Slides(aulas) Ref: Digital Communications Bernard Sklar 1a edição LINK BUDGET Slides(aulas) Ref: Digital Communications Bernard Sklar 1a edição

LINK BUDGET ANÁLISE DO LINK Link budget: Cálculo e tabulação da potência útil de sinal e da potência de ruído interferente disponíveis no receptor Link budget: planilha ou folha com o balanço das perdas e ganhos; é o resultado da análise do link

LINK BUDGET O objetivo da análise do link é determinar o ponto de operação real do sistema e verificar se a probabilidade de erro deste ponto atende à probabilidade de erro mínimo

LINK BUDGET Pode determinar Margem do link Restrições de hardware e como compensá-las Tabela de pontuação (score sheet) para avaliar trocas (trades-offs) ou mudanças de configuração, ou entender nuances de subsistemas ou interdependências Avaliar rapidamente a precisão da análise do link Ajudar a prever peso, tamanho de equipamentos, potência, risco técnico e custo

LINK BUDGET Canal Meio de propagação ou caminho eletromagnético conectando o transmissor e o receptor Canal com fio: fios, cabos coaxiais, cabos de fibras ópticas, Canal sem fio: guias de onda, atmosfera, espaço livre (ex: link de RF) Espaço livre: canal livre de empecilhos para a propagação de RF (absorção, reflexão, refração ou difraçao); a energia que chega ao receptor é uma função da distância (lei do inverso do quadrado)

LINK BUDGET Degradação na performance do link Causas Perda na relação sinal-ruído Interferência Intersimbólica (não é levada em conta – não depende da potência transmitida)

LINK BUDGET Relação sinal-ruído Potência média recebida e potência média do ruído Performance depende da relação Eb/N0 recebida Eb/N0 = S/N(W/R) Fontes de degradação do sinal Perdas Absorção, desvio, espalhamento, reflexão de parte sinal Ruído

LINK BUDGET Fontes de Ruído Ruído térmico Ruído galáctico Ruído atmosférico Transientes devido a chaveamento (switching) Ruído de intermodulação Sinais interferentes de outras fontes Ver figura Sklar com relação detalhada de perdas e ruído num sistema de comunicação (figura 4.1 1a ed. / 5.1 2 edição)

Fontes de degradação

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LINK BUDGET Análise da Potência do Sinal Recebido e da Potência do Ruído – Equação do alcance (Range Equation) Relaciona a potência recebida com a distância Link de RF: portadora modulada transmitida através de antena (converte portadora campo eletromagnético)

LINK BUDGET Radiador isotrópico Densidade de potência fonte de RF omnidirecional (transmite uniformemente sobre 4π estereoradianos) Densidade de potência

LINK BUDGET Figura: densidade de potência a uma distância (fig. 4.3) Potência Pr extraída com antena de recepção Sendo Aer a área de efetiva de recepção Ap= área física da antena e eficiència da antena

LINK BUDGET Ganho da antena Figura 4.4

LINK BUDGET Potência efetivamente irradiada em relação ao radiador isotrópico (EIRP) Exemplo 4.1 e figura 4.5

LINK BUDGET Densidade de Potência Potência recebida Se a antena não é isotrópica Sabe-se que: Potência recebida se a antena é isotrópica Ls= Perda do caminho (path-loss ou perda de propagação no espaço livre Se a antena não é isotrópica

LINK BUDGET Ganho da antena de transmissão fixo Antenas já construídas Ganhos de transmissão e de recepção fixos Ganhos da antena de transmissão e recepção fixos

LINK BUDGET Fig 4.6 Potência recebida como função da freqüência Cobertura diminui quando f aumenta Solução: reduzir tamanho da antena para manter cobertura terrestre

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LINK BUDGET Exemplo 4.2 – medida da perda de propagação – figura 4.7

LINK BUDGET Potência de ruído térmico Ruído térmico é causado pelo movimento térmico dos elétrons em todos os condutores Presente no acoplamento entre antena e receptor e primeiros estágios do receptor Constante em todas as freqüências até 1012 Hz – ruído branco Modelado como processo AWGN

LINK BUDGET Modelo físico do ruído térmico ou Johnson é um gerador de ruído com tensão média quadrática de Sendo K = constante de Boltzmann = 1,38 x 10-23 J/K ou W/K-Hz T = temperatura (kelvin) R = resistência (ohms)

LINK BUDGET A potência máxima de ruído que pode ser acoplada de um gerador de ruído para o terminal de entrada de um amplificador é A máxima densidade espectral unilateral de potência de ruído disponível na entrada do amplificador (largura de banda de 1 Hz)

LINK BUDGET Análise do Link Budget Relação sinal ruído SNR de interesse: Portadora modulada, relação potência média da portadora-ruído (C/N) ou Pr/N Receptores digitais:

LINK BUDGET GR /T – sensitividade do receptor Lo – todas as outras perdas e fatores de degradação Supondo que a potência recebida é está no sinal modulante (informação) então

LINK BUDGET Margem Margem em dB

LINK BUDGET Cálculo da margem do link em decibéis

Margem em dB

Figura de Ruído, Temperatura de Ruído e Temperatura do Sistema Figura de Ruído (Noise Figure)

Figura de Ruído

Figura de Ruído

Figura de Ruído Usar conceito de F para comparar dispositivos escolhendo Ni como referência Temperatura de referência :T0= 290K Densidade espectral de potência correspondente: N0= к T0 = 1.38 x 10-23 x 290 = 4.00 x 10-21 W/Hz Em decibéis: N0= -204 dBW/Hz

Figura de Ruído TR= Temperatura efetiva de ruído

Temperatura do Sistema ANTENA TA Receptor Pré-amplificador TR TS= Temperatura do Sistema TA= Temperatura da Antena Tcomp = Temperatura composta ( linha e amplificador)