) que las aplicaciones de sistemas del SFS que util

4、izan seales de dispersin de banda ancha son diferentes de otros sistemas del SFS por sus caractersticas; d) que los sistemas del SFS que utilizan seales de dispersin de banda ancha se distinguen de los sistemas del SFS actualmente instalados por sus caractersticas; e) que es necesario definir el efe

5、cto de interferencia que pueden provocar las emisiones de un sistema del SFS que utilice seales de dispersin de banda ancha; f) que sera til que los operadores de redes y los usuarios dispusieran de una fuente de informacin sobre las caractersticas de los sistemas del SFS que utilizan seales de disp

6、ersin de banda ancha, recomienda 1 que se utilicen los modelos de sistema y las caractersticas tcnicas de los Anexos 1 a 3 como ejemplos para la realizacin de sistemas de transmisin que utilizan seales de dispersin de banda ancha para sistemas del SFS. NOTA 1 Las descripciones de los Anexos 1 a 3 co

7、rresponden a los siguientes procedimientos, respectivamente: Anexo 1 Transmisin de informacin adicional sobre las seales de acceso mltiple por divisin en frecuencia convencionales (AMDF) del SFS. Anexo 2 Mejora de la capacidad efectiva de un canal en un sistema del SFS utilizando varios haces cerrad

8、os. Anexo 3 Reduccin del nivel de densidad de p.i.r.e. en un ngulo con respecto al eje para satisfacer los valores de las Recomendaciones UIT-R conexas. 2 Rec. UIT-R S.1779 Anexo 1 Sistema de satlite con seales de dispersin de banda ancha (tecnologa de secuencia directa (DS) 1 Introduccin En este an

9、exo se describen las tcnicas de transmisin que utilizan seales de dispersin de banda ancha, que en adelante se denominan, sistema de satlite de banda ancha, que pueden utilizarse para transmitir informacin adicional sin modificar el plan de frecuencias operacional del sistema SFS establecido. Una de

10、 las aplicaciones de este sistema sera la transmisin de mensajes de urgencia, por ejemplo avisos de terremotos, avisos de tsunami, etc. La Fig. 1 es una ilustracin de este tipo de aplicaciones. Si se piensa en la transmisin de seales de urgencia, es conveniente utilizar terminales de usuario compact

11、os y baratos, al alcance de todos. Los terminales con antenas pequeas (de baja ganancia) seran apropiados y facilitaran la instalacin y el mantenimiento. Los sistemas AMDF convencionales del SFS tienen antenas de alta ganancia que es necesario orientar en la direccin del satlite, debido a la directi

12、vidad de antena. La orientacin de la antena podr perderse accidentalmente, por ejemplo con los casos de terremoto o ciclones tropicales. Si los terminales que tienen antenas de baja ganancia no presentan este inconveniente, s pueden sufrir interferencia de los satlites adyacentes. La utilizacin de s

13、eales de dispersin permitir evitar en parte esta deterioracin por interferencia entre sistemas, gracias a la ganancia de dispersin. Por eso se utilizan seales de dispersin en este tipo de aplicaciones. Se han considerado las siguientes aplicaciones para utilizacin de esta tcnica: un sistema de satli

14、te con seales de dispersin de banda ancha que se superponen a las seales AMDF convencionales del SFS; un sistema de satlite con bandas dedicadas a las seales AMDF y a las seales de dispersin de banda ancha. En el siguiente punto se hace un balance del enlace en esta aplicacin utilizando distintos pa

15、rmetros del sistema SFS establecido y evaluando los resultados en funcin de la velocidad de transmisin de datos. Obsrvese que este anlisis est basado en la hiptesis de utilizacin de la tecnologa DS. Rec. UIT-R S.1779 3 FIGURA 1 Utilizacin de seales de dispersin de banda ancha para la transmisin de u

