BER = f(E dów /N - cygnus.tele.pw.edu.plcygnus.tele.pw.edu.pl/sts/images/sts_part2.pdf · Demultiplexer u ż ytkow. sygna ł ... analiza dla kierunku Uplink -(C/N 0) U analiza dla

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Wskaźniki jakości

� Transmisja cyfrowa• Elementowa stopa błędów (Bit Error Rate)

BER = f(Eb/No)• Dostępność łącza Dla żądanej wartości BER. % czasu w roku, w którym założona jakość

transmisji jest osiąganazależy głównie od opadów atmosferycznych

Transmisja satelitarna


Multiplexer SzyfrowanieDanych

KodowanieKorekcyjne Scrambling Modulator

Kodowanieźródła

Demodulator Descrambler Dekoder Deszyfracja Demultiplexer użytkow.

sygnałanalog.

sygnałcyfrowy

Rb [bit/s]

Rb [bit/s]

Rc [bit/s]

Rc [bit/s]

RS [baud]

Do układówRF i anteny

z anieny iukładów RF

Bit error rate (BER)Bit error rate (BER)PasmoPasmo

System cyfrowy


LNALNAMixer

LO

IFwzmacniacz Demodulator

nośna +szum

Odbiornik satelitarny

BER

BER = f(Eb /No)

Energia na bitWidmowa gęstość mocy szumu

C/No

C/NoEb

N0 Rb

=

System cyfrowy


Wychodząc z założonych parametrów sieciowych i tran-smisyjnych wyznaczamy elementową stopę błędów BER (transmisja cyfrowa) lub odstęp sygnał/szum (transmisja analogowa).

Wychodząc z wymagań na jakość transmisji (BER, dostępnośćsystemu) określamy parametry stacji naziemnych.

(C/N(C/N00))TOTALTOTAL

EEbb/N/N00 BERBER(C/N(C/N00))TOTALTOTALRRbb[bit/s[bit/s]] ModulacjaModulacja

KodowanieKodowanie

BERBERRRbb[bit/s[bit/s]]

EEbb/N/N00

ModulacjaModulacja

KodowanieKodowanieParametryParametrystacjistacji naznaz..

Bilans energetyczny łącza satelitarnego


�� analizaanaliza dladla kierunkukierunku Uplink Uplink -- (C/N(C/N00))UU

�� analizaanaliza dladla kierunkukierunku Downlink Downlink -- (C/N(C/N00))DD

�� analizaanaliza zakłóceńzakłóceń Intermodulacyjnych Intermodulacyjnych -- (C/N(C/N00))IMIM

�� analizaanaliza zakłóceńzakłóceń InterferencyjnychInterferencyjnych -- (C/N(C/N00))ININ

(C/N(C/N00))TOTALTOTAL



(C/N(C/Noo))--11TOTALTOTAL=(C/No)=(C/No)--11

UU+(C/N+(C/Noo))--11D D +(C/N+(C/Noo))--11

IN IN +(C/N+(C/Noo))--11IMIM

EEbb/N/N00 BERBER(C/N(C/N00))TOTALTOTALRRbb[bit/s[bit/s]] ModulacjaModulacja

KodowanieKodowanie



NADAJNIKEffective Isotropic

Radiated Power (EIRP)EIRP (EIRP (dBWdBW) = G) = GTT + P+ PTT

GT (dBi) = wzmocnienie antenynadawczej

PT (dBW) = moc nadajnika

Wzmocnienie antenyGGTT (dB) = 10 log [((dB) = 10 log [(ππππππππD)D)22 ηηηη / / λλλλ 22]]D (m) = średnica antenyλ(m) = długość faliη = efektywność anteny

ODBIORNIKG/T (dB/K) = GG/T (dB/K) = GRR/T/TssGR (dB) = wzmocnienie anteny odbiorczejTs(oK) = Temperatura szumowa odbiornika



PT

GT

dWidmowa gęstość mocy w odległości d od źródła sygnału wynosi

PFD (Power Flux Density)

PFD=PT GT /(4πd2)=EIRP/(4πd2) [W/m2 ]

EIRP= PT GT efektywna moc wypromieniowana izotropowo

w skali logarytmicznej (10log10...)

