Calculador Automático de Balances de Enlace en Comunicaciones

Índice
Índice
I. Introducción
1
Comunicaciones por Satélite .................................................................................... 6
1.1
Breve Historia ................................................................................................... 6
1.2
Descripción Básica del Sistema......................................................................... 9
1.3
El Balance de Enlace ....................................................................................... 10
II. Descripción del Proyecto
2
Descripción Global .................................................................................................. 12
2.1
3
Análisis del Enlace........................................................................................... 15
Caracterización del Canal Satélite .......................................................................... 19
3.1
Propagación en el espacio libre ...................................................................... 19
3.2
Atenuación en el Espacio Libre....................................................................... 19
3.3
Factores Atmosféricos .................................................................................... 21
3.3.1 Atenuación debida a los Gases de la Atmósfera ........................................ 22
3.3.1.1
Cálculo de la atenuación atmosférica debida a gases ........................ 22
3.3.1.1.1 Estimación Aproximada de la Atenuación causada por los gases en
la gama de Frecuencias 1-350GHz.................................................................. 23
3.3.1.1.1.1 Atenuación Específica ............................................................ 23
3.3.1.1.1.2 Atenuación en el trayecto ..................................................... 27
3.3.1.1.1.2.1 En trayectos terrenales................................................... 27
3.3.1.1.1.2.2 En trayectos oblicuos ...................................................... 27
3.3.2 Atenuación Producida por Precipitaciones y Nubes .................................. 31
3.3.2.1
Cálculo de las estadísticas de atenuación a largo plazo debido a la
lluvia a partir de la intensidad de lluvia caída en un punto ............................... 31
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Índice
3.3.2.2
4
Cálculo de la Atenuación debida a las Nubes y a la Niebla ................ 39
Secuencia de Cálculos para Balances de Enlace ..................................................... 43
4.1
Parámetros relacionados con el Enlace Ascendente ..................................... 43
4.2
Parámetros relacionados con el Satélite ........................................................ 45
4.3
Parámetros relacionados con el Enlace Descendente ................................... 48
4.3.1 Ruido ........................................................................................................... 49
4.3.2 G/T .............................................................................................................. 52
4.3.3 Efectos de la lluvia ...................................................................................... 53
4.4
Interferencias.................................................................................................. 55
4.4.1 Enlace Ascendente ..................................................................................... 55
4.4.1.1
Intermodulación del Amplificador de la Estación Transmisora ......... 55
4.4.1.2
Interferencias Externas....................................................................... 55
4.4.2 Enlace descendente .................................................................................... 57
4.5
4.4.2.1
Intermodulación del Transpondedor ................................................. 57
4.4.2.2
Interferencias Externas....................................................................... 58
Resultados Globales ....................................................................................... 60
4.5.1 Enlace Sin Lluvia.......................................................................................... 61
4.5.2 Enlace con lluvia en el Enlace Ascendente ................................................. 63
4.5.3 Enlace con lluvia en el Enlace Descendente ............................................... 66
4.5.4 Enlace con lluvia en los Enlaces Ascendente y Descendente ..................... 68
III. Manual de Usuario
5
Pantalla Principal .................................................................................................... 72
6
Administración de Datos ........................................................................................ 74
2
6.1
Localización..................................................................................................... 74
6.2
Satélites .......................................................................................................... 77
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7
8
6.3
Estaciones ....................................................................................................... 80
6.4
Portadoras ...................................................................................................... 85
Balances de Enlace ................................................................................................. 88
7.1
Balance de Enlace Completo .......................................................................... 89
7.2
Balance de Enlace Ascendente Regenerativo ................................................ 94
7.3
Balance de Enlace Descendente Regenerativo .............................................. 97
Utilidades ................................................................................................................ 98
8.1
Búsqueda de Ángulos ..................................................................................... 98
8.2
Gráficos ........................................................................................................... 99
8.2.1 Atenuación Específica Atmosférica ............................................................ 99
8.2.2 Atenuación Cenital ................................................................................... 103
8.2.3 Atenuación Específica de las Nubes ......................................................... 105
8.3
Mapas ........................................................................................................... 106
8.3.1 Altura Media de la Lluvia sobre el Nivel del Mar ..................................... 106
