BER = f(e b. /N o. Transmisja satelitarna. Wskaźniki jakości. Transmisja cyfrowa

Transkrypt

1 Transmisja satelitarna Wskaźniki jakości Transmisja cyfrowa Elementowa stopa błędów (Bit Error Rate) BER = f(e b /N o ) Dostępność łącza Dla żądanej wartości BER. % czasu w roku, w którym założona jakość transmisji jest osiągana zależy głównie od opadów atmosferycznych

2 System cyfrowy sygnał analog. R b [bit/s] R c [bit/s] R S [baud] Kodowanie źródła Multiplexer Szyfrowanie Danych Kodowanie Korekcyjne Scrambling Modulator Do układów RF i anteny sygnał cyfrowy Bit error rate (BER) Pasmo z anieny i układów RF Demodulator Descrambler Dekoder Deszyfracja Demultiplexer użytkow. R c [bit/s] R b [bit/s]

3 System cyfrowy Odbiornik satelitarny nośna + szum LNA Mixer IF wzmacniacz Demodulator LO C/N o BER Energianabit Widmowa gęstość mocy szumu E b N 0 = C/N o R b BER = f(e b /N o )

4 Wychodząc z założonych parametrów sieciowych i transmisyjnych wyznaczamy elementową stopę błędów BER (transmisja cyfrowa) lub odstęp sygnał/szum (transmisja analogowa). (C/N 0 ) TOTAL R b [bit/s] Modulacja E b /N 0 BER Kodowanie Wychodząc zwymagańna jakość transmisji (BER, dostępność systemu) określamy parametry stacji naziemnych. BER Modulacja Kodowanie E b /N 0 R b [bit/s] (C/N 0 ) TOTAL Parametry stacji naz.

5 analiza dla kierunku Uplink - (C/N 0 ) U analiza dla kierunku Downlink - (C/N 0 ) D analiza zakłóceń Intermodulacyjnych - (C/N 0 ) IM analiza zakłóceń Interferencyjnych - (C/N 0 ) IN (C/N 0 ) TOTAL

6 (C/N o ) -1 TOTAL =(C/No) -1 U+(C/N o ) -1 D +(C/N o ) -1 IN +(C/N o ) -1 IM (C/N 0 ) TOTAL R b [bit/s] Modulacja E b /N 0 BER Kodowanie

7 NADAJNIK Effective Isotropic Radiated Power (EIRP) EIRP (dbw( dbw) ) = G T + P T G T (dbi) = wzmocnienie anteny nadawczej P T (dbw) = moc nadajnika Wzmocnienie anteny G T (db) = 10 log [(π D) 2 η / λ 2 ] D (m) = średnica anteny λ(m) = długość fali η = efektywność anteny ODBIORNIK G/T (db/k) = G R /T s G R (db) = wzmocnienie anteny odbiorczej T s ( o K) = Temperatura szumowa odbiornika

8 PFD (Power Flux Density) P T G T d Widmowa gęstość mocy w odległości d od źródła sygnału wynosi PFD=P T G T /(4πd 2 )=EIRP/(4πd 2 ) [W/m 2 ] EIRP= P T G T efektywna moc wypromieniowana izotropowo w skali logarytmicznej (10log 10...) PFD[dBW/m 2 ] = P T [dbw] + G T [db] - 10log(4πd 2 ) = EIRP[dBW] - 10log(4πd 2 ) G R Wzmocnienie anteny odbiorczej G R = 4πAη/λ 2 A-powierzchnia anteny, η-sprawność, λ- długośc fali P R moc odebrana P R [W]= P T G T G R (λ /4πd) 2 PFD w skali logarytmicznej : P R [dbw]= EIRP[dBW] + G R [db] - 20log(4πd/λ)

9 Szumy termiczne moc szmumu P n =N=kT s B Ts - temperatura szumowa urządzenia, B - szerokość pasma stała Boltzmana k= [J/K] (log: K= [dbw/k/hz]) Odstęp sygnał /szum C/N = P R /P n = EIRP[dBW] + G R - 20log(4πd/λ) -10log(kT S B) na 1Hz pasma: C/N 0 = P R /P n = EIRP[dBW] + G R - 20log(4πd/λ) -10log(kT s ) C/N 0 [db] = EIRP + (G/T) R - 20log(4πd/λ) - K Tlumienie sygnału w wolnej przestrzeni (Free Space Loss): FSL= 20log(4πd/λ)

10 satelita: (C/N o ) U = EIRP ES - (FSL U + A At + A e (%)) +(G/T) SAT - K gdzie: FSL U =20log(4πd U / λ U ) Free space loss - tłumienie w wolnej przestrzeni(ziemia-satelita) tłumienie atmosferyczne A At A e (%) straty dodatkowe (głównie deszcz) K stała Boltzmana d U λ U odległość do satelity długość fali dla uplink

11 Stacja naziemna: (C/N o ) D = EIRP SAT - (FSL D + A At + A e (%)) +(G/T) ES - K where: FSL D =20log(4πd D / λ D ) Free space loss (satelita-ziemia) tłumienie atmosferyczne A at A e (%) straty dodatkowe (głównie deszcz) K stała Boltzmana d D λ D odległość od satelity długość fali dla downlink

12 Tłumienie atmosferyczne

13 Typowe wartości tłumienia powodowanego przez deszcz INTENSYWNOŚĆ OPADÓW (max. dla 0.01%czasu w roku) DROGA SYGNAŁU PRZEZ DESZCZ TŁUMIENIE NA km (max. dla 0.01% czasu w roku) TŁUMIENIE (max. dla 0.01% czasu ok. 1godz./rok) Europa: od 30 do 50mm/h od 5km do 10km (zależy od kąta elewacji) od 0.05 do 5dB/km (zależy od częstotliwości pracy i intensywności opadów) około: : 0.1dB dla 4 GHZ 5 to 10 db dla 12 GHZ 10 to 20 db dla 20 GHZ 25 to 40 db dla 30 GHZ

14 Wzmacniacz dużej mocy (HPA) wprowadza zniekształcenia amplitudy i fazy sygnału. Nieliniowość wzmacniacza jest przyczyną powstawania zakłóceń intermodulacyjnych. Charakterystyki amplitudowe i fazowe satelitarnego wzmacniacza mocy

15 (C/N 0 ) IM w funkcji punktu pracy wzmacniacza punkt pracy HPA określony jest przez odstęp od nasycenia (back-off)

16 (C/N 0 ) u (C/N 0 ) D (C/N 0 ) IM and (C/N 0 ) Total w funkcji IBO (Input Back-off)