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MODULO: EL ENLACE SATELITAL

Este módulo está enfocado al análisis y diseño del enlace vía satélite , tanto en sus parámetros fundamentales como en las técnicas de acceso. Para la consolidación de los conocimientos adquiridos en la parte teórica se dispone de 4 laboratorios donde el alumno podrá comparar los cálculos teóricos con los resultados prácticos.


En el primer tema del módulo se estudian las características de la propagación radioeléctrica en las comunicaciones por satélite. Comenzando por una situación ideal de espacio libre, se van introduciendo los efectos debidos a la presencia de la atmósfera terrestre, fundamentalmente los efectos de absorción por gases y atenuación por hidrometeoros debidos a la troposfera. También se estudian otros efectos como el centelleo y efectos ionosféricos. Se establecen procedimientos de cálculo para tener en cuenta su influencia en el análisis y diseño de enlaces por satélite. Otros aspectos tratados en este tema son las particularidades de propagación para sistemas de comunicaciones móviles por satélite incluyendo diferentes modelos del canal móvil, que pueden incluir, efectos de desvanecimiento rápido, shadowing, dispersión temporal, etc.

El siguiente apartado se refiere a las técnicas de Simulación del canal de comunicación por Satélite. En una primera parte se realizará una introducción teórica de las funciones que realizan los emuladores de canal, como están construidos, que aplicaciones tienen, cuales son sus características, etc. A continuación, se describirá el funcionamiento del sistema desarrollado en el departamento IAC de la EUITT.

A continuación se estudian las principales técnicas de acceso múltiple, que permiten compartir a muchos usuarios un recurso limitado, como son los transpondedores del satélite, posibilitando comunicaciones punto-multipunto. Estos accesos necesitan de una serie de reglas que eviten las interferencias en el propio satélite. Se han ido desarrollando varias técnicas a lo largo de los años. FDMA (Acceso múltiple por división de frecuencia), utilizada desde el inicio de las comunicaciones por satélite; TDMA (Acceso múltiple por división de tiempo), fundamentalmente utilizada para sistemas de media o gran capacidad y con unas necesidades de sincronización importantes; CDMA (Acceso múltiple por división de código), aunque su uso inicial fue en aplicaciones militares, se está extendiendo cada vez más su aplicación civil; y TRMA (Acceso múltiple aleatorio en el tiempo), fundamentalmente utilizada para el acceso de un elevado número de usuarios con tráfico tipo ráfagas y sin una gran exigencia en cuanto a sincronización.


En el siguiente apartado se desarrollan el resto de los elementos que intervienen en un enlace vía satélite tanto analógico como digital. Se detallara como calcular un enlace, parámetros básicos de los transmisores y receptores involucrados y de la señal enviada, así como la sensibilidad a estos parámetros para conseguir un enlace viable. Es importante conocer en el ámbito global de Sistema como impactan las decisiones de dimensionado de cada uno de los módulos y de que grados de libertad dispone el Ingeniero de Sistema para hacer posibles las comunicaciones.

Dada la tendencia actual de reducción de masa y volumen surgen los enlaces con sistemas multihaz con antenas capaces de soportar múltiples haces. Por otro lado también se estudiarán los enlaces regenerativos, cuyo objetivo es mejorar la relación Señal-Ruido del enlace, y los enlaces Inter-Satélite.

En la parte práctica se dispone de 4 laboratorios. En el laboratorio "Calculo de balances de enlace" se aprenderá a diseñar y analizar balances de enlace, aparte de la realización de ejercicios con dos casos prácticos como son un Satélite GEO y un Satélite LEO.


El objetivo del laboratorio "Montaje y medida de un enlace por Satélite" es familiarizar al alumno con la problemática asociada al apuntamiento, medida de parámetros esenciales de la señal proveniente de diferentes satélites. Para ello, a partir de las características de transmisión y de la antena receptora se medirá el balance de potencia y se comparará con lo esperado teóricamente. Por otro lado se implementará otra realización práctica que consistirá en la medida, caracterización e influencia de los parámetros esenciales involucrados en un radioenlace en la banda de microondas. En particular, resulta de interés la medida experimental y comparación con los cálculos teóricos del balance de potencia y relación señal-ruido en función de las características del transmisor y receptor: potencia transmitida, ganancia de las antenas. Igualmente, se debe tener en cuenta los efectos del entorno, presencia de obstáculos, así como las pérdidas por desajuste en el radioenlace (despolarización, falta de alineamiento).


