Este documento presenta un diagrama de bloques simplificado de un sistema satelital digital y explica conceptos clave como potencia de salida, ganancia de antena, pérdidas, relación potencia/ruido (EIRP), temperatura de ruido equivalente, densidad de ruido (No), relación densidad de portadora a ruido (C/No) y relación densidad de energía de bits a ruido (Eb/No). También incluye ejemplos numéricos de cálculos relacionados con estos parámetros.

1. Diagrama de bloques simplificado de un sistema satelital digital
Lb Lb
G/Te
LNA Lbo HPA
Transponder
Lf Gt
Pt
Lp
Ld
C
Gr
Lf
Gr Lf
Lp
Lu
G EIRP t
Lf
Pt
HPA Lb
Lbo
Pr Eb/No
Lb LNA C/N
G/Te
Pt = potencia de salida del HPA
Lbo = pérdida de respaldo
Lf =pérdida del alimentador
Lb = pérdida de ramificación
Gt = ganancia de antena transmisora
Gr = ganancia de antena receptora
Pr = potencia total radiada
Lp = pérdida de trayectoria
Lu = pérdida de subida
Ld = pérdida de bajada
Transmisor de ET Receptor de ET
Pr= Pt-Lbo-Lb-Lf
EIRP= Pr Gt
ING. CARLOS RODENAS REYNA

2. PARAMETROS DEL SISTEMA SATELITAL
Energía por bit (Eb)
Eb= PtTb
Eb = Pt / fb
Pt = Potencia total de la portadora (W)
Tb = tiempo de un bit (seg), (Periodo)
Ejemplo
Eb = ?
Pt = 1000 W
fb = 50 Mbps
Eb = 1000/(50* 10-6) = 20*10-6 J = 20μJ
En logaritmos:
Eb= 10log (20*10-6)= - 47 dBWs
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3. POTENCIA ISOTROPICA EFECTIVA (EIRP)
EIRP = PrGt Pr = Potencia irradiada en antena
Gt = Ganancia de antena transmisora
EIRP(dbW) = Pr (dBW) + Gt (dB), pero:
Pr = Pt- Lbo- Lbf , reemplazando en dB:
EIRP = Pt- Lbo- Lbf + Gt (en dB)
Pt = Potencia de salida real del Tx.
Lbo = Pérdida de respaldo del HPA
Lbf = Ramificación total y pérdida del
alimentador
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4. Ejemplo
Para un Tx de una E.T. con potencia de salida de 40dBw, Lbo = 3dB, Lbf =3dB y
una ganancia de antena transmisora de 40 dB. Determine el EIRP.
EIRP = 40-3-3+40= 74 dB.
TEMPERATURA DE RUIDO EQUIVALENTE
•En Micro-ondas : figura de ruido
•En satélites: Temperatura ambiente (T) y temperatura de ruido equivalente (Te)
•La potencia total de ruido equivalente:
•N = KTB, T =N/(KB) N= Potencia total de ruido (W)
K = Cte. de Boltzmann
B = Ancho de banda (Hz)
T = Temperatura ambiental (ºK)
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5. La figura de ruido:
NF = 1+ Te/T
Te = T (NF-1),
para el transponder Te = 1000°K
Para el receptor de bajo ruido: 20 °K ≤Te ≤ 1000°K
Te (dBK) = 10 log Te
para Te = 100 °K, Te (dBK) = 10log 100 Te = 20dBK
•La temperatura de ruido equivalente (Te) representa la potencia de ruido presente a la
entrada de un dispositivo mas el ruido agregado interno.
Ejemplo
Sea T= 300ºK
NF1= 4, Te= T(NF-1), Te1=300(4-1)=900 °K
NF2= 4.01, Te2=300(4.01-1)=903 °K
Te=?
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6. DENSIDAD DE RUIDO (No)
•Es la potencia de ruido total normalizada a un ancho de banda de 1 Hz.
No = N/B o KTe No(dBW/Hz)= 10 log N - 10 log B
No(dBW/Hz)= 10 log K + 10 log Te
Ejemplo
Para un ancho de banda de ruido equivalente de 10 Mhz y una potencia de ruido total de
0.0276 pW, detrmine la densidad de ruido y la temperatura de ruido equivalente.
No = N/B = 0.0276*10-12/(10*106)= 276*10-16/(10*106)= 276*10-23 W/Hz
No(dBW/Hz)= 10log 276*10-23= -205.6 dBW/Hz, pero No= KTe Te=No/K
Te = 276*10-23 /(1.38*10-23)
Te = 200°K
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7. RELACION DE DENSIDAD DE PORTADORA A RUIDO (C/No)
• Es el promedio de la relación de densidad de potencia a ruido de la portadora de
banda ancha.
• La potencia de portadora de banda ancha es la potencia combinada del enlace y
sus bandas laterales asociadas.
• El ruido corresponde al ruido térmico presente en un ancho de banda
normalizado a 1 HZ.
C/No =C/KTe, en dB: C/No(dB) = C(dB)- No(dBW)
C = Potencia de la Portadora (W)
RELACION DE LA DENSIDAD DE ENERGIA DE BITS A RUIDO (Eb/No)
• Empleado para evaluar un enlace radial digital
Eb/No = (C/fb)/(N/B) = CB/(Nfb) = C/N* B/fb, en logaritmos:
Eb/No (dB) = C/N (dB) + B/fb(dB)
• Eb/No es constante sin importar la técnica de codificación, modulación o ancho
de banda usado ING. CARLOS RODENAS REYNA

