Satelite bidezko komunikazio

Satelite bidezko komunikazio-sistema baten egitura Lurrean egiten den errepikagailudun irrati-loturaren antzekoa da; errepikagailua espazioan egotea da berezitasun bakarra. Funtsezko elementuen artean Lurreko ekipamendua, espazio ekipamendua eta gorako (Lurretik espaziora) zein beherako (espaziotik Lurrera) loturak aipa daitezke.

Satelite bidezko komunikazioaren eskema basikoa.

Oinarrizko egitura

Lurreko ekipamendua. Lurreko transmisio- eta errezepzio-estazioak hartzen ditu barnean. Transmisoreak oinarrizko bandan jasotzen du seinalea. Seinale horrek uhin garraiatzaile bat modulatzen du bitarteko maiztasunean, ondoren irrati-frekuentzia garraiatzailera mugitzeko; azken seinale hau sateliterantz transmititzen da antenaren bidez. Bestalde, hargailuak satelitetik datorren seinalea jasotzen du, eta bitarteko maiztasuneko seinalea aukeratzen du, ondoren demodulazioa egiteko.

Espazioko ekipamendua. Satelitea, komunikazio-ekipamendua, bidaltzeko kohetea eta haren azpiegitura hartzen ditu barnean.

Gorako lotura (Lurretik espaziora) eta beherako lotura (espaziotik Lurrera). Satelite bidezko komunikazioaren funtsezko ezaugarria propagazioaren parte gehiena espazio librean gertatzea da. Kasu honetan, seinalearen galerak maiztasunaren eta distantziaren karratuarekiko proportzionalak dira, eta horrek 200 dB inguruko atenuazioa eragiten du. Galera horiei aurre egiteko, potentzia handiz transmititu behar da, eta hori arazo bat da beherako loturan, non transmititzeko potentzia satelitearen eguzki-plaketatik hartu behar den. Hori dela eta, beherako loturari maiztasun txikienak esleitzen zaizkio. 

Orbita motak

Orbita espaziala Satelite batek espazioan zehar egiten duen ibilbidea da, indar grabitazionalek sortua.

Orbita geoegonkorra (GEO, Geostationary Earth Orbit):

• Orbitaren periodoa Lurraren biraketa-periodoaren baliokidea da, eta zentzu berekoa.
• Orbita zirkularra da eta Lurretik 36 000 km-ra kokatzen da.
• Lurreko edozein puntutatik ikusita, satelitea finkoa dagoela dirudi.
• Seinalearen atenuazioa 200 dB ingurukoa da.

Medium Earth Orbit (MEO):

• 3 000 eta 30 000 km arteko altuerako orbita zirkularrak.
• Altuera horrek GEO orbitako galerak murrizten ditu, Lurrarekiko distantzia txikiagoa baita.
• Kobertura-zonaldeak txikiagoak dira GEO orbitarekin alderatuta.
• Lurrazal osoa estaltzeko 10-12 satelite behar dira.

Low Earth Orbit (LEO):

• 600 eta 2 000 km arteko altuerako orbita zirkularrak.
• Distantzia txikiak direla eta, galerak eta hedapen-denbora murrizten dira.
• Sateliteak orbitan jartzea errazagoa eta merkeagoa da.
• Antenek potentzia eta tamaina txikiagoa behar dute.
• Lurrazal osoa estaltzeko satelite asko behar dira (12-66).

Highly Elliptical Orbit (HEO):

• Orbita eliptikoak dira, non Lurretik urrunen doan ibilbideko puntuaren (apogeoa) altuera GEO orbitaren altueraren antzekoa den, baina Lurretik gertuen doan ibilbideko puntuan (perigeoa) LEO orbitaren altuera du, gutxi gorabehera.
• GEO eta LEO orbiten abantailak batzea du helburu. 

Sistemaren osagaiak

Lurreko ekipamendua

Lurreko ekipamenduak Lurreko estaziotik satelitearekin komunikatzea ahalbidetzen du, erabiltzaileei zerbitzuak emateko (telefono-zerbitzua, telebista, Internet…). Lurreko ekipamendua mota desberdinetan bana daiteke:

• Irabazi handiko Lurreko estazioak (transmisorea eta hargailua)
• Telefono terminal mugikorra.
• Difusio edo hartzaile zuzeneko antenak.

Espazioko ekipamendua

Sateliteak eta honen kudeaketa ahalbidetzen duen kontrol- eta monitorizazio-zentroak osatzen dute espazio ekipamendua. Satelite bat bi atal nagusitan bereiz daiteke:

• Karga erabilgarria seinale-prozesamendua egiten duten elementuak eta telekomunikazio-sistemak dira.
• Satelitearen plataforma karga hori operatzea ahalbidetzen duten azpisistemek eta euskarri mekanikoak osatzen dute: Egitura mekanikoa, energia elektrikoaren hornidura, orbita kontrola etab.

