EJERCICIO Nº 1-T Se considera un enlace entre un transmisor que

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Problemas de Radiocomunicaciones
(con solución)
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EJERCICIO Nº 1-T
Se considera un enlace entre un transmisor que entrega una potencia de 10W a
una antena de ganancia directiva 8 dBi y rendimiento 95% a través de un cable
con 1.2 dB de pérdidas. La antena receptora tiene una ganancia directiva de 3dB
y un rendimiento de 97.7% y la pérdida en el cable de conexión al receptor es de
1dB. La pérdida básica de propagación es de 120 dB. Hallar:
a) Las ganancias de potencia de las dos antenas.
b) Las pérdidas de transmisión.
c) La potencia recibida.
EJERCICIO Nº 2-T
Se realiza una transmisión terrestre en 13 GHz con reutilización de frecuencias
por polarización lineal de tal forma que la señal vertical se transmite con una
potencia de 27dBm y la horizontal con 30dBm. Las antenas transmisora y
receptora son iguales, tienen una ganancia de 38 dBi y se encuentran separadas
una distancia de 30 Km. Se sabe que la Atenuación Copolar (CPA) para la
polarización vertical es 16,3 dB y para la horizontal 19,2 dB. La discriminación
contrapolar en polarización vertical es de 8,1 dB y en horizontal 6,7 dB. Calcular
el aislamiento de polarización vertical.
EJERCICIO Nº 3-T
El vano de un radioenlace a 6,2 GHz tiene una longitud de 30 Km y el perfil que
se muestra en la figura, donde la antena receptora está fija a 20 metros de altura
sobre un montículo de cota 1100 metros sobre el nivel del mar.
T
O
R
hm
20 m
100 m
115 m
100 m
f
1000 m
10 Km
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d = 30 Km
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El pie de la antena transmisora tiene una cota de 1115 metros sobre el nivel
del mar. Se sabe que la refractividad al nivel del mar N0=315 y la refractividad
N en la superficie del obstáculo vale 274,9.
Calcular:
a) El gradiente de la refractividad en el obstáculo y el factor de corrección del
radio terrestre que correspondería considerar para las condiciones de la
troposfera inducidas por ese gradiente.
b) Calcule la flecha de la Tierra para el obstáculo.
c) Calcule el radio de la primera zona de Fresnel en el punto donde se
encuentra el obstáculo.
d) Si se requiere un despejamiento de R1 (la primera zona de Fresnel) en el
punto donde se encuentra el obstáculo ¿cual ha de ser la altura de la
antena transmisora?
EJERCICIO Nº 4-T
Un radioenlace situado en Madrid viene caracterizado por los siguientes
parámetros:
Parámetro
Unidad
Valor
Longitud del vano
Km
1
Frecuencia de trabajo
GHz
30
Potencia transmitida
dBW
0
Pérdidas circuitos acoplo antena
dB
0,5
Ganancias antenas TX y RX
dBi
30
Polarización
--
Vertical
Altura antena TX
m
20
Altura antena RX
m
15
Zona
--
Madrid
R0.01 en Madrid
mm/h
35
αV(30GHz)
--
1
kV(30GHz)
--
0,167
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Calcular:
a) La densidad de potencia en el punto de recepción en condiciones de
espacio libre.
b) La potencia entregada al receptor en condiciones ideales.
c) Las pérdidas debidas a la atenuación atmosférica.
d) La atenuación por lluvia excedida el 0.01% del tiempo.
e) Las pérdidas por difracción debidas a un obstáculo tipo cuña, situado a
300 m. de la antena transmisora, si su altura desde el suelo es de 30
metros.
f) La potencia recibida cuando se incluyen los efectos de los apartados c, d y
e.
