Libro cap 19

835

INTRODUCCIÓN

En el capítulo 18 se analizaron los parámetros de enlace de transpondedores satelitales de unsolo canal. En este capítulo se ampliará la explicación de los sistemas de comunicaciones víasatélite a la descripción de los sistemas diseñados para portadoras múltiples. Siempre que seusan portadoras múltiples en comunicaciones por satélite, es necesario establecer en el sistemaun formato de acceso múltiple. Este formato permite que haya una separación definida entre lastransmisiones de enlace de subida y de bajada, desde y hacia una multitud de estaciones terres-tres. Cada formato tiene sus propias y específicas características, ventajas y desventajas.

SISTEMAS SATELITALES FDM/FM

La fig. 19-1a muestra un sistema de un solo enlace (dos estaciones terrestres) de FDM/FM confrecuencia fija, que usa un solo satélite transpondedor. Con antenas de cobertura global y paraoperación dúplex, cada enlace requiere dos canales RF satelitales, es decir, cuatro portadoras deRF, dos de enlace de subida y dos de bajada. En la fig. 19-1a, la estación terrestre 1 transmite enuna portadora de banda alta (f11, f12, f13, etc.) y recibe en una portadora de banda baja (f1, f2,f3, etc.). Para evitar interferir con la estación terrestre 1, la estación 2 debe transmitir y recibiren distintas RF de portadora. Estas frecuencias de portadora son fijas, y el satélite transpondedorno es más que una repetidora de RF a RF que proporciona la traslación de frecuencias de enlacede subida a enlace de bajada. Este arreglo no es práctico, económicamente y, además, es ineficien-te en extremo. Otras estaciones terrestres se pueden comunicar a través de distintos transpondedo-res dentro de la misma estructura del satélite (vea la fig. 19-1b), pero cada enlace adicional requie-re cuatro frecuencias de portadora de RF adicionales. No es probable que algún enlace entre dospuntos requiera la capacidad disponible de todo un canal de RF del satélite. En consecuencia, lamayor parte del ancho de banda disponible se desperdicia. Además, en este arreglo, cada esta-ción terrestre se puede comunicar sólo con otra estación terrestre. Los canales RF de satélite sonfijos entre dos estaciones terrestres cualesquiera; por consiguiente, los canales de banda de vozde cada estación terrestre se comprometen con un solo destino.

Arreglos de acceso múltiplea satélites

19C A P Í T U L O

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En un sistema en el que tres o más estaciones terrestres quieren comunicarse entre sí, lossistemas de canales de frecuencia fija, o canales dedicados, como los de la fig. 19-1, son inade-cuados; se requiere un método de acceso múltiple. Esto es, cada estación terrestre que use el sis-tema de satélite tiene un medio de comunicarse con las otras estaciones en el sistema, a travésde un satélite transpondedor común. A veces, al acceso múltiple se le llama destino múltiple,porque las transmisiones de cada estación terrestre las reciben todas las demás estaciones terres-tres del sistema. Los canales de banda de voz entre dos estaciones terrestres cualesquiera puedenser preasignadas (dedicadas) o asignadas por demanda (conmutadas). Cuando se usa preasig-nación, una cantidad dada de los canales de banda de voz disponibles en cada estación terrestrese asignan a un destino dedicado. En la asignación por demanda, los canales de banda de voz seasignan de acuerdo con las necesidades. La asignación de demanda proporciona más versatili-dad y un uso más eficiente del espectro disponible de frecuencias. Por otro lado, la asignaciónpor demanda requiere un mecanismo de control que sea común a todas las estaciones terrestres,para mantener seguimiento de las rutas de canales y la disponibilidad de cada canal de bandade voz.

Recuérdese que en un sistema satelital FDM/FM, cada canal de RF requiere un transponde-dor separado. También, en las transmisiones FDM/FM es imposible diferenciar (separar) variastransmisiones que ocupen el mismo ancho de banda. Los sistemas de frecuencia fija se puedenusar en una configuración de acceso múltiple conmutando en el satélite las portadoras de RF,reconfigurando las señales de banda base con equipo multiplexor y demultiplexor a bordo delsatélite, o usando varias antenas de haz localizado (reusando). Los tres métodos requieren com-ponentes relativamente complicados, costosos y pesados en el satélite.

836 Capítulo 19

Repetidora de RF a RF

f11, f12, f13, etc.Banda alta

Estaciónterrestre 1

f1, f2, f3, etc.Banda baja


Repetidora de RF a RF

Banda alta Banda baja







FIGURA 19-1 Sistema satelital con estaciones terrestres de frecuencia fija: (a) un en-lace; (b) varios enlaces

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A los satélites de comunicaciones que funcionan en la banda C se les asigna un ancho totalde banda de 500 MHz, simétrico en torno a la frecuencia central del satélite. A esto se le suelellamar un canal satelital, que se subdivide en canales de radio. La mayoría de los satélites de comu-nicaciones porta 12 transpondedores (pares de transmisor-receptor de canal de radio), cada unocon 36 MHz de ancho de banda. Las portadoras de los 12 transpondedores se multiplexan pordivisión de frecuencia con una banda de protección de 4 MHz entre cada una de ellas, y una deprotección de 10 MHz en ambos extremos del espectro asignado de frecuencia de 500 MHz.

Si los transpondedores adyacentes del espectro de 500 MHz se alimentan con una antenapolarizada en cuadratura, la cantidad de transpondedores (canales de radio) disponibles en unsatélite se puede duplicar, hasta 24. Doce transpondedores de número impar transmiten y reci-ben con una antena polarizada verticalmente, y 12 transpondedores de número par transmiten yreciben con una antena polarizada horizontalmente. Las frecuencias de portadora de los canalespares se desplazan 20 MHz respecto a las de los transpondedores impares, para reducir la dia-fonía entre los transpondedores adyacentes. A este método de asignar distintas polarizacioneselectromagnéticas a canales adyacentes se llama reutilización de frecuencia, y es posible con lapolarización ortogonal y distanciando 20 MHz los canales adyacentes. La reutilización de la fre-cuencia es una técnica para lograr mejor utilización del espectro disponible de frecuencias.

Satélite de comunicaciones Anik-EAnik es una palabra esquimal que significa “hermanito”. Los satélites de comunicaciones Anik-Eson Domsat (satélites domésticos) operados por Telsat Canada. La fig. 19-2 muestra el plan defrecuencias y polarización del sistema satelital Anik-E. Un grupo de 12 canales de radio (grupoA) usa polarización horizontal, y otro grupo de 12 canales de radio (grupo B) usa polarizaciónvertical, haciendo un total de 24 canales de radio, cada uno con 36 MHz de ancho de banda. Hayun ancho de banda de 4 MHz entre los canales adyacentes de radio, y uno de 10 MHz en cadaextremo del espectro, haciendo un total de 500 MHz de ancho de banda del canal del satélite.Hay 12 canales de radio primarios y 12 canales de radio de reserva o de prioridad.

ACCESO MÚLTIPLE

El acceso múltiple al satélite (que a veces se llama destino múltiple) implica que más de un usuariotiene acceso a uno o más canales de radio (transpondedores) dentro de un canal de comunica-ciones vía satélite. En forma característica, una empresa u operadora común renta los transpon-dedores con el fin de proporcionar transmisión de voz o de datos a una multitud de usuarios. Elmétodo por el cual se usa o accede el ancho de banda de un transpondedor depende del métodode acceso múltiple que se use.

La fig. 19-3 muestra los tres arreglos de acceso múltiple de uso más común: acceso múlti-ple por división de frecuencia (FDMA, de frequency-division multiple accessing), acceso múltiplepor división de tiempo (TDMA, de time-division multiple accesing) y acceso múltiple por divisiónde código (CDMA, de code-division multiple accessing). En el FDMA, a las transmisiones decada estación terrestre se les asignan bandas de frecuencia específicas de enlace de subida y de ba-jada, dentro del ancho de banda asignado al satélite; pueden ser preasignadas o asignadas pordemanda. En consecuencia, las transmisiones FDMA se separan en el dominio de la frecuenciay, por consiguiente, deben compartir el ancho de banda total del transpondedor así como la po-tencia total del transpondedor. En el TDMA, cada estación transmite una corta ráfaga de infor-mación durante una ranura (época) específica de tiempo dentro de una trama TDMA. Las ráfa-gas se deben sincronizar de modo que la de cada estación llegue al satélite en un momentodistinto. En consecuencia, las transmisiones TDMA están separadas en el dominio del tiempo,y en TDMA, todo el ancho de banda y la potencia del transpondedor se usan para cada transmi-sión, pero sólo durante un intervalo preestablecido de tiempo. En el sistema CDMA, todas lasestaciones terrestres transmiten dentro de la misma banda de frecuencias y, para todo fin prácti-co, no tienen limitaciones de cuándo deben transmitir o en cuál frecuencia de portadora. Así, enCDMA, todo el ancho de banda del satélite transpondedor lo usan todas las estaciones en formacontinua. La separación de señales se hace con técnicas de cifrado y descifrado de envolvente.

Arreglos de acceso múltiple a satélites 837

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Acceso múltiple por división de frecuenciaEl acceso múltiple por división de frecuencia (FDMA, de frequency-division multiple access) esun método de acceso múltiple en el que determinado ancho de banda de RF se divide en bandasmenores de frecuencia, llamadas subdivisiones. Cada subdivisión tiene su propia FI de portadora.Se usa un mecanismo de control para asegurar que dos o más estaciones terrestres no transmi-tan en la misma subdivisión y al mismo tiempo. En esencia, el mecanismo de control designauna estación receptora para cada una de las subdivisiones. En sistemas de asignación por deman-da, el mecanismo de control también se usa para establecer o terminar los enlaces de banda devoz entre las estaciones terrestres de origen y de destino. En consecuencia, cualquiera de las es-taciones terrestres participantes puede usar cualquiera de las subdivisiones en cualquier momen-to. Si cada subdivisión sólo porta un canal de banda de voz de 4 kHz, a esto se le llama sistemade un canal por portadora (SCPC, de single-channel per carrier). Cuando se multiplexan va-rios canales de banda de voz por división de frecuencia, para formar una señal compuesta debanda base formada por grupos, supergrupos o hasta grupos maestros, se asigna una subdivisiónmás ancha. A esto se le llama múltiples canales por portadora (MCPC, de multiple-channel percarrier).