16、n trfico de emergencia 2 Aplicacin 1 Sistema de satlite con seales de dispersin de banda ancha superpuestas a las seales AMDF convencionales del SFS 2.1 Modelos del sistema La Fig. 2 es una representacin conceptual del sistema. En un anlisis preliminar del sistema de satlite de banda ancha se consid

17、eran dos modelos, el Modelo 1 y el Modelo 2 del Cuadro 1. El Modelo 1 corresponde a un nuevo sistema de satlite que utiliza un transpondedor de tipo regenerativo, y el Modelo 2 corresponde a un sistema de satlite existente que no tiene transpondedor de tipo regenerativo. Adems, el anlisis est basado

18、 en las hiptesis descritas a continuacin. FIGURA 2 Modelo del sistema de satlite que utiliza seales de dispersin de banda ancha 4 Rec. UIT-R S.1779 CUADRO 1 Caractersticas de los modelos de sistema de satlite de banda ancha Modelo 1 Modelo 2 Tipo de transpondedor Regenerativo No regenerativo Ancho d

19、e banda (ascendente/descendente) 36/240 MHz 36/36 MHz Principio de transmisin (ascendente/descendente) AMDF/ AMDF y seal de dispersin AMDF y seal de dispersin/ AMDF y seal de dispersin 2.1.1 Las seales de dispersin de banda ancha se superponen sobre el espectro del SFS existente, dentro de la atribu

20、cin del SFS. El ancho de la banda de estas seales de dispersin coincide con el ancho de la banda del transpondedor del SFS, en la que hay atribuciones para portadoras AMDF. Por tanto, las seales de dispersin utilizan la misma frecuencia que varias seales AMDF adyacentes de las mismas redes del SFS,

21、por lo que hay interferencia interna del sistema. 2.1.2 En el Modelo 1 se utiliza una transmisin convencional de banda estrecha para el enlace ascendente. Para el enlace descendente, las seales de dispersin de banda ancha se transmiten por un transpondedor que tiene una banda muy ancha prevista para

22、 el sistema de satlite de banda ancha, y las seales de banda estrecha se transmiten a travs de transpondedores convencionales de banda estrecha. En la Fig. 3 se representa una porcin de la cabida til del satlite de Modelo 1, que explica el procesamiento de las seales del enlace ascendente. FIGURA 3

23、Diagrama de transpondedor de satlite del Modelo 1 2.1.3 En el Modelo 2, las seales de dispersin de banda ancha del enlace ascendente se superponen al espectro AMDF existente; tanto las seales AMDF como las seales de dispersin de banda ancha se transmiten por el transpondedor convencional. En el enla

24、ce descendente, al igual que ocurre en el ascendente, los dos tipos de seales son procesados por el transpondedor convencional. 2.1.4 En el segmento espacial hay un solo satlite. Una sola estacin espacial procesa las seales de banda ancha y las seales de banda estrecha, y se utiliza una sola antena

25、para transmitir unas y otras en un solo haz de satlite. De otra parte, se supone que se utiliza un nuevo tipo de terminal que slo recibe las seales de dispersin del satlite. Los parmetros del receptor del sistema de satlite de banda ancha pueden ser independientes de los parmetros de los sistemas ya

26、 instalados del SFS. 2.1.5 Para facilitar los clculos, tanto las seales AMDF del SFS como las seales de dispersin de banda ancha son transmitidas desde la misma estacin terrena en el enlace ascendente; los dos tipos de receptores se encuentran en la misma posicin sobre la superficie de la Tierra, po

27、r lo que no es necesario tener en cuenta los diagramas de antena. Rec. UIT-R S.1779 5 2.2 Anlisis del balance del enlace y estimacin de calidad de funcionamiento Los balances del enlace determinan que la velocidad de transmisin de datos que se puede conseguir en las bandas de 14/12 GHz. Como el enla

