SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES Ano lectivo de 2012/2013

SISTEMAS DE COMUNICAÇÕES
Ano lectivo de 2012/2013 - 2o Semestre
2o Teste - 11 de Junho de 2013
A duração do teste é 2 h. Responda às seguintes questões apresentando os cálculos que efectuar e JUSTIFICANDO as
respostas dadas. Boa sorte !
Grupo I (2 + 1 + 2 + 2 val.)
Suponha uma ligação por feixes hertzianos digitais, com propagação em espaço livre, a 6 GHz, na
distância de 40 km e com uma potência de emissão de 1 W. A ligação utiliza um repetidor do tipo
“espelho plano” com ganho de 100 dB, colocado a 10 km de um dos terminais. Nas estações
terminais são usadas antenas parabólicas, com ganho de 38 dB. O débito binário é de 34 Mbit/s e a
modulação é 8-PSK. A margem para desvanecimento selectivo vale 28 dB. O receptor apresenta um
factor de ruído de 2 dB.
a) Determinar a relação sinal-ruído no receptor, em condições ideais de propagação, (C/N)CIP.
b) Calcule o valor do SESR da ligação.
c) Indique, justificando, se o sistema cumpre a cláusula SESR da ITU-R. Calcule ainda a margem de
segurança que o sistema oferece relativamente a esta cláusula.
d) Para que valores de atenuação de obstáculo não é compensador (em termos da potência de sinal
recebida) optar pela utilização do repetidor passivo referido?
Grupo II (2 + 2 + 2 val.)
Considere um satélite utilizado para a difusão de televisão digital, em órbita geo-estacionária, com
as seguintes características:





a)
b)
c)
potência isotrópica equivalente radiada: 32 dBW
frequência da portadora: 12 GHz
largura de banda do transpositor: 32 MHz
modulação: 4-PSK
débito binário de cada sinal de vídeo: 4 Mbit/s
Quantos canais de televisão poderão utilizar o transpositor do satélite (usando FDM como
técnica de acesso múltiplo), supondo que o factor de excesso de banda dos filtros é de 0.18?
Considere apenas o percurso descendente. Supondo que a distância satélite-receptor é de 38 000
km, que o número de canais que utilizam o transpositor é o calculado na alínea a) (admita 8
canais caso não a tenha resolvido) e que a temperatura equivalente de ruído do receptor é de
130 K, qual o ganho mínimo da antena de recepção, suposta parabólica, por forma a garantir
uma probabilidade de erro de bit máxima, por canal, de 10-6.
Se se considerasse o percurso global da ligação (i.e., ascendente + descendente) indique,
justificando, como variaría o diâmetro da antena da estação receptora, relativamente ao obtido
na alínea anteriror, de forma a garantir a mesma probabilidade de erro de bit máxima (i.é, 10-6) ,
por canal, no receptor final.
Grupo III (1 + 1 + 2 + 1 + 2 val.)
Uma ligação em fibra monomodo de comprimento L=60 km apresenta 15 troços de fibra de igual
comprimento, ligados por juntas com 0.06 dB de perdas de transmissão. Considere que só são
utilizados conectores com perdas de 0.3 dB nas ligações entre emissor e fibra e entre a fibra e o
receptor. A transmissão processa-se na 3ª janela óptica, num comprimento de onda 0 = 1540 nm. A
fibra apresenta um coeficiente de atenuação de 0.25 dB/km e um coeficiente de dispersão
D=17ps/nm/km. O sinal injectado na fibra apresenta uma largura espectral a meia potência,
S=2nm. A razão de extinção vale -7 dB e a potência óptica acoplada à fibra (pelo emissor)
correspondente ao nível lógico ´0´ é 0.5 mW. O receptor óptico usa um PIN com uma eficiência
quântica de 0.8 e apresenta uma raiz quadrada da densidade espectral de corrente de ruído de
4 pA/Hz1/2. A parte eléctrica do receptor apresenta uma largura de banda igual a 65% do débito
binário de transmissão, sendo este último de 2.5 Gbit/s (STM-16).
a)
Determine a atenuação total de transmissão, entre a saída do emissor e a entrada do receptor.
b) Calcular a potência óptica média acoplada à fibra pelo emissor (se não resolver esta alínea
considere que o valor desta potência é 1 mW caso necessite de o utilizar nas alíneas seguintes).
c)
Determine potência óptica mínima a garantir à entrada do receptor, para uma probabilidade de
erro de bit máxima de 10-9 no final da ligação. Nota: considere os “habituais” 2 dB de
penalização devida à dispersão na fibra, e uma margem de funcionamento (ou de segurança) de
6 dB.
d) Qual a margem de funcionamento (efectiva) da ligação, para a probabilidade de erro de bit
considerada na alínea anterior (isto é, 10-9 ) ?
e)
Admitindo que o atraso relativo de propagação para o sinal que se propaga na fibra não deverá
ultrapassar 0.25% do período de bit, determinar o valor máximo do débito binário (imposto
pela dispersão na fibra) para o sistema de transmissão descrito.
Formulário
Eb/N0 [dB]=C/N [dB] + 10 log (BW /fb)
Lfs [dB] = 32.4 + 20 log10 d (km) + 20 log10 f (MHz) - atenuação em espaço livre
N0 [dBW]= 10 log10 (K T Bw); K= 1.38 × 10-23 J/K - potência de ruído térmico ( à entrada do receptor)
mreal = 1.4  10 -8 f (GHz) d 3.5 (km) / p
Rec. ITU-R relativa ao SESR para fb= 34 Mbit/s: SESR=1610-5; berSESR= 6.510-5
r=po,0/po,1 – razão de extinção
R 
pi 
q


h
1.24
  m
S c ( f ) . Be,n
1 r
Q
1 r
R
- Respostividade [A/W]
- Sensibilid ade do receptor a PI N
T = D S L - atraso relativo de propagação [s]
Código unipolar: Peb= 0.5 erfc[(0.5)0.5 Q ]
Curva do BER (ou Peb) para m-PSK
M-PSK
W