Las frecuencias y anchos de banda para los sistemas satelitales FDM/FM que usan forma-tos de varios canales por portadora se suelen asignar y permanecen fijos durante un largo tiempo.

838 Capítulo 19

Frecuencias (MHz)

Frecuenciascentrales

Canal


Canal


Canal


Canal

Banda de transmisión de repetidora A(polarización horizontal) Orden de enlace

de subida aórbita de

transferencia

Banda de recepción de repetidora A(polarización vertical)

Banda de recepción de repetidora B(polarización vertical)

Banda de transmisión de repetidora B(polarización horizontal)

FIGURA 19-2 Plan de polarización y frecuencias del Anik-E

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A esto se le llama asignación fija, acceso múltiple (FDM/FM/FAMA, de fixed-assignment, multi-ple access). Un esquema alternativo de asignación de canales es el de asignación por demanda,acceso múltiple (DAMA, de demand-assignment, multiple access). La asignación por demandapermite que todos los usuarios tengan acceso igual y continuo de todo el ancho de banda deltranspondedor, asignando frecuencias de portadora en forma temporal, y usando un proceso deasignación estadística. El primer sistema FDMA de asignación por demanda para satélites fuedesarrollado por Comsat, para usarlo en los satélites Intelsat serie IVA y V.

Sistema satelital SPADE DAMA. SPADE es acrónimo de single-channel-per-carrierPCM multiple-access demand-assignment equipment, equipo de asignación por demanda de ac-ceso múltiple PCM, de un solo canal por portadora. Las figs. 19-4 y 19-5 muestran el diagramade bloques y las asignaciones de FI respectivamente, para el sistema SPADE.

En SPADE, 800 canales de banda de voz codificados por PCM modulan por separado enQPSK a una señal portadora de FI, y de aquí el nombre SCPC, de single-carrier per channel,portadora única por canal. Cada canal de banda de voz de 4 kHz se muestrea con frecuencia de8 kHz y se convierte a un código PCM de 8 bits. Esto produce un código PCM de 64 kbps paracada canal de banda de voz. Cada código PCM modula por QPSK una portadora de FI distinta.En QPSI, el ancho mínimo de banda requerido es igual a la mitad de la frecuencia de bits en la en-trada. En consecuencia, la salida de cada modulador QPSK requiere un ancho mínimo de bandade 32 kHz. A cada canal se le asigna un ancho de banda de 45 kHz, dejando una banda de protec-ción de 13 kHz entre pares de canales multiplexados por división de frecuencia. Las FI de porta-dora comienzan en 52.0225 MHz (canal 1 de banda baja) y aumentan en incrementos de 45 kHzhasta 87.9775 MHz (el canal 400 de banda alta). Toda la banda de 36 MHz (de 52 a 88 MHz)


Ancho de banda del sistema satelital

Estación

Estación

Frecuencia

1 anchode banda de

canal de satélite

1 trama TDM del sistema satelital

ranura deestación

del satélite 1

Ranura

Ancho de banda del sistema satelital,1 ancho de banda de canal de satélite Estación 1

Estación 2

Estación 4

Estación 3

Frecuencia

FIGURA 19-3 Arreglos para acceso múltiple: (a) FDMA; (b) TDMA;(c) CDMA

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se divide a la mitad, y se obtienen dos bandas de 400 canales, una baja y una alta. Para operacióndúplex, se usan 400 canales para transmitir en una dirección y 400 para la dirección opuesta.También, los canales 1, 2 y 400 de cada banda permanecen siempre vacíos. Así se reduce la can-tidad de canales útiles dúplex de banda de voz a 397. La banda C de 6 GHz va de 5.725 GHz a6.425 GHz (700 MHz). Esto permite unos 36 canales de RF de 36 MHz por sistema. Cada ca-nal de RF tiene una capacidad de 397 canales dúplex de banda de voz.

Cada canal de RF (fig. 19-5) tiene un canal común de señalización (CSC, de common sig-naling channel) de 160 kHz. El CSC es una transmisión multiplexada por división de tiempo,que se multiplexa por división de frecuencia en el espectro de FI abajo de los canales de bandade voz codificados por QPSK. La fig. 19-6 muestra la estructura de trama TDM para el CSC. Eltiempo total de trama es 50 ms, que se subdivide en 50 ranuras de 1 ms. Cada estación terrestretransmite en el canal CSC sólo durante su ranura preasignada de tiempo de 1 ms. La señal CSCestá en código binario de 128 bits. Para transmitir un código binario de 128 bits en 1 ms se requie-re una velocidad de transmisión de 128 kbps. El código CSC se usa para establecer y desconec-tar enlaces de banda de voz entre dos estaciones terrestres usuarias, cuando se usa asignación decanal por demanda.

El canal CSC ocupa un ancho de banda de 160 kHz, que incluye los 45 kHz para el canal1 de banda baja. En consecuencia, el canal CSC va de 51.885 a 52.045 MHz. El código binarioQPSC del canal CSC de 28 kbps modula una portadora de 51.965 MHz. El ancho mínimo debanda requerido por el canal CSC es 64 kHz; esto da como consecuencia una banda de protec-ción de 48 kHz en cada lado de la señal CSC.

En el FDMA, cada estación terrestre puede transmitir en forma simultánea dentro delmismo espectro de RF de 36 MHz, pero en dos canales distintos de voz. En consecuencia, lastransmisiones simultáneas de canales de banda de voz de todas las estaciones terrestres de la red

840 Capítulo 19

Canal 399codec

Canal 3codec

Canal 4codec

Canal Ncodec

CodificadorCSC

128 kbps

Pulso de muestra8 kHz

Módem QPSK52.1125 MHz70.1125 MHz


Módem QPSKmultiplos de

+45 MHz


Módem QPSK51.965 MHz

Osciladorde portadora

RG, 3.7 a6.4 GHz

51.885 MHza 88 MHz

Red

combinadora

de

canales

FIGURA 19-4 Estación terrestre transmisora FDMA-SPADE

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841

No

se

usa

No

se

usa

Nú

mer

od

e ca

nal

Can

al c

om

ún

de

señ

aliz

ació

n, C

SC

,12

8 kb

ps

Po

rtad

ora

PS

K70

MH

zfr

ecu

enci

ap

iloto

51.8

85 M

Hz

51.9

65 M

Hz

52.1

125

MH

z69

.977

5 M

Hz

70.1

125

MH

z87

.977

5 M

Hz

160

kHz

45 k

Hz

64 k

bp

s

67.5

kH

z

400

399

N3

21

12

3N

400

f

18 M

Hz

(400

× 4

5 kH

z)

52 M

Hz

18 M

Hz

(400

× 4

5 kH

z)

88 M

Hz

80 k

Hz

67.5

kH

z

FIG

UR

A 1

9-5

Asi

gnac

ione

s de

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cuen

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orta

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tels

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, ac

ceso

múl

tiple

PCM

y u

na p

orta

dora

por

can

al (SPA

DE)

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satelital se intercalan en el dominio de la frecuencia, en el satélite transpondedor. Las transmi-siones de las señales CSC se intercalan en el dominio del tiempo.

Una desventaja obvia del FDMA es que pueden haber presentes portadoras procedentesde varias estaciones terrestres, al mismo tiempo en el satélite transpondedor. Esto causa distorsiónpor modulación cruzada entre las diversas transmisiones de estaciones terrestres. Esta condiciónse alivia algo apagando las subportadoras de FI de todos los canales de banda de voz de 45 kHz queno se usen. Como para generar la QPSK se usan moduladores balanceados, es inherente la supre-sión de portadora. Eso también reduce la carga de potencia en un sistema, y aumenta su capacidadreduciendo la potencia en los canales inactivos.

Acceso múltiple por división de tiempoEl acceso múltiple por división de tiempo (TDMA, de time-division multiple access) es el métodoprincipal de acceso múltiple que se usa en la actualidad. Proporciona la forma más eficiente detransmitir portadoras moduladas digitalmente (PSK). El TDMA es un método de multiplexadopor división de tiempo que multiplexa portadoras moduladas digitalmente entre las estacionesterrestres participantes en una red satelital, a través de un satélite transpondedor común. En elTDMA, cada estación terrestre transmite una ráfaga corta de una portadora modulada digital-mente, durante una ranura precisa de tiempo dentro de una trama TDMA. La ráfaga de cada es-tación se sincroniza de tal modo que llegue al satélite transpondedor en distinto momento. Enconsecuencia, sólo hay una portadora de estación terrestre presente en el transpondedor en cual-quier momento, y se evita así una colisión con la portadora de otra estación. El transpondedores una repetidora de RF a RF que sólo recibe las transmisiones de la estación terrestre, las am-plifica y a continuación las retransmite en un haz de enlace de bajada, que reciben todas lasestaciones terrestres participantes. Cada estación terrestre recibe las ráfagas de todas las de-más estaciones, y debe seleccionar entre ellas el tráfico destinado a ella.

La fig. 19-7 muestra una trama TDMA básica. Las transmisiones de todas las estaciones te-rrestres se sincronizan a una ráfaga de referencia. La fig. 19-7 muestra la ráfaga de referencia co-mo transmisión separada, pero puede ser el preámbulo que antecede la transmisión de datos de unaestación de referencia. También puede haber más de una ráfaga de referencia para sincronización.

