Spread spectrum

EAM_Sys_1

Estructura de sistemas de radio

1.- Diagrama en bloques básico para cálculo de señal recibida

Potencia de señal máxima que puede ser entregada al receptor, suponiendo adaptación conjugada :

⎛ 1 ⎞ 1 1 .g R . PR = PT . ⎜ ⎟ . gT . ael .aexc aLr ⎝ aLt ⎠

en dB:

PR[ dBw / dBm] = PT [dBw / dBm] − ALt + GT − ( Ael + Aexc ) + GR − ALr

Tensión eficaz de señal de entrada, bajocondiciones de adaptación: VRx _ ef = PR .Rent , generalmente Rent=50 ohm. Temperatura de ruido, a la entrada del RX: TR =

⎛ Ta T0 .(aLr − 1) T 1 ⎞ + + TeR = a + T0 . ⎜1 − ⎟ + TeR , aLr aLr aLr ⎝ aLr ⎠ ⎛C⎞ ⎛C⎞ =⎜ ⎟ donde se incluye la temperatura equivalente del receptor para tener que ⎜ ⎟ ⎝ N ⎠entrada ⎝ N ⎠ pre − detección
Potencia de ruido:

en dB :

⎛T ⎞ ⎛ 1 ⎞ N R = k .TR .W = k . ⎜ a+ T0 . ⎜1 − ⎟ + TeR ⎟ .W ⎜a ⎟ ⎝ aLr ⎠ ⎝ Lr ⎠ ⎛T ⎞ ⎛ 1 ⎞ N R = 10.log k + 10.log ⎜ a + T0 . ⎜1 − ⎟ + TeR ⎟ + 10.log W ⎜a ⎟ ⎝ aLr ⎠ ⎝ Lr ⎠ dBw dBm = − 198, 6 o 10.log k = − 228, 6 o K .Hz K .Hz

Relación señal ruido en la entrada del receptor : ⎜

⎛C⎞ ⎟ = PR[ dBw] − N R[ dBw] = PR[ dBm ] − N R[ dBm ] ⎝ N ⎠dB ⎛S⎞ Generalmente, con la especificación de calidad en la señal demodulada: ⎜ ⎟ o Pe , sedetermina el nivel ⎝N⎠
necesario de señal en la entrada del sistema receptor. 2.- Configuraciones usuales 2.1.- Sistema simplex

Dos estaciones A y B comparten la misma frecuencia de operación, utilizándola secuencialmente A → B y A ← B.

2.2.- Sistema duplex Se utilizan dos frecuencias, una de ida y otra de retorno. Es posible mantener comunicación permanente entre A y B.
Entrada banda debase, estación A

f1 Tx
Antena A

f1 f1
Antena B

Salida banda de base, estación B

Rx

f2 Rx
Salida banda de base, estación A

Entrada banda de base, estación B

f2
Duplexor Duplexor

f2

Tx

2.3.- Estaciones repetidoras Cuando la atenuación de paso en un enlace de radio es excesiva y no puede alcanzarse los requerimientos de calidad exigidos, puede lograrse el objetivointercalando una (o varias) estaciones repetidoras en sitios adecuados.

2.3.1.- Diagrama en bloques simplificado de dos tipos de repetidores: a) Repetidor heterodino:

EAM_Sys_3

Oscilador local fo = fo1-FI Filtro pasa banda f1 FI

Oscilador local fo = f3-FI Filtro pasa banda f3

f1 f2
Antena W FI Filtro pasa banda f2 Oscilador local fo = f2-FI Oscilador local fo = f4-FI Filtro pasabanda f4

f3

f4
Antena E

Puede ser lineal (satélites) o no lineal (FM) b) Repetidor espalda contra espalda (back to back):
Filtro pasa banda f1 Filtro pasa banda f3 RX1 f1 Banda de base TX1 f3

f1 f2
Antena W TX1 f2 RX2 f4

f3 f4
Antena E

Filtro pasa banda f2

Filtro pasa banda f4

Generalmente, no lineal c) Repetidores pasivos d) Repetidores para aplicaciones de punto apuntos

Tipos: Back to back:

Heterodino:

2.3.2.- Influencia de la inclusión de repetidores en el camino de transmisión en la relación señal/ruido final a) Repetidor heterodino lineal

a1 PT PR1

a2

PR 2

N R1

g . ( PR1 + N R1 )

NR2

g .PR1 PR1 a2 1 1 ⎛C⎞ ⎛C⎞ = = ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ = g .N R1 a2 .N R 2 N R1 ⎛ N ⎞ ⎛ N ⎞ ⎝ N ⎠1 N R1 ⎝ N ⎠F + NR2 + ⎜ ⎟ +⎜ ⎟ a2 g .PR1 PR1 ⎝ C ⎠ 2 ⎝ C ⎠1 ⎛N⎞⎛N⎞ ⎛N⎞ ⎛N⎞ ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ donde ⎜ ⎟ es la relación (numérica) ruido-señal de la primera etapa tomada ⎝ C ⎠ F ⎝ C ⎠1 ⎝ C ⎠2 ⎝ C ⎠1 ⎛N⎞ individualmente y ⎜ ⎟ la de la segunda etapa tomada también individualmente. Si hay N etapas: ⎝ C ⎠2 ⎛N⎞ ⎛N⎞ ⎛N⎞ ⎛N⎞ ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ + .... + ⎜ ⎟ ⎝ C ⎠ F ⎝ C ⎠1 ⎝ C ⎠2 ⎝ C ⎠N
b) Repetidor back to back

EAM_Sys_5 Suponiendo que los transmisores (TX,TX1) yreceptores (RX,RX1) son idénticos:
TX RX1 TX1 RX

S0

PT

S R = K .S0

S D = K . ( K .S0 + N R )

NR

ND

S R K .S0 ⎛S⎞ = ⎜ ⎟ = ⎝ N ⎠1 N R N R

K 2 .S0 1 1 ⎛S⎞ = = = ⎜ ⎟ NR ND ⎛N⎞ ⎛N⎞ ⎝ N ⎠ F K .N R + N D + ⎜ ⎟ +⎜ ⎟ K .S0 K . ( K .S0 ) ⎝ S ⎠1 ⎝ S ⎠2

⎛N⎞ ⎛N⎞ ⎛N⎞ ⎜ ⎟ = ⎜ ⎟ + ⎜ ⎟ , el resultado es idéntico al caso anterior pero considerando las relaciones ruido⎝ S ⎠ F ⎝ S ⎠1 ⎝ S ⎠2...