ITU-R SM 443-4 SPANISH-2007 Bandwidth measurement at monitoring stations《监测站中带宽的测量》.pdf

1、 Rec. UIT-R SM.443-4 1 RECOMENDACIN UIT-R SM.443-4 Mediciones de anchura de banda en las estaciones de comprobacin tcnica de las emisiones (Cuestin UIT-R 26/1) (1966-1978-1995-2005-2007) Cometido En la presente Recomendacin aparecen mtodos para determinar la anchura de banda ocupada en las estacione

2、s de comprobacin tcnica, para diferentes clases de emisin. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que para favorecer la utilizacin racional del espectro de frecuencias radioelctricas es necesario que las estaciones de comprobacin tcnica puedan medir la anchura de banda de las

3、emisiones; b) que es necesario que en las estaciones de comprobacin tcnica se realicen mediciones de las anchuras de banda fciles de aplicar y con resultados fiables a fin de que puedan compararse los resultados obtenidos por estaciones diferentes; c) las definiciones de diferentes anchuras de banda

4、 que aparecen en el Reglamento de Radiocomunicaciones (RR) y en la Recomendacin UIT-R SM.328, especialmente las definiciones de anchura de banda ocupada y anchura de banda entre puntos a x dB; d) la disponibilidad cada vez mayor de equipos capaces de medir directamente la anchura de banda ocupada, i

5、ncluidos los equipos que utilizan tcnicas de procesamiento de la seal digital y de transformada rpida de Fourier (TRF); e) el Captulo 4.5 sobre medicin de la anchura de banda del Manual del UIT-R Comprobacin tcnica del espectro (Edicin de 2002), recomienda 1 que para medir la anchura de banda ocupad

6、a, las estaciones de comprobacin tcnica utilicen el mtodo de % directo especificado en el Anexo 1; 2 que para medir la anchura de banda entre puntos a x dB, las estaciones de comprobacin tcnica utilicen el mtodo de x dB especificado en el Anexo 2; 3 que se realice una estimacin de la anchura de band

7、a ocupada a partir de la anchura de banda entre puntos a x dB utilizando el procedimiento descrito en el Anexo 3 cuando no se satisfacen las condiciones para realizar una medicin precisa de la anchura de banda ocupada o si no se dispone de equipos capaces de llevar a cabo la medicin del %. 2 Rec. UI

8、T-R SM.443-4 Anexo 1 Mtodo de medicin de la anchura de banda ocupada (mtodo de %) 1 Introduccin El nmero 1.153 del RR y la Recomendacin UIT-R SM.328 definen el trmino anchura de banda ocupada de la forma siguiente: Anchura de banda ocupada: Anchura de la banda de frecuencias tal que, por debajo de s

9、u frecuencia lmite inferior y por encima de su frecuencia lmite superior, se emitan potencias medias iguales cada una a un porcentaje especificado, /2, de la potencia media total de una emisin dada. En ausencia de especificaciones en una Recomendacin UIT-R para la clase de emisin considerada, se tom

10、ar un valor de /2 igual a 0,5%. De conformidad con el 2 de la Recomendacin UIT-R SM.328 sobre emisiones del transmisor, la emisin ptima desde el punto de vista de la eficacia de utilizacin del espectro se alcanza cuando la anchura de banda ocupada es igual a la anchura de banda necesaria para esa cl

11、ase de emisin, indicada por la Recomendacin UIT-R SM.1138, que se incorpora al RR por referencia. De acuerdo con la definicin anterior, la anchura de banda ocupada puede medirse utilizando analizadores digitales de barrido de espectro o receptores digitales de comprobacin tcnica, que permitan almace

12、nar en memoria las trazas registradas para su posterior procesamiento grfico, o empleando analizadores que utilicen tcnicasTRF. 2 Condiciones generales para la medicin de la anchura de banda Las condiciones generales para medir la anchura de banda son las siguientes: Debe asegurarse la lnea de visib

13、ilidad (LoS) con la curva de Fresnel entre la antena transmisora y receptora a fin de garantizar un alto grado de discriminacin de la fuente de emisin. Debe utilizarse una antena directiva con una fuerte directividad y un elevado valor de la relacin lbulo frontal-lbulo posterior con objeto de minimi

14、zar la influencia de los efectos de desvanecimiento por multitrayecto. Puede utilizarse cualquier analizador de espectro o receptor digital de comprobacin tcnica adecuado. No deben aparecer interferencias impulsivas (por ejemplo, interferencias procedentes de una fuente de encendido). 3 Procedimient

15、o de medicin El analizador de espectro o el receptor digital de comprobacin tcnica debe ajustarse de la siguiente forma: Frecuencia: frecuencia central estimada de la emisin. Margen de medicin: 1,5 a 2 veces la anchura de banda estimada de la emisin. Anchura de banda de resolucin (RBW, resolution ba

16、ndwidth): menos del 3% del margen de medicin. Rec. UIT-R SM.443-4 3 Anchura de banda de vdeo: 3 veces (RBW, video bandwidth) o ms. Nivel de atenuacin: ajustado de manera que la relacin S/N sea superior a 30 dB. Detector: cresta o de muestreo. Tiempo de barrido o tiempo de adquisicin: automtico (para

