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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Capitulo 3: Propagación en Canales
Móviles
VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Introducción.
• Crecimiento rápido e ininterrumpido de los
sistemas de comunicaciones móviles.
• Utilización de nuevas tecnologías.
• Evolución del escenario.
– Áreas rurales.
– Entornos urbanos.
– Interiores de edificios.
• Evolución paralela de los métodos empleados para
describir y caracterizar la propagación por canales
móviles y predecir sus efectos.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Introducción (2)
• Tres aspectos fundamentales:
– Cobertura zonal.
• Predicción de propagación entre el TX y un número
elevado de RXs.
– Multiplicidad de trayectos.
• Influencia del terreno y obstáculos.
– Variabilidad de los trayectos.
• Variabilidad espacio-temporal.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Introducción (3)
• Actividades de la planificación de sistemas
de comunicaciones móviles.
1. Caracterización del canal móvil en banda
estrecha.
• Perdida básica de propagación. (zona de cobertura).
• Métodos de predicción (UIT-R, COST).
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Exactitud
Tiempo de CalculoComplejidad
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Introducción (4)
• Actividades de la planificación de sistemas
de comunicaciones móviles (2).
1. Caracterización del canal móvil en banda
estrecha (2).
• La propagación de ondas en medios reales por
ecuaciones de Maxwell.
• Uso de modelos simplificados basados en la óptica
geométrica.
• Expresiones empíricas o curvas de propagación
normalizadas obtenidas a partir de mediciones.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Introducción (5)
• Actividades de la planificación de sistemas
de comunicaciones móviles (3).
1. Caracterización del canal móvil en banda
estrecha (3).
• Características de propagación:
– El trayecto de propagación respecto a obstáculos (suelo,
colinas, edificios, vegetación, etc.).
– Características eléctricas del terreno (constante dieléctrica,
conductividad, permitividad, etc.).
– Propiedades físicas del medio (Intensidad de
precipitaciones, absorción por gases y vapores).
– Frecuencia y polarización de las ondas
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Introducción (6)
• Actividades de la planificación de sistemas
de comunicaciones móviles (4).
1. Caracterización del canal móvil en banda
estrecha (4).
– Lb= perdida básica.
– Lbf= perdida básica de espacio libre.
– Lex= Perdida en exceso debido a efectos del terreno.
– Lent= perdidas debido a efectos del entorno inmediato al
receptor.
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b bf ex entL L L L
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Introducción (7)
• Actividades de la planificación de sistemas
de comunicaciones móviles (5).
2. Caracterización del canal móvil en banda
ancha.
• Perdida básica de propagación.
• Analizar y modelar efectos de propagación
multitrayecto.
• Uso de modelos de simulación.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Introducción (8)
• Actividades de la planificación de sistemas
de comunicaciones móviles (6).
3. Desarrollo de modelos de simulación.
• BER Vs (perdida básica de propagación +
características de propagación multitrayecto).
• Medidas de corrección
– Recepción por diversidad.
– Codificación de canal.
• Modelo de canal: un filtro variable. Red de varias
etapas.
• Modelos hardware y software.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Introducción (9)
• Actividades de la planificación de sistemas
de comunicaciones móviles (7).
4. Realización de medidas radioeléctricas.
• Validación de los modelos de predicción de
propagación y simulación.
• Mediciones
– Detección de interferencias.
– Resolución de situaciones complejas.
– Perfeccionamiento de los métodos de predicción.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles
• Variabilidad de la Propagación
– Características de la zona de cobertura y del
desplazamiento de los terminales.
– Variaciones del nivel de señal con la posición y
con el tiempo.
– Potencia transmitida fija → Potencia recibida es
una variable aleatoria.
– Perdida básica de propagación f(distancia). Ley
de potencias.
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n
bl d k d
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (2)
• Variabilidad de la Propagación (2)
– Lb (Ley lineal. Ley empírica).
– Pendiente 10n.
– En el origen. d=1. Lb=L0.
– L0 y n pueden obtenerse experimentalmente.
