ITU-R S 446-4 SPANISH-1993 Carrier energy dispersal for systems employing angle modulation by analogue signals or digital modulation in the fixed-satellite service《在卫星固定业务中使用模拟信号或数.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.446-4 1 RECOMENDACIN UIT-R S.446-4*Dispersin de la energa de la portadora para los sistemas que emplean modulacin angular y seales analgicas o modulacin digital en el servicio fijo por satlite (1966-1974-1978-1992-1993) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que

2、la utilizacin de tcnicas de dispersin de la energa de la portadora en los sistemas del servicio fijo por satlite puede reducir notablemente las interferencias causadas a las estaciones de un servicio de radiocomunicacin terrenal que funcione en las mismas bandas de frecuencias; b) que en muchos caso

3、s la utilizacin de tales tcnicas puede reducir en una medida moderada o sustancial las interferencias entre sistemas del servicio fijo por satlite que funcionen en las mismas bandas de frecuencias, aunque es posible que en otros casos la utilizacin de tales tcnicas no reduzca las interferencias entr

4、e esos sistemas; c) que estas tcnicas se utilizan corrientemente con xito en los sistemas del servicio fijo por satlite sin degradacin notable en la calidad de su funcionamiento; d) que la Recomendacin N. 103 relativa a la dispersin de la energa de la portadora en los sistemas de servicio fijo por s

5、atlite se adopt en la Conferencia Administrativa Mundial de Telecomunicaciones Espaciales (Ginebra, 1979); e) que la evaluacin de los parmetros de las diversas tcnicas de dispersin de la seal de TV/MF figura en el Anexo 1 a la Recomendacin UIT-R S.671, recomienda 1 que los sistemas del servicio fijo

6、 por satlite utilicen tcnicas de dispersin de energa de la portadora en la mayor medida posible y de una manera compatible con el funcionamiento satisfactorio de estos sistemas, con el objeto de distribuir la energa de manera tal que la interferencia producida a las estaciones de un servicio terrena

7、l explotado en las mismas bandas de frecuencias se mantenga, en todo momento, dentro de lmites admisibles especificados; 2 que en el diseo de los sistemas por satlite se prevea con capacidad para utilizar la tcnica de dispersin de la energa de la portadora en el mayor grado posible, a fin de que la

8、misma pueda aplicarse en el momento oportuno para mantener un nivel reducido de interferencia entre los sistemas del servicio fijo por satlite que funcionen en las mismas bandas de frecuencias; 3 que la siguiente Nota se considere parte integrante de la Recomendacin: NOTA 1 En el Anexo 1 se describe

9、n diversas tcnicas de dispersin aplicables a seales analgicas con modulacin de frecuencia y a seales digitales con modulacin por desplazamiento de fase que pueden recomendarse para uso prctico. _ *La Comisin de Estudio 4 de Radiocomunicaciones efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin e

10、n 2001 de conformidad con la Resolucin UIT-R 44 (AR-2000). 2 Rec. UIT-R S.446-4 ANEXO 1 Dispersin de energa en el servicio fijo por satlite 1 Introduccin De los estudios de comparticin de bandas de frecuencias entre el servicio fijo por satlite y sistemas de relevadores radioelctricos, y entre difer

11、entes redes del servicio fijo por satlite se desprende claramente que, para mantener en un nivel admisible las interferencias mutuas entre estos sistemas, ser indispensable, en la mayora de los casos, utilizar tcnicas de dispersin de energa con el fin de reducir la densidad espectral de energa de la

12、s transmisiones del servicio fijo por satlite durante los periodos de poca carga. La reduccin de la densidad mxima de energa tambin facilitar: la utilizacin eficaz de la rbita de los satlites geoestacionarios mediante la reduccin al mnimo de la separacin orbital necesaria entre satlites que utilizan