EJERCICIO Nº 5-T
Sea un radioenlace digital monovano con visión directa caracterizado por:
Frecuencia de trabajo
f0 = 38 GHz
Distancia del vano
d = 5 Km
Potencia transmitida
PT = 12 dBm
Ganancia de las antenas
GT = GR = 40 dBi
Polarización
Vertical
Umbral del receptor para BER = 10-3
U3 = -83 dBm
Perdidas en terminales
Ltt = Lrr = 0,5 dB
MTBF de los equipos
50.000 horas
MTTR de los equipos
5 horas
Intensidad de la lluvia para el 0,01 % del
tiempo
R0,01 = 32 mm/h
Parámetros de Atenuación por lluvia
kv = 0,2778, αV = 0,9421
Atenuaciones específica por gases
γ0 = 0.036 dB/Km; γw = 0,087
dB/Km
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Calcular la indisponibilidad del sistema y verificar si se cumplen los objetivos de
la UIT-R
EJERCICIO Nº 6-T
Suponga un servicio de radio que transmite a una velocidad binaria de 100 Mbps
mediante 500 portadoras OFDM/16-QAM siendo:
Frecuencia de trabajo
f0 = 5.8 GHz
Potencia transmitida
PT = 1W
Diámetro antenas parabólicas
DT = DR = 0,75 m
Eficiencia de apertura de las antenas
η = 0,7
Figura de ruído del receptor
F = 3 dB
KQ = 3,1 · 10-7
Parámetros modelo Mojoli
Altura de la antena transmisora
ht = 25 m
Altura de la antena receptora
hr = 25 m
Considere además que se cumple que para esta modulación:
BER
W=Eb/N0 (dB)
10-3
10
10-7
15
Calcular:
a) La velocidad de transmisión por portadora (RS).
b) Distancia máxima de cobertura para poder obtener BER = 10-7 considerando
un margen de protección frente a interferencias MI = 10 dB y un margen para
desvanecimiento multitrayecto MF = 25 dB.
c) Para lo calculado en el apartado anterior ¿cual es la probabilidad de superar
esa BER=10-7 y cuántas horas al año supone esto? Utilice el método de la
signatura tomando k7 = 1,5.
d) Si se considera ahora un obstáculo en arista en el centro del vano para el cual se
tiene incidencia rasante para unas condiciones de propagación tales que k=2/3,
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calcular en este caso cual será la nueva distancia máxima de vano utilizable así
como la altura real del obstáculo.
a) Suponga ahora que se decide trabajar a una frecuencia de f0 = 60 GHz.
Determine la distancia máxima utilizable para asegurar una disponibilidad por
propagación del 99,99% para BER ≤ 10 -3 considerando que:
Margen protección interferencias
MI = 10 dB
γ0 + γ w
10 dB/Km
γR
10 dB/Km
Asuma para el cálculo que los equipos son ideales y que no afecta la reducción
de la longitud del vano por célula de lluvia.
Nota: El radio medio ecuatorial terrestre es de 6370 Km.
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EJERCICIO Nº1-S
Se considera una estación terrena transmisora equipada con un reflector
parabólico de 4 metros de diámetro y un 60% de eficiencia. Esta antena está
alimentada por un amplificador de 100W de potencia de transmisión a la
frecuencia de 14GHz. La estación está apuntando hacia un satélite
geoestacionario que se encuentra a 40.000 Km de la estación terrena y en el eje
de su antena. El ancho de haz de la antena del satélite es de 2º y se asume que
la estación terrena está en el centro de este haz.
a) Calcular la densidad de flujo de potencia que llega al satélite.
b) Si la densidad de flujo de saturación de un transpondedor es de -89,88 dBW/
m2 y el transpondedor se está operando con un IBO de -2 dB, calcular la PIRE
de transmisión de la estación terrena que lleva al transpondedor a este punto
de operación.
EJERCICIO Nº2-S
Se tiene una portadora trabajando en modo único (sola en el transpondedor) y
en saturación.
a) Calcular el IBO y el OBO.
b) Se introduce una nueva portadora en el transpondedor de igual amplitud a la
anterior trabajando también en saturación. Para este caso el punto de
saturación se ha reducido a 1/3 del valor anterior tanto en entrada como en
salida. Calcular el IBO y el OBO de cada una de las portadoras.
c) Calcular el IBO total.
