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Eo 0421 - RADIOCOMUNICACIONES
Conferencia 11: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Instructor: Israel M. Zamora, MBA, MSTMProfesor Titular, Departamento de Sistemas Digitales y
Telecomunicaciones. Universidad Nacional de Ingeniería
I Sem 2015
Objetivos
Introducir los aspectos generales relacionados con los radioenlaces terrenales del servicio fijo con modulación digital
2I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Contenido
• Parámetros de enlace• Relación C/N: Esquema Tx – Rx• Ancho de banda de transmisión• Patrón de ojo• Ecualización para cancelación ISI
• Patrón de ojo con ecualización• Modulación digital
3I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
)()()()()()()( dBLdBGdBLdBGdBLdBmPdBmP trrbttttr
• Pérdidas de duplexores, circuladores y filtros (LDFT, LDFR en dB)• Pérdidas en los alimentadores de antena (Lx) (T, R en dB/m)
i
ibfb LLdBL )(
Pérdidas de espacio libre Pérdidas adicionales:Reflexión
Difracción
Dispersión
Vegetación
Hidrometeoros
Desvanecimientos
Potencia recibida Pérdidas básicas de propagación
Pérdidas de acoplamiento (branching)
)()/()()( mlmdBdBLdBL ttDFTtt
)()/()()( mlmdBdBLdBL rrDFRtr
Parámetro de un enlace
4I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Parámetro de un enlace
• Potencia mínima utilizable o sensibilidad ,TH o U (dB)• Relación señal/ruido S/N (dB) o portadora/ruido, C/N (dB)• Relación Energía de bit/densidad espectral de potencia, Eb/No (dB)• Probabilidad de error, Pe
5I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Relación C/N: Esquema Tx - Rx
6I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
rtraras fffff 1 Rxtrar
soF gll
BfkTn1
trarso
Rxdr
F
F
llBfkT
gp
n
c
/
TX RXCircuito
de Acoplo
Circuito de
Antena
Circuito de
Antena
Circuito de
Acoplo
etP tPtP rP rP
drP
trL
PIRE
ttL atL arL
T T AT ARIT
IR
tG rG
tGrG
R R
bL
Modelo de antena real Modelo de antena real
F
Factor de ruido del sistema Potencia de ruido a la entrada del demodulador
Relación de potencia de portadora a potencia de ruido
Relación C/N: Esquema Tx - Rx
7I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
so
r
ARF
F
trarso
dr
RF
F
F
F
BfkT
p
n
c
llBfkT
p
n
c
n
c
/
NOTA: En R, si fa=1 (Ta=To), entonces:rtrarsRs fllff /
La relación portadora a ruido se mantiene constante:
trarRxso
Rxdr
so
trardr
so
r
AR llgBfkT
gp
BfkT
llp
BfkT
p
n
c
/
Rnc / F
nc /
bso
dr
o
b
RfkT
p
n
e
La relación portadora a ruido(señal digital) bR Velocidad de transmisión de información
binaria (bits por segundos – bps)
Resumen: Relaciones de calidad (C/N)
8I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
• La sensibilidad o valor umbral (threshold) en el punto AR, se obtiene como:
dBm/Hz 174log10/ bsmínobmínr RFNEP
11 rtrarartrarasARs fllfffffff
• Para el caso analógico se tiene fórmula análoga• Si queremos calcular el margen del sistema:
mínrrbtatttetmínrr PGLGLLPPPM
• La sensibilidad o valor umbral (threshold) en el punto R, se obtiene como:
trarmínrmíndr LLPP
• Si queremos calcular el margen del sistema:
trarmínrtrarrbtatttetmíndrdr LLPLLGLGLLPPPM Donde se observa que todo queda igual, al restar lo mismo en los dos términos
• La figura de ruido “referida” en R, puede expresarse como:
trarARsRs LLFF
dBm/Hz 174log10/ bRsmínobmíndr RFNEP• Y se calcula:
Ancho de banda de transmisión
9I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
• Radioenlaces analógicos de TV• Señal de video con modulación FM en frecuencia portadora:
MHzffffB vccvc 1822 • fcc excursión pico a pico producida por la moduladora (Rec. ITU-R 276: fcc =8Mhz)
• fv frecuencia máxima de la señal de video (Sistemas B y G, 625 líneas: fv=5Mhz)
• TV: video y audio: señal de video + subportadora de sonido señal multiplex FDM
• Queda:mmcmm ffB 2
• Se aproxima: y: cccmm ff smmm ff smcc ffB 2
2ssm ff
• Ejemplo: Supongamos que se efectúa la transmisión de una señal de video y su sonido asociado en forma de subportadora a 7.5MHz. El ancho de banda de transmisión sería:
MHzffB smcc 235.7282
• K: Factor de modulación• K=1.0 modulación PSK binaria y multinivel• K= 0.6 modulaciones de banda residual
• F: Factor de especificación. Depende del filtro que se utilice (raised cosine)• F=(1+), por tanto 1<F<2
• Rb: Velocidad de la señal binaria antes de modulación (bits/seg)
• : Factor de anchura de banda (inverso del número de bits por pulsos)
• R: Velocidad de la señal física (pulsos digitales) (baudios o pulsos/seg)
• Radioenlaces digitales
• Bandas lateral/residual, velocidad binaria, número de niveles conformado de pulso (M-ario), etc.