8. Rendimiento probabilidad de error esperada P(e)
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28
C/N (dB)
P(e)
BPSK
4-PSK
8-PSK
16-APK
16-PSK
10-3
10-4
10-5
10-6
10-7
10-8
10-9
10-10
QAM 16-QAM
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9. Ejemplo
Un transmisor binario coherente (BPSK) modulado en desplazamiento de fase
funciona a una tasa de bits de 20 Mbps. Para una P(e) de 10-4
1.Determine las mínimas relaciones teóricas C/N y Eb/No para un ancho de banda
de un receptor igual al mínimo ancho de banda de Nyquist de doble banda
lateral (*).
• Con BPSK, el mínimo ancho de banda es igual a la tasa de 20 Mbps (20 Mhz),
del gráfico P(e) vs C/N se obtiene que para P(e) de 10-4 , la relación C/N es 8.8
dB.
Eb/No (dB) = C/N (dB) + B/fb (dB)
= 8.8 + 10 log (20 MHz/20 Mbps) = 8.8 dB + 0
Eb/No (dB) = 8.8 dB = C/N (*)
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10. 2. Determine C/N si el ruido se mide en un punto anterior al BPF de un
receptor en donde el ancho de banda es igual al doble del ancho de banda
de Nyquist.
C/N (dB) = Eb/N0 (dB) – B/fb (dB)
= 8.8 dB – 10log (40MHz/20Mbps) = 8.8 dB – 10log 2
= 5.8 dB.
3. Determine C/N si el ruido se mide en un punto anterior al BPF de un
receptor en donde el ancho de banda es igual al triple del ancho de banda
de Nyquist.
C/N (dB) = Eb/N0 (dB) – B/fb (dB)
= 8.8 dB – 10log (60MHz/20Mbps) = 8.8 dB – 10log 3
= 4.03 dB.
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11. 10 -1
10 -2
10 -3
10 -4
10 -5
10 -6
10 -7
10 -8
Nivel 32
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Eb/N0 (dB)
Probabilidad de error P(e)
Nivel 2,4
Nivel 8
Nivel 16

12. Ejemplo
Un transmisor 8-PSK coherente funciona a una tasa de bits de 90 Mbps. Para
una probabilidad de error de 10-5:
a) Determine las mínimas relaciones teóricas C/N y Eb/N0 para un ancho de
banda del receptor igual al mínimo ancho de banda de Nyquist de doble
banda lateral.
• 8-PSK tiene una eficiencia de ancho de banda de 3 bps/Hz y requiere de
un ancho de banda de 1/3 de la tasa de bits = 30 Mhz.
De la fig. P(e) vs C/N , el mínimo C/N es 18.5 dB
Eb/No (dB) = 18.5dB + 10 log (30Mhz/90Mbps)
= 18.5 - 4.8 = 13.7 dB (no varía Eb/No)
b) Determine el C/N si el ruido se mide en un punto anterior al filtro
pasabanda en donde el ancho de banda es igual al doble del ancho de
banda de Nyquist.
13.7 = C/N (dB) + 10 log (60MHz/90 Mbps)
C/N (dB) = 13.7 dB + 1.77 dB = 15.47 dB ING. CARLOS RODENAS REYNA