La ráfaga de referencia contiene una secuencia de recuperación de portadora (CRS, decarrier recovery sequence), de la cual todas las estaciones receptoras recuperan una portadorade frecuencia y fase coherentes para su demodulación por PSK. También se incluye en la ráfa-ga de referencia una secuencia binaria para recuperación de sincronización de bits (BTR, de bittiming recovery), es decir, para recuperación de reloj. Al final de cada ráfaga de referencia setransmite una palabra única (UW, de unique word). La secuencia UW se usa para establecer unareferencia precisa de tiempo que usa cada una de las estaciones terrestres para sincronizar latransmisión de su ráfaga. La UW suele ser una cadena de 20 unos binarios sucesivos, terminadacon un 0 binario. Cada receptor de estación demodula e integra la secuencia UW. La fig. 19-8muestra el resultado del proceso de integración. El integrador y el detector de umbral se diseñande tal modo que se alcance el voltaje de umbral exactamente cuando se integre el último bit dela secuencia UW. De este modo se genera un pico de correlación en la salida del detector de um-bral en el momento exacto en que termina la secuencia UW.

842 Capítulo 19


128 bitsEstaciones terrestres 3 a 49,

128 bits cada una

128 bits/1 ms × 1000 ms/1s = 128 kbps, o 6400 bits/trama × 1 trama/50 ms = 128 kbps


128 bits


128 bits

FIGURA 19-6 Canal común de señalización (CSC) en FDMA, SPADE

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Cada estación terrestre sincroniza la transmisión de su portadora con la ocurrencia del picode correlación UW. Cada estación espera distintas longitudes de tiempo para comenzar a transmi-tir. En consecuencia, no hay dos estaciones que transmitan su portadora al mismo tiempo. Nóteseel tiempo de protección (GT, de guard time) entre las transmisiones de estaciones sucesivas.Es análogo a una banda de protección en un sistema multiplexado por división de frecuencia.Cada estación antecede con un preámbulo a la transmisión de sus datos. El preámbulo es lógi-camente equivalente a la ráfaga de referencia. Como se deben recibir las transmisiones de cadaestación por las demás estaciones, todas las estaciones deben recuperar la información de la por-tadora y del reloj, antes de demodular los datos. Si se usa asignación por demanda, también sedebe incluir un canal común de señalización en el preámbulo.


Trama TDMA

Tiempo deprotección

(GT)

Ráfaga dereferencia

opreámbulo

Ranura 1de

estación

Ranura 2de

estación

Ranura 3de

estación

Ranura Nde

estación

Recupe-rador de

portadoraCR

Recupera-ción de bitde tiempo

BTR

PalabraúnicaUW

Pico decorrelación

Bitsde datos

Recupe-rador de

portadoraCR

Recupera-ción de bitde tiempo

BTR

PalabraúnicaUW

Tiempo

FIGURA 19-7 Trama básica de acceso múltiple por división de tiempo (TDMA)

IntegradorEntrada depalabra única

Detectorde umbral

Salida de picode correlación

Integrador

Palabraúnica

Correlación

Umbral V

Pico decorrelación

FIGURA 19-8 Correlacionador de palabra única

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Trama multiplexada primaria CEPT. Las figuras 19-9 y 19-10 muestran respectiva-mente el diagrama de bloques y la secuencia de sincronización de la trama CEPT primaria demultiplexado. CEPT es la Conferencia de Telecomunicaciones y Administraciones Postales Eu-ropeas (Conference of European Postal and Telecommunications Administrations); establecemuchas de las normas europeas de telecomunicaciones. El de la figura es un formato de tramaTDMA de uso común para sistemas satelitales digitales.

En esencia, el TDMA es un sistema de almacenar y enviar. Las estaciones terrestres sólopueden transmitir durante su ranura especificada de tiempo, aunque las señales de banda de vozque llegan sean continuas. En consecuencia, es necesario muestrear y guardar las señales de bandade voz antes de transmitirlas. La trama CEPT está formada por muestras de 8 bits codificadasen PCM, de 16 canales independientes de banda de voz. Cada canal tiene un codec (codificador-decodificador) separado que muestrea las señales de banda de voz que llegan, con una frecuen-cia de 16 kHz, y convierte las muestras en códigos binarios de 8 bits. Así, se producen 128 kbpstransmitidos a una velocidad de 2.048 MHz, de cada codec de canal de voz. Las 16 transmisio-nes de 128 kbps se multiplexan por división de tiempo en una subtrama que contiene una mues-tra de 8 bits de cada uno de los 16 canales (128 bits) Sólo se requieren 62.5 �s para acumularlos 128 bits, a la velocidad de transmisión de 2.048 Mbps. El formato CEPT de multiplexadoespecifica un tiempo de trama de 2 ms. En consecuencia, cada estación terrestre sólo puedetransmitir una vez cada 2 ms y, así, debe guardar las muestras codificadas por PCM. Los 128bits acumulados durante la primera muestra de canal de banda de voz se guardan en un registro,mientras se toma una segunda muestra de cada canal y se convierte en otra subtrama de 128 bits.Esta secuencia de 128 bits se guarda en el registro detrás de los primeros 128 bits. El procesocontinúa durante 32 subtramas (32 � 62.5 �s � 2 ms). A los 2 ms se han tomado 32 muestrasde 8 bits de cada uno de los 16 canales de banda de voz, acumulando un total de 4096 bits(32 � 8 � 16 � 4096). En ese momento, los 4096 bits se transfieren a un registro de despla-zamiento de salida, para su transmisión. Como toda la trama TDMA dura 2 ms, y durante este

844 Capítulo 19

Reloj demuestreo

16 kHz

Relojmaestro

2.048 MHz

Voz0 a 4 kHz CI combinado,

canal 1

Reloj16 kHz

Reloj2.048 MHz

Voz0 a 4 kHz CI combinado,

canal 2

Canales 3 a 15

CI combinado,canal 16

Voz0 a 4 kHz

Reloj16 kHz

Reloj2.048 MHz

2.048 MHzreloj

Multiplexor por división de tiempo

Registro de memoria de entrada

Registro de desplazamientode salida

Al modulador

500-Hzreloj

120.832-MHzreloj

500-Hzreloj

FIGURA 19-9 Transmisor de trama multiplexada primaria CEPT, TDMA

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periodo de 2 ms cada una de las estaciones terrestres participantes deben transmitir en momen-tos distintos, las transmisiones individuales de cada estación se deben hacer en tiempos bastantemenores. En la trama CEPT se usa una frecuencia de transmisión de 120.832 Mbps. Esta velo-cidad es el quincuagésimo noveno múltiplo de 2.048 Mbps. En consecuencia, la transmisión realde los 4096 bits acumulados dura unos 33.9 �s. En los receptores de estación terrestre, los 4096bits se guardan en un registro y se desplazan a una frecuencia de 2.048 Mbps. Como todas lasfrecuencias de reloj (500 Hz, 16 kHz, 128 kHz, 2.048 MHz y 120.832 MHz) están sincronizadas,los códigos PCM se acumulan, guardan, transmiten, reciben y decodifican en sincronía perfec-ta. Para los usuarios, parece que la transmisión de voz es un proceso continuo.

El sistema TDMA tiene varias ventajas sobre el FDMA. La primera, y quizá la más impor-tante, es que en el TDMA sólo existe la portadora de una estación terrestre en el satélite transpon-dedor en cualquier momento, por lo que se reduce la distorsión por intermodulación. En segundolugar, en FDMA cada estación debe poder transmitir y recibir en una multitud de frecuencias deportadora, para lograr funciones de acceso múltiple. En tercer lugar, el acceso TDMA se adap-ta mucho mejor a la transmisión de información digital que el FDMA. Las señales digitales seaclimatan con más naturalidad para su almacenamiento, conversiones de frecuencia y procesa-miento en dominio del tiempo, comparadas con sus contrapartes analógicas.

La desventaja principal del TDMA respecto a FDMA, es que en el primero se requiere unasincronización precisa. Las transmisiones de cada estación terrestre se deben hacer duranteuna ranura exacta de tiempo. También, en TDMA se deben lograr y mantener las sincronizacio-nes de bits y de tramas.

Acceso múltiple por división de códigoEn el sistema FDMA, las estaciones terrestres se limitan a determinado ancho de banda dentrode un canal o sistema satelital, pero no tienen restricción en cuanto al momento de transmitir. EnTDMA, las transmisiones de una estación terrestre se restringen a una ranura precisa de tiempo,pero no tienen restricción sobre la frecuencia o ancho de banda que pueden usar, dentro de unaasignación de sistema o canal satelital especificada. En el acceso múltiple por división de código(CDMA, de code-division multiple access) no hay restricciones de tiempo ni de ancho de banda.Cada transmisor de estación terrestre puede transmitir cuando quiera, y puede usar cualquiera delas bandas o todo el ancho de banda asignado a un sistema o canal satelital determinado. Como no


1 canal de satélite (SC) (62.5

Muestra 1, canal 1Muestra 1,

canales 2 a 15Muestra 1, canal 16

16 muestras PCM × 8 bits/muestra = 128 bits

Muestra 32Muestras 2 a 31

Muestra 1

1 bloque de multiplexado primario CEPT, 2 ms (tiempo de acumulación)

1 bloque primario de multiplexado CEPT, 33.9 �s (tiempo de transmisión)(32 muestras de 8 bits de 16 canales de banda de voz)

32 incrementos de 128 bits cada uno (4096 bits) (62.5 �s × 32 = 2 ms)

Bits 2 – 4095Bit 1 Bit 4096

120.832Mbps

11 SC

128

2.048Mbps

11 SC

128

FIGURA 19-10 Trama multiplexada primaria CEPT, TDMA

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hay limitación para el ancho de banda, a veces se llama acceso múltiple por dispersión de espec-tro al acceso CDMA; las transmisiones se pueden repartir por todo el ancho de banda asignado.Las transmisiones se separan mediante técnicas de cifrado y descifrado de envolvente. Esto es, lasestaciones de cada estación terrestre se codifican con una palabra binaria única, llamada código depulso. Cada estación tiene su propio código de pulso. Para recibir la transmisión de determinadaestación terrestre, otra estación terrestre debe conocer el código de pulso de la primera.

