1. Sistemet e Komunikimit me SATELIT
Sisteme te Telekomunikacionit
Lektor:
Prof.Asoc Olimpjon SHURDI

2. Pamje e pergjithshme
Hyrje ne Satelit
Tipet e Sateliteve
Kapaciteti

3. Hyrje: Si punojne Satelitet
Dy stacione Tokesor duan te komunikojne ndermjet valeve EM, por jane shume larg duke perdorur menyren.
Dy stacionet Tokesor mund te perdorin Satelitin si perserites per komunikimin
Nje stacion tokesor dergon sinjalin drejt Satelitit. Kjo lidhje quhet Uplink ( ngjitese)
Sistemi perserites i Satelitit (Transponder) konverton sinjalin dhe e dergon ne lidhjen drejt stacionit te dyte Tokesor. Kjo lidhje quhet Downlink.

4. Hyrje:Avantazhet e kom. me Satelit
Avantazhet e komunikimit me Satelit kundrejt atyre Tokesore jane:
Zona e mbulimit eshte shume e madhe ne krahasim me ato tokesore.
Kostoja e transmetimit nuk varet nga distanca apo zona e mbulimit.
Komunikimet ndermjet sateliteve jane shume te besueshme dhe pa kosto.
Kpacitetet tentojne te rriten.

5. Hyrje: Disavantazhet e kom. Satelit
Disa nga disavantazhet e komunikimeve me Satelit:
Hedhja e Satelitit ka nje kosto te larte.
Kapacitetet tashme po shkojne drejt fundit.
Kohe vonesa e madhe ne transmetimi.
250 ms ne nje lidhje
Totali ms, vetem perhapja e vales
Komunikimet zanore ?

6. Hyrje: Faktoret ne kom. me Satelit
Elevation Angle: “kendi i ngjitjes” se siperfaqes horizontale tokesore me rrezen qendrore te transmetimit te satelitit.
Ky ndikon ne zonen e mbulimit te satelitit. Ideale, nje kend 90 grade, keshtu vala arrin ne satelit ne te gjitha drejtimet.
Por, per shkak te kushteve tokesore, shuarjes se atmosferes pengesave, zhurma EM tokesore ka nje kend minimal ngjitje te stacionit tokesor.

7. Hyrje: Faktoret ne kom. me Satelit (vazhdimi)
Coverage Angle: Kendi i mbulimit,zona e siperfaqes tokesore e dukshme nga satelitit me kendin minimal te ngjitjes.
R/(R+h) = sin(π/2 - β - θ)/sin(θ + π/2)
= cos(β + θ)/cos(θ)
R = 6370 km (rrezja e Tokes)
h = lartesia e orbites se satelitit
β = kendi i mbulimit
θ = minimumi I kendit te ngjitjes

8. 1/1
Elevation Angle
Coverage Angle

9. Hyrje: Faktoret ne kom. me Satelit (vazhdimi)
Disavantazhe ne komunikeme me satelit ( te tjera):
Distanca ndermjet stacionit tokesor dhe satelitit (free space loss).
Satellite Footprint: Siperfaqja tokesore e mbulimit, fuqia e sinjalit eshte me madhe ne qender dhe ajo bie per shkak te shuarjes ne hapsiren e lire.
Shuarja atmosferike, shkaktohet nga ajri dhe uji, e cila perkeqeson transmetimin. Rritet ne rastet e kohes me shi apo mjegull.

10. Hyrje: Ku perdoren Satelitet
Tipet e sherbimeve
Fixed Service Satellites (FSS)
shembull: Point to Point Communication
Broadcast Service Satellites (BSS)
shembull : Satellite Television/Radio
sic quhen Direct Broadcast Service (DBS).
Mobile Service Satellites (MSS)
shembull : Satellite Phones
The Text Book makes an odd choice in calling DBS BSS (BSS is actually the abbreviation used for Boeing Satellite Service).
These distinctions aren’t set in stone. For example, FSS satellites used to be used for broadcasting.