PFD[dBW/m2] = PT[dBW] + GT[dB] - 10log(4πd2) = EIRP[dBW] - 10log(4πd2)

PR

GR

PFD

GR = 4πAη/λ2 A-powierzchnia anteny, η-sprawność, λ- długośc faliWzmocnienie anteny odbiorczej

moc odebranaPR[W]= PT GT GR (λ /4πd)2

w skali logarytmicznej :

PR[dBW]= EIRP[dBW] + GR[dB] - 20log(4πd/λ)



Szumy termicznemoc szmumu Pn=N=kTsB

Ts - temperatura szumowa urządzenia, B - szerokość pasmastała Boltzmana k=1.38 10-23 [J/K] (log: K=-228.6 [dBW/K/Hz])

Odstęp sygnał /szum

C/N = PR/Pn= EIRP[dBW] + GR - 20log(4πd/λ) -10log(kTSB)

na 1Hz pasma:

C/N0 = PR/Pn= EIRP[dBW] + GR - 20log(4πd/λ) -10log(kTs)

C/N0 [dB] = EIRP + (G/T)R - 20log(4ππππd/λλλλ) - K

FSL= 20log(4πd/λ) Tlumienie sygnału w wolnej przestrzeni (Free Space Loss):



� satelita:

(C/N(C/Noo))UU = EIRP= EIRPESES -- (FSL(FSLUU+ + AAAtAt + + AAee(%)) +(G/T)(%)) +(G/T)SATSAT -- KK

gdzie:FSLU=20log(4πdU/ λ U) Free space loss - tłumienie w wolnej przestrzeni(ziemia-satelita) AAt tłumienie atmosferyczneAe(%) straty dodatkowe (głównie deszcz)

K stała BoltzmanadU odległość do satelityλ U długość fali dla uplink



� Stacja naziemna:

((C/NC/Noo))DD = EIRP= EIRPSATSAT -- (FSL(FSLDD+ + AAAtAt + + AAee(%)) +(G/T)(%)) +(G/T)ESES -- KK

where:FSLD=20log(4πdD/ λ D) Free space loss (satelita-ziemia) Aat tłumienie atmosferyczneAe(%) straty dodatkowe (głównie deszcz)

K stała BoltzmanadD odległość od satelityλ D długość fali dla downlink




Tłumienie atmosferyczne



TypoweTypowe wartościwartości tłumieniatłumienia powodowanegopowodowanego przezprzez deszczdeszcz

INTENSYWNOŚĆ OPADÓWINTENSYWNOŚĆ OPADÓW(max. (max. dladla 0.01%czasu w 0.01%czasu w rokuroku))

DROGA SYGNAŁU PRZEZ DESZCZDROGA SYGNAŁU PRZEZ DESZCZ

TŁUMIENIE NA kmTŁUMIENIE NA km(max. (max. dladla 0.01% 0.01% czasuczasu w w rokuroku))

TŁUMIENIETŁUMIENIE(max. (max. dladla 0.01% 0.01% czasuczasuok. 1godz./rok)ok. 1godz./rok)

EuropaEuropa::odod 30 do 50mm/h30 do 50mm/h

odod 5km do 10km5km do 10km((zależyzależy odod kąta kąta elewacjielewacji))

odod 0.05 do 5dB/km0.05 do 5dB/km((zależyzależy odod częstotliwościczęstotliwości pracypracyi i intensywnościintensywności opadówopadów))

okołookoło: 0.1dB : 0.1dB dladla 4 GHZ4 GHZ5 to 10 dB 5 to 10 dB dladla 12 GHZ12 GHZ10 to 20 dB 10 to 20 dB dladla 20 GHZ20 GHZ25 to 40 dB 25 to 40 dB dladla 30 GHZ30 GHZ



WzmacniaczWzmacniacz dużejdużej mocymocy (HPA) (HPA) wprowadzawprowadza zniekształceniazniekształceniaamplitudyamplitudy i i fazyfazy sygnałusygnału. . NieliniowośćNieliniowość wzmacniaczawzmacniacza jest przyczynąjest przyczynąpowstawaniapowstawania zakłóceńzakłóceń intermodulacyjnych. intermodulacyjnych.

Charakterystyki amplitudowe i fazowe satelitarnego wzmacniacza mocy



(C/N0)IM w funkcji punktu pracy wzmacniaczapunkt pracy HPA określony jest przez odstęp odnasycenia (back-off)



(C/N0)u (C/N0)D (C/N0)IM and (C/N0)Total w funkcji IBO (Input Back-off)

Documents

BER = f(E dów /N - cygnus.tele.pw.edu.plcygnus.tele.pw.edu.pl/sts/images/sts_part2.pdf · Demultiplexer u ż ytkow. sygna ł ... analiza dla kierunku Uplink -(C/N 0) U analiza dla