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0
0 0 010 log ; 10log
n
b
b
l d l d
L d L n d L l
3
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Variabilidad de la Propagación (3)
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Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (3)
Entorno Factor de exponente n
Espacio libre 2
Urbano 2.7-3.5
Urbano con grandes edificios 3-5
Interior de edificios 1.6-1.8
Interior de edifcios con sombras 2-3
Entorno suburbano 2-3
Zonas industriales 2.2
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (4)
• Variabilidad de la Propagación (4)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (6)
• Variabilidad de la Propagación (6)
– Desvanecimiento lento o por sombra (shadow
fading): variabilidad en la atenuación debido al
terreno y obstrucciones entre el transmisor y
receptor .
– Mayor precisión.
– lb(d) ley empírica.
– G(x,y) variable aleatoria gaussiana de media cero y
desviación típica σ(dB).
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,
,
b
b
l d l d g x y
L d dB L d G x y
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (7)
• Variabilidad de la Propagación (7)
– Desvanecimiento lento o por sombra (2)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Variabilidad de la Propagación (8)
– Desvanecimiento lento o por sombra (3):
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (8)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (9)
• Variabilidad de la Propagación (9)
– Multitrayectoria
• Baja altura de la antena del terminal móvil (1.5 a 3m).
• Múltiples trayectos indirectos de propagación
generados por la presencia de obstáculos cerca al
receptor (naturales y artificiales).
• Mecanismo básico de propagación de los canales
móviles.
• Variaciones muy rápidas del nivel recibido
desvanecimiento rápido (fast fading).
• Factor r(t,f)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (10)
• Variabilidad de la Propagación (10)
– Multitrayectoria (2)
• Desvanecimiento rápido es significativo en recorridos
de 40λ.
• La variable aleatoria r es proporcional al cuadrado de
una magnitud que sigue la distribución de Rayleigh
(distribución exponencial negativa).
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, ,
, ,
b
b
l d l d g x y r t f
L d dB L d G x y R t f
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (11)
• Variabilidad de la Propagación (11)
– Multitrayectoria (3)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (12)
• Variabilidad de la Propagación (12)
– Multitrayectoria (4)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (13)
• Variabilidad de la Propagación (13)
– Promedio de perdidas en pequeño recorrido del
receptor (media local).
– Promedio de perdidas en un largo recorrido del
receptor (media global).
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,bL d dB L d G x y
bL d dB L d
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (14)
• Variabilidad de la Propagación (14)
– Si transmisor radia una PIRE igual a Pt, la
potencia Pr, recibida en una antena isótropa,
será:
– Pt fija, Pr variable aleatoria.
• Relación lineal. La ley de variación estadística de
Pr(d) es la misma que Lb(d).
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rP t bd dB P L d
rP , ,td dB P L d G x y R t f
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (15)
• Variabilidad de la Propagación (15)
– Las variaciones gaussianas y Rayleigh de la
potencia recibida se combinan entre sí.
• Distribución mixta Rayleigh-Lognormal.
– Si hay visibilidad directa entre TX y RX, junto a
las componentes de multitrayectoria existe un
rayo directo .
• No hay desvanecimiento lento.
• Componente intensa y componente difusa (ecos).
• Distribución Nakagami-Rice.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Variabilidad de la Propagación (16)
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Señal
recibida (dBu)
tiempo
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (16)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (17)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (18)
http://www.skydsp.com/publications/4thyrthesis/chapter1.htm
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Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (19)
http://www.skydsp.com/publications/4thyrthesis/chapter1.htm
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Propagación multitrayecto
– Mecanismo básico de propagación en entornos
rodeados por obstaculos.
– Las componentes de multitrayectoria llegan al
receptor en tiempos diferentes y con diferentes
amplitudes y fases.
– Amplias y rápidas variaciones de nivel a lo largo
del recorrido del móvil.
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Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (20)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Propagación multitrayecto (2)
– Caídas hasta de 40dB con respecto al nivel promedio.
– Distancia entre mínimos es λ/2. (desvanecimiento
selectivo en espacio).
– Patrón de ondas estacionarias (standing wave pattern).