11. Tipet e Sateliteve Sipas orbites Brezat e frekuences
GEO (geostationary earth orbit)
LEO (low earth orbit)
MEO (middle earth orbit)
Molniya Orbit
(highly elliptical orbit)
HAPs (High Altitude Platform)
Brezat e frekuences

12. Geostationary Earth Orbit (GEO)
Keto satelit jane ne nje orbit 35,863 km mbi siperfaqen e tokes, perqark ekuatorit.
Objektet ne orbiten gjostacionare rrotullohen rreth tokes me te njejten shpejtesi si edhe toka rrotullohet. Kjo do te thote se satelitet GEO qendrojne ne pozicion te pandryshuar kundrejt tokes.

13. GEO (vazhdimi) Avantazhet
Zona e mbulimit shume e madhe, sa ¼ e siperfaqes se Tokes.
Satelitet GEO kane pozicion te pandryshuar ne zonen e mbulimit.
Kjo i ben ideal per komunikimin e informacionit, broadcast dhe sherbimet multipoint.

14. GEO (vazhdim) Disavantazhe
Per shkak te distances se madhe te komunikimit do te kemi nje fuqi sinjali te vogel ne marrje dhe nje vonese ne transmetim, kjo eshte e keqe per komunikimet point-to-point.
Satelitet GEO , rrotullohen perqark ekuatorit dhe kane veshtirese ne mbulimin e zonave polare.

15. Low Earth Orbit (LEO)
Satelitet LEO rrotullohen me afer tokes se sa satelitet GEO, ne nje lartesi prej 500 deri ne 1,500 km mbi siperfaqen e tokes.
Satelitet LEO nuk qendrojne ne pozicion fiks ato jane te dukshem minuta per cdo rrotullim.
Nje rrjet me satelit LEO, kerkon disa satelit.

16. LEO (vazhdim) Avantazhet
Nje satelit LEO transmeton nje sinjal me fuqi te madhe dhe koha e vonese ne transmetim eshte e vogel, e cila eshte shume e mire ne komunikimet point-to-point.
Nje rrjet me satelit LEO mbulon nje zone te vogel dhe kemi pak humbje ne brez.

17. LEO (vazhdim) Disavantazhe
Nje rrjet me satelit LEO eshte shume i kushtueshem.
Satelitet LEO duhen te paisen me sisteme per korrigjimet e efektit Doppler.
Ndikimet atmosferike ne satelitet LEO, shkaktojne ndryshimine gradual te orbites.

18. Medium Earth Orbit (MEO)
Nje satelit MEO rrotullohet ne nje orbit 8,000 km -18,000 km mbi siperfaqen e tokes.
Satelitet MEO jane te ngjashem me ato LEO ne funksionim.
Satelitet MEO jane te dukshem ne transmetim 2 deri ne 8 ore ne 24 ore.
MEO kane zone mbulimi me te madhe .

19. MEO (vazhdim.) Avantazhe Disavantazhe
Nje satelit MEO ofron nje kohe me te gjate transmetimi dhe zone mbulimi se sa LEO, keshtu me pak satelit duhen per nje rrjet.
Disavantazhe
Nje satelit MEO ofron nje sinjal te dobet dhe kohe vonese te madhe, por jo aq te keqe se sa GEO satelit.

20. Orbita te tjera Molniya Orbit Perdoren nga Rusia per dekada.
“Molniya Orbit “ eshte nje orbiti eliptike. Sateliti qendron i palevizur kundrejt tokes per 8 ore.
Disa satelit Molniya (3) mund te sigurojne nje GEO satelit.
Shume te perdorura per zonat polare.

21. Orbita te tjera High Altitude Platform (HAP)
Nje nga idete me te reja ne komunikimet me satelit.
Nje “blimp” apo nje aeroplan mbi 20 km perdoret si satelit.
HAPs do te ofrojne nje zone te vogel mbulimi por do te ofrojne fuqi te larte sinjali.
Shume te lire, hedhja ne atmosfere, por do te duhen shume per te ndertuar nje rrjet.