13、 la misma banda de frecuencias, y el funcionamiento de varias portadoras en los transpondedores de banda ancha. Es indiscutible que la importancia de la dispersin de energa requerida depende de las caractersticas del sistema en cada caso particular. No obstante, tambin es evidente que la densidad mx

14、ima de energa, en condiciones de poca carga, debe mantenerse lo ms prxima posible al valor correspondiente a la hora cargada. En el presente Anexo se exponen los resultados de algunos estudios tericos y experimentales sobre las tcnicas de dispersin de energa aplicables a sistemas de radiocomunicacin

15、 por satlite que utilizan, respectivamente, modulacin de frecuencia del tipo analgico y modulacin digital. Se ha llegado a la conclusin de que puede obtenerse una dispersin de energa substancial en la mayora de los casos. Sin embargo, existen algunas limitaciones posibles a la eficacia de las tcnica

16、s de dispersin, que se exponen en este Anexo. 2 Dispersin de la energa para sistemas analgicos de telefona multicanal con modulacin de frecuencia Cuando se estudian los mtodos que permiten obtener grados elevados de dispersin de energa de la portadora, conviene conocer cul es el efecto de dispersin

17、de la banda de base con carga mxima, a fin de contar as con un valor de referencia para la comparacin de los resultados que pueden obtenerse artificialmente. Para la clase general de sistemas de modulacin de frecuencia de gran excursin considerados, es decir, los sistemas cuya excursin cuadrtica med

18、ia (r.m.s.) multicanal (F ) rebasa la frecuencia ms alta de la banda de base, que a su vez es muy alta con respecto a la frecuencia inferior de la banda de base, es lcito suponer que el espectro de la potencia media, en las condiciones convencionales de carga a la hora cargada tiene forma gaussiana.

19、 De ah que el efecto de dispersin obtenido sea el siguiente: )log1028(2004,0log10totalenergakHz4pormximaenergalog10 FF+=dB (donde F est expresada en MHz) Cuando F es inferior a la frecuencia de banda de base ms elevada, el efecto de dispersin puede calcularse utilizando la informacin que figura en e

20、l Anexo 1 a la Recomendacin UIT-R S.675. Rec. UIT-R S.446-4 3 Existen varios mtodos para mantener un elevado grado de dispersin de energa de la portadora en los sistemas telefnicos, en que la dispersin obtenida es funcin de la complejidad de los mtodos de dispersin y el aumento de la anchura de band

21、a ocupada en radiofrecuencia resultante de la distorsin. Estos mtodos se dividen en dos clases generales: uno que consiste en agregar a la seal de entrada una onda de dispersin que no es necesariamente de magnitud constante, y otro que controla efectivamente, adems, la sensibilidad de la excursin de

22、 frecuencia del modulador de frecuencia. En la Fig. 1 se ilustran distintas combinaciones de estos dos mtodos. 2.1 Dispersin por adicin de seales 2.2.1 Mtodo 1a) El mtodo ms sencillo para introducir cierto grado de dispersin de energa de la portadora es aadir a la seal de banda de base una onda adec

23、uada de dispersin de baja frecuencia de amplitud fija, como indica el mtodo 1a) de la Fig. 1. De las distintas seales de dispersin propuestas en el presente Anexo se examinan las siguientes: una seal sinusoidal (Curva A de la Fig. 2); una seal sinusoidal, a la que se agrega el 30% del tercer armnico

24、, en fase adecuada (Curva B de la Fig. 2); una banda de ruido de baja frecuencia (Curva C de la Fig. 2); una onda triangular de baja frecuencia (Curva D de la Fig. 2). CDB EAFG00000 000V1V2V2V1V1V1V1V1V2V2(Se han omitido los filtros, los amplificadores separadores y los pilotos de regulacin de ganan

25、cia)Sin controlMtodoGanancia1a)1b)2a)2b)2c)A: Seal de banda de base de entradaB: Detector de valores medios cuadrticos (r.m.s.)C: Amplificador 1D: Amplificador 2E: Detector de valores medios cuadrticosF: Salida hacia el modulador de frecuenciaG: Seal de dispersinCarga mximaGananciaGananciaGananciaGa