La fig. 19-11 muestra el diagrama de bloques de un codificador y decodificador CDMA. Enel codificador (fig. 19-11a), los datos de entrada, que pueden ser señales de banda de voz codifi-cadas por PCM, o datos digitales en bruto, se multiplica por un código de pulso único. El códigode producto modula en PSK una portadora de FI, que sufre una conversión elevadora hasta laRF de transmisión. En el receptor (fig. 19-11b), la RF tiene conversión reductora hasta la FI. Dela FI se recupera una portadora PSK coherente. También, se adquiere y usa el código de pulsopara sincronizar al generador de código de la estación receptora. Téngase en cuenta que la estaciónreceptora conoce el código de pulso, pero debe generar un código de pulso que esté sincroniza-do en el tiempo con el código de recibir. El código sincrónico de pulso recuperado multiplica ala portadora PSK recuperada y genera una señal modulada PSK que contiene la portadora PSKy el código de pulso. La señal recibida en FI que contiene el código de pulso, la portadora PSK yla información de datos se compara con la señal de FI recibida, en el correlacionador. La funcióndel correlacionador es comparar las dos señales y recuperar los datos originales. En esencia, elcorrelacionador resta la portadora PSK recuperada � el código de pulso, de la portadora PSKrecibida � el código de pulso � los datos. El resultado son los datos.

846 Capítulo 19

Entradade datos

Pulso modulado(código de producto) Al satélite

Del satélite

Códigode pulso

Portadora PSK

Salida de datos

FIFI (PSK)FI (PSK)

FI (PSK) PSK

Generadorde palabra de

código deN bits

Portadorade FI

Osciladorde portadora

de RF

Moduladorde RF

ModuladorPSK

Moduladorbalanceado

(multiplicador)

Amplificadorde gran potencia

y filtro pasabandas

Adquisicióny rastreode código

Moduladorbalanceado

(multiplicador)

BPFDetector

coherentede fase

Demoduladorde RF

+ Correla-cionador

Decisiónde Bit

(a)

f b

FI

FIGURA 19-11 Acceso múltiple por división de código (CDMA): (a) codificador; (b) decodificador

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La correlación se hace en las señales analógicas. La fig. 19-12 muestra cómo se hacen la co-dificación y la decodificación. En la fig. 19-12a se ve la correlación del código de pulso recibido enforma correcta. Un �1 indica una portadora en fase, y �1 indica portadora fuera de fase. El códi-go de pulso se multiplica por los datos, �1 o �1. El producto puede ser un código en fase, o unodesfasado 180° respecto al código de pulso. En el receptor se compara el código sincrónico de pul-so en el correlacionador, con los elementos de señalización recibidos. Si las fases son iguales se pro-duce un �1; si están desfasadas 180° se produce un �1. Se puede ver que si todos los códigos depulso recuperados se correlacionan favorablemente con el código de pulso que llega, la salida delcorrelacionador será un �6, que es el caso cuando se recibe un 1 lógico. Si todos los códigos de pul-so se correlacionan desfasados 180°, se genera un �6, que es el caso cuando se recibe un 0 lógico.El circuito de decisión de bit no es más que un detector de umbral. Dependiendo de si se genera un�6 o un �6, el detector de umbral produce un 1 lógico o un 0 lógico, respectivamente.

Como dice su nombre, el correlacionador busca una correlación (similaridad) entre la señalcodificada que entra y el código recuperado de pulso. Cuando se presenta una correlación, el cir-cuito de decisión genera la condición lógica correspondiente.

En el CDMA, todas las estaciones terrestres del sistema pueden transmitir en la mismafrecuencia al mismo tiempo. En consecuencia, un receptor de estación terrestre puede estar re-cibiendo señales codificadas al mismo tiempo de más de un transmisor. Cuando sucede así, eltrabajo del correlacionador se vuelve bastante más difícil. Debe comparar el código de pulso recu-perado con todo el espectro recibido, separando de éste sólo el código de pulso del transmisorde la estación terrestre que se desea. En consecuencia, el código de pulso de una estación terres-tre no se debe correlacionar con los de las demás.

La fig. 19-12b muestra cómo se logra ese esquema de codificación. Si la mitad de los bitsdentro de un código fueran iguales, y la mitad fueran exactamente los contrarios, la resultante seríauna correlación cruzada de cero, entre códigos de pulso. A este código se le llama código ortogo-nal. Se puede ver en la fig. 19-12b que cuando se compara el código ortogonal con el original depulso, no hay correlación, es decir, la suma de la comparación es cero. En consecuencia, el códigoortogonal, aunque se haya recibido en forma simultánea con el código del pulso deseado, notuvo efecto alguno sobre el proceso de correlación. Para este ejemplo, el código ortogonal serecibe con sincronización exacta en el tiempo junto con el código de pulso deseado; eso no


Entradade datos

Tiempo de pulso

(1 lógico = +1) (0 lógico = –1)

× pulso de código

Tiempo de pulso

(1 lógico = +1) (0 lógico = –1)

Código de productoCódigo de pulsorecuperado

Correlación

Entradade datos

× código ortogonal

Código de productoCódigo de pulsorecuperado

Correlación

Comparación

Comparación

FIGURA 19-12 Alineación de código y datos CDMA: (a) código correcto; (b) código ortogonal

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siempre sucede. Para sistemas que no tienen transmisiones sincrónicas en el tiempo, se debendesarrollar códigos donde no haya correlación entre el código de una estación y cualquier fasede código de otra estación.

La diferencia principal entre los transmisores PSK de dispersión de espectro y otras cla-ses de transmisores PSK es el modulador adicional donde se multiplica la palabra de código porlos datos que entran. Debido a la naturaleza pseudoaleatoria de la palabra de código se le llamaruido pseudoaleatorio (PRN, de pseudorandom noise). Este ruido debe tener una propiedadde gran autocorrelación (consigo mismo) y una propiedad de baja correlación con los códigospseudoaleatorios de otros transmisores. La rapidez de palabras de código (Rcw) debe ser mayorque la rapidez de datos que llegan (Rd) en varios órdenes de magnitud. Además, la rapidez del có-digo debe ser estadísticamente independiente de la señal de datos. Cuando se satisfacen esas doscondiciones, el espectro final de señal de salida aumentará (se dispersará) en un factor llamadoganancia de procesamiento, que se expresa como sigue

(19-1)

donde G es la ganancia de procesamiento, y Rcw � � Rd.Una señal de dispersión de espectro no se puede demodular con exactitud si el receptor

no posee un circuito que se acople con el generador de palabras de código en el transmisor. Tresde las técnicas más usadas para producir la función de dispersión son secuencia directa, salto defrecuencia y una combinación de las anteriores, llamada híbrido de salto de frecuencia consecuencia directa (DS/FH híbrido, de direct-sequence frequency hopping).

Secuencia directa (DS). La dispersión de espectro por secuencia directa (DS-SS, dedirect-sequence spread spectrum) se produce cuando una señal bipolar modulada de datos se mul-tiplica linealmente por la señal de dispersión en un modulador balanceado especial llamado co-rrelacionador de dispersión. La rapidez de código de dispersión es Rcw � 1/Tc, donde Tc es laduración de un solo pulso bipolar (es decir, el pulso). Las frecuencias de pulso son de 100 a 1000veces mayores que los datos del mensaje y, en consecuencia, los tiempos de pulso son de 100 a1000 veces menores que el tiempo de un solo bit de datos. Por lo anterior, el espectro de frecuen-cias de salida transmitida con dispersión de espectro es de 100 a 1000 veces más ancho que elancho de banda de la señal inicial modulada de datos PSK. El diagrama de bloques de un sistemade dispersión de espectro por secuencia directa se ve en la fig. 19-13. Como allí se ve, la fuente dedatos modula en forma directa a la señal de portadora, que a continuación es modulada a su vezpor la palabra en código de dispersión, en el correlacionador de dispersión.

Los códigos de dispersión (de pulso) que se usan en sistemas de dispersión de espectropueden ser códigos de secuencia de longitud máxima, que a veces se llaman códigos de secuenciam, o códigos dorados. Los códigos dorados son combinaciones de códigos de longitud máximainventados por Magnavox Corporation en 1967, especialmente para aplicaciones de acceso múl-tiple CDMA. Hay un conjunto relativamente grande de códigos dorados, disponible con corre-lación mínima entre códigos de pulso. Cuando hay una cantidad razonable de usuarios de saté-lite es imposible lograr códigos perfectamente ortogonales. Sólo se puede diseñar para tener unacorrelación cruzada mínima entre pulsos.

Una de las ventajas del CDMA era que todo el ancho de banda de un canal o sistema sa-telital se puede usar para cada transmisión desde cada estación terrestre. Para nuestro ejemplo,la rapidez de pulsos era seis veces la frecuencia original de bits. En consecuencia, la velocidadreal de transmisión de la información sólo era la sexta parte de la frecuencia de modulación PSK,y el ancho de banda necesario es seis veces mayor que el que se requiere para sólo transmitir losdatos originales en binario. A causa de la ineficiencia de codificación causada por transmitir pul-sos en vez de bits, se contrarresta la ventaja de más ancho de banda y, por consiguiente, ya no estanta ventaja. Además, si se debe sincronizar la transmisión de pulsos desde diversas estaciones,se requiere una sincronización perfecta para que trabaje el sistema. Por lo anterior, la desventa-ja de necesitar sincronización de tiempo en sistemas TDMA también existe con el CDMA. En re-sumen, el acceso CDMA no es todo lo que se decía de él. La ventaja más importante del CDMAes su inmunidad a la interferencia, que lo hace ideal para aplicaciones militares.