22. Brezat e frekuences
Tiope te ndryshem satelitesh perdorin breza frekuencash te ndryshme.
L–Band: GHz, perdoret nga MSS
S-Band: GHz, perdoret nga MSS, NASA, kerkime detare
C-Band: GHz, perdoret nga FSS
X-Band: GHz, perdoret nga FSS dhe nga sistemet ushtarake , metereologjike
Ku-Band: GHz: perdoret nga :FSS dhe BSS (DBS)
K-Band: GHz: perdoret nga FSS dhe BSS
Ka-Band: GHz: perdoret nga :FSS

23. Spektri i frekuencave 1/2
VHF−band 50—146 MHz
P−band 0.230—1.000 GHz
UHF−band 0.430—1.300 GHz
L−band 1.530—2.700 GHz
FCC Digital Radio and PCS 2.310—2.360 GHz
S−band 2.700—3.500 GHz
C−band Downlink: 3.700—4.200 GHz
Uplink: 5.925—6.425 GHz
X−band Downlink: 7.250—7.745 GHz
Uplink: 7.900—8.395 GHz
Ku−band (Europe) Downlink: FSS: — GHz

24. Spektri i frekuencave 2/2
DBS: — GHz
Telecom: — GHz
Uplink: FSS and Telecom: — GHz
DBS: — GHz
Ku−band (America) Downlink: FSS: — GHz
DBS: — GHz
Uplink: FSS: — GHz
DBS: — GHz
Ka−band Roughly 18—31 GHz

25. Shtete qe kane Satelit TOTAL 2,271 ??? Mexico 4 Portugal 1 Spain 3
Argentina 1
Australia 6
Brazil 6
Bulgaria 1
Canada 16
China 15
CIS (Former Soviet Union) 1,322
Czechoslovakia 1
France 24
Germany 15
Hong Kong 1
India 11
Indonesia 6
Israel 1
383
Italy 4
Japan 55
Korea (South) 2
Luxembourg 4
Mexico 4
Portugal 1
Spain 3
Sweden 4
Thailand 2
Turkey 1
United Kingdom 18
United States 658
Arab States 3
Europe 27
International 51
NATO 8
TOTAL 2,271 ???

26. Pyetje ???

27. Skema e nje lidhje, parametrat
Antene Izotropike
A’R R
PR =PT / 4πR2 *AR TX
Antene e drejtuar PT PR R TX RX

28. Teknikat e Komunikimit
Bilanci i lidhjes Satelitore
Transmetues Tx, antene izotropike, fuqia PT
Fluksi i fuqise PT/4πR2
Antena ka nje amplifikim GT
Fluksi i fuqise do te jete GTPT/4πR2
Produkti GTPT quhet Fuqi Ekuivalente Izotropike e Rrezatuar EIRP (ne mungese te humbjeve)

29. Bilanci energjitik i lidhjes
Antena, sip A’R marrese ka nje amplifikim
GT/4πR2 *A’R
Fuqia ne marrje PR= GTPT *A’R/4π R2)
Aplifikimi GR =4πA’R /λ2 , λ gjatesia e vales
PR/PT = GTGR * λ2 /(4π ) 2R2
E shprehur ne dB a(dB) = 10 log(PT/PR)
adB = log(R/λ) – GT - GR

30. Bilanci energjitik i lidhjes 2/2
Produkti log(R/λ) = LFS shuarje ne hapsiren e lire
Satelitet GEO; dB, per freq GHZ
Nese I shenojme shuarjet me L = LFS + LA ne dB
LA = LFTX + AAG +ARAIN +LPOL +LPIONT+LFRX

31. Aplifikimi maksimal ne drejtim te akseve
Antenat
Aplifikimi I nje antene izotropike
G = 4πA η / λ2 , η rendimenti %
Antene rrethore , diameter D :
G = η(πD / λ)2
Aplifikimi maksimal ne drejtim te akseve
G α =GMAX 12 (α/ θ3dB)2
PT=PR –GT - GR + L

32. Diagrama e rrezatimit te antenave

33. Llogaritja e buxhetit te lidhjes
Fuqia ne dBW =10 log Fuqia neWat/1 Wat
Llogarisim fuqine qe duhet transmetuar ne transponder per nje nivel -116dBW (2.5 ×10-21 W)
keto te dhena
f=10GHz, GR= 40dB GT = 30dB , LA=5dB
R = 36000km

