3 Cálculo Básico de Enlace Via Satélite

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1 35 3 Cálculo Básco de Enlace Va Satélte Neste capítulo é tratado o cálculo básco de um enlace va-satélte, subentenddo em condções normas de propagação (espaço lvre) nos percursos de subda e descda e consderados os efetos de ruídos e nterferêncas. A Fgura 3.1 mostra os dversos estágos por onde flu o snal num enlace va-satélte de comuncações com as respectvas degradações. A relação portadora ruído total (RPR total ), defnda pela razão entre a potênca da portadora e a potênca de ruído mas nterferêncas, ambas na entrada do receptor da ET de destno, é a grandeza prncpal do cálculo básco de um enlace va-satélte. A dferença entre a RPR total e o valor mínmo acetável é defnda como a folga ou margem de céu-claro do enlace que, por sua vez, determna a sua condção operaconal durante as condções normas de propagação.

2 36 Fgura 3.1: Dagrama esquemátco de um enlace va-satélte e os prncpas fatores de degradação de desempenho

3 Parâmetros Fundamentas de Transmssão e Recepção Determnados parâmetros de transmssão e recepção são tradconalmente utlzados em cálculos de enlaces va-satélte como a Densdade de Fluxo de Potênca ou PFD (power flux densty), Potênca Efetva Isotropcamente Irradada ou EIRP (equvalent sotropc radated power) e Fator de Mérto ou G/T e Densdade de Fluxo de Potênca (PFD) É uma grandeza que representa a densdade superfcal de potênca num determnado ponto, expressa em db relatvo a 1 w/m 2. Também é bastante utlzada para lmtação de nterferêncas geradas por satéltes na superfíce da Terra. Em satéltes que utlzam transponder tpo de repetção ( bent ppe ) em que não ocorrem outros processamentos além de ganho de potênca, fltragem e conversão de freqüênca e aplcáves tanto para transmssões dgtas quanto analógcas, ocorre um processo de saturação de potênca.tal saturação mplca que a potênca de transmssão do satélte, correspondente ao transponder em questão, atnge um valor máxmo possível. Ocorre quando a densdade de fluxo de potênca na antena receptora devda a todas as portadoras que se destnam ao transponder excede o valor de saturação (PFDS). O seu valor é fundamental para o cálculo dos back-offs, defndos a segur Potênca Efetva Isotropcamente Irradada (EIRP) Trata-se de um parâmetro de transmssão aplcado à estação terrena transmssora para o enlace de subda e ao satélte para o enlace de descda, defnda por: EIRP ( dbw) PT ( dbw) GT ( db) AL T = (3.1)

4 38 P T : Potênca de transmssão (antes do almentador) G T : Ganho da antena transmssora A L/T : Atenuação do almentador da antena transmssora No caso do satélte, a EIRP de saturação (EIRPS) e a PFD de saturação (PFDS) são fornecdas pelo seu fabrcante na forma de mapas de cobertura ( footprnts ). Em decorrênca do processo de saturação de um transponder de repetção, fo defndo o parâmetro back-off de entrada ( ) de acordo com: (db) = PFDS (db w/m 2 ) PFD total (db w/m 2 ) (3.2) Onde PFD total é a densdade de fluxo de potênca agregada das portadoras que se destnam ao transponder. Assocado ao defne-se como backoff de saída a segunte dferença: o (db) = EIRPS (dbw) EIRP (dbw) Dependendo da característca entrada versus saída do amplfcador de alta potênca do transponder, há uma relação entre o e e que tem sdo modelada com o segunte tpo de função: = a b (3.3) o Onde a e b são constantes do transponder. Um modelo proposto é: o o = 0,82 = 0; 3,7; < 4,5 db 4,5 db (3.4) A EIRP com que o satélte transmte determnada portadora no enlace de descda pode ser calculada a partr de sua densdade de potênca no satélte (PFD c ), do e da PFDS de acordo com: c ( PFDS 1 a b PFD ) EIRP = EIRPS ( ) (3.5) c