En el laboratorio "Medida de los productos de Intermodulación" de EADS, se pretende generar y medir productos de intermodulación y comparar los resultados con las especificaciones típicas de un sistema de comunicaciones por satélite. El fenómeno de los productos de intermodulación es de gran relevancia en los enlaces vía satélite debido a la gran diferencia de nivel entre las débiles señales que llegan al satélite del orden de -130dBm y las potentes señales que se transmiten del orden de +50dBm. Está practica permite sensibilizar al alumno con los problemas de trabajar simultáneamente con señales muy altas y muy bajas y con sistemas cerca del punto de saturación.

Finalmente el laboratorio "Plan de transmisión y acceso al satélite HISPASAT" tendrá lugar en el centro de control de Satélites del Sistema HISPASAT en Arganda. En este apartado se analiza de forma practica todo el proceso para la realización de un enlace vía satélite tanto analógico como digital, para estaciones ya aprobadas y aceptadas en el sistema HISPASAT. Se estudiarán en detalle varios ejemplos de Planes de Transmisión, a partir de los cuales se darán de alta las nuevas portadoras mediante creación y modificación de los parámetros correspondientes en el sistema de supervisión de portadoras de HISPASAT. Finalmente se realizarán alineamientos de portadoras, tanto desde el punto de vista del usuario como de HISPASAT. El objetivo es que el alumno adquiera soltura en la interpretación de un balance de enlace y en la traslación de estos parámetros a la hora de realizar control y seguimiento de los enlaces satelitales.



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OBJETIVOS

Proporcionar al alumno un conocimiento del canal de propagación y los procedimientos para el cálculo de la atenuación y desvanecimientos.

Conocer los parámetros que intervienen en un balance de enlace para poder realizar su diseño y adquirir una visión general de los sistemas y constelaciones emergentes mediante el análisis de sus balances de enlace.

Conocer las distintas técnicas de acceso múltiple, sus ventajas e inconvenientes.

Familiarizar al alumno con la problemática asociada al apuntamiento, medida de parámetros esenciales de la señal proveniente de diferentes satélites.

Medir productos de Intermodulación en un amplificador típico de Satélite.

Analizar el proceso para la realización de un enlace con el Sistema HISPASAT y estudiar varios planes de transmisión.


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CREDITOS.

El número de créditos de éste módulo es 4 incluyendo:

Módulo de Introducción (4 horas) con el fin de adquirir una visión general y entender la terminología empleada.

Teoría

Laboratorio: "Calculo de Balances de enlace asistido por ordenador" (EUITT)

Laboratorio: "Montaje y medida de un enlace por Satélite" (EUITT)

Laboratorio: "Medida de los productos de Intermodulación" (EADS)

Laboratorio: "Plan de transmisión y acceso al satélite HISPASAT" (HISPASAT)


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FECHAS Y HORARIOS.

Las clases de éste módulo comenzaran el Miercoles de 6 de Abril.

Se impartiran todos los Miercoles en horario de tarde de 5 a 9.

La duración aproximada es de 10 semanas (40 horas de clase aproximadamente)


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TEMARIO

TEORIA

Módulo de Introducción

1. Caracterización del Canal Satélite-Propagación en el espacio libre. -Influencia atmosférica: gases, lluvia. -Influencia de la ionosfera. -Centelleo y desvanecimiento multitrayecto. -Efectos de despolarización. -Propagación en comunicaciones móviles por satélite. -Modelos de propagación de Loo y de Lutz. -Modelo de propagación en banda ancha.

2. Tecnicas de Simulación del canal de comunicación por Satélite.

3. Técnicas de Acceso múltiple-Acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA). -Acceso múltiple por división de tiempo (TDMA). -Acceso múltiple por división de código (CDMA). -Acceso múltiple aleatorio (TRMA).

4. Balance de enlace-Análisis del enlace vía Satélite -Contribución de la señal. -Contribución del Ruido. -Prestaciones del enlace. Relación C/No. -Enlace ascendente. -Enlace descendente. -Influencia de la lluvia en cada enlace -Análisis del enlace completo -Técnicas de transmisión analógica -Técnicas de transmisión digital -Ejemplo de balance de enlace.