34. Llogaritja e buxhetit te lidhjes 2/2
−116[dBW]= [dBW]+30+40−203−5
PT dBW = 22dBW = 159W
EIRP = 22 dBW + 30dB = 52 dBW

35. Shuarja, zhurmat
Faktori i zhurmes apo temperatura ekuivalente e zhurmes
Raporti i fuqise maksimale te zhurmes ne dalje te marresit Nout me fuqine maksimale zhurmuese qe do te rezultonte nqs ne hyrje te marresit do te kishim vetem nje gjenerator ne temp. ref. standarte T0
T0= 290 K
F = Nout / GkT0BIF
Nout - Fuqia maksimale e zhurmes ne dalje te marresit
BIF – gjeresia ekuivalente e brezit te zhurmes

36. Shuarja e atmosferes

37. Absorbimi i atmosferes

38. Modeli i lidhjes se nje sistemi satelitor
Modeli SST perbehet nga 3 pjese
Transmetuesi (uplink)
Transponderi ( 2 tipe)
Marresi ( downlink)

40. Transmetuesi Transmetuesi satelitor,uplink Mixer BPF HPA BPF
Baseband
In FDM or PCM/TDM
Transmetuesi satelitor,uplink
Up-Converter
Mixer
Modulator
( FM,PSK or QAM)
BPF
BPF
HPA
MW Gjenerator
6 GHz or 14 GHz

41. Transponderi Satelit transponder Mixer BPF BPF LNA TWT ST 6 or 14 GHz
Up-Converter
Mixer
BPF
LNA RF
BPF
TWT
MW Gjenerator
2GHz
ST 6 or 14 GHz
ST 4 or 12 GHz

42. Marresi satelitor Marresi satelitor-downlink Mixer BPF LNA RF IF BPF
Baseband
out FDM or PCM/TDM
Marresi satelitor-downlink
Down-Converter RF
Mixer
BPF
Demodulator
( FM,PSK or QAM) IF
LNA
BPF
MW Gjenerator
4 GHz or 12 GHz

43. Rrjetat me Satelit Lidhje nje drejtimeshe Rrjeta te difuzionit
Lidhje dy drejtimeshe
Aksesi i shumëfishte
Multipleksimi dhe Demultipleksimi
FDM,TDM,CDM

44. Teknikat e aksesit te shumefisht

45. Aksesi i shumefishte me ndarje ne frekuence

46. Organizimi i rrjetit per FDM/FM/FDMA

47. FDMA- një bartese për ST

48. Metoda hibride

49. Perfundime per FDMA Avantazhet Disavantazhet
Perdorimi i teknikave te provuara,mungesa per sinkronizim
Disavantazhet
Nevoja per transponder linear
Humbje te kapacitetit ne rastin monoakses
Ulje e fleksibitetit, procedura te komplikuara
Nevoja kontrollit te fuqise ne cdo ST

50. TDMA , principet
Sinjalet prej stacioneve te ndryshem ST do te renditen ne kohe.
Cdo sinjal prej ST do te perdor te gjithe gjeresine dhe fuqine e TS
Modulimi duhet te jete numerik i pershtatur sipas natyres se trasmetimit
Sinjalet jane me spekter te madh, e pa pershtatshme per sinjale te shumte te kufizuar ne gjeresi brezi
Transmetimi prej cdo ST duhet te jete i sinkronizuar
Cdo ST transmeton nje pakete per kuader.
Kohezgjatja e kuadrit 125us ne pak ms ( 2-4)
Cdo ST merr te gjithe transmetimet dhe duhet me ane te precedurave te demultepleksimit te nxjerre paketen e deshiruar.