G �Rcw

Rd

848 Capítulo 19

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Espectro por cambio de frecuencia (FH-SS). El salto de frecuencia es una forma deCDMA, donde se usa un código digital para cambiar la frecuencia de la portadora en forma con-tinua. Primero se modula la portadora con los datos del mensaje y a continuación se eleva su fre-cuencia con un oscilador local de frecuencia sintetizada, cuya frecuencia de salida se determinamediante un código de ruido pseudoaleatorio de n bits, producido en un generador de código dedispersión. En la fig. 19-14 se muestra el diagrama simplificado de bloques para un transmisorde espectro por cambio de frecuencia.

En el salto de frecuencia, el ancho total disponible de banda se divide en bandas menoresde frecuencia, y todo el tiempo de transmisión se subdivide en ranuras menores de tiempo. Setrata de transmitir dentro de una banda limitada de frecuencias, sólo durante corto tiempo, paradespués cambiar a otra banda de frecuencias, y así sucesivamente. Este proceso continúa en for-ma indefinida. La pauta de salto de frecuencia se determina con un código binario de dispersión.Cada estación usa una secuencia distinta de código. En la fig. 19-15 se ve una pauta típica desalto de frecuencia (es una matriz de frecuencia-tiempo).


Fuente deportadora

Codificadorde N-bits ymodulador

PSK

Correlacio-nador de

dispersión

Amplificadorde salida

Fuente de datos(f b)

Registrode entrada de

datos

Dividirentre n

N=100 a 1000(código de pulso)

Generadorde código de

dispersiónReloj del

sistema (FCL)

FIGURA 19-13 Diagrama simplificado de bloques de un transmisor de dispersión de espec-tro por secuencia directa

Entradade datos

ModuladorFSK

Convertidorelevador

Amplificadorde salida

Señal de salida,dispersión de espectro

Sintetizadorde frecuencia

Reloj del sistemaGeneración

de dispersión decódigo

FIGURA 19-14 Diagrama simplificado de bloques de un transmisor por dispersiónde espectro por salto de frecuencia

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En el salto de frecuencia, a cada estación de una red CDMA se le asigna una secuenciadistinta de salto de frecuencia. Cada transmisor conmuta (salta) de una banda de frecuencias ala siguiente, según su pauta asignada. En el salto de frecuencia, cada estación usa todo el espec-tro de RF, pero nunca ocupa más que una parte pequeña de ese espectro en cualquier momento.

El esquema de modulación que se usa con más frecuencia con el salto de frecuencia esFSK. Cuando llega el turno de transmitir a determinada estación, manda una de las dos frecuen-cias (marca o espacio) para la banda particular en la que esté transmitiendo. La cantidad de es-taciones en determinado sistema de salto de frecuencia está limitada por la cantidad de secuen-cias o pautas únicas de salto que se puedan generar.

CAPACIDAD DE CANAL

Principalmente, existen dos métodos para interconectar canales terrestres de banda de voz concanales satelitales: interfaces digitales no interpoladas (DNI, de digital noninterpolated interfa-ces) e interfaces digitales interpoladas de voz (DSI, de digital speech interpolated).

Interfaces digitales no interpoladasUna interfaz digital no interpolada asigna un canal terrestre (TC, de terrestrial channel) indivi-dual a determinado canal satelital (SC, de satellite channel) mientras dure la llamada. Un siste-ma DNI no puede llevar más tráfico que la cantidad de canales satelitales que tiene. Una vezasignado un SC a un TC, el SC no está disponible a los demás TC mientras dure la llamada. LaDNI es una forma de preasignación; cada TC tiene un SC permanente dedicado a él.

Interfaz digital interpolada de vozUna interfaz digital interpolada de voz asigna un canal satelital a un canal terrestre sólo cuandohay energía de voz presente en el TC. Las interfaces DSI tienen detectores de voz que se parecena los supresores de eco; sienten la energía de voz y enseguida se amarran a un SC. Siempre queun detector de voz siente energía en un TC, un SC se asigna al TC. El SC asignado se seleccio-na en forma aleatoria entre los SC inactivos. En determinado TC, cada vez que se detecta ener-gía de voz, se le puede asignar un SC distinto. Por consiguiente, un solo TC puede usar variosSC en una sola llamada. Para fines de demultiplexión, se debe conducir la información de asigna-ción de TC/SC a la terminal receptora. Esto se hace en un canal común de señalización, parecido

850 Capítulo 19

Frecuencia

Ran

ura

s d

e fr

ecu

enci

a, f

Secuenciade salto

Ranuras de tiempo, t

Secuenciadorde código

Tiempo

FIGURA 19-15 Matriz de saltos frecuencia-tiempo

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al que se usa en el sistema SPADE. La DSI es una forma de asignación por demanda; se asignanSC en forma aleatoria según se necesiten.

En DSI se ve que hay una compresión de canal; pueden haber más TC asignados que lacantidad de SC. En general, se usa una relación TC:SC de 2:1. Para un circuito de comunicacionesdúplex (dos sentidos simultáneos) hay voz en cada dirección 40% del tiempo, y el circuito estáinactivo 20% del tiempo en ambas direcciones. Por lo anterior, se obtiene una ganancia DSI unpoco mayor que 2. La ganancia DSI se ve afectada por un fenómeno llamado recorte competitivo.Es cuando se detecta energía de voz en un TC y no hay SC qué asignarle. Durante el tiempo deespera, se pierde la información de voz. El suscriptor no nota el recorte competitivo si su dura-ción es menor que 50 ms.

Para aumentar todavía más la capacidad del canal se usa una técnica llamada robo de bits.Con ella se pueden agregar canales a sistemas totalmente cargados robando bits de los canalesen uso. En general, se genera un canal de sobrecarga robando el bit menos significativo de otros7 canales del satélite. El robo de bits da como resultado 8 canales con resolución de 7 bits,mientras se usa el canal de sobrecarga. En consecuencia, el robo de bits da como resultado unaSQR menor que la normal.

Interpolación de voz por asignación de tiempoLa interpolación de voz por asignación de tiempo (TASI, de time-assignment speech interpola-tion) es una forma de compresión analógica de canal que se ha usado durante muchos años encables submarinos. TASI se parece mucho a DSI, pero las señales interpoladas son analógicas,y no digitales. En TASI también se usa una relación de compresión de 2:1. TASI fue el primermétodo que se usó para desorganizar señales de voz por seguridad militar. Se parece a una redde paquetes de datos; el mensaje de voz se recorta en pequeños segmentos, hechos de sonidoso de partes de sonidos. Los sonidos se mandan por la red en forma de paquetes separados deenergía, y a continuación se vuelven a armar en el receptor, para reconformar el mensaje origi-nal de voz.

RADIONAVEGACIÓN POR SATÉLITE

Se puede definir a la navegación como el arte o la ciencia de trazar, definir o dirigir el curso demovimientos; en otras palabras, es conocer dónde está uno, y poder encontrar el camino. El mé-todo más antiguo y rudimentario de navegación es el de vagabundear, que no es más que conti-nuar viajando hasta llegar al destino, suponiendo, naturalmente, que haya destino. Todd Fergu-son, mi buen amigo y viajero mundial, dijo una vez “el viaje verdadero no tiene destino”. Elvagabundeo es la técnica de navegación tan frecuente que usan muchos alumnos durante su pri-mera semana de clases en todos los colegios y universidades. Es probable que el primer méto-do efectivo o útil de navegación haya sido la navegación celeste. En ella, se determinan la di-rección y la distancia mediante el seguimiento de cuerpos celestes, incluyendo a las estrellas ya la Luna, cronometrados con gran precisión. Es una técnica primitiva que data de hace miles deaños. Una desventaja obvia de la navegación celeste es que funciona mejor por la noche y de pre-ferencia con cielo despejado.

Otro método bastante rudimentario de navegación es el pilotaje, que es fijar posición y di-rección con respecto a señas importantes, como vías de ferrocarril, tanques elevados, graneros,picos de montaña y cuerpos de agua. El pilotaje deriva su nombre de los primeros pilotos deaviones, que usaron este método de navegación.

La navegación a estima es una técnica donde se determina la posición extrapolando unaserie de incrementos de velocidad medidos. En inglés se llama “dead (o “ded”) reckoning”, ylo de “ded” se deriva de “deducido”. Charles Lindbergh usó con bastante éxito la navegación aestima en 1927, durante su histórico viaje trasatlántico de 33 horas, y Amelia Earhart lo usócon bastante fracaso en 1937, durante su intento de volar por primera vez alrededor del mundo.

Aunque cada uno de los métodos de navegación que se han descrito hasta ahora tienen sulugar en el tiempo, sin duda la técnica de navegación más exacta hasta la fecha es la radionavega-ción, o navegación electrónica. En ella, se determina la posición midiendo el tiempo de recorrido


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de una onda electromagnética cuando va de un transmisor a un receptor. Hay más o menos 100tipos distintos de sistemas domésticos de radionavegación que se usan en la actualidad. Algu-nos usan transmisores terrestres y otros usan transmisores de satélite. Entre los sistemas de ra-dionavegación más exactos y útiles se incluyen los siguientes

Decca (emisión en superficie terrestre)

Omega (emisión en superficie terrestre)*

Loran (emisión en superficie terrestre)

Sistema de posicionamiento global Navy Transit (emisión de satélite en órbita baja)*

Sistema de posicionamiento global Navstar (emisión de satélite en órbita intermedia)*

Los sistemas de posicionamiento global (GPS, de global positioning system) Loran y Navstarson los dos de radionavegación que más se usan hoy.

Navegación LoranHasta hace poco el Loran (de Long Range Navigation, navegación a larga distancia) era el mé-todo más efectivo, confiable y exacto de radionavegación. El Loran A se desarrolló durante laSegunda Guerra Mundial, y el Loran C, su versión más reciente, salió en 1980. Hoy se usa prin-cipalmente en los aviones y barcos recreativos.