Ezaugarriak

Satelitearekin komunikazioa ezartzeko, uhin elektromagnetikoen hedapena erabiltzen da printzipio fisiko gisa. Logikoa denez, uhin horiek estandar batzuk bete behar dituzte komunikazio-sistemen arteko konpatibilitatea egon dadin, eta bide batez, fidagarritasunez transmititzeko. 

Uhin elektromagnetikoen propagazioa

Uhin elektromagnetikoak espektro elektromagnetikoan sailkatzen dira. Sateliteek erabiltzen dituztenak RF (irrati-frekuentzia) tartean kokatzen dira. Tarte hori oso zabala denez (3 kHz-etik 300 kHz-era) bandak erabiltzen dira komunikazio desberdinak banatzeko.

Banda	Maiztasun atribuzioa	Erabilerak
L	1,5-2,7 GHz	Datu zerbitzua (4G), Itsaso-komunikazioak
S	2,7-3,5 GHz	Radar meteorologikoak, audio eta bideoa
C	3,7-4,2 GHz 5,9-6,4 GHz	Telebista komertziala
X	7,25-7,75 GHz 7,9-8,4 GHz	Erabilera militarra, komunikazio espaziala
Ku	12-18 GHz	Telebista komertziala, komunikazio espaziala
K	18-27 GHz	Radarrak
Ka	27,0-40 GHz	Banda zabaleko Internet, Komunikazio espaziala

Transmititzen dugun maiztasunaren arabera, seinalea indargabetzen duten kanpoko agenteekiko sendotasuna handiagoa edo txikiagoa izango da. Era berean, frekuentzia handiago edo txikiago batek eragina izango du datuen transferentzia-tasan.

Uhin elektromagnetikoen ezaugarriak desberdinak dira gorako loturan (Lurra-Satelitea) lan egiten baldin bada edo beherako loturan (Satelite-Lurra) erabiltzen bada.

Lurretik satelitera doan maiztasuna altua da, eta satelitera zuzentzen da antena direkzionalen bidez. Beherako loturen kasuan, jasotako seinalea anplifikatzen da eta frekuentzia txikiago batera mugitzen da, seinale hori Lurreko beste puntu batera erretransmititzeko.

Aurreko paragrafoan aipatu diren antena direkzionalak, erradiatutako (edo hartutako) seinalearen potentzia norabide baten inguruan kontzentratzen du, antena isotropoak ez bezala. Lurreko antenen kasuan, satelitera begira kokatuta daude. Satelitearen kasuan, ordea, antenak zerbitzua ematen duen zonaldera apuntatzen du.

Errezepzio puntuan jasotako potentzia ondoko espresioaren bidez kalkula daiteke:

$$P_{\text{r}}=P_{\text{t}}G_{\text{t}}{\frac {A_{\text{e}}}{4\pi d^{2}}}$$

Non:

• $P_{\text{t}}$ : potentzia erabilgarria.
• $G_{\text{t}}$: antena igorlearen irabazia.
• $A_{\text{e}}$ : antenaren azalera efektiboa.
• $d$ : transmisioaren distantzia.

$P_{\text{t}}G_{\text{t}}$ biderketak telekomunikazio ingeniaritzan EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) izena hartzen du, hots, igorritako potentzia isotropiko efektiboa.

Antenaren azalera efektiboa honela adieraz daitekeela kontuan hartuta,

$$A_{\text{e}}={\frac {G\lambda ^{2}}{4\pi }}$$

Non:

• $G$ : Antenaren irabazia
• $\lambda$: uhin-luzera.

Hartutako potentzia adierazpen honen bidez defini daiteke:

$$C={\frac {\text{EIRP}}{4\pi d^{2}}}\cdot {\frac {G\lambda ^{2}}{4\pi }}$$

Kontuan izan behar dugu atal honetan egindako kalkuluak eredu teoriko bat baino ez direla. Hau da, kalkulatzeko eta potentziak neurtzeko orduan kanpoko faktoreak hartu beharko genituzke barne. Efektu horiek seinalea indargabetzen dute kasu gehienetan ondoko paragrafoan azaltzen den bezala.

Propagazioaren efektuak: distortsioa eta galerak.

Edozein transmisio-bidetan bezala, loturen arteko hedapena ez da perfektua izango, bidalitako informazioak kanpoko agenteen eragina izango du eta. Satelite bidezko komunikazioaren kasuan, non luzera handiko haririk gabeko loturak erabiltzen diren, indargabetze eta dispertsio-efektuak beste transmisio-bideetan baino eragin handiagoa dute. 

Ikus, gainera

• Satelite artifizial
• Antena paraboliko
• Satelite bidezko mikrouhin
• Komunikabideen historia
• Telekomunikazio

Kanpo estekak

• Datuak: Q2225985
• Multimedia: Satellite communications / Q2225985