RADIOCOMUNICACIONES 4º CURSO

RADIOCOMUNICACIONES
4º CURSO-PLAN 94
EXAMEN ORDINARIO
16 de junio de 2009
1ª PARTE
1.- Una emisora de radiodifusión de onda media trabaja en la frecuencia portadora
f = 1008 KHz y utiliza una antena monopolo de altura h=20 m. El valor eficaz de la
corriente de RF a la entrada de la antena es i=50 Amperios. Considerando condiciones de
propagación sobre terreno ideal (equivalentes a espacio libre), se pide:
1)
2)
3)
4)
Intensidad de campo, en dBu, a una distancia d = 900 m.
Resistencia de radiación y ganancia de la antena.
Potencia radiada en Kwatios.
Densidad de flujo de potencia ( W / m 2 ) a la distancia d.
2.- En un sistema WIMAX con N u = 200 subportadoras, para una anchura de banda de 3,5
MHz, se especifica un factor de muestreo n=8/7. El valor de la relación tiempo de guarda
a tiempo útil es 1/4 . Se usa un código convolucional de tasa 5/6 y la modulación de las
subportadoras es 64QAM.
Calcule:
1)
2)
3)
4)
Número de puntos de la transformada rápida de Fourier, N FFT
Frecuencia de muestreo, Fs
Separación de subportadoras, ∆f
Tasa binaria neta (Mbit/s)
3.- En el diseño de un vano de radioenlace, correspondiente a un tramo de corto alcance,
se desean cumplir los objetivos de indisponibilidad del UIT-R. El transmisor y el receptor
tienen un MTBF = 200.000 horas y el MTTR, para cada uno, es igual a 1 hora. Por
cálculos previos se sabe que la atenuación por lluvia para la frecuencia y polarización de
trabajo y el 0,01% del tiempo es igual a 20 dB.
Se pide:
1) Tiempo medio entre interrupciones en minutos/año
2) Relación disponibilidad en horas/año
3) Valor mínimo del margen de desvanecimiento por lluvia.
4.- Con un sistema de televisión digital por satélite debe funcionar con las siguientes
características:
-
Anchura de banda del transpondedor, BW = 27 MHz .
Parámetro de caída progresiva (“roll-off”) del filtro, α = 0,30
Tasa del código convolucional, rcc = 5 / 6
-
Relación Eb / N = 6 dB
Degradación debida al enlace de conexión (ascendente), L = −0,5 dB
Se pide:
1) Tasa binaria neta, en Mbit/s.
2) Relación (C/N) total.
3) Relaciones (C/N) para los enlaces descendente y ascendente.
RADIOCOMUNICACIONES
4º CURSO-PLAN 94
EXAMEN ORDINARIO
16 de junio de 2009
2ª PARTE
Una operadora local de TDT desea instalar un transmisor en una ciudad de tamaño medio
para ofrecer servicio DVB con calidad de recepción “portátil clase A”. Utilizará una
antena trasmisora a una altura ha = 40m sobre el suelo. La altura efectiva de esta antena
sobre el terreno circundante es hef = 25m. La distancia de cobertura prevista es d = 5 km.
Las características técnicas de la emisión son:
Relación C/N=20,1 dB.
Tipo de canal Rayleigh
Tasa binaria neta requerida por programa de TV 6,5 Mbit/s.
Modo de transmisión 8 K, con el periodo de guarda máximo posible, tasa de
código convolucional 2/3 y modulación 16QAM.
5) Calidad de recepción: 95% de ubicaciones y 99% del tiempo.
6) Frecuencia de emisión: 600 MHz
7) Factor de ruido del receptor: 7dB
8) Ganancia antena emisión G = 18 dBi
9) Pérdidas en la línea de conexión antena emisión Lt = 0,5 dB.
10) Recepción en equipo portátil con ganancia de antena de recepción Gr = 0 dB y
pérdidas nulas en la conexión de antena (antena integrada).
1)
2)
3)
4)
La emisora se integra en una red SFN. En un radio de 100 km alrededor de ella hay 5
transmisores de TDT con una altura de antena h1 = 150 m , con las potencias radiadas
aparentes en kw y a las distancias que se indican a continuación:
Transmisor
1
2
3
4
5
Distancia (km)
35
60
80
95
100
Potencia radiada
aparente (kw)
28
47
50
60
75
Para todos los cálculos de propagación se usará el método de la Rec UIT-R 1546.
Se pide:
1) Número de programas de TV que pueden difundirse (2 puntos)
2) Valor mediano de la intensidad de campo en el límite de la zona de cobertura (2
puntos)
3) Intensidad de campo utilizable (2 puntos)
4) Potencia del transmisor en kW. (4 puntos)
RESOLUCIÓN EXAMEN ORDINARIO
16 de junio de 2009
1ª PARTE
1
1) Como λ / h < 0,1 es una AVC
he = h / 2 = 10 m.
λ = 300 / 1,008 = 297,6 m
h ⋅i
10 ⋅ 50
e = 120π e = 120 ⋅ π
= 0,7V / m
λ ⋅d
297,6 ⋅ 900
E = 120 + 20 log 0,7 ≈ 117 dBu
2
2
 10 
h 
2) Rr = 160 π 2  e  = 160π 2 
 = 1,78 Ohm.