– Patrón espacial → Patrón temporal.
– Multitrayectoria genera ISI (BER)
– Soluciones: Ecualización y Receptores tipo Rake.
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Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (21)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (22)
http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/335
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (23)
http://www.skydsp.com/publications/4thyrthesis/chapter1.htm
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• 1. Modelo espacio libre. Muy buena estimación.
• 2. LOS y reflexión en tierra. Modelo de pérdidas de tierra plana.
• 3. Modelo de pérdidas de tierra plana + corrección por pérdidas de
difracción (arboles).
• 4. Pérdidas de trayecto - modelo de difracción.
• 5. Pérdidas de trayecto – modelo de difracción multiple.
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Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (24)
http://people.seas.harvard.edu/~jones/es151/prop_models/propagation.html
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Pérdidas de difracción
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Características Básicas de la Propagación
por Canales Móviles (25)
http://people.seas.harvard.edu/~jones/es151/prop_models/propagation.html
Difracción modelo filo de cuchillo (Knife-Edge) Bullington. Difracción modelo filo de cuchillo
múltiple.
Epstein – Peterson. Degout.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Principios de Propagación
• Modelos de Propagación y métodos de
predicción.
– Importante para efectos de planeación y diseño
de sistemas de radiocomunicaciones.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Principios de Propagación (2)
• Importancia del estudio de propagación.
– Para el diseño de los sistemas de radiocomunicaciones.
• Garantizar niveles de señal deseados.
• Garantizar S/N o tasa de errores BER requeridos.
• Garantizar cobertura (en tiempo y espacio).
• Garantizar servicio libre de interferencias, distorsiones o errores.
– Compatibilidad con otros usuarios. • Las bandas de frecuencia son necesario compartirlas.
• Garantizar la no interferencia intersistemas.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Principios de Propagación (3)
• Variabilidad del medio de propagación
– El canal de radio es cambiante y no siempre predecible.
– Observaciones (de 1 a 15 años) permiten modelar y estimar sus variaciones a efectos de predecir la propagación de ondas de radio.
• el clima (presión, vapor de agua, intensidad de lluvias y la presencia o ausencia de nubes),
• la región (Tropical, ecuatorial, ) y
• las estaciones (determina el índice de refracción y la atenuación).
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Principios de Propagación (4)
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– Receptor típico:
– CNR= 18 dB
– Nr=-120dBm
– Antenas Dipolo λ/2= 1.5 dB
Re
( )
Re
t t rr
querida r o r
t dBm r o t r
querida
p g gpc
n n l n
cP N L G G
n
Suponiendo
f=1GHz
d=1Km
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
– Pt(dB)> -13 dBm = 0.05mW.
– Vida real???
• Las perdidas deben incluir, perdidas por penetración
en edificios, por obstáculos, y difracción.
• L=Lo+ Perdidas en Edificios Ciudad ((20-30)dB)
Pérdidas en interiores ((20-30)dB).
• Factor de 100 a 1000
• 0.05mW -> 5mW -> 50mW
• Interior (20dB) -> 0.5W -> 5W
Principios de Propagación (5)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Evolución de los modelos de predicción de
la perdida básica de propagación. • Clásicos
– Curvas del CCIR (60s), áreas rurales y grandes zonas de cobertura sin reutilización de frecuencias. Abacos, nomogramas de Bullington.
• Los Modelos Empíricos – Okumura, Lee, Egli, Longley-Rice, Hata, Cost 231(Walfisch,
Ikegami).
• Los Modelos Determinísticos.
• Los Modelos Semideterminísticos. – Durkin.
• Entornos Microcelulares (GTD, Teoría Geométrica de la Difracción)
• Modelos bidimensionales y tridimensionales.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Modelo de propagación de tierra plana.
– Distancias cortas (d<20Km).
• Influencia del terreno.
– Refracción en la troposfera.
– Representación de perfiles.
• Zonas de sombra y visibilidad
• Difracción en obstáculos
– Obstáculo aislado. (agudo, redondeado)
– Dos obstáculos aislados (EMP, Wilkerson, Epstein Peterson)
– Múltiples obstáculos.