13. c) Determine el C/N si el ruido se mide en un punto anterior al filtro
pasabanda en donde el ancho de banda es igual al triple del ancho de banda
de Nyquist.
13.7 = C/N (dB) + 10 log (90MHz/90 Mbps)
C/N (dB) = 13.7 dB+ 0 dB = 13.7 dB
• Las relaciones Eb/N0 y C/N son iguales, solo cuando el ancho de banda de
ruido es igual a la tasa de bits.
• Conforme el ancho de banda en el punto de medida se incrementa el C/N
disminuye.
• Debido a que Eb/N0 es independiente de la tasa de bits, ancho de banda y
esquema de modulación, es conveniente para comparar la probabilidad de
rendimiento de error de dos sistema de radio digitales.
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14. Ejemplo
Dadas las características de dos sistemas digitales, determine que sistema tiene
la menor P(e).
QPSK 8-PSK
Tasa de bits 40 Mbps 60Mbps
Ancho de banda 1.5 X máximo 2 X mínimo
C/N 10.75 dB 13.76 dB
Para QPSK: B´ = ½ fb = 20Mbps (n=2)
Eb/No (dB) = C/N (dB) + B/fb(dB)
= 10.75 dB + 10 log (1.5*20Mbps/40 Mbps)
= 10.75dB – 1.25dB
= 9.5 dB
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15. Para 8-PSK: B´ = 1/3 fb = 20Mbps (n=3)
B = 2* B´ = 2*1/3 *60 = 40Mbps
Eb/No (dB) = C/N (dB) + B/fb(dB)
= 13.76 dB + 10 log (40Mbps/60 Mbps)
= 13.76 dB – 1.76 dB
= 12 dB
• del gráfico P(e) vs Eb/No:
para QPSK P(e) = 10-5 (menor)
para 8-PSK P(e) = 10-4
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16. Relación de ganancia a temperatura de ruido equivalente (G/Te)
•Usada para representar la calidad de un satélite en el receptor de una estación
terrena.
G/Te = Gr*G(LNA)/Te , donde Gr = ganancia de recepción de la antena
G(LNA)= ganancia del LNA
En dB: G/Te (dBK-1) = Gr (dB)+ G(LNA)(dB)- Te (dBK)
Ejemplo
Para un transponder satelital con una ganancia de antena receptora de 22 dB, una
ganancia LNA de 10 dB y una Te de 22dBK, determine la figura de mérito G/Te
G/Te (dBK-1) = 22 (dB)+ 10(dB)- 22 (dBK)
= 10 (dBK-1)
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17. ECUACIONES DE ENLACE
Ecuación de subida
C/No = ((Gt Pr /Lp Lu )Gr)/K Te = ((Gt Pr /Lp Lu)/K )*G/Te
En dB: debido a que Lp, Lu y Ld son pérdidas menores que 1.
C0/N0 = 10 log GrPr - 20log(4ΠD/λ) +10log (G/Te) - 10logLu- 10logK
EIRP
estación
terrena
Pérdida de
espacio libre G/Te satélite Pérdidas
atmosféricas
adicionales
Constante
de
Boltzmann
C/No = EIRP (dBW) - Lp (dB)+ G/Te (dBK-1) – Lu (dB) – K (dBWK)
Ecuación de bajada
C/No = ((Gr Pr /Lp Ld )Gr)/K Te = ((Gt Pr /Lp Ld)/K )*G/Te
C/No = 10 log GrPr - 20log(4ΠD/λ) +10log (G/Te) - 10logLd- 10logK
EIRP
satélite Pérdida de
espacio libre G/Te satélite Pérdidas
atmosféricas
adicionales
Constante
de
Boltzmann
C/No = EIRP (dBW) - Lp (dB)+ G/Te (dBK-1) – Ld (dB) – K (dBWK)

18. CÁLCULO DE ENLACE
• Los parámetros del sistema se usan para construir un presupuesto de enlace.
• Un cálculo de enlace identifica los parámetros del sistema y se usa para
determinar las relaciones C/N y Eb/No en los receptores satélites y
estaciones terrenas para que un esquema de modulación específico y P(e)
deseado.
Ejemplo:
Complete el cálculo de enlace para un sistema satelital con los siguientes
parámetros:
Subida
1. Potencia de salida de transmisor de la estación terrena en saturación, 2000 W. 33dBW
2. Pérdida de respaldo de la estación terrena 3dBW.
3. Pérdidas de ramificaciones y alimentadores de la estación terrena. 4dB.
4. Ganancia de la antena transmisora de la estación terrena 64dB
(de la figura ganancia antena vs diámetro, 15 m a 14 GHz)
5. Pérdidas atmosféricas de subida adicionales. 0.6dB.
6. Pérdida de trayectoria de espacio libre (de la figura 18.21 a 14 GHz) 206.5 dB.
7. Relación G/Te del receptor satelital. -5.3 dBK-1
8. Pérdidas de ramificación y alimentador satelital. 0 dB.
9. Tasa de bits. 120 Mbps.
10. Esquema de modulación ING. CARLOS RODENAS REYNA 8-PSK