51. TDMA, 2/2

52. Aksesi i shumefishte me ndarje ne kohe , TDMA
Aksesi i shumefishte i rastit me ndarje ne kohe (TRMA)

53. TRMA, kolizioni e paketave

54. Struktura e kuadrit TDMA

55. Sinkronizimi ne TDMA

56. Sinkronizimi me lak te hapur

57. Sinkronizimi me lak te mbyllur

58. Stacioni tokesor TDMA

59. Efektiviteti i sisteme TDMA
η=1- ∑ ti/TF
Perdoren 2 ST-Referuese
η=1- (n+2)* P / R*TF
R-shpejtesia e transmetimit
n-numri i paketave
P- numri i biteve ne header
TF- perioda e kuadrit

60. Shembull Consider a satellite with following parameters Determine
Frame duration: 2ms
Preamble duration (reference station): 4.77 us
Preamble duration (other earth stations): 4.63 us
Guard time: 1.06 us
Two reference burst per frame and satellite rate of 120Mbps
Determine
Total user data rate (A: Mbps)
Total user data rate if the satellite is shared by 10 equal earth stations (A: 11.59Mbps)
TDMA efficiency (96.56%)

61. Perfundime TDMA Avantazhet e TDMA Disavantazhet e TDMA
Nuk ka produkte te intermodulimit
Nuk kerkohet rregullimi i fuqise
Te gjitha ST transmetojne dhe marrin ne nje freq.
Perdoren medota numerike, kodim, mem etj.
Disavantazhet e TDMA
Kerkesa per sinkronizim ??

62. Aksesi i shumefishte me ndarje ne kod CDMA
Te gjithe ST operojne brenda nje brezi njekohesisht
Cdo ST okupon gjate gjithe kohes te gjithe brezin e transponderit
Sekuence personalizuese SP
Cdo SP dallohet nga versioni ne kohe
Cdo SP dallohet lehtesisht nga nje SP e ST-tjeter

63. CDMA
2 Teknika
Sekuence direkte DS-CDMA ( direct sequence transmission)
Me kercim ne frekuence FH-CDMA (frequency hopping)
Brezi qe okupojne rritet, SSMS

64. DS-CDMA /1

65. DS-CDMA /2 m(t) – mesazhi binar i koduar NRZ
Rb=1/Tb shpejtesia e te dhenave
Rc=1/Tc shpejtesia e pseudo sekuences
Rc >> Rb ,
s(t) =m(t)*p(t) cos(wct)
m(t) = ±1 info binar NRZ , p(t)=±1 seq PN
Ne marrje

66. DS-CDMA /3 r(t) = m(t)*p(t) cos(wct) *2* cos(wct) =
= m(t)*p(t) + 2 cos(wct) *m(t)*p(t)
kushti i PN p(t) *p(t) =1
Spektri
S(f) = P/Rc [sin(π(f-fc) /Rc)/(π(f-fc)/Rc)]2
P-fuqia e bartese, fc- freq e barteses
Spektri rritet Rc/Rb ---here

67. FH-CDMA /1

68. FH-CDMA /2 M(t) mesazhi me me shpejtesi 1/Tb
s(t) = cos [ wc(t)t + φ(t)]
fc= bartesja
Ne marrje
r(t)=cos [ wc(t)t + φ(t)]*2sin(wc(t)t] = sin φ(t) + sin[2wc(t)t + φ(t)]
BPSK, x(t) = sinφ(t)= sin m(t)* π/2 = m(t)

69. Perfundime per CDMA, performanca
Avantazhet
Eshte i thjeshte ne operim, nuk kerkon sinkronizim te ST me satelitin, mjafton te njihet PN
Ofron nje mbrojtje te sinjalit nga interferencat
Disavantazhi
Kapacitet i ulet per gjeresine e brezit qe okupon

70. Kur te keni kohe te lire .click

71. Pyetje provimi, shembull
Ne komunikimet me satelit,koha e trasmetimit ne tekniken e akesesimit TDM me lak te hapur gjendet:
Nga koha e sinjalit vajte ardhje minus kohen e kuadrit.
Nga stacioni referues, duke autokoreluar paketen referuese.
Nga sekuenca e biteve CBR ne kuader duke zbritur TF.
Nga njohja e pozicionit te ST dhe TS percaktohet koha e trasmetimit pas disa matjeve.
Pa pergjigje

72. PYETJE ???