bb
s
RFKM
RT
B2log
11
1
M2log/1
MRRb 2log
10I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Ancho de banda de transmisión
• Ejemplo• Para un radioenlace digital de 34Mbps con modulación 4PSK y filtros en coseno alzado
(raised cosine) con =0.5 para paliar el efecto ISI, el ancho de banda se obtiene como sigue:
MHzxRFKB b 5.25)5.0()1034()5.1()1( 6
• K=1.0• F=(1+)=(1+0.5)=1.5• Rb = 34Mbps • =1/(log24)=0.5
• Entonces:
11I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Ancho de banda de transmisión
Interferencia Intersímbolo - ISI
12I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
T Instantes de muestreo
1 1 1 1
0 0
t/T
Amp. [V]Forma de onda bandabase
transmitida (suma-superposición de pulsos)
Símbolo de dato
Primer pulsoSegundo pulso
Tercer pulso
13I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Interferencia Intersímbolo - ISI
14I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Interferencia Intersímbolo - ISI
15I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-3
-2
-1
0
1
2
3
Time (sec)
EYE DIAGRAM WITH NOISE (Variance =0.5)
Patrón de ojo para sistema Binario Patrón de ojo para sistema 4-ario
Interferencia Intersímbolo - ISI
Demodulación
16I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Interferencia Intersímbolo - ISI
17I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Interferencia Intersímbolo - ISI
Ecualización para cancelación ISI
18I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
19I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Ecualización para cancelación ISI
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
Time (sec)
EYE DIAGRAM WITH NOISE (Variance =0.1)
Patrón de ojo para sistema Binario con ecualización
Patrón de ojo para sistema 4-ario con ecualización
Modulación digital
20I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
QPSK coherente
k, es el no. de bits por pulso M-ario
k=log2M
Modulación digital
21I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
z
y
dyezQ 2
2
2
1)(
Puede observarse que la función Q(x) satisface las siguientes condiciones:
0)(
2/1)0(
)(1)(
Q
Q
zQzQ
La función-Q se define como:
• Existen ciertas acotaciones a la función Q que son ampliamente usadas para encontrar límites o fronteras a las probabilidades de error de varios sistemas de comunicación. Las dos acotaciones superiores mayormente usadas son:
0 2
1)( 2
2
para zezQz
• La acotación inferior que se usa con frecuencia es:
0 2
1)( 2
2
para zez
zQz
01
12
1 22
2
para ze
zπzQ(z)
z-
Modulación digital
22I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Algunos valores de la
función Q.
B.P. Lathi 3ra. Ed. provee una
extensa tabla para esta función en capítulo 10 del
libro “Modern Digital and Analog Communications”.
Modulación digital
23I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
Figure 1: Eb/N0 Vs BER over AWGN
Modulación digital
24I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
ModulationRequired Eb/N0
(dB)Max η (log2(M))
(bits/s/Hz)C/N (dB)
Min Channel BW for ISI Free
Signalling
BPSK 10.6 1 10.6 Rb
QPSK 10.6 2 13.6 0.5Rb
4-QAM 10.6 2 13.6 0.5Rb
D-BPSK 11.2 1 11.2 Rb
D-QPSK 12.7 2 15.7 0.5Rb
8-PSK 14.0 3 18.8 0.33Rb
16-QAM 14.5 4 20.5 0.25Rb
16-PSK 18.3 4 24.3 0.25Rb
64-QAM 18.8 6 26.6 0.17Rb
32-PSK 23.3 5 30.3 0.2Rb
Table 2: Extracted data from Figure 1
Modulación digital
25I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
• Lectura Obligatoria• Transmisión por Radio
• Capítulo 5Sección 5.6 y 5.7
• Lectura Recomendada
• Ninguna.
26I. Zamora Unidad III: Radioenlaces terrenales del servicio fijo
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