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Evolución de los modelos de predicción de
la perdida básica de propagación. (2)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación
• Introducción.
– En radiocomunicaciones zonales, de punto a multipunto,
existe en general, una gran variabilidad de los trayectos.
– Análisis de perfiles - radiales.
– Terrenos irregulares o de tipo urbano - difícil el
modelado de obstáculos.
– Procedimientos empíricos para determinar las perdidas
o el nivel de intensidad de campo.
– Amplias campañas de mediciones y una posterior
correlación de las medidas con características generales
del medio de propagación.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(2)
• Introducción(2).
– Los métodos empíricos proporcionan una estimación
rápida de la perdida básica de propagación o de la
intensidad de campo.
– Utilización sencilla y rápida, pero su exactitud no es muy
buena.
– El error cuadrático medio del error entre el valor
estimado por uno de estos métodos y el valor medido
puede ser del orden de 10 a 14 dB.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Modelo ITU-R. (ITU-R 529)
– Está basado en el Modelo de Bullington, predice
la intensidad de campo E en función de la
rugosidad de terreno, la frecuencia de
operación, la altura de antenas, pero es muy
restringido en rango de frecuencias.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(3)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Lee
– Se basa en el modelo de tierra plana y
mediciones experimentales (EE UU).
– Gráficas nivel de potencia (dBm).
– Entornos suburbanos y urbanos (tres ciudades
típicas).
– Frecuencia (850 MHz).
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(4)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Lee (2)
– Parámetros de referencia.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(5)
Altura de la antena de transmisión ht=100pies (30.5m)
Altura de la antena de recepción hr=10pies (3m)
Potencia de transmisión Pt=10W(40dBm)
Ganancia de antena de transmisión Gtd=4(6dBd)
Ganancia de antena de recepción Grd=1(0dBd)
Frecuencia f=900 MHz
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Lee (3)
– Factores de corrección (otras condiciones).
– Factor global de corrección.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(6)
2
1 2 3 4 5; ; ; ; ;30.5 3 10 4 1
n
t t td rdrh p g gh
10 2
3 1
r
r
h m n
h m n
0 1 2 3 4 5
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Lee (4)
– Zona suburbana
– Zona urbana (Filadelfia)
– Zona urbana (Newark)
– Zona urbana (Tokyo)
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(7)
r 0P 53.9 38.4log log / 900 10logdBm d Km n f
r 0P 62.5 36.8log log / 900 10logdBm d Km n f
r 0P 55.2 43.1log log / 900 10logdBm d Km n f
r 0P 77.8 30.5log log / 900 10logdBm d Km n f
9
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Lee (5)
– El exponente n del termino de frecuencia, varía
según el entorno y la frecuencia, así:
• n=2 para f<450MHz y zona suburbana.
• n=3 para f>450MHz y zona urbana.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(8)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Okumura-Hata
– Medidas de campo en Tokio (Japón).
– Okumura obtuvo unas curvas estándar de
propagación.
– Valores de intensidad de campo
• Medios urbanos.
• Diferentes alturas efectivas de antena en BS.
• Banda: 150, 450 y 900 MHz.
• PRA=1KW.
• Altura de antena de recepción:1.5m.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(9)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Okumura-Hata(2)
– Correcciones
• Efectos de ondulación (Δh).
• Pendiente y heterogeneidad del terreno (trayectos
mixtos tierra mar).
• Presencia de obstáculos significativos.
• Altura de antena receptora.
• Potencia radiada aparente.
• Orientación de calles y densidad de edificios.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(10)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Okumura-Hata(3)
– Hata realizó las expresiones numéricas.
– Perdida básica de propagación, Lb, para medios
urbanos, suburbanos y rurales.
– La formula de Hata, Lb en entorno urbano y
referencia para los otros entornos de
propagación:
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(11)
69.55 26.26log 13.82log 44.9 6.55log logb t m tL f h a h h d
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Okumura-Hata(4) – Donde:
• f: frecuencia (MHz), 150MHz<=f<=1500MHz.