En el Loran, los receptores adquieren señales codificadas especialmente de dos pares detransmisores de alta potencia, en tierra, cuyas ubicaciones se conocen con precisión. Se mide eltiempo transcurrido entre la recepción de las señales codificadas, y en el receptor se conviertenen distancia usando la velocidad de propagación de las ondas electromagnéticas. Al aplicar lageometría básica y la relación entre la distancia d, la velocidad v y el tiempo t (que es d � vt),se puede determinar la ubicación del receptor con gran exactitud. Sólo hay un conjunto de coor-denadas que posee determinada relación de tiempo (distancia) según tres fuentes.

El Loran es tan preciso como la precisión con que se puedan medir los tiempos de trans-misión de las señales codificadas. Los errores del sistema se deben principalmente a problemas depropagación, como el hecho de que la superficie terrestre no es lisa, ni es perfectamente re-donda. Las condiciones atmosféricas y las múltiples trayectorias de transmisión tambiénpueden afectar el funcionamiento del Loran. Sin embargo, es probable que la desventaja másnotable del Loran sea que no da una cobertura global. Los transmisores en tierra sólo se puedeninstalar en tierra, y la tierra es una parte relativamente pequeña de la superficie de la Tierra. Enconsecuencia, hay lugares donde simplemente no se pueden recibir las señales de Loran (pun-tos muertos). Sin embargo, no es importante lo bueno o lo malo que haya sido el Loran, porqueha emergido una técnica más nueva y mejor de radionavegación, llamada GPS Navstar, que usatransmisores basados en satélites.

GPS NavstarNavstar es acrónimo de Navigation System with Time And Ranging, sistema de navegacióncon tiempo (horas) y telemetría, y GPS es la abreviatura de Global Positioning System, siste-ma de posicionamiento global. GPS Navstar es el sistema más reciente y exacto de radiona-vegación del que se dispone. Está basado en satélites y es abierto, lo cual significa que está a ladisposición de quienquiera que tenga un receptor GPS. El Departamento de Defensa de EstadosUnidos desarrolló Navstar para tener información continua y muy precisa sobre posición, ve-locidad y horas para usuarios en tierra, mar, aire y espacio. En esencia, GPS Navstar es un sis-tema de navegación basado en espacio, de posicionamiento tridimensional y de distribuciónde tiempo. El propósito del sistema es usar una combinación de estaciones terrestres, satéli-tes en órbita y receptores especiales, para proporcionar casi a todos posibilidades de navega-ción, en cualquier momento y en cualquier lugar del mundo, independientemente de las con-diciones del clima. El sistema satelital Navstar se terminó en 1994, y es mantenido por laFuerza Aérea de E. U. A.

852 Capítulo 19

*Da cobertura global

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Servicios de posicionamiento global (GPS)GPS proporciona dos niveles de exactitud de servicio: normal y preciso.

Servicio de posicionamiento normal (SPS). Éste es un servicio de posicionamien-to y hora que está disponible para todos los usuarios de GPS (militares, privados y comer-ciales) en una base mundial y continua, sin cuota directa. El SPS proporciona una exactitudpredecible de posicionamiento que 95% del tiempo queda dentro de 100 m horizontales, 156m verticales y 185 m en 3 dimensiones, con una exactitud de transferencia de tiempo a la RedMercator transversal universal (UTC, de Universal Transverse Mercator Grid) de menos de340 nanosegundos. La exactitud del servicio SPS se puede degradar en épocas de emergen-cias nacionales. Por razones de seguridad, el Departamento de Defensa de Estados Unidosdegrada la exactitud del servicio SPS usando una técnica llamada disponibilidad selectiva(SA, de selective availability), manipulando los datos de mensajes de navegación en órbita(epsilon) y/o la frecuencia del reloj del satélite (temblor).

Servicio de posicionamiento preciso (PPS). Éste es un servicio militar de granexactitud para posicionamiento, velocidad y tiempo, disponible en forma mundial y continuaa usuarios autorizados por el Departamento de Defensa de Estados Unidos. El equipo deusuario PPS proporciona una exactitud predecible de posicionamiento 95% del tiempo de 22 mhorizontales, 27.7 m verticales y 34.5 m en 3 dimensiones, y una exactitud de transferenciade tiempo a UTC de menos de 200 nanosegundos. Sólo pueden recibir este servicio usuariosautorizados con equipo y claves criptográficas, así como receptores con equipo especial. ElPPS fue diseñado principalmente para usos militares en E. U. A., y los aliados, ciertas agenciasgubernamentales de E. U. A., y usuarios civiles seleccionados, aprobados en forma específicapor el gobierno de E. U. A.

Segmentos de NavstarEl GPS Navstar consiste en tres segmentos: espacial, control de tierra y usuario.

Segmento espacial. El Comando Espacial de la Fuerza Aérea de E. U. A. (AFSC)declaró formalmente al satélite Navstar GPS como totalmente operativo desde el 27 de abrilde 1995. El segmento espacial, llamado a veces segmento satelital consiste en 24 satélitesfuncionando que giran en torno a la Tierra en seis planos orbitales a unos 60° entre sí, concuatro satélites en cada plano. Hay 21 satélites activos y 3 reservados como espacios. En ca-so de falla de un satélite, uno de los de reserva puede ocupar su lugar. En realidad hay aho-ra más de 24 satélites, porque algunos de los más antiguos han sido reemplazados por otrosmás nuevos con sistemas más modernos de propulsión y guía. La fig. 19-16a muestra las ór-bitas de los 21 satélites funcionales en la constelación Navstar, y la fig. 19-16b muestra lasposiciones relativas de los 24 satélites entre sí.

Los satélites Navstar no son geosincrónicos. Giran en torno a la Tierra en órbitas circu-lares inclinadas. El ángulo de elevación en el nodo ascendente es 55° con respecto al planoecuatorial. La elevación promedio de un satélite Navstar es 9476 millas terrestres, unos20,200 km sobre la Tierra. Estos satélites tardan aproximadamente 12 h en una revolución.Por consiguiente, su posición es aproximadamente la misma a la misma hora sideral cada día;en realidad, se adelantan cuatro minutos cada día. La fig. 19-17 muestra las órbitas de variossatélites Navstar, superpuestas a una proyección Mercator del mundo. Como allí se ve, los saté-lites describen una espiral en torno a la Tierra en seis planos, y cubren virtualmente toda lasuperficie del globo.

La posición de los satélites Navstar en órbita se ordena de tal modo que haya a la vis-ta de cinco a seis satélites siempre, para cualquier usuario, asegurando así la cobertura mun-dial continua. Se necesita la información de tres satélites para calcular el lugar horizontal dela unidad navegante en la superficie terrestre (informe bidimensional), pero la informaciónde cuatro satélites permite que un receptor también determine su altitud (informe tridimen-sional). Es obvio que los informes tridimensionales son más importantes en tierra, porque las


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superficies en ella no están a altura constante, como sí está la superficie de un gran cuerpode agua. Los satélites Navstar emiten datos de navegación y del sistema, los datos de correc-ción por propagación atmosférica y la información del reloj del satélite.

Agrupamientos de satélites Navstar. Han habido tres grupos distintos más un sub-grupo de satélites Navstar. Los grupos se llaman bloques. Se pretendió usar los 11 satélites pro-totipo del bloque I sólo para pruebas del sistema. Los satélites del bloque II fueron los primerostotalmente funcionales que contenían relojes de cesio atómico a bordo para producir señales desincronización exacta. Los satélites del bloque II son capaces de detectar ciertas condicionesde error, para transmitir en forma automática un mensaje codificado indicando que quedan fue-ra de servicio. Los satélites del bloque II pueden funcionar durante unos 3.5 días entre recepcio-nes de actualizaciones y correcciones del segmento de control del sistema. Los satélites del blo-que IIa son idénticos a los normales del bloque II, pero pueden funcionar en forma continuadurante 180 días entre cargas de datos desde tierra. Los últimos satélites, las versiones del bloqueIIR, pueden funcionar durante 180 días entre cargas, y poseen funciones autónomas de navegación

854 Capítulo 19

Longitud

Latitud norte

Polonorte

0° Ecuador

Latitud sur

Polosur

20°

60°

80°

40°

20°

60°

80°

40°

43°O 17°E 77°E 137°E 163°O 103°OB4a

A1a

A2a

C3a

C4a D4a

E3a

E2a

F2a

E4a

B1aC1a

D1a

F3s

F4a

E1aD2sB2aA3a

A4a

B3s C2a

D3aF1a

A B C D E F

FIGURA 19-16 (a) Constelación Navstar; (b) posiciones relativas de los satélites

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al generar su propia información. La exactitud del sistema al usar satélites de bloque IIR sepuede mantener durante más tiempo entre cargas.

Identificación de satélites Navstar. Cada satélite tiene tres números de identificación.El primero es el que identifica los componentes específicos a bordo del satélite. El segundo nú-mero es el del vehículo espacial (SV, de space vehicle), que se asigna de acuerdo con la ordende su lanzamiento. El tercero es un número de código de ruido pseudoaleatorio (PRN, de pseudo-random noise). Este entero único se usa para cifrado de la señal del satélite. Algunos receptoresGPS identifican al satélite del cual están recibiendo transmisiones mediante el número SV, mien-tras que otros usan el número PRN.

Cada satélite Navstar transmite en forma continua un conjunto actualizado diariamente dedatos de efemérides codificados en forma digital, que describe su órbita precisa. Efemérideses una palabra que, en general, se asocia con una tabla que muestra la posición de un cuerpoceleste en varias fechas en secuencia regular; es, en esencia, un almanaque astronómico. Tam-bién se pueden calcular los datos de efemérides para un satélite que especifique en qué verti-cal exacta sobre la Tierra está en determinado instante, en términos de coordenadas de latitudy longitud.