26、nancia nulaGananciaGananciaGananciaSin controlCarga mximaFIGURA 1Esquema simplificadoD014 Rec. UIT-R S.446-4 Con el fin de obtener una base de comparacin entre los rendimientos de estas diversas ondas, se ha calculado la densidad espectral de energa mxima que producen cuando se aplican a una portado

27、ra no modulada, admitiendo un aumento del 10% de la anchura de banda ocupada en radiofrecuencia. Los resultados se han llevado a la Fig. 2, la cual muestra lo que ocurrira en condiciones de carga de la hora cargada; las curvas de la Fig. 2 se han designado de A a D, como ya se ha indicado. No obstan

28、te se ha efectuado una cierta aproximacin como consecuencia de la difcil cuestin que plantea la relacin entre la distorsin de la seal y la limitacin de la anchura de banda en radiofrecuencia; la cuestin se ha evitado admitiendo: que la ocupacin total de la anchura de banda sigue la ley de Carson (co

29、n una relacin valor de cresta/valor cuadrtico medio (r.m.s.) igual a 12 dB); que esta frmula relativa a la anchura de banda puede tambin aplicarse a la suma del valor de la seal y del valor r.m.s. de la excursin de frecuencia debido a la dispersin, cuando sta se hace mediante una banda de ruido; que

30、, en los dems casos, a la anchura de banda ocupada en radiofrecuencia viene a agregarse la excursin cresta a cresta de la onda de dispersin. No se cree que los errores as introducidos sean importantes; en todo caso, deben producirse en el mismo sentido para los distintos tipos de onda. Para mayor ap

31、roximacin cada tipo de onda de dispersin est representado en la Fig. 2 por una sola curva. DABC20 40 80 100 200 400 800 12000246101214161820812 5100,1 0,2 0,5Nmero tpico de canalesExcursin multicanal (media cuadrtica) (MHz)Potenciamximadispersadapor4kHzconrelacinalapotenciamximapor4 kHz con cargamxi

32、ma(dB)FIGURA 2Dispersin de energa en sistemas de telefona multicanalD02Rec. UIT-R S.446-4 5 2.1.1.1 Dispersin sinusoidal Segn la Curva A de la Fig. 2, es indiscutible que la dispersin de energa de la portadora producida por una seal sinusoidal es bastante ineficaz, mientras que la Curva B indica que

33、 la mejora que se obtiene con una seal sinusoidal a la que se agregue un 30% del tercer armnico slo es de 2 dB. Para la transmisin clsica de 20 canales, la densidad mxima de potencia, en ambos casos, es unos 10 dB superior al valor registrado en condiciones de carga mxima. Es ste un rasgo caracterst

34、ico de estos tipos de dispersin: la cantidad cuya densidad de potencia dispersada excede de la densidad con carga mxima, aumenta con el valor cuadrtico medio de la excursin de frecuencia en funcionamiento multicanal y, por consiguiente, con la capacidad en canales. Por ejemplo, para 1 200 canales, e

35、l exceso es de unos 18 dB. 2.1.1.2 Dispersin triangular Para un aumento dado de la anchura de banda ocupada, el mtodo que asegura con mayor eficacia la dispersin de la energa de una sola raya espectral es, por lo menos tericamente, la seal triangular. La densidad de potencia dispersada es inversamen

36、te proporcional al porcentaje de aumento admisible para la anchura de banda de radiofrecuencia. La Curva D de la Fig. 2 muestra que, si se permite un aumento de un 10% de la anchura de banda ocupada, la potencia dispersada por banda de 4 kHz es unos 4,5 dB superior a la potencia correspondiente a la