19. 70
60
50
40
30
20
10
0
14 GHz
12 GHz 6 GHz
4 GHz
1 GHz
Ganancia de antena (dB)
0.5 1 2 4 5 10 15
Diámetro de antena (m)
ING. CARLOS RODENAS REYNA

20. 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
210
208
206
204
202
200
198
196
194
192
Frecuencia (GHz)
Pérdida de espacio libre

21. Bajada.
1. Potencia de salida de transmisor de satélite en saturación 10W. 10 dBW.
2. Pérdida de respaldo de satélite 0.1 dB
3. Pérdidas de ramificación y alimentador de satélite. 0.5 dB.
4. Ganancia de la antena transmisora del satélite 30.8 dB.
(de la figura ganancia antena vs diámetro, 0.37 m a 12 GHz)
5. Pérdidas atmosféricas de bajada adicionales. 0.4 dB.
6. Pérdida de trayectoria del espacio libre 205.6 dB.
(fig. pérdida espacio libre vs frecuencia, a 12 GHz)
7. Ganancia de la antena receptora de la estación terrena (15 m 12 GHz) 62 dB.
8. Pérdidas de ramificaciones y alimentador de la estación terrena. 0 dB.
9. Temperatura de ruido equivalente de la estación terrena. 270 K
10. Relación G/Te de la estación terrena 37.7 dBK-1
11. Tasa de bits 120 Mbps.
12. Esquema de modulación. 8-PSK.
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22. Solución
Cálculo de subida: Expresado como logaritmo.
EIRP (estación terrena) = Pt + Gt –Lbo – Lbf
= 33 dBW + 64 dB – 3 dB -4 dB = 90 dBW
Densidad de potencia de la portadora en la antena del satélite
C´= EIRP (estación terrena)- Lp -Lu
C´= 90 dBw – 206.5 dB – 0.6 dB = -117.1 dBW.
C/No en el satélite :
C/No = C/KTe = C/Te x 1/K en donde C/Te = C´ x G/Te
Por lo tanto : C/No = C´ x G/Te x 1/K
Expresado como logaritmo:
C/No (dB) = C´ (dBW) + G/Te (dBK-1) – 10 log (1.38 x 10 -23)
C/No = -117.1 dBW + (-5.3 dBK-1) – (-228.6 dBWK) = 106.2 dB
Por lo tanto:
Eb/No (dB) = C/fb/No (dB) = C/No(dB) – 10 log fb
Eb/No = 106.2 dB – 10 (log 120 x 10 6) = 25.4 dB = 346.73 J
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23. Y para un sistema de ancho de banda mínimo: B= 1/3 fb = 40 Mbps (8PSK)
C/N = Eb/No – B/fb = 25.4 – 10 log ( 40 x 10 6/ 120 x 10 6) =30.2 dB.
Cálculo de bajada
expresado como logaritmo.
EIRP (transponder del satélite) = Pt + Gt – Lbo – Lbf
= 10 dBW + 30.8 dB – 0.1 dB – 0.5 dB.
= 40.2 dBW.
Densidad de potencia de portadora en la antena de la estación terrena.
C´ = EIRP (dBW) – Lp (dB) – Ld (dB)
= 40.2 dBW – 205.6 dB – 0.4 dB = -165.8 dBW.
C/No en el receptor de la estación terrena:
C/No = C/KTe = C/Te x 1/K en donde C/Te = C´ x G/Te
Por lo tanto: C/No = C´ x G/Te x 1/K
Expresado como logaritmo:
C/No (dB) = C´(dBW) + G/Te (dBK-1) – 10 log (1.38 x 10-23)
= - 165.8 dBW + 37.7 dBK-1) – (-228.6 dBWK) = 100.5 dB
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24. Eb/No (dB) = C/No (dB) – 10 log fb
= 100.5 dB – 10 log (120 x 10 6)
= 100.5 dB – 80.8 dB = 19.7 dB = 93.32 J
Y para un sistema de ancho de banda mínimo.
C/N = Eb/No – B/ fb = 19.7 – 10 log (40 x 10 6 / 120 x 10 6 ) = 24.5 dB.
•Se puede demostrar que la relación de densidad de energía total de bit (Eb/No) que
incluye los efectos de combinados de la relación de subida (Eb/No)u y la relación de
bajada ( Eb/No)d es un producto estándar sobre la relación de suma y se expresa
matemáticamente como:
Eb/No (total) = (Eb/No)u (Eb/No)d / ((Eb/ No)u + (Eb/ No)d)
En donde todas las relaciones Eb/No están en valores absolutos.
•Para el ejemplo, la relación Eb/No total es:
Eb/No (total) = (346.7)(93.3)/ 346.7 + 93.3 = 73.5
Eb/No (total) = 10 log 73.5 = 18.7 dB.
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