Telemetría por satélite. El sistema GPS funciona determinando cuánto tiempo tarda unaseñal de radio transmitida de un satélite en llegar a un receptor en tierra y, a continuación, conese tiempo, calcula la distancia entre el satélite y el receptor de la estación terrestre. Las ondasde radio viajan aproximadamente a la velocidad de la luz, a 3 � 108 m/s. Si un receptor puededeterminar con exactitud dónde comenzó un satélite a mandar un mensaje de radio, y exacta-mente cuándo recibió el mensaje, puede determinar el tiempo de propagación (retardo). A par-tir del tiempo de propagación, el receptor puede determinar la distancia entre él y el satélite, conla sencilla ecuación matemática

d � v � t

donde d � distancia entre el satélite y el receptor (metros)v � velocidad (3 � 108 m/s) t � tiempo de propagación (segundos)


180°O165°O 135°O120°O105°O90°O 75°O 60°O 45°O 30°O 15°O 30°E15°E 45°E 60°E 75°E 90°E 105°E120°E0°

00°N75°N60°N

45°N

30°N

15°N

15°S

30°S

45°S

60°S75°S00°S

150°O

FIGURA 19-17 Proyección Mercator de las órbitas de satélites Navstar

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Claro está que el chiste es determinar con exactitud cuándo salió la señal de sincronizacióndel satélite. Para determinarlo, el transmisor del satélite y el receptor de la estación terrestre pro-ducen códigos idénticos de sincronización (pseudoaleatorios) exactamente al mismo tiempo, co-mo se ve en la fig. 19-18. Cada satélite transmite en forma continua su código de sincronizaciónprecisa. Después de haber recibido un código de sincronización, un receptor sólo lo compara consu propio código, producido en forma local, para determinar el tiempo de propagación. La di-ferencia de tiempo multiplicada por la velocidad de la señal de radio determina la distancia alsatélite.

La fig. 19-19 ilustra cómo puede un avión determinar la distancia a la que se encuentrarespecto a cuatro satélites distintos, tan sólo midiendo los tiempos de propagación, o de retardo,y multiplicándolos por la velocidad de la luz. También aquí se pueden usar ecuaciones simultá-neas para determinar la longitud y la latitud del avión.

Para que un receptor en tierra determine su longitud y latitud, debe recibir señales de treso más satélites que identifiquen el número del satélite o su código pseudoaleatorio (PRN) de sin-cronización, y la localización de cada satélite. La ubicación de un satélite se describe con un sis-tema tridimensional de coordenadas en relación con el centro de la Tierra, como se ve en la fig.19-20. El centro de la Tierra es el punto de referencia, y sus coordenadas son 0, 0, 0. Así, cadasatélite tiene sus coordenadas Xs, Ys, Zs que determinan su lugar con respecto al geocentro. Sin

856 Capítulo 19

FIGURA 19-18 Código pseudoaleatorio de tiempo GPS

Diferenciade tiempo

Código del satélite

Código del receptor

Satélite 1

Satélite 3Satélite 2

Satélite 4

velocidad de la luz

Señales de tiempo transmitidas por los satélites

Calcular cuatro valoresde pseudodistancia

FIGURA 19-19 Solución de telemetría GPS

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embargo, las coordenadas de los satélites se deben actualizar en forma continua, porque va-rían cuando los satélites recorren sus órbitas. También el lugar de una estación terrestre tienecoordenadas tridimensionales, Xe, Ye, Ze, referidas al centro de la Tierra, como se muestra en lafig. 19-20.

Si una estación terrestre receptora conoce la ubicación de un solo satélite y la distanciaentre el satélite y ella, sabe que debe estar en algún lugar de una esfera imaginaria centrada enel satélite y con radio igual a la distancia del satélite al receptor. Esto se ve en la fig. 19-21a. Si elreceptor conoce el lugar de dos satélites, y sus distancias al receptor, sabe que su lugar está en al-gún punto del círculo formado por la intersección de las dos esferas, como se ve en la fig. 19-21b.Si se conoce la ubicación y la distancia de un tercer satélite, el receptor puede ubicar su posi-ción en uno de los dos lugares posibles en el espacio, como se ve en la fig. 19-21c. Los recep-tores GPS pueden determinar, en general, cuál es el punto correcto de ubicación, porque el otrosuele tener valores ridículos. Si se conoce la ubicación y la distancia a un cuarto satélite, tam-bién se puede calcular la altitud de la estación terrestre.

La fig. 19-22 muestra que hay tres coordenadas de posición desconocidas, x, y y z. Porconsiguiente, se necesitan tres ecuaciones de tres satélites para despejar las tres coordenadasdesconocidas. Una cuarta incógnita es el error del reloj del receptor, que afecta la exactitud demedición de la diferencia de tiempos. Para eliminar el error del reloj (Cb), se necesita un cuar-to satélite para producir la cuarta ecuación necesaria para calcular cuatro incógnitas, con ecua-ciones simultáneas. En la fig. 19-22 se muestran las soluciones de las ecuaciones simultáneaspara determinar la latitud y la longitud.

Señales de satélites GPS. Todos los satélites Navstar transmiten en las mismas dos ban-das L de frecuencias de portadora de microondas: L1 � 1575.42 MHz y L2 � 1227.6 MHz. Laseñal L1 lleva las señales de código de navegación y del servicio normal de posicionamiento(SPS). La señal L2 la usan los receptores equipados para servicio de posicionamiento preciso(PPS), para medir el retardo ionosférico. Los satélites GPS usan acceso múltiple por división de


Primermeridiano

Z

Y

X

Satellite vehiclelocation(Xs, Ys, Zs)

Coordenadasde la estación terrestre(Xe, Ye, Ze)

Geocentro

Ecuador

Referencia

0, 0, 0

Localización delsatélite

FIGURA 19-20 Sistema de coordenadas GPS para el satélitey la estación receptora terrestre

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858 Capítulo 19

FIGURA 19-21 Ubicación de la estación receptora terrestre en relacióncon la distancia a: (a) un satélite; (b) dos satélites; (c) tres satélites

Centro de la esfera conradio igual a la distanciaentre el satélite y el receptorde la estación terrestre.

El receptor sabe que está enalgún lugar de esta esfera.

Dos mediciones colocan al receptoren algún lugar de este círculo.

Tres mediciones colocan al receptoren uno de los dos puntos.

(a)

(b)

(c)

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código (espectro CDMA disperso), que permite transmitir en forma simultánea a los 24 satélites,en ambas portadoras, sin interferirse entre sí. Tres códigos binarios pseudoaleatorios modulanlas portadoras L1 y L2, como muestra la fig. 19-23.

1. El código grueso y de adquisición (C/A, de coarse/acquisition) es un código de ruidopseudoaleatorio (PRN) repetitivo, con frecuencia de bits de 1.023 MHz y 1 ms de periodo. Es-te código parecido a ruido modula la señal portadora L1, dispersando su espectro sobre un an-cho de banda aproximado de 1 MHz. Cada satélite tiene un código C/A PRN distinto, que se usaprincipalmente para adquirir el código P. Los satélites se suelen identificar por su número ex-clusivo PRN.

2. El código de precisión (P) tiene una frecuencia de 10.23 MHz, dura siete días y contie-ne el principal código de telemetría y navegación. En el modo contra engaños (AS, de antispoo-fing), el código P se pone en clave en el código Y, que requiere un módulo AS clasificado encada canal receptor, y sólo lo usan las entidades o personas autorizadas. El código P (Y) es labase del sistema de posicionamiento de precisión.


FIGURA 19-22 Cálculos de posición con satélite GPS

Satélite 1

Satélite 2Satélite 3

Satélite 4

Usuario

Meridianode Greenwich

Ecuador

Latitud del usuario

Longitud del usuario

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3. El código Y se usa en lugar del código P siempre que se activa el modo AS (contra en-gaños). La función contra engaños previene falsas transmisiones de datos del satélite, poniendoen clave el código P para formar el código Y.

Debido a las características de dispersión del espectro de las portadoras moduladas, elsistema Navstar proporciona una gran resistencia a la interferencia. Cada satélite transmite unmensaje de navegación que contiene sus elementos de órbita, su comportamiento de reloj, sutiempo de sistema y sus mensajes de estado. Además, se proporciona un almanaque, que contie-ne los datos aproximados de efeméride para cada satélite activo y, en consecuencia, permite quelos usuarios encuentren todos los satélites una vez adquirido el primero.

El mensaje de navegación modula la señal de código L1-C/A como se ve en la fig. 19-23.El mensaje de navegación es una señal de 50 Hz formada por bits de datos, que describe las ór-bitas de los satélites GPS, las correcciones de reloj y otros parámetros del sistema. El formatode datos para el mensaje de navegación se ve en la fig. 19-24. La trama de datos de navegaciónconsiste en 1500 bits de datos divididos en cinco subtramas de 300 bits. Una trama de navega-ción se transmite una vez cada 30 s (6 s para cada subtrama), con velocidad de transmisión de50 bps. A cada subtrama antecede una palabra de telemetría (TLM) y una palabra de transición(HOW, de handover word). La TLM contiene un preámbulo de 8 bits, 24 bits de datos y 6 bitsde paridad; la HOW contiene un código de 17 bits que identifica el tiempo en la semana, 7 bits dedatos y 6 bits de paridad.

La primera subtrama contiene datos de corrección para el satélite, y la segunda y tercerasubtramas contienen datos de parámetros de efemérides. La cuarta y quinta subtramas se usan

860 Capítulo 19

Señal L1

Señal L2

Portadora L1 - 1575.42 MHz

Código C/A - 1.023 MHz

Datos de navegación - 50 Hz

Código P - 10.23 MHz

Portadora L2 - 1227.6 MHz

Mezclador Sumadormódulo 2

FIGURA 19-23 Transmisor CDMA simplificado de satélite Navstar

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para transmitir distintas páginas de datos del sistema, incluyendo datos de almanaque para todoslos sistemas. El mensaje total de navegación está formado de 25 tramas (125 subtramas), que semanda durante un periodo de 12.5 min.