• ht: altura efectiva de la antena transmisora (m),
30m<=ht<=200m.
• hm: altura sobre el suelo de la antena receptora (m),
1m<=hm<=10m.
• d: distancia(Km), 1Km <=d<=20Km.
• a(hm): corrección por altura hm
– Perdida básica de propagación sin tener en cuenta el
efecto del entorno alrededor del receptor.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(12)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Okumura-Hata(5) – a(hm), corrección que depende de la altura de la antena
del móvil.
• a(hm) =0 para hm=1.5m
• Para otras alturas depende del tipo de ciudad.
– Ciudad media-pequeña
• El error cometido con esta aproximación, aumenta con la
frecuencia y es igual a 1dB aproximadamente para 1500MHz. El
error mayor se produce para alturas de 4m a 5m
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(13)
1.1 log 0.7 1.56log 0.8m ma h f h f
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Okumura-Hata(6) – Ciudad grande
• El error es máximo para frecuencias bajas y alturas superiores a
5 m donde puede llegar a valer 1dB.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(14)
2
2
8.29 log1.54 1.1 200
3.2 log11.75 4.97 400
m m
m m
a h h f MHz
a h h f MHz
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Okumura-Hata(8) – Si receptor en zona suburbana, caracterizada por
edificaciones de baja altura y calles relativamente
anchas, la atenuación es:
– Si el receptor se encuentra en una zona rural, abierta,
sin obstrucciones en su entorno inmediato, se tiene:
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(16)
2
2 log / 28 5.4bs bL L f
2
4.78 log 18.33log 40.94br bL L f f
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Okumura-Hata(9) – La formula de Hata no tiene en cuenta la influencia de la
ondulación ni los efectos derivados del grado de
urbanización.
– La formula original de Hata solo es valida para
f<=1500MHz.
– Europa sistemas operando en 1800MHz (DECT, DCS-
1800)
– COST 231. Extensión sobre la formula Hata.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(17)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Okumura-Hata(10)
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(18)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Okumura-Hata(11)
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(19)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Okumura-Hata(12)
– COST 231-Hata
• Cm=0dB. Ciudad de tipo medio y áreas suburbanas con
densidad de árbol moderada.
• Cm=3dB. Grandes centros metropolitanos.
• 1500MHz<=f<=2000MHz.
• 30m<=ht<=200m.
• 1m<=hm <=10m.
• 1Km <=d <=20Km.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(20)
46.3 33.9log 13.82log
44.9 6.55log log
b t m
t m
L f h a h
h d c
11
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(21)
http://www.cdt21.com/resources/siryo4.asp
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Ikegami.
– Modelo para el calculo de la potencia media en zona
urbana.
– Modelo basado en teoría de rayos y óptica geométrica.
– Estructura ideal de la ciudad, alturas uniformes de los
edificios, tiene en cuenta orientación de las calles y
altura de la estación móvil.
– Rayos principales y secundarios. (multitrayecto).
– Altura de la antena transmisora es alta (solo influyen
edificios cercanos al receptor) .
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(20)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Ikegami (2).
– Componentes dominantes las que solo han
tenido una difracción y una sola reflexión
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(21)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Ikegami.(3)
–Suposiciones:
• El tejado del edificio que produce difracción
tiene línea de vista con la antena transmisora
y la antena receptora.
• Se desprecia la posible reflexión en el suelo.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(22)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Metodo Ikegami (4)
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(23)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Metodo Ikegami (5)
– Donde:
• E1 y E2. campos debidos a la onda difractada y reflejada,
respectivamente.
• H. Altura del edificio en el que se produce difracción.
• hr. Altura de la antena receptora.
• W. Ancho de la calle donde esta situado el receptor.
• w. Distancia desde el receptor al edificio donde se produce la difracción.
• Φ. Angulo formado por el rayo incidente y la dirección de la calle.
• d. Distancia.
• lr. Parámetro que depende del coeficiente de reflexión en la fachada de
los edificios. Valores típicos 2 (VHF) y 3.2 (UHF).