5 39 O PFD c pode ser avalada através da fórmula: ( dbw) A A A A 20log f ( ) 21, 45 PFDc = EIRPtx GHz (3.6) 0 g ch n s EIRP tx : EIRP da estação terrena transmssora para a portadora de subda A 0 : Atenuação de espaço lvre ( Km) 20log f ( GHz) 92, db A0 = 20log d s s 4 (3.7) d s : dstânca ET transmssora-satélte f S : freqüênca de subda Fator de Mérto (G/T e ) Trata-se de um parâmetro de recepção aplcável ao satélte para o enlace de subda e à ET receptora para o enlace de descda, defndo por: G T e ( db K ) = GR ( db) 10log( Te ( K) ) AL R / (3.8) G R : Ganho da antena receptora (db) T e : Temperatura efetva de ruído do sstema de recepção, em graus Kelvn A L/R : Atenuação do almentador da antena receptora (db) No caso do satélte este parâmetro também é fornecdo pelo seu fabrcante através dos mapas de cobertura Relação Portadora-Ruído Térmco A relação portadora-ruído térmco (RPRT) é defnda por: RPRT PR ( W ) = 10log N( W ) (3.9)

6 40 P r : Potênca da portadora à entrada do receptor N: Potênca de ruído térmco, referda na entrada do receptor Para um enlace va-satélte a relação portadora-ruído térmco deve ser calculada para ambos os percursos de subda e descda Relação Portadora-Ruído Térmco no Enlace de Subda A expressão resultante neste percurso é: ( G T ) A 10log B ( ) 168, 6 RPRTs = EIRPtx ( dbw) e 0 e MHz (3.10) sat EIRP tx : EIRP da estação terrena para a portadora de subda (G/T e ) sat : Fator de mérto do sstema de recepção do satélte B e : Faxa de ruído do receptor A 0 : atenuação de espaço lvre Relação Portadora-Ruído Térmco no Enlace de Descda A expressão resultante neste percurso é: ( G T ) A A 10log B ( ) 168, 6 RPRTd = EIRPc ( dbw) e 0 p e MHz (3.11) EIRP c : EIRP do satélte correspondente à portadora de descda (G/T e ): Fator de mérto do sstema de recepção da estação terrena receptora 3.3. Relação Portadora-Ruído de Intermodulação A prncpal fonte de ruído de ntermodulação num enlace va satélte é o amplfcador de alta potênca de um transponder de repetção. Devda à característca não lnear deste amplfcador, prncpalmente próxma da regão de

7 41 saturação, produtos de ntermodulação são orgnados quando o transponder é compartlhado por váras portadoras smultaneamente. Um modelo bastante referencado e utlzado para avalar a relação portadora-ruído de ntermodulação no enlace de subda tem a segunte expressão matemátca: 48,6 10log n 10log B 20 RPRI = p (3.12) B: Largura de faxa do canal em KHz n p : número de portadoras no transponder ( 3) 3.4. Relação Portadora-Interferênca Portadoras nterferentes consttuem atualmente numa das prncpas preocupações para sstemas Rádo em geral devdo ao crescente compartlhamento de faxas de freqüêncas por sstemas dstntos. O efeto agregado de todas portadoras nterferentes no satélte ou na estação terrena receptora é tratado como uma soma de ruídos, resultando numa relação portadora-nterferênca total para os enlaces de subda ou descda dada por: m = RPI 10 RPI s, d 10log 10 (3.13) RPI s,d : valor total nos enlaces de subda e descda, respectvamente m: número de portadoras nterferentes RPI : relação portadora-nteferênca do ésmo caso defnda por: ( dbw) I ( dbw) RPI = P (3.14) r P r : Potênca da portadora nterferda na entrada do receptor I : Potênca da portadora nterferente na entrada do receptor ncluído efeto de fltragem

8 Relação Portadora-Ruído Total A relação portadora-ruído total é determnada pela composção dos efetos do ruído térmco, de ntermodulação e nterferêncas nos enlaces de subda e descda Relação Portadora-Ruído Total de Subda Para o enlace de subda a relação portadora-ruído total é dada por: RPRTs 10 RPRI 10 RPI 10 [ ] s RPR s = 10log10 (3.16) Relação Portadora-Ruído Total de Descda A relação portadora-ruído total referente ao enlace de descda é dada por: RPRTd 10 RPI 10 [ 10 ] d RPR d = 10log 10 (3.17) Relação Portadora-Ruído Total A relação portadora-ruído total de um enlace va-satélte é uma composção das relações devdas aos percursos de subda. Com transponder de repetção ou bent ppe esta composção é dada por: RPR total RPRs 10 RPRd 10 [ 10 ] = 10log 10 (3.18)