ITU-R S 734 SPANISH-1992 THE APPLICATION OF INTERFERENCE CANCELLERS IN THE FIXED-SATELLITE SERVICE《在卫星固定业务中干扰抵消器的应用 4C部分 地球站和基带特征 地球站天线 对地球站的维护》.pdf

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1、 Rec. UIT-R S.734 1 RECOMENDACIN UIT-R S.734*Utilizacin de canceladores de interferencia en el servicio fijo por satlite (1992) La Asamblea de Radiocomunicacioones de la UIT, considerando a) que uno de los principales obstculos a la mayor utilizacin del espectro de radiofrecuencias y de la rbita de

2、los satlites geoestacionarios para el servicio fijo por satlite (SFS) es la interferencia mutua entre redes de satlite que funcionan en bandas de frecuencias comunes y prestan servicio a las mismas zonas geogrficas o a zonas adyacentes; b) que la proteccin contra la interferencia entre redes de satl

3、ites se logra principalmente mediante una discriminacin en la antena de estacin terrena; c) que para aumentar la capacidad de comunicacin pueden emplearse otras tcnicas como la reutilizacin de frecuencias, la modulacin mejorada, unos transmisores de satlite de mayor potencia y receptores de menor ru

4、ido; d) que alguna de estas tcnicas aumentan la posibilidad de interferencia mutua entre las redes de satlite; e) que pueden disminuirse los efectos perjudiciales de algunas de estas tcnicas empleando dispositivos de cancelacin de interferencia; f) que el principio fundamental de los canceladores de

5、 interferencia es construir una rplica de una seal interferente tanto en amplitud como en fase, invertir la fase de esa rplica y aadirla a la seal deseada con su interferencia, recomienda 1 que cuando resulte rentable, se empleen canceladores de interferencia, en los sistemas de comunicaciones por s

6、atlite, a fin de reducir la interferencia o sus efectos. NOTA 1 En el Anexo 1 se examinan varios ejemplos de tcnicas de cancelacin de interferencia. _ *La Comisin de Estudio 4 de Radiocomunicaciones efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin en 2001 de conformidad con la Resolucin UIT-R

7、44 (AR-2000). 2 Rec. UIT-R S.734 ANEXO 1 Estudios sobre canceladores de interferencia, para su uso en el servicio fijo por satlite 1 Ejemplos de canceladores de interferencia A continuacin se dan algunos ejemplos de estas tcnicas divulgadas en las publicaciones especializadas. Los distintos investig

8、adores obtuvieron los resultados en ausencia de todo ruido trmico significativo. 1.1 Canceladores de interferencia en banda de base Para portadoras con modulacin angular, se ha encontrado un mtodo de cancelacin de interferencias en banda de base que consiste en mezclar las seales deseada e interfere

9、nte RF en el sistema experimental esquematizado en la Fig. 1. Hay que subrayar que segn este procedimiento, es preciso que la interferencia se reciba directamente como entrada del canal interferente, lo que puede lograrse mediante una antena separada orientada directamente hacia la fuente interferen

10、te. La seal interferente, se mezcla con la portadora deseada en RF o en FI. Se ha comprobado que las componentes de baja frecuencia resultantes de este proceso son la rplica de la interferencia en la banda de base. La cancelacin se consigue restando esta rplica de la seal demodulada en banda de base

11、 ms la interferencia. Las pruebas de laboratorio han mostrado que este mtodo reduce la interferencia en 15 dB aproximadamente, para un amplio margen de parmetros de funcionamiento. D01-scRec. UIT-R S.734 3 En aquellos casos en que no se dispone de una seal separada interferente a efectos de referenc

12、ia o control, se ha propuesto otro procedimiento para seales con modulacin angular. De acuerdo con l, se utiliza la informacin contenida en la envolvente de onda resultante de la combinacin de las portadoras deseada e interferente, para reconstruir la interferencia en banda de base. Para una cancela

13、cin eficaz deber separarse la fuente interferente de la portadora deseada mediante la suma de las frecuencias moduladoras ms altas. Los anlisis y los experimentos han revelado que la envolvente detectada de las portadoras deseada e interferente, es igual a la componente de interferencia demodulada,

14、desfasada en ms o menos 90. Una vez identificada, puede eliminarse la interferencia por sustraccin. Se ha logrado una reduccin de la interferencia de hasta 15 dB, para un conjunto de parmetros experimentales (separacin de frecuencias, relaciones portadora/interfe-rencia e ndices de modulacin). Los m

15、ejores resultados se han obtenido con los ndices de modu-lacin ms bajos y las mayores separaciones en frecuencia de las portadoras. Para seales de modulacin de frecuencia (MF) en las que la seal interferente es reducida y no puede recibirse separadamente, es posible detectar la interferencia en band

16、a de base con un detector de cuarzo. Una seal pura MF, tiene una envolvente constante; la adicin de interferencia da lugar a una modulacin de amplitud que puede ser detectada y por tanto, eliminada por sustraccin. Sin embargo, con esta tcnica slo se consigui, en pruebas de laboratorio, suprimir aque