EJERCICIO Nº 3-S
Calcular el valor de la atenuación por lluvia que se supera durante el 0,01% del
año medio para el enlace de comunicaciones por satélite establecido entre
Ciudad de la Imagen y Leganés, correspondiente a una emisión de Vía Digital
planificada en el centro del transpondedor 47 del satélite Hispasat 1C con una
portadora en saturación. Las coordenadas geográficas de los extremos del
enlace son las siguientes:
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Ciudad de la Imagen
Leganés
Latitud: 40º24’N
Latitud: 40º20’N
Longitud: 3º48’W
Longitud: 3º45’W
Altitud: 550 m. sobre el nivel del mar
Altitud: 600 m. sobre el nivel del mar
EJERCICIO Nº 4-S
Se tiene una transmisión a una frecuencia de 13,772 GHz en el transpondedor
57 del satélite Hispasat 1D que tiene una Densidad de Flujo de Saturación de
-90 dBW/m2.
a) Calcule la PIRE de una Estación Terrena situada a 38000 Km de distancia del
satélite que satura este transpondedor.
b) Si la estación terrena dispone de un TWT de 100W y una antena de 3,7m de
diámetro, calcule si es posible saturar el transpondedor.
c) En este transpondedor se planifica una red VSAT con terminales de 1,8
metros de diámetro y SSPA de 8W. Calcular la potencia de entrada al
transpondedor referida a saturación.
EJERCICIO Nº 5-S
Dada una señal DVB-S con FEC=3/4 y velocidad de información 34 Mbps,
dibujar de forma aproximada su espectro, así como el de una señal con igual
codificación de canal y modulación BPSK.
EJERCICIO Nº 6-S
Sean A y B dos sistemas de satélites geoestacionarios que operan en el mismo
rango de frecuencias. Se quiere analizar el impacto de las interferencias del
sistema B sobre un enlace bidireccional de una estación del sistema A, de forma
que ésta estación transmite y recibe de nuevo la misma señal transmitida y
teniendo en cuenta que en la misma localización de la antena bajo estudio se
encuentra alojada una estación terrena del sistema B.
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Las características de los dos sistemas se resumen en la siguiente tabla:
A
B
Gt,s (TX del satélite)
37,5 dBi
34 dBi
Pt,s
15,5 dBW
12 dBW
Gr,s
36,5 dBi
28 dBi
Gt,ET
59,5 dBi
65,6 dBi
Pt,ET
17 dBW
24 dBW
Gr,ET
46,7 dBi
63,5 dBi
Posición GEO
1ºE
7ºE
BW ocupado
26 MHz
80 MHz
Modulación
QPSK
QPSK
BR
40 Mbps
130 Mbps
ΔG en el borde del haz
-3 dB
Considere:
Lbf,EA = 206 dB en cualquiera de los sistemas A o B
Lbf, ED = 204 dB en cualquiera de los sistemas A o B
Diagrama de radiación de la estación terrena corresponde a: 32-25logϑ
Zonas de servicio superpuestas, de forma que la ET A está en el borde de
cobertura del sistema A y la ET B está en el punto óptimo de cobertura del
sistema B.
a) Cacular la C/I total un enlace bidireccional desde la estación A hasta ella
misma teniendo en cuenta las interferencias generadas por el sistema B.
b) Calcular la C/N para una Eb/N0 mínima=10,8 dB para BER = 10-6 con un margen
(M) de 2 dB.
c) Calcular el margen resultante.