λ
 297,6 
2
h 
Rr ⋅ gr =  e  ⋅ 240π 2
λ
pravc
3) e = 300
d
4) s =
gr =
2
3
2
2
 e ⋅ d   700 ⋅ 0,9 
pravc = 
 =
 = 4,41 kw.
 300   300 
p ⋅ g 4,41 ⋅ 103 ⋅ (3 / 2)
=
= 1,3 ⋅ 10 −3 W / m 2
2πd 2
2π ⋅ 900 2
2
1) N FFT es la potencia de 2 inmediatamente superior a 200 N FFT = 256
 8 3.5000.000 
2) Fs = floor  ⋅
 ⋅ 8000 = 4.000.000 → 4 MHz
8000 
7
3) ∆f =
Fs
4000
=
= 15,625 KHz
N FFT
256
4) Tu =
1
1000
T
=
= 64 µs ; Tg = u = 16 µs
∆f 15,625
4
Rruta =
200 × 6
= 15 Mb / s
80
Rneta = 15 ⋅
5
= 12,5 Mb / s
6
3
1) Según la Rec. UIT-R F.1703 para el tramo de corto alcance
OI = 120
M o = 1 / 20
M o (min/ año) =
365 × 24 × 60
= 4380 min/ año
120
2) UR = 0,0004
AR = 0,9996 × 365 × 24 = 8756,5 horas / año
2 × 100
= 0,001%
3) I equipos =
200.000
I prop = 0,04 − 0,001 = 0,039%
A = 20 ⋅ 0,12 ⋅ 0,039 − ( 0,546 + 0, 043 log 0, 039) = 11,6 dB
El margen será ≥ 11,6 dB
4
BW
27
=
= 20,769 Msimb / s
1 + α 1,3
188 5
Tasa neta Rn = Rs ⋅
⋅ ⋅ 2 = 31,9 Mbit / s
204 6
E 
C
 R 
 31,9 
2)   =  b  + 10 log n  = 6 + 10 log
 = 6,72 dB
 N total  N o 
 BW 
 27 
1) Tasa de símbolos Rs =
C C
3)   =   − L = 6,72 + 0,5 = 7,22 dB.
 N  d  N t
n n n
  =   −   = 0,212814 − 0,189670 = 0,023144
 c  a  c t  c  d
C
  = −10 log 0,023144 = 16,36 dB
 N a
RESOLUCIÓN EXAMEN ORDINARIO
16 de junio de 2009
2ª PARTE
1) Tiempo de guarda máximo
1
896
Tg = Tu =
= 224 µs
4
4
Tiempo de símbolo
Ts = Tg + Tu = 224 + 896 = 1120 µs
Tasa binaria neta
Rn =
6048 × 4 × (188 / 204) × (2 / 3)
= 13,27 Mb / s
1,12
Número de programas de TV
N=
13,27
= 2 programas
6,5
2) BW =
6817
= 7,608 MHz
896
Potencia umbral
Pu = −174 + 10 log(7,608 ⋅ 106 ) + 7 + 20,1 = −78,1 dBm
Campo mínimo:
Emin = 77,2 + 20 ⋅ log 600 − 78,1 = 54,7 dBu
Corrección para L = 95% : ∆E = 1,64 ⋅ 5,5 = 9 dB
Campo mediano E = 54,7 + 9 = 63,7 dBu
3)
La separación entre transmisores para que no produzcan interferencia es
0,3 ⋅ Tg = 0,3 ⋅ 224 = 67,2 km.
Sólo son interferentes cocanal los trasmisores 3, 4 y 5. Los campos de las curvas
para el 1% del tiempo, las correcciones por PRA y los campos perturbadores
(RP=22 dB, canal Rayleigh). Son:
Transmisor
E(dBu)
3
4
5
34
30
29
Corr. PRA
(dB)
17
18
19
Eint (dBu)
Epert (dBu)
51
48
48
73
70
70
Campo utilizable (suma cuadrática)
eu2 = 107,3 + 107 + 107 = 39952623,15
Eu = 76 dBu
4)
Para el calculo de la potencia, prevalece la interferencia ya que Eu ≥ E
Uso de las curvas Rec 1546 para L = 50% y f = 600 MHz
Como 3 ≤ d ≤ 15 km
h1 = 40 + (25 − 40) ⋅ (5 − 3) / 12 = 37,5 m.
El campo leído para d = 5 km. y h = 37,5 m., es Ecurvas = 72 dBu
Corrección por altura antena receptora h2 = 1,5 m , en medio urbano, hR = 20 m.
hR' ≈ hR = 20 m.
Como h2 < hR' la corrección es:
Ch 2 = 6,03 − LD (v);
 18,5 
hdif = 20 − 1,5 = 18,5; σ clu = tg −1 
 = 34,4
 27 
v = 0,0108 600 ⋅ 18,5 ⋅ 34,4 = 6,67
(
)
LD (v) = 6,4 + 20 ⋅ log 6,57 2 + 1 + 6,57 = 28,82 dB
Ch 2 = 6,03 − 28,82 = −22,71 ≈ −22,8 dB
Campo corregido:
Ecorr = 72 − 22,8 = 49,2 dBu
Como hace falta un campo Eu = 76 dBu, la PRA será:
PRA(dBkW) = 76-49,2 = 26,8
Potencia de equipo:
P(dBkW)-0,5+18-2,2=26,8
P(dBkW) = 1,5 dBkW
P = 14,1 kW.