8.3.2 Tasa de Lluvia excedida en un Año ........................................................... 110
IV. Ejemplos de Utilización
9
Transmisión digital por Satélite HISPASAT 1D ...................................................... 116
9.1
Modificación de las condiciones del ejemplo .............................................. 122
V. Conclusiones y Líneas Futuras de Desarrollo
10 Conclusiones ......................................................................................................... 125
11 Líneas Futuras de Desarrollo ................................................................................ 127
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Lista de Figuras
Figura 1-1: SPUTNIK 1 ....................................................................................................... 7
Figura 1-2: SYNCOM II ...................................................................................................... 8
Figura 1-3: Esquema básico de Sistema de Comunicaciones Satélite .............................. 9
Figura 2-1: Esquema de la aplicación ............................................................................. 13
Figura 2-2: Enlace satélite básico ................................................................................... 15
Figura 3-1: Trayecto Tierra-Espacio ................................................................................ 32
Figura 5-1: Pantalla de Inicio .......................................................................................... 73
Figura 6-1: Guardado de nueva localización .................................................................. 75
Figura 6-2: Revisión de Localizaciones ........................................................................... 76
Figura 6-3: Guardado, revisión y borrado de cadenas satélite ...................................... 79
Figura 6-4: Registro de nueva estación .......................................................................... 83
Figura 6-5: Revisión y borrado de estaciones................................................................. 84
Figura 6-6: Guardado, revisión y borrado de Portadoras............................................... 87
Figura 7-1: Balance de Enlace completo ........................................................................ 89
Figura 7-2: Configuración del enlace .............................................................................. 92
Figura 7-3: Balance de Enlace Ascendente Regenerativo .............................................. 94
Figura 7-4: Configuración del Enlace Ascendente .......................................................... 96
Figura 7-5: Balance de Enlace Descendente Regenerativo ............................................ 97
Figura 8-1: Búsqueda de Ángulos ................................................................................... 98
Figura 8-2: Tabla de selección de parámetros gráfica atenuaciones específicas........... 99
Figura 8-3: Selección de atenuaciones específicas....................................................... 100
Figura 8-4: Gráfica de atenuaciones específicas .......................................................... 101
Figura 8-5: Redimensionamiento de gráficas ............................................................... 102
Figura 8-6: Datos para la gráfica de atenuación cenital ............................................... 103
Figura 8-7: Gráfica de atenuación cenital..................................................................... 104
Figura 8-8: Atenuación específica de las nubes a varias temperaturas (-8ºC, 0ºc, 10ºc y
20ºc).............................................................................................................................. 105
Figura 8-9: Mapa de altura media de lluvias sobre el nivel del mar ............................ 106
Figura 8-10: Datos para el mapa de altura media de lluvias ........................................ 107
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Figura 8-11: Isoterma a 0ºC para sur de Europa y Norte de África, con proyección
Robinson ....................................................................................................................... 108
Figura 8-12: Altura media de la lluvia para el continente americano, con proyección
Platee Carrée ................................................................................................................ 109
Figura 8-13: Mapamundi de tasa de lluvias superadas para el 0.01% del año medio . 110
Figura 8-14: Datos para el mapa de tasa de lluvia excedida ........................................ 111
Figura 8-15: Mapa de tasa de lluvias obtenido con el Calculador Automático de Enlaces
para Centro y Norteamérica ......................................................................................... 112
Figura 8-16: Mapa de tasa de lluvias dado en la recomendación UIT-R 839-5 ............ 113
Figura 8-17: Tasa de lluvias rebasadas durante el 0.005% de un año medio en el
Océano Índico y Oceanía .............................................................................................. 114
Figura 8-18: Tasa de lluvias rebasadas durante el 0.1% de un año medio en el Océano
Índico y Oceanía ........................................................................................................... 115
Figura 9-1: Ejemplo Portadora Digital. Sevilla - Barcelona ........................................... 117
Figura 9-2: Huella del satélite HISPASAT 1D ................................................................. 118
Figura 9-3: Niveles Estación Transmisora ..................................................................... 119
Figura 9-4: Niveles Estación Receptora Sin Lluvia ........................................................ 119
Figura 9-5: Niveles Estación Receptora con Lluvia en Enlaces Ascendente y
Descendente ................................................................................................................. 119
Figura 9-6: Análisis del balance de enlace – Resumen Sevilla-Barcelona .................... 120
Figura 9-7: Distribución de Ruido – Cielo claro ............................................................ 121
Figura 9-8: Distribución de ruido – Lluvia en enlace descendente .............................. 121
Figura 9-9: Ejemplo Portadora Digital. Sevilla - Roma.................................................. 122
Figura 9-10: Análisis del Balance de Enlace – Sevilla Roma ......................................... 123
Figura 9-11: Distribución de tasa de lluvias para Europa para el 0.2% ........................ 124
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