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(24)
12
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Metodo Ikegami (6) – Si e0 representa la intensidad de campo en condiciones
de espacio libre , el valor medio de intensidad de campo
es:
– En general, el valor de intensidad media varía muy poco
según el ancho de la calle. Entonces:
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(25)
2
0
2
0.255
2
r
r
W ww
le e
H h sen
02
0.255 31
2 r r
We e
l H h sen
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Metodo Ikegami (6) – En forma logarítmica.
– Aplicando:
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(25)
0 2
35.8 10log 1 10log 20log
10log 10log
r
r
E E W H hl
f sen
Donde:
H, hr. y W están en metros.
f en MHz.
E en dBu.
0 77 ( ) 20logE dBu PRA dBW d Km
( ) 20log 79.4bL dB PRA dBm E dBu f MHz
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Metodo Ikegami (7)
– El modelo Ikegami, proporciona en general buenos
resultados de predicción cuando la altura de la antena
de transmisión es grande (Solo influyen los edificios
cercanos al móvil).
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(26)
2
3( ) 26.25 30log 20log 10log 1 10log
20log 10log
b
r
r
L dB f d Wl
H h sen
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(27)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Walfish-Bertoni
– Tiene en cuenta la influencia del conjunto de
edificios (No Ikegami).
– Supone áreas con distribución uniforme de
edificios altos, con bordes angulares y en filas
casi paralelas .
– Altura de antena transmisora no muy elevada,
por encima de edificios próximos.
– los edificios separados una distancia mucho
menor a su altura . UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(28)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Walfish-Bertoni (2)
– El móvil no tiene línea de vista con el
transmisor.
– Análisis de la reflexión, dispersión y difracción
de la onda.
– Frecuencias 300 MHz a 3 GHz.
– Separación entre BS - MS de 200 m a 5 Km.
– Las pérdidas de propagación incluyen: pérdidas de
espacio libre, pérdidas por propagación sobre edificios y
pérdidas por difracción final (sobre la última azotea).
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(29)
13
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Walfish-Bertoni (3)
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(30)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Walfish-Bertoni (4)
– Parámetros que caracterizan el entorno urbano:
• Altura de la antena de transmisión sobre los edificios próximos,
H.
• Altura media de los edificios, hR.
• Altura de la antena móvil, hm.
• Separación entre edificios b.
• Distancia, d.
– Las perdidas básicas de propagación
• El último termino tiene en cuenta la curvatura de la tierra.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(31)
2
57.1 log 18log 18log 18log 117
b
dL dB A f d H
H
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Walfish-Bertoni (5)
– La influencia de los edificios esta incluida en el termino
A(dB):
– La pérdida total se obtendrá sumando a las pérdidas
propuestas por el modelo y las perdidas de espacio
libre.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(32)
2
2 12
5log 9log 20log tan2
R m
R m
h hbA h h b
b
2
0 89.55 21 log 38log 18log 18log 117
b
dL dB L L A f d H
H
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método COST-231
– Combinación modelos Walfish e Ikegami.
– Aplicable a entornos:
• Celdas grandes y pequeñas.
– Antenas BS por encima de los tejados de edificios.
– Geometría similar al Walfish-Bertoni.
– Incluye ancho de la calle (W) y el ángulo de la calle con la
dirección de propagación (Φ) (Modelo Ikegami).
• Microceldas. Antenas BS por debajo de los tejados
de edificios.
– Guía de onda.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(33)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(34)
• Método COST-231(2)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(34)
• Método COST-231(3)
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14
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(35)
• Método COST-231(4)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método COST-231 (2)
– Donde:
• L0=perdida de espacio libre.
• Lrts=Perdidas por difracción y dispersión del tejado a
la calle Lrts.