17、llas componentes interferentes que no haban experimentado repliegue espectral. La interferencia debe ser pequea en comparacin con la seal MF deseada, puesto que la cancelacin slo puede garan-tizarse para la componente de primer orden. Las componentes de orden superior originan dificultades si la pot

18、encia de interferencia es importante. Dichas componentes limitan el grado de cancelacin de interferencia alcanzable con un procedimiento de cancelacin en banda de base puesto que la relacin de fase necesaria para suprimir la componente de primer orden no es la misma que la requerida para suprimir la

19、s de orden superior. En estas circunstancias, es preferible cancelar la interferencia en RF o en FI, antes de la demodulacin, con lo que se suprimen todas las componentes del espectro de interferencias en la banda de base. 1.2 Cancelacin en FI Otro procedimiento investigado para su aplicacin a los s

20、istemas MF consiste en restar los espectros de FI o RF de una seal interferente antes del demodulador del receptor, tal como se muestra en el montaje de prueba esquematizado en la Fig. 2. Se supone en este caso que se puede disponer separadamente de la seal interferente. Debe subrayarse que el canal

21、 auxiliar (interferencia solamente) ha de experimentar una conversin con reduccin de frecuencia y un filtrado, prcticamente igual que el canal principal (seal deseada + interferencia). Adems, las longitudes elctricas para las seales interferentes en ambos canales han de ser casi idnticas a fin de qu

22、e la modulacin en las dos seales en el punto de supresin sea coherente. La fase de la seal de supresin se ajusta mediante un desplazador de fase variable. Los resultados de las pruebas efectuadas muestran que el espectro interferente en FI, se reduce 25 a 30 dB aproximadamente a travs del filtro de

23、anchura de banda de FI. Las ventajas de este procedimiento son: su sencillez; cancelacin simultnea de las componentes de primer orden y de orden superior; posibilidad de cancelacin para cualquier valor de la relacin C/I; y existencia de menor ruido impulsivo en comparacin con los mtodos de supresin

24、en banda de base. 4 Rec. UIT-R S.734 1.3 Puente supresor de interferencias Otra tcnica pasiva, experimentada en laboratorio, utiliza una red en puente para suprimir la seal interferente en el receptor con una seal auxiliar extrada de un canal de interferencia. En la Fig. 3, se ilustra este procedimi

25、ento en forma de diagrama de bloques simplificado. Idealmente, el ngulo de fase de la seal a la salida del circuito puente debe ser 180 y su amplitud igual a la interferencia a lo largo de la banda de frecuencias deseada y de un modo continuo. La finalidad de la prueba es determinar la calidad de fu

26、ncionamiento del sistema con diversos errores de ngulo de fase y de amplitud provocados por el puente. Se han efectuado pruebas empleando un tono de seal de aproximadamente 3 807 MHz y seales interferentes a 3 809 4,5 MHz y 3 950 MHz. Con este procedimiento se ha conseguido reducir las seales interf

27、erentes entre 15 dB y 50 dB, este ltimo valor en el caso de seales interferentes de banda relativamente estrecha y en condiciones de cielo despejado. Rec. UIT-R S.734 5 D02-sc6 Rec. UIT-R S.734 D03-sc1.4 Sistemas de cancelacin adaptables Durante muchos aos se han desarrollado y explotado sistemas de

28、 cancelacin activos o servocontrolados capaces de producir reducciones de interferencias del orden de 50 a 60 dB en bandas de frecuencias que van desde la B.Mam (3-30 kHz) a la B.cm (3-30 GHz). Entre sus aplicaciones se encuentra el caso de una interferencia prxima producida por un transmisor cercan

29、o de caractersticas conocidas y el de una interferencia distante de origen casual o deliberado. Si se Rec. UIT-R S.734 7 trata de un origen lejano, se utiliza una antena auxiliar orientada hacia la fuente interferente para obtener una muestra de referencia de la interferencia. En algunas aplicacione

30、s, es posible obtener esta seal a partir de un lbulo lateral de la antena principal. Se pueden utilizar, con fines de discriminacin, diferentes propiedades de las seales deseada e interferente (tales como direccin de llegada, amplitud, polarizacin, modulacin, etc.). En la Fig. 4, se representa el di

31、agrama de bloques funcional de un sistema adaptable de cancelacin. El transmisor de interferencia repite en amplitud la seal interferente, pero con inversin de polaridad. Una disposicin a base de servomecanismo de bucle cerrado permite ajustes automticos de amplitud, retardo de tiempo y fase para co

32、mpensar las variaciones de estas caractersticas debidas a los efectos de la propagacin. Un acoplador muestrea la seal de salida hacia el receptor, y si la cancelacin es imperfecta, se enva una seal de error a los servomecanismos. Los bucles del servomecanismo, de alta ganancia, ajustan los parmetros

