Introducción:
Un enlace por satélite se define como una conexión entre 2 estaciones terrestres, utilizando un satélite de por medio. El segmento que comprende la comunicación entre la estación terrestre y el satélite se denomina enlace ascendente (uplink), y el segmento entre el satélite y la estación terrestre se llama el enlace descendente (downlink).
El diseño de la estación terrena consiste en el diseño del enlace de transmisión, o presupuesto de enlace (link budget), y el diseño del Sistema de Transmisión.
El Presupuesto de enlace establece los recursos necesarios de un servicio determinado para alcanzar los objetivos de rendimiento.
El diseño del sistema de transmisión establece las características del equipo necesario para cumplir con los objetivos de desempeño para los servicios que se proporcionan, tales como la potencia nominal HPA y la temperatura de ruido LNA. Durante el análisis, se pueden hacer concesiones para lograr un equilibrio entre coste y rendimiento.
Los objetivos de rendimiento para enlaces digitales consisten de:
- BER para condiciones de operación normal.
- Disponibilidad del enlace, o el porcentaje de tiempo que el enlace tiene un BER mejor que el nivel especificado.
Link budget - Presupuesto de enlace
Es el cálculo utilizado para determinar los requerimientos de energía necesarios para un enlace particular, comprende toda la cadena de transmisión. De esta forma se puede medir la cantidad de energía que se disipará cuando se establezca el enlace entre los dispositivos terminales.
Cálculo de enlace (Link budget)
Del análisis de la fórmula de Friis:
podemos realizar una importante conclusión de su expresión en decibeles:
De aquí deducimos que la potencia recibida es igual a la potencia transmitida más las ganancias de ambas antenas, menos la atenuación por espacio libre que a su vez depende de la frecuencia de la señal y de la distancia entre las antenas.
El cálculo de enlace lo realizamos mediante el análisis anterior, teniendo en cuenta que necesitamos un mínimo de potencia en el receptor para que opere adecuadamente (sensibilidad del receptor), y dejar algo de margen como para poder sobrevivir a situaciones que hagan que el espacio libre deje de serlo.
Transmisión [dBm]: energía de transmisor [dBm] -pérdida de cable [dB]+ ganancia de antena [dBi]
Propagación [dB]: pérdida de Espacio Libre [dB].
Receptor [dBm]: ganancia de antena[dBi]- pérdida de cable [dB]- sensitividad de receptor [dBm]
La condición de funcionamiento del link es que el total:
Total Transmisor + Total Propagación + Total Receptor
debe ser mayor que 0. El resto da el margen del sistema.
Estas reglas son teóricas y representa el máximo alcanzable para un sistema.
En realidad tendremos interferencias (otras redes WLAN, bluetooth), ruido industrial (microondas, motores), pérdidas atmosféricas (humedad del aire, dispersión, refracción), antena mal orientada, reflexiones, etc. que afectarán al rendimiento total. Por lo tanto es necesario tomar un suficiente margen de seguridad (5-6 dB o más en distancias grandes).
En el internet, podemos encontrar una variedad de programas que nos ayudan a realizar el cálculo automático del presupuesto de enlace (link budget). Uno de los mejores links que realizan el cálculo, es el mostrado a continuación:
Solamente debemos ingresar los valores de potencias, pérdidas y sensibilidad de los equipos y automáticamente nos devuelve los resultados.
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