28、ce ascendente utiliza un transpondedor y un esquema de transmisin convencionales, la velocidad de transmisin de datos del sistema de satlite de banda ancha estar determinada por los parmetros del enlace descendente. A continuacin se indica el procedimiento de clculo. Paso 1: Con los parmetros caract

29、ersticos de los sistemas SFS y el valor de portadora/interferencia, C/I, necesario para las portadoras AMDF, se calcula la p.i.r.e. del enlace descendente en el sistema de satlite de banda ancha, que a su vez determinar la relacin portadora/temperatura de ruido, C/T, en el receptor de las seales de

30、banda ancha. Paso 2: La relacin C/T en recepcin determinada permite calcular la velocidad de transmisin de datos ideal en el primer paso de este anlisis, suponiendo que no hay portadoras AMDF. Paso 3: Como en el paso 2, se calcula ahora la velocidad de transmisin de datos posible teniendo en cuenta

31、la interferencia de las portadoras AMDF en el sistema de satlite de banda ancha. En los siguientes apartados se explican en detalle estas operaciones. 2.2.1 Paso 1 Como se indica en la Fig. 4, las portadoras AMDF convencionales se transmiten en determinadas porciones de la anchura de banda del trans

32、pondedor, y las seales del sistema de satlite de banda ancha se superponen en toda la anchura de banda del transpondedor. Para empezar se establece el valor C/I necesario para las portadoras AMDF, siendo C la potencia de salida de una de las portadoras AMDF, y siendo I la potencia del sistema de sat

33、lite de banda ancha. En este anlisis se utiliza una relacin C/I de 20 dB. Despus de establecer la relacin C/I necesaria, se calcula el valor admitido de p.i.r.e. en la estacin espacial para el sistema de satlite de banda ancha, teniendo en cuenta el ancho de banda ocupado. A continuacin se calcula e

34、l valor C/T en recepcin del sistema, Rx C/T, que viene determinado por la siguiente ecuacin: Rx C/T = p.i.r.e. Lp Mlluvia+ G/T dB (1) siendo Lp, Mlluviay G/T, respectivamente, la prdida del trayecto en espacio libre entre el satlite y el receptor sobre la superficie de la Tierra, el margen para cond

35、iciones de lluvia y la relacin de ganancia/temperatura de ruido, G/T. 6 Rec. UIT-R S.1779 FIGURA 4 Superposicin de seales de satlite de banda ancha sobre portadoras AMDF en el enlace descendente 2.2.2 Paso 2 Con el valor de la relacin Rx C/T se puede calcular la velocidad de transmisin de datos posi

36、ble R: R = Rx C/T (Eb/N0)req+ 228,6 dB (2) donde (Eb/N0)reqes la relacin necesaria entre la energa por bit y el ruido (Eb/N0), y 228,6 es la constante de Boltzmann. Esta velocidad de transmisin de datos es el valor ideal estimado para estas circunstancias y suponiendo que no hay portadoras AMDF de b

37、anda estrecha. 2.2.3 Paso 3 Por ltimo, se calcula una velocidad de transmisin de datos posible para el sistema de satlite de banda ancha, considerando que hay mltiples portadoras AMDF de banda estrecha dentro de la anchura de banda del transpondedor. En este caso, la relacin Rx C/T de las portadoras

38、 AMDF en el enlace descendente ser considerada como interferencia en el sistema de satlite de banda ancha. La relacin global C/T para el Modelo 1 se obtiene sumando el valor C/T de recepcin del enlace descendente del sistema de satlite de banda ancha y la degradacin de este valor que resulta de la i

39、nterferencia de portadoras AMDF. Este procedimiento tambin se puede aplicar al caso del Modelo 2. El modelo de la utilizacin de canales de las portadoras AMDF, para el anlisis, est representado en la Fig. 5. Una utilizacin del 100% corresponde al caso de utilizacin de todo el espectro en el ancho de

