01 Trasmissione satellitare

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Appunti del Corso di Introduzione alle Tecnologie di Interconnessione SISTEMI DI TRASMISSIONE SATELLITARE Esercizi Laurea in Ingegneria Informatica Carlo Riva e Lorenzo Luini Anno Accademico 2023/2024 Esercizio 1 Si consideri un collegamento zenitale (angolo di elevazione 𝜃𝜃= 90°) fra un satellite LEO e una stazione di terra, operante alla frequenza 𝑓𝑓= 19 GHz. Si supponga che il collegamento attraversi una nube di ghiaccio dello spessore ℎ = 4 km con attenuazione specifica uniforme (e indipendente dalla polarizzazione) pari a 𝛼𝛼= 0.025 dB/km. Assumendo che: • Non ci siano altre sorgenti di rumore oltre all’atmosfera (nessun rumore cosmico di fondo); • La lunghezza d’onda in atmosfera sia uguale a quella nel vuoto; • Le antenne siano puntate perfettamente (nessuna perdita di puntamento); • La temperatura della nube di ghiaccio sia 𝑇𝑇𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛= −5°C; • Il g uadagno delle antenne (sul satellite e a terra) sia 𝐺𝐺𝑑𝑑𝑑𝑑= 𝐺𝐺𝑡𝑡𝑡𝑡,𝑑𝑑𝑑𝑑= 𝐺𝐺𝑟𝑟𝑡𝑡,𝑑𝑑𝑑𝑑= 10 dB; • L a potenza trasmessa dal satellite sia 𝑃𝑃𝑡𝑡𝑡𝑡= 100 W; • L’altezza del satellite sia 𝐻𝐻= 400 km; • La banda del ricevitore sia 𝐵𝐵= 5 MHz; • L a temperatura interna di rumore del ricevitore sia 𝑇𝑇𝑟𝑟𝑡𝑡= 300 K; c alcolare il rapporto segnale rumore (𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆) in assenza (nel vuoto) e in presenza della nube di ghiaccio. Soluzione In assenza della nube si può calcolare semplicemente l’𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆 usando l’equazione del link budget senza perdite oltre allo spazio libero: 𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆𝑆= 𝑃𝑃𝑟𝑟𝑟𝑟 𝑃𝑃𝑁𝑁 = 𝑃𝑃𝑡𝑡𝑟𝑟𝐺𝐺�𝜆𝜆 4𝜋𝜋𝜋𝜋� 2 𝐺𝐺 𝑘𝑘𝐵𝐵𝑇𝑇𝑑𝑑 ( ) dove 𝑘𝑘𝑑𝑑= 1.38 ∙ 10−23 J/K è la costante di Boltzmann, 𝐺𝐺− 𝐺𝐺𝑑𝑑 𝐵𝐵 10 è il guadagno delle antenne in unità naturali, 𝑇𝑇 è la temperatura equivalente di rumore complessiva , somma della temperatura interna di rumore del ricevitore 𝑇𝑇𝑟𝑟𝑡𝑡 e della temperatura di rumore dell’antenna 𝑇𝑇𝐴𝐴, che però si assume pari a…