33、 del controlador de seal hasta anular el nivel de interferencia residual. Los detectores sncronos limitan la respuesta del bucle de control a las seales que son coherentes con la de referencia o la interferente. El grado de supresin alcanzable depende de la anchura de banda instantnea de la seal int

34、erferente. Para seales de banda estrecha puede conseguirse una cancelacin de 60 dB. Con anchuras de banda de 5 6 MHz se ha reducido la interferencia distante en 50 60 dB. Se han comunicado cancelaciones de 20 dB aproximadamente, en el caso de seales con caractersticas de ruido y anchuras de banda in

35、stantneas de 500 MHz. D04-sc8 Rec. UIT-R S.734 En la Fig. 5, se representa un sistema adaptable de supresin de interferencia cocanal (CISS), desarrollado especficamente para aplicaciones en las comunicaciones por satlite. Una rplica estimada de la seal interferente se sustrae de la combinacin de sea

36、l deseada e interferencia en el combinador de potencia situado a continuacin del amplificador de bajo ruido (LNA) del sistema receptor. La seal de salida (seal de error) contiene la seal deseada ms el residuo de la operacin de sustraccin. Un filtro adaptable en el canal de interferencia ajusta la am

37、plitud y la fase de la seal interferente para producir la rplica de sta. La adaptacin se logra mediante un algoritmo de mnimos cuadrados. El correlador de cuadratura procesa la seal de error y la seal de interferencia (antena auxiliar) produciendo la necesaria correlacin de amplitud y fase entre est

38、as dos seales. Las salidas del correlador actan como tensiones de control que ajustan los atenuadores del filtro adaptable. D05-scSe llega a una situacin de equilibrio cuando la correlacin alcanza un mnimo. En pruebas de laboratorio se han conseguido supresiones de interferencia de hasta 20 30 dB, d

39、ependiendo de los valores de la relacin C/I. En el Reino Unido se efectu una de las primeras aplicaciones de las tcnicas de cancelacin adaptable al sufrirse una intensa interferencia en la estacin terrena de Goonhilly, producida por una estacin de relevadores radioelctricos situada a una distancia d

40、e unos 300 km. Se desarroll un cancelador sintonizable adaptable, que funcionaba en FI y que entr en explotacin a principios de 1975; as se consigui reducir los efectos de la interferencia a un nivel aceptable. Rec. UIT-R S.734 9 En la Fig. 6 se representa un sistema de cancelacin de interferencia p

41、or deteccin ortogonal que puede aplicarse a cualquier tipo de modulacin, incluso en el caso de que las seales deseada e interferente sean cocanal. En el modulador de vector, que ajusta la amplitud y la fase de la seal interferente procedente de la antena auxiliar, se divide la seal de entrada en sus

42、 componentes ortogonales. La amplitud de cada componente se controla de forma independiente y posteriormente se combinan. D06-scCada seal de control es una combinacin de la seal de salida de un integrador con una seal sinusoidal de baja frecuencia, que son mutuamente ortogonales. La salida del modul

43、ador de vector cambia sinusoidalmente en amplitud y fase para efectuar la deteccin y hace fluctuar a la envolvente de la seal residual. Como esta fluctuacin de la envolvente incorpora la informacin sobre el error para realizar el control, las tensiones de error se obtienen mediante deteccin de envol

44、vente y de fase utilizando las dos seales ortogonales de baja frecuencia. Al tener este sistema un solo convertidor de frecuencia, sus cambios de fase y de ganancia tienen un efecto despreciable sobre las caractersticas de cancelacin. No obstante, los sistemas anteriores, sealados en las Figs. 4 y 5

45、, necesitan dos convertidores. Precisan poseer amplificadores de RF/FI de las mismas caractersticas. 10 Rec. UIT-R S.734 Los resultados experimentales demuestran que pueden obtenerse ms de 40 dB de cancelacin para una anchura de banda de 50 MHz para seales de onda continua (CW), MF (telefona, TV) y

46、MDP. En la prueba real efectuada en un trayecto de 45 km, se obtuvo una caracterstica y una respuesta de cancelacin suficientes, incluso durante periodos de desvanecimiento. Se realiz otra prueba real utilizando estaciones terrenas nicamente receptoras, con antenas de 4,5 m de dimetro, situadas en l

47、as cercanas de un transmisor interferente. En esta prueba, tanto la seal del satlite de comunicaciones como la interferencia procedente del enlace terrenal eran seales MF-TV. Tras la cancelacin se obtuvieron unas buenas seales de imagen y sonido. En ciertos casos, tratndose de la cancelacin de la in

48、terferencia ocasionada por un satlite a un sistema de satlite vecino, cuando la direccin de la fuente de la interferencia es conocida con un grado de exactitud determinado por el sistema de mantenimiento en posicin del satlite, es ms rentable instalar un alimentador adicional en la antena primaria d

49、e la estacin terrena que recurrir a una antena auxiliar. La excentricidad de esta alimentacin respecto al principal depender de la separacin angular existente entre el satlite deseado y el interferente. Se puede aumentar apreciablemente la eficacia del cancelador utilizando parmetros a priori en relacin