– Lori= perdidas debidas a la orientación de la calle.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(33)
0b rts msdL L L L
16.9 10log 10log 20logrts R oriL W f h L
R R mh h h
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método COST-231 (3)
• Si Lrts<0 → Lrts=0
• Si Lmsd<0 → Lmsd=0
• Si ΔhB<0 → Lbsh=0
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(34)
0 0
0 0
0 0
10 0.3571 ;0 35
2,5 0.075 35 ;35 55
4 0.114 55 ;55 90
oriL
log log 9logmsd bsh a d fL L K K d k f b
18log 1 ;bsh B B B RL h h h h
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método COST-231 (4) • Ka y Kd pueden ser obtenidas a partir de:
• Ka representa el incremento de pérdidas de propagación
en el caso de que las antenas de la estación base estén
por debajo de los tejados de los edificios adyacentes
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(35)
18; 0
18 15 ; 0
B
d BB
R
h
k hh
h
54; 0
54 0.8 ; 0 0.5
54 1.6 ; 0 0.5
B
a B B
B B
h
k h h y d
h d h y d
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método COST-231 (5) • Kf
• Ciudades de tamaño medio y centros suburbanos con
densidad moderada de vegetación.
• Grandes centros metropolitanos.
• Kd y Kf ajustan la dependencia de la difracción en función de la
distancia y la frecuencia.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(36)
4 0.7 1925
f
fk
4 1.5 1925
f
fk
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método COST-231 (6) • Si los datos de edificios y calles son desconocidos.
– Altura de los edificios hR=3*número de pisos.
– Separación entre edificios b=20-50m.
– Anchura de la calle W=b/2.
– Orientación de la calle con respecto al rayo directo de
propagación Φ=90°.
• El modelo ha sido validado para frecuencias en 900MHz
y 1800 MHz y distancias desde 10m a 3Km.
• La exactitud en la predicción es aceptable cuando hB>hR.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(37)
15
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método COST-231 (6) • Si hB<<hR. El error de predicción es mayor. Modos de
propagación (efecto guía de onda en las calles,
difracción en esquinas).
• B, W y Φ no presentan un significado físico en
microceldas, por lo tanto el error puede ser bastante
considerable.
• Cuando desde la antena de la estación base hay
visibilidad a lo largo de una calle (guía de onda).
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(37)
42.6 26log 20log ; 20bL d Km f MHz d m
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Sakagami-Kuboi (SK)
– Desarrollado en Japón.
– Aplicación para entornos urbanos.
– Requiere información muy detallada del entorno
móvil.
– Frecuencias entre 900MHz y 1800MHz.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(38)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Método de Sakagami-Kuboi (2)
– Donde:
• W: ancho de la calle donde encuentra el móvil (5 a 50m).
• Φ: ángulo entre la dirección móvil-base y el eje de la calle (0-90°)
• hs: altura de los edificios próximos al móvil (5-80m).
• <H>: altura media de los edificios alrededor del punto de recepción (5-50m).
• hb: altura de la antena de estación base respecto del punto de recepción (20-100m).
• Hb0: altura de la antena de estación base sobre el suelo (m).
• H: altura media de los edificios alrededor de la estación base (H<= Hb0).
• D: distancia estación base-móvil (0,5-10Km)
• f : frecuencia (450-2.200MHz)
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(39)
2
0
100 7.1log 0.023 1.4log 6.1log
24.37 3.7 log 43.42 3.1log log 20log
b s
b bb
L W h H
H h h d fh
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Modelo Longley-Rice (ITM) – Modela obstáculos lejanos como filo de cuchillo y los cercanos
como cilindros.
– Tiene en cuenta: Rugosidad del terreno h.
– Frecuencia de operación de 20 MHz a 40 GHz.
– altura de antenas de 0.5 a 3000 m,
– Distancia de separación entre ellas de 1 a 2000 Km.
– Es muy útil para sistemas de radiocomunicaciones móviles y de
difusión.
– Lo único que lo hace poco accesible por cualquier usuario es que
requiere de fuentes confiables de información de mapas
digitalizados con aceptable resolución.
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Métodos Empíricos de Predicción de
Propagación(40)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Modelo Durkin
– Considera tres condiciones de trayecto posibles:
con Línea de vista, con Línea de vista parcial
(zona Fresnel obstruida), y sin línea de vista.