Segmento de control. El segmento de control Navstar, llamado sistema de control deoperación (OCS, de operational control system) incluye todas las estaciones monitoras terrestresfijas, ubicadas en todo el mundo, una Estación Maestra de Control (MCS, de Master ControlStation) y transmisores de enlace de subida. Hay estaciones monitoras pasivas en California,Hawaii, Alaska, Isla de Ascensión (frente a África Occidental), Diego García (Océano Índico),Kwajalein (Océano Pacífico), entre otras. Las estaciones monitor no son más que receptoresGPS que rastrean los satélites cuando pasan sobre ellas, y acumulan datos de telemetría y efe-mérides (orbitales) de ellos. Esta información se transmite a la Estación de control maestro enla Base Falcon de la Fuerza Aérea, a 12 millas al este de Colorado Springs, Colorado, E.U.A.,donde se procesa y determina si la posición real del satélite se compara con su posición calculadapor GPS. La Estación de control maestro está administrada por el 2do. Escuadrón de operacionesespaciales de la Fuerza Aérea de E.U.A.

La MCS recibe datos de las estaciones monitoras en tiempo real, 24 horas por día, y conesa información determina si los satélites sufren cambios de reloj o de efemérides, y detecta elmal funcionamiento del equipo. Se calcula la nueva información de navegación y efemérides apartir de las señales monitoreadas, y se carga en los satélites una o dos veces al día. La informa-ción calculada por la MCS, junto con órdenes de mantenimiento rutinario, se mandan a los saté-lites a través de antenas terrestres de enlace de subida. Las instalaciones de antena transmiten alos satélites por un radioenlace de banda S. Además de su función principal, la MCS mantienelas 24 horas un sistema computarizado de tabla de boletines, con las últimas novedades y estadosdel sistema.

Segmento del usuario. El segmento del usuario de GPS consiste en todos los recepto-res de GPS y la comunidad de usuarios. Los receptores GPS convierten las señales recibidas delos vehículos espaciales en estimaciones de posición, velocidad y tiempo. Para calcular las cua-tro dimensiones de x, y y z (posición) y t (tiempo), se requieren cuatro satélites. Los receptoresGPS se usan para navegación, posicionamiento, diseminación de la hora, cartografía, sistemas


FIGURA 19-24 Formato de trama de datos de navegación

TLM

Subtrama # Una subtrama = 300 bits, 6 segundos

TLM

TLM

TLM

TLM

TLM – palabra de telemetría

1

2

3

4

5

HOW

HOW

HOW

HOW

HOW

Datos de corrección del satélite

Datos de efemérides del satélite (I)

Datos de efemérides del satélite (II)

Otros datos del sistema

Datos de almanaque para todos los satélites

30 segundos

HOW – palabra de transición

Preámbulo, 8 bits Datos, 16 Paridad, 6

Hora de la semana, 17 bits Datos, 7 Paridad, 6

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de guía, topografía, fotogrametría, seguridad pública, arqueología, geología, geofísica, vida sal-vaje, aviación, marina y muchas otras aplicaciones de investigación. Sin embargo, la funciónprincipal del GPS es la navegación en tres dimensiones.

Se fabrican receptores GPS para aviones, barcos, vehículos terrestres y unidades manua-les para personas. La navegación de posicionamiento preciso GPS es posible con receptoresGPS en lugares de referencia, que proporcionan correcciones y datos de posicionamiento relativopara receptores remotos. Ejemplos de sus aplicaciones son en topografía, control geodésico y es-tudios de tectónica de placas. La diseminación de tiempo y frecuencia, basada en los relojes pre-cisos a bordo de los vehículos espaciales y controlada por las estaciones monitoras, es otra apli-cación del GPS. Los observatorios astronómicos, las instalaciones de comunicaciones y lospatrones de laboratorio se pueden ajustar a las señales precisas de tiempo, o se pueden contro-lar en frecuencias exactas mediante receptores GPS de propósito especial.

GPS diferencialEl GPS diferencial hace todavía más exacto al GPS normal. El GPS diferencial funciona anu-lando la mayoría de los errores naturales y artificiales que se filtra en las mediciones normalesGPS. Las inexactitudes en las señales del GPS se deben a una diversidad de fuentes, comolos desplazamientos del reloj del satélite, órbitas imperfectas y variaciones en la atmósfera terres-tre. Estas imperfecciones son variables y difíciles, si no es que imposibles, de predecir. Porlo anterior, lo que se necesita es un método para medir los errores reales, cuando se presentan.

En el GPS diferencial, un segundo receptor se coloca en un lugar cuya posición exacta seconoce. Calcula su posición a partir de los datos del satélite y a continuación la compara con suposición conocida. La diferencia entre las posiciones calculada y conocida es el error de la señalGPS. El GPS diferencial sólo es práctico en lugares donde se puede dejar en forma permanenteun receptor, como por ejemplo, cerca de un aeropuerto.

Las fuentes de error en el GPS son los relojes de satélite, la disponibilidad selectiva, lasefemérides, los retardos atmosféricos, las trayectorias múltiples, los relojes del receptor, etcéte-ra. La tabla 19-1 muestra las fuentes de error con GPS normal y diferencial.

PREGUNTAS

19-1. Describa los inconvenientes de usar modulación FDM/FM para sistemas satelitales de accesomúltiple.

19-2. Describa la diferencia entre preasignación y asignación por demanda.

19-3. ¿Cuáles son los tres arreglos más comunes de acceso múltiple que se usan en los sistemassatelitales?

19-4. Describa en forma breve los arreglos de acceso múltiple de la pregunta 19-3.

19-5. Describa en forma breve el funcionamiento del sistema SPADE, de Comsat.

19-6. ¿Qué quiere decir portadora única por canal?

862 Capítulo 19

TABLA 19-1 Resumen de fuentes de error del GPS

Exactitud por satélite GPS normal GPS diferencial

Relojes de satélite 1.5 0Errores de órbita 2.5 0Ionosfera 5.0 0.4Troposfera 0.5 0.2Ruido del receptor 0.3 0.3Recepción por varias trayectorias 0.6 0.6Disponibilidad del satélite 30. 0Exactitud típica en la posición

Horizontal 50 1.3Vertical 78 2.0Tridimensional 93 2.4

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19-7. ¿Qué es un canal común de señalización, y cómo se usa?

19-8. Describa qué es una ráfaga de referencia para TDMA, y explique los siguientes términos:preámbulo, secuencia de recuperación de portadora, recuperación de sincronización de bit,palabra única y pico de correlación.

19-9. Describa qué es tiempo de protección.

19-10. Describa en forma breve el funcionamiento de la trama multiplexada primaria CEPT.

19-11. ¿Qué es un sistema de almacenar y enviar?

19-12. ¿Cuál es la ventaja principal del TDMA en comparación con el FDMA?

19-13. ¿Cuál es la ventaja principal del FDMA en comparación con el TDMA?

19-14. Describa en forma breve el funcionamiento del sistema de acceso múltiple CDMA.

19-15. Describa un código de pulso.

19-16. Describa qué es un código ortogonal.

19-17. Describa qué es correlación cruzada.

19-18. ¿Cuáles son las ventajas del CDMA en comparación con el TDMA y el FDMA?

19-19. ¿Cuáles son las desventajas del CDMA?

19-20. ¿Qué es un código dorado?

19-21. Describa qué es salto de frecuencia.

19-22. ¿Qué es una matriz frecuencia-tiempo?

19-23. Describa las interfaces digitales no interpoladas.

19-24. Describa las interfaces interpoladas de voz.

19-25. ¿Qué es compresión de canal, y cómo se logra en un sistema DSI?

19-26. Describa el recorte competitivo.

19-27. ¿Qué es el robo de bits?

19-28. Describa la interpolación de voz por asignación de tiempo.

PROBLEMAS

19-1. ¿Cuántos satélites transpondedores se requieren para enlazar entre sí seis estaciones terrestrescon modulación FDM/FM?

19-2. Para el sistema SPADE, ¿cuáles son las frecuencias de portadora para el canal 7? ¿Cuáles sonlas bandas de paso asignadas al canal 7? ¿Cuáles son las frecuencias reales de la banda de pa-so (sin incluir las bandas de protección) que se requieren?

19-3. Si un preámbulo de 512 bits antecede a cada transmisión de estación CEPT, ¿cuál es la can-tidad máxima de estaciones terrestres que se pueden enlazar entre sí con un solo satélitetranspondedor?

19-4. Determine un código ortogonal para el siguiente código de pulso: 101010. Demuestre que suselección no producirá correlación cruzada alguna para una comparación en fase. Determinela correlación cruzada para cada condición de desfasado que sea posible.

19-5. ¿Cuántos satélites transpondedores se requieren para enlazar entre sí a cinco estaciones terres-tres con modulación FDM/FM?

19-6. Para el sistema SPADE, ¿cuáles son las frecuencias de portadora para el canal 9? ¿Cuáles sonlas bandas de paso asignadas para el canal 10? ¿Cuáles son las frecuencias reales de la bandade paso para el canal 12 (excluyendo las bandas de protección)?

19-7. Si un preámbulo de 256 bits precede a cada transmisión de estación CEPT, ¿cuál es la can-tidad máxima de estaciones terrestres que se pueden enlazar entre sí con un solo satélitetranspondedor?

19-8. Determine un código ortogonal para el siguiente código de pulso: 010101. Demuestre que suselección no producirá correlación cruzada alguna para una comparación en fase. Determinela correlación cruzada para cada condición posible de desfasado.


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Libro cap 19