5. Sistemas Multihaz. -Objetivos del sistema -Ventajas e inconvenientes -Interconectividad de haces -Ejemplos

6. Sistemas Regenerativos. -Objetivos del sistema -Comparación con Sistemas tradicionales -Impacto en las estaciones terrenas -Ejemplos

7. Enlaces Intersatelite. -Objetivos de los enlaces Intersatélite -Aplicaciones -Satélites "Relay" -Ejemplos.


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LABORATORIO: "Cálculo de balances de enlace asistido por ordenador"

1. Diseño de la hoja de calculo.

2. Calculo practico para satelite GEO.

3. Calculo practico para satelite LEO

4. Analisis de Resultados y Comparativa.


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LABORATORIO: "Montaje y medida de un enlace por Satélite"

1. Cálculo de la elevación y acimut para dos satélites; HISPASAT y ASTRA.

2. Apuntamiento de una antena a dichos satélites

3. Medidas de relación señal-ruido con analizador de espectros y con medidor de satélite.

4. Apuntamiento de una antena polar .

5. Cálculo del balance energético de un radioenlace..

6. Apuntamiento físico de las antenas .

7. Medida de la relación señal-ruido .

8. Estimación de las pérdidas por despolarización y desapuntamiento.


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LABORATORIO: "Medida de los productos de Intermodulación"

1. Productos de intermodulación activos

2. Productos de intermodulación pasivos.

3. Requisitos típicos de enlace.

4. Descripción de la practica a realizar .

5. Medida de los productos de intermodulación.

6. Análisis de resultados .


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LABORATORIO: "Plan de Transmisión y acceso al Satélite HISPASAT"

1. Presentación detallada del Centro de Control de Portadoras del sistema HISPASAT.

2. Análisis de los distintos usos de los transpondedores del sistema HISPASAT. - Modulaciones, anchos de banda y diferentes combinaciones de señales.

3. Plan de Transmisión. -Creación, interpretación y traslación de sus parámetros al sistema de supervisión de portadoras. -Line-up. Subida de una portadora al satélite, desde el punto de vista del usuario y de HISPASAT. -Line-Down. Bajada de una portadora del satélite, desde el punto de vista del usuario y de HISPASAT

4. Revisión de los casos de incidencias más comunes.


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PROFESORADO

Parte Teórica

Rafael Herradón Díez, EUITT

Salvador Martí Gombau, ALCATEL

Maria Jesus Martín Jimenez, EADS-CASA

César Briso Rodriguez, EUITT



Laboratorio: Cálculo balances

Maria Jesus Martín Jimenez, EADS-CASA



Laboratorio: Montaje y medida de un enlace por Satélte

Jose M. Rodriguez Martin, EUITT



Laboratorio: Productos Intermodulación

Carlos E. Montesano Benito, EADS



Laboratorio: Plan de transmisión

Antonio Dorrego Seara, HISPASAT

Pedro Lafuente Romero,HISPASAT



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BIBLIOGRAFIA BASICA.

Parte Teórica

"Space Mission Analysis and Design". Wiley J. Larson & James R. Wertz. Kluwer Academics Publishers 1992.
"Mobile satellite communications handbook". Roger Cochetti. Quantum Mill Valley, 1998
"Digital Satellite Communications". Tri. T. Ha. 2nd edition. McGraw -Hill, New York 1990.
"Satellite Communication Systems". G.Maral, M.Bousquets. 2nd edition, Wiley 1993
"U.I.T.-R. Recomendaciones e informes". U.I.T., 2001.


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Laboratorio: Cálculo balances

"Satellite to ground radiowave propagation". J.E. Allnutt. IEE Electromagnetic Waves Series 29.


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Laboratorio: Enlace Satélite

"Satellite Anthology". The American Radio Relay League1992.
"Wheather Satellite Handbook". R.E. Taggart. The American Radio Relay League1990.


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Laboratorio: Productos Intermodulación

Se distribuirán con unos días de anticipación fotocopias de artículos relativo al tema


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Laboratorio: Plan de transmisión

"Manual de Utilización del Sistema de Satélites HISPASAT-1 (MUSSH)". HISPASAT, 1996.
"Handbook on Satellite Communications: Fixed Satellite Service". International Radio Consultive Committee (CCIR). International Telecommunications Union, Genova 1988.


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