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EJERCICIO Nº 8-S
Se tiene una red VSAT desplegada sobre toda Europa y cuyo hub, ubicado en
París, apunta al satélite Eutelsat II F2 SMS 1. Los datos del satélite se muestran
a continuación:
Parámetro
Valor
Unidades
PIRE disponible por txp
48
dBW
ΔBO
3
dB
BW txp
72
MHz
DFS
-86
dBW/m2
G/T
6
dB/ºK
Los datos de la portadora usada para la explotación del sistema son:
Parámetro
Valor
Unidad
Velocidad de
información
128
Kbps
Modulación
BPSK
--
Codificación (FEC)
1/2
--
Los datos del hub son los siguientes:
Parámetro
Valor
Unidad
Diámetro
4,6
metros
Eficiencia de antena
60
%
1
Eutelsat renombró todos sus satélites en Marzo de 2012, dando un nombre que fuera más
nemotécnico reltaivo a la posición orbital que ocupan.
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Parámetro
Potencia del transmisor
Valor
Unidad
1,26
W
Los datos del enlace ascendente son:
Parámetro
Valor
Unidad
Pérdidas fuera del haz (14GHz)
1,5
dB
Pérdidas de apuntamiento
0
dB
Pérdida básica en espacio libre
207,02
dB
Margen
3
dB
Datos de la estación terrena receptora
Parámetro
Valor
Unidad
Diámetro
1,2
metros
Eficiencia antena
60
%
T del LNB
90
ºK
Ángulo de Elevación
30
º
Pérdidas entre LNB y antena
0,2
dB
Datos del enlace descendente
Parámetro
Valor
Unidad
Pérdidas fuera del haz (12,5 GHz)
2
dB
Pérdidas Apuntamiento y
Seguimiento
0,5
dB
Margen
2,5
dB
T cielo claro
31
ºK
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Parámetro
Valor
Unidad
T antena lluvia
245
ºK
Lbf
206,03
dB
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EJERCICIO Nº 9-S
Se establece un enlace por satélite entre dos estaciones terrenas con los
siguientes parámetros:
Parámetro
Valor
Unidad
Frecuencia EA
14
GHz
Frecuencia ED
12
GHz
LED
206
dB
DFS
-89,53
dBW/m2
GS, RX
30
dB
(G/T)S
3,4
dB/ºK
Curva de transferencia
del transpondedor
OBO = IBO + 6 − 6e
PIRES,SAT, centro haz
50
dBW
GS, TX
40
dBi
(G/T)ET
25
dB/ºK
IBO
6
dB
a) Calcular la ganancia en saturación del repetidor del satélite.
b) Calcular la C/N0 total en saturación.
c) Calcular el IBO y OBO para conseguir una C/N0 total de 80 dB/Hz.
d) Calcular la C/N0 para el EA y ED en este punto de trabajo.
e) Calcular el valor de la C/N0 total bajo condiciones de lluvia q causan una
atenuación de 6 dB sobre el EA.
f) Calcular el valor de C/N0 total en condiciones de lluvia que provocan una
atenuación de 6 dB en el ED y una reducción de 2 dB en la figura de mérito
de la ET debido al incremento de la temperatura de ruido de la antena.
g) ¿Cuanto hay que incrementar la PIRE de la ET para que la C/N0 sea la
especificada (80 dB·Hz)?
h) Calcular (C/N0)EA y (C/N0)ED para este nuevo punto de trabajo.
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Soluciones
1-T. a) Gt=7.78 dBi; Gr=nnn; b) Lt=109 dB; c) Pr=-70,52 dBm
2-T. XPIV=6,6 dB.
3-T. a) ΔN = -40,1; K=1,343; b) 12m; c) 18m; d) 20m
4-T. a) -41,5 dBW/m2; b) -63 dBW; c) 0,1 dB; d) 5,57 dB; e) 33,87 dB; f) -102,5
dBW
5-T. 0,0336% > 0,032 por lo que el radioenlace analizado cumple el objetivo
de indisponibilidad.
6-T. a) 50Ksps; b) 21,2Km; c) 28min; d) 21,7m; e) 3,4 Km
1-S. a) -89.88 dBW/m2, b) 71,15dBW
2-S. a) 0, b) -4,77dB para IBO y OBO c) -1,7 dB
3-S
4-S a) 72,59dBW, b) -17,49dB
6-S a) 39,4dB, 12,5 dB
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