37、s condiciones de carga mxima, para la mayor parte de los nmeros de canales. Cuando se utilizan tcnicas de dispersin mediante ondas triangulares de baja frecuencia ( 1 kHz) en sistemas multicanales, un sistema deseado de un solo canal por portadora puede estar expuesto a la casi totalidad de la poten

38、cia de una portadora interferente durante periodos de tiempo considerables. La seal triangular ofrece evidentemente un medio sencillo y eficaz de dispersar la energa presente en las rayas espectrales aisladas de las transmisiones telefnicas. Sin embargo, no hay que olvidar que su eficacia depende de

39、 que la forma de la onda se mantenga fielmente hasta que aparezca como una modulacin de frecuencia, sobre todo cuando se requiere un grado elevado de dispersin. Por ejemplo, si para la transmisin de 1 200 canales se necesitan 32 dB de dispersin, un aplanamiento de slo 0,25% de los extremos de la ond

40、a duplicara localmente la densidad espectral de energa. Antes de aplicar la seal triangular hay que filtrarla, para evitar que los armnicos de la frecuencia fundamental perturben los canales bajos del mltiplex telefnico. Con frecuencias de la onda triangular inferiores o iguales a 150 Hz, y con una

41、frecuencia baja de la banda de base multicanal igual a 4 kHz, el filtrado entraa una deformacin de los ngulos de la seal y, por consiguiente, de las crestas de densidad de energa en los extremos del espectro de modulacin en caso de carga dbil. En el Cuadro 1 se recogen los valores medidos del aument

42、o de la densidad de energa en los extremos del espectro con relacin a la densidad en la frecuencia central del espectro en un mltiplex de 132 canales, en funcin de la frecuencia de la onda triangular. En este sistema se utilizaba una regulacin discontinua de un solo escaln. CUADRO 1 Frecuencia de la

43、 onda triangular (Hz) Aumento de la densidad de energa (dB) 20 3 80 5 150 7 6 Rec. UIT-R S.446-4 El filtro de paso bajo utilizado era del tipo Chebyshev de 7 polos con una frecuencia de corte de 2,7 kHz y cuya atenuacin en 4 kHz era igual a 34 dB. En cambio, se puede tener en cuenta la presencia de

44、la onda piloto de continuidad en la entrada del modulador, a condicin de que sea generada independientemente del mltiplex telefnico. En las mismas condiciones de medida que las indicadas anteriormente, la aplicacin de una onda piloto a un nivel de 20 dBm0 permite disminuir de 7 a 3 dB el aumento de

45、las crestas de densidad de energa en los extremos de la banda. 2.1.1.3 Dispersin mediante una banda de ruido de baja frecuencia Aadiendo una banda de ruido de baja frecuencia a la banda de base multicanal, se obtiene una forma de dispersin de energa de la portadora, cuya introduccin no es crtica y,

46、al igual que la dispersin triangular, tiene la propiedad de producir una densidad espectral de energa mxima inversamente proporcional a la amplitud de la seal. La Curva C de la Fig. 2 muestra que, para un aumento del 10% de la anchura de banda ocupada, la potencia mxima dispersada por banda de 4 kHz

47、 es unos 9,5 dB mayor que el valor en condiciones de carga mxima, con independencia del nmero de canales. NOTA 1 Cuando no se fija el nivel de la seal de distorsin, el grado requerido de dispersin puede obtenerse por otros mtodos. 2.1.2 Mtodo 1b) Una variante obvia del mtodo 1a) comprendera un mecan

48、ismo para ajustar automticamente el grado de dispersin artificial de energa en funcin de la carga del sistema (vase el mtodo 1b) de la Fig. 1). En efecto, utilizando, la dispersin por banda de ruido de esta forma, la densidad espectral de energa mxima podra mantenerse muy cerca del valor de las condiciones de carga mxima sin aumentar la anchura de banda ocupada en radiofrecuencia. El resultado que en la prctica pueda obtenerse depender de la distorsin que produzca la interaccin (por limitacin de la anchura de banda en