17、 emisiones impulsivas lo suficientemente largas de forma que pueda registrarse un impulso por cada pxel en la pantalla). Traza: persistencia mxima, MaxHold, (para modulacin analgica), impresin tras borrado, ClearWrite, (para modulacin digital). En la mayora de los sistemas digitales, la anchura de b

18、anda ocupada permanece constante a lo largo del tiempo porque normalmente se transmiten los trenes de datos con una velocidad de smbolo constante. En estos casos, el valor transitorio de la anchura de banda calculada ser relativamente constante para cada traza registrada. Para igualar los resultados

19、 de distintas medidas consecutivas puede fijarse un tiempo de barrido mayor, lo que facilitar la lectura de los resultados. En los sistemas analgicos, especialmente cuando se transmiten seales de audio (F3E, A3E, J3E), el valor transitorio de la anchura de banda ocupada vara rpidamente con la modula

20、cin. En estos casos, las estaciones de comprobacin tcnica slo estn interesadas en la mxima anchura de banda ocupada durante un cierto tiempo de observacin (por ejemplo, una hora). Para conseguir este resultado, debe aplicarse la funcin MaxHold. Una vez registrada la traza, el espectro mostrado se an

21、aliza matemticamente para calcular la anchura de banda ocupada, de la forma siguiente: Se suma la potencia (o nivel) espectral de cada lnea de frecuencia de la traza almacenada a lo largo del margen de medicin ajustado para obtener el 100% de potencia de referencia. En un segundo clculo, empezando p

22、or la frecuencia ms baja registrada, se suma nuevamente la potencia espectral de cada lnea de frecuencia hasta que esta suma alcance el 0,5% de la potencia total predeterminada. En este punto, se hace una marca. A continuacin, se realiza el mismo clculo empezando desde la frecuencia ms alta registra

23、da (el borde derecho de la pantalla) hasta alcanzar nuevamente el 0,5% de la potencia total y se hace una segunda marca. La anchura de banda ocupada es la diferencia de frecuencia entre las dos marcas. 4 Condiciones de la medicin y precisin La precisin relativa depende de: La forma espectral de la s

24、eal Cuando la seal aumenta y disminuye abruptamente hacia los bordes del canal utilizado, la precisin es mayor. La anchura de banda de resolucin Con una RBW ms pequea se obtiene una mayor precisin porque el clculo de la anchura de banda se basa en la forma grfica de la traza mostrada, que siempre es

25、t ampliada por el filtro de medicin. La gama de frecuencias Si la gama de frecuencias es demasiado amplia cada vez entrar ms ruido en el proceso de clculo, lo que hace disminuir la precisin. Sin embargo, la gama debe ser lo suficientemente amplia como para incluir al menos algunas componentes espect

26、rales por debajo de los puntos del 0,5% (o 26 dB). 4 Rec. UIT-R SM.443-4 El ruido y el nivel de interferencia Como el ruido y la interferencia fuera del canal utilizado se incluyen en el proceso de clculo, una gran diferencia entre la seal til y la interferencia aumentar la precisin. Por consiguient

27、e, para asegurar un error en la medicin inferior al 10% se recomienda una mnima relacin de potencia de canal adyacente (ACPR, adjacent channel power ratio) o una mnima diferencia entre el nivel de cresta y el nivel de las frecuencias extremas de 30 dB (vanse las Figs. 1 y 2). Pruebas de medicin La f

28、luctuacin de la seal digital debida a una seal de modulacin no constante puede dar lugar a incertidumbres en los resultados de la medicin. En consecuencia, se recomienda realizar al menos 400 veces las pruebas de medicin para obtener el valor medio de la anchura de banda ocupada. Debe tenerse la pre

29、caucin de que no aparezca ninguna seal interferente dentro de la gama registrada porque se considerara parte de la seal deseada y ello dara lugar a un elevado error de medicin. Rec. UIT-R SM.443-4 5 Anexo 2 Mtodo de medicin de anchura de banda entre puntos a x dB (mtodo de x dB) 1 Introduccin La anc

30、hura de banda entre puntos a x dB (Recomendacin UIT-R SM.328 ( 1.14) se define como la anchura de una banda de frecuencias fuera de cuyos lmites inferior y superior, las componentes discretas del espectro o la densidad de potencia del espectro continuo son inferiores en por lo menos x dB con relacin

31、 a un nivel predeterminado de referencia de 0 dB. En los casos en que se necesite especficamente, por ejemplo para determinar el lmite del dominio fuera de banda en las emisiones de radar, la anchura de banda entre puntos a x dB puede medirse utilizando cualquier analizador de espectro o receptor di

32、gital de comprobacin tcnica. Adems, de conformidad con los requisitos del punto 2 de la Recomendacin UIT-R SM.328 sobre emisiones ptimas de un transmisor desde el punto de vista de la eficacia en la utilizacin del espectro, la anchura de banda entre puntos a x dB puede tambin relacionarse con la anc