40、 banda del transpondedor por mltiples portadoras AMDF de banda estrecha, y una utilizacin del 50% corresponde al caso de ocupacin de la mitad de la banda por las portadoras AMDF. Entonces, cuando la utilizacin de canales es del 100%, el sistema de satlite de banda ancha necesitar una ganancia de dis

41、persin superior en 20 dB al valor del Paso 2. Obsrvese que no se han considerado las bandas de guarda, para facilitar los clculos. La velocidad de transmisin de datos se calcula por el mismo procedimiento descrito en el Paso 2. Rec. UIT-R S.1779 7 FIGURA 5 Utilizacin de canales del 100% por las port

42、adoras AMDF en el enlace descendente 2.3 Resultados de los anlisis de balance del enlace En los Cuadros 2 y 3 se resumen los parmetros caractersticos del sistema del SFS y los valores de p.i.r.e. del sistema de satlite de banda ancha. Para un valor C/I de 20 dB, la densidad de p.i.r.e. de las seales

43、 de dispersin sera de 14,4 dB(W/MHz), como se indica en el Cuadro 3. CUADRO 2 Parmetros caractersticos de un sistema SFS Parmetro Enlace ascendente Enlace descendente Nota Ancho de banda por portadora 72,0 MHz 36,0 MHz p.i.r.e. por portadora 70,0 dBW 50,0 dBW Densidad de p.i.r.e. 51,4 dB(W/MHz) 34,4

44、 dB(W/MHz) CUADRO 3 Valores de p.i.r.e. en un sistema de satlite de banda ancha Sistema AMDF Enlace ascendente Enlace descendente Nota Densidad de p.i.r.e. de AMDF 51,4 dB(W/MHz) 34,4 dB(W/MHz) Del Cuadro 2 Relacin C/I necesaria (AMDF/sistema de satlite de banda ancha) 20,0 dB 20,0 dB Densidad de p.

45、i.r.e. del sistema de satlite de banda ancha 31,4 dB(W/MHz) 14,4 dB(W/MHz) Con el ejemplo de los Modelos 1 y 2 se describe de forma pormenorizada el balance del enlace y se resume en los Cuadros 4 a 7. Como se indica en el Cuadro 2, un ancho de banda de 72,0 MHz y un valor de p.i.r.e. de 70,0 dBW re

46、sultan en una p.i.r.e. de 67,0 dBW en una banda de 36 MHz de anchura en el Modelo 1. En el Modelo 2, la supresin del nivel de seal de dispersin de 20 dB por debajo del nivel de la seal AMDF resulta en un valor de p.i.r.e. de 47,0 dBW. La relacin C/T de recepcin Rx C/T se calcula con la ecuacin (1):

47、el valor Rx C/T del enlace ascendente es 134,5 y 154,5 dB(W/K) para los Modelos 1 y 2 respectivamente. 8 Rec. UIT-R S.1779 CUADRO 4 Balance del enlace 1 (enlace ascendente) Sistema de satlite de banda ancha Modelo l (Regenerativo) Modelo 2 (No regenerativo) Nota Ancho de banda 36 MHz 36 MHz p.i.r.e.

48、 de la estacin terrena 67,0 dBW 47,0 dBW De los Cuadros 2 y 3 Prdida en el trayecto 206,5 dB 206,5 dB Frecuencia de funcionamiento: 14 GHz Atenuacin por la lluvia 0 dB 0 dB G/T de la antena de recepcin 5,0 dB/K 5,0 dB/K C/T en recepcin de enlace ascendente 134,5 dB(W/K) 154,5 dB(W/K) Considerando la densidad de p.i.r.e. de las seales de dispersin de 14,4 dB(W/MHz) del Cuadro 3 y un ancho de banda de 240 MHz en el enlace descendente del Modelo 1, el valor de p.i.r.e. del satlite ser de 38,2 dBW. De la misma forma, el valor de p.i.r.e. del satlite para el Modelo 2 ser de