33、hura de banda necesaria de la clase de emisin pertinente indicada por la Recomendacin UIT-R SM.1138, incorporada al RR por referencia. 2 Procedimiento de medicin En primer lugar, debe determinarse el nivel de referencia de 0 dB. Normalmente se trata del nivel de la raya espectral ms alta cuando el e

34、spectro se registra con una RBW estrecha en el analizador. Suponiendo que durante el tiempo de registro la potencia del transmisor vuelve a la portadora al menos una vez, este nivel es igual a la potencia emitida total. Sin embargo, en las seales con modulacin digital, esta hiptesis no puede realiza

35、rse. Aunque la referencia de 0 dB sigue ajustada al nivel de la raya espectral ms elevada, no es la potencia emitida total, por lo que los valores de x, para obtener resultados comparables, son distintos en el caso emisiones analgicas y digitales. El analizador de espectro/receptor digital debe ajus

36、tarse como sigue: Frecuencia central: f0(frecuencia portadora o frecuencia central estimada de la emisin). Margen de medicin: 1,5 veces la anchura de banda estimada de la emisin. RBW: menos del 3% del margen de medicin. VBW: 3 veces RBW o ms. Detector: cresta. Traza:MaxHold. Una vez construida la tr

37、aza se busca el nivel de cresta. El valor de la anchura de banda entre puntos a x dB se lee en la pantalla del equipo como la anchura de una banda de frecuencias tal que ms all de sus lmites inferior y superior cualquier componente discreta del espectro se encuentre al menos x dB por debajo que un n

38、ivel predeterminado de referencia de 0 dB. Si en este nivel hay ms de dos rayas espectrales, se toman las frecuencias extremas. La diferencia de frecuencias entre las dos marcas es la anchura de banda entre puntos a x dB. 6 Rec. UIT-R SM.443-4 3 Condiciones de la medicin y precisin La precisin del m

39、todo x dB depende de: La forma espectral de la seal Cuando la seal aumenta y disminuye abruptamente hacia los bordes del canal utilizado la precisin es mayor. La anchura de banda de resolucin Con una RBW ms pequea se obtiene una mayor precisin porque la forma mostrada de la seal siempre es ampliada

40、por el filtro de medicin. La gama de frecuencias Si la gama de frecuencias es demasiado amplia, estn disponible menos lneas de presentacin para mostrar la seal y fijar los marcadores. Una menor resolucin aumenta la incertidumbre de la medicin. El ruido y el nivel de interferencia La relacin S/N debe

41、 ser suficiente de acuerdo con la emisin analizada. Se recomienda un valor mnimo de x + 5 dB para asegurar un error de medicin inferior al 10%. Uno de los mejores mtodos, cuando la dinmica de la seal no es suficiente en la estacin de comprobacin tcnica, es efectuar la medicin con una estacin mvil qu

42、e pueda desplazarse hasta las proximidades del transmisor. Las seales interferentes que caen dentro de la gama mostrada pueden tolerarse y no tendrn repercusin en los resultados de una medicin de x dB manual, siempre que sean estrechas comparadas con la anchura de banda de la seal deseada y siempre

43、que la frecuencia de interferencia no caiga en uno de los puntos a x dB. Rec. UIT-R SM.443-4 7 4 Medicin de anchuras de banda entre puntos a dB en condiciones de influencia de las interferencias En algunos casos pueden medirse los valores de la anchura de banda entre puntos a dB o, al menos, estimar

44、se en presencia de interferencias cuyos niveles rebasan el valor de un nivel medido de dB. Como se representa en la Fig. 4, cuando los extremos de la anchura entre puntos a dB desde cada borde de un espectro de la emisin considerada no estn enmascarados por las interferencias (espectros 1 y 2), se m

45、ide la anchura de banda de este espectro particular sin tener en cuenta los espectros de la interferencia. En otras palabras, en el caso mostrado en la Fig. 4, la anchura de banda entre puntos a dB, , es igual a my no a B. En caso de dudas sobre si los espectros 1 y 2 pertenecen a seales interferent

46、es, los transmisores que causan la interferencia pueden determinarse utilizando un dispositivo medidor de correlacin de dos canales con un pequeo valor del factor de correlacin mutua entre la seal correspondiente a un espectro de la emisin considerada y la seal de la interferencia potencial ( 4.9.5.

47、1 del Manual del UIT-R Comprobacin tcnica del espectro (Edicin de 2002). Incluso en el caso del enmascaramiento del borde de la anchura de banda entre puntos a dB por un espectro interferente, como muestra la Fig. 5 (espectro 3), si el espectro de la seal deseada es simtrico, como sucede en la mayor

48、a de los casos, puede realizarse una estimacin del valor de la anchura de banda basndose en la semianchura del espectro; es decir, = 2 k. 8 Rec. UIT-R SM.443-4 Es lgico que en las mediciones realizadas en condiciones de influencia de las interferencias aparezcan ms errores que en las mediciones realizadas en ausencia de interferencia. No obstante, las estimaciones obtenidas en algunos casos son bastante adecuadas para aplicaciones prcticas. Anexo 3 Estimacin de la anchura de banda ocupada utilizando el mtodo de x dB 1 Introduccin En las siguien