– Necesita datos geográficos del terreno.
– Si las obstrucciones son varias las reduce a una
por el método de Bullington.
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Métodos Semi-Empíricos de Predicción de
Propagación
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Métodos de Predicción de Propagación
16
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Métodos de Predicción de Propagación (2)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Métodos de Predicción de Propagación (3)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Métodos de Predicción de Propagación (4)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Métodos de Predicción de Propagación (4)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Métodos de Predicción de Propagación (5)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Métodos de Predicción de Propagación (6)
17
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Métodos de Predicción de Propagación (7)
• Predicción en macroceldas a 450MHz.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Métodos de Predicción de Propagación (7)
• Predicción en Munich
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Modelos Microcelulares – Cobertura reducida
– Requieren condición de línea de vista entre Tx y Rx.
– Los fenómenos importantes a tener en cuenta son:
• La reflexión en el suelo, sobre los edificios u otros obstáculos.
• Sobre los obstáculos cercanos al móvil es muy probable la difracción
• Dependiendo de la frecuencia puede presentarse dispersión.
– En este entorno se utilizan modelos tridimensionales
– Los modelos tridimensionales:
• Técnica de trazado de rayos (Ray Tracing)
• Su precisión se basa en el número de componentes o rayos que se consideren.
• Asumen que la altura de la antena transmisora está por encima de los edificios.
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Métodos de Predicción de Propagación (8)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Métodos de Predicción de Propagación (9)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Métodos de Predicción de Propagación (10)
• Modelos Picocelulares.
– Su cobertura es más restringida.
– Por condiciones de propagación y frecuencia de
operación normalmente requieren condición de línea de
vista.
– Se dividen en dos tipos: con línea de vista y obstruido.
– Se consideran para propagación en interiores de
edificios, oficinas, industria o centros comerciales. Su
modelado hace consideraciones de absorción en función
del tipo de material de construcciones.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Métodos de Predicción de Propagación (12)
• Modelos Picocelulares(2) – La técnica más conocida, Ray Tracing, que analiza
individualmente cada rayo lanzado desde el Tx. • Pérdidas por división en el mismo piso (Hard partitions y Soft
partitions).
• Para todo tipo de material presente se tiene tabuladas las pérdidas que produce sobre la señal.
• Pérdidas entre pisos, según el tipo de material separador entre pisos y sus dimensiones (tablas de atenuación disponibles (13 a 34 dB típicos)). Con respecto a otros edificios se tiene en cuenta la posición de las ventanas, sus dimensiones y el número de ellas.
• Pérdidas ocasionadas por el movimiento de objetos o de las personas.
18
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Métodos de Predicción de Propagación (13)
• Modelos Picocelulares(3)
–Modelos empíricos.
–Modelos deterministico.
–El modelo probabilístico/estadístico.
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Métodos de Predicción de Propagación (14)
• Modelos Picocelulares(4)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Métodos de Predicción de Propagación (15)
• Modelos Picocelulares(5)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Canales Multitrayecto
• Sistemas móviles analógicos. Sistemas de
banda estrecha. Caracterización básica.
• Sistemas móviles digitales. Sistemas de
banda ancha. Efectos adicionales por
propagación multitrayecto y desplazamiento
del móvil.
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Canales Multitrayecto (2)
• El tipo de desvanecimiento experimentado por una
señal propagandose a través de un canal radio
móvil depende de las caracteristicas de la señal
transmitida y el canal.
– Parámetros de la señal: ancho de banda, periodo de
simbolo, etc.
– Parámetros del canal: Dispersión del retardo (delay
spread) y dispersión Doppler (Doppler spread).
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Canales Multitrayecto (3)
• Mecanismos de dispersión:
– Dispersión en tiempo (dispersión de retardo)
genera desvanecimiento selectivo en frecuencia.
– Dispersión en frecuencia (dispersión Doppler)
genera desvanecimiento selectivo en el tiempo.
• Los dos mecanismos son independientes
uno del otro.
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19
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Canales Multitrayecto (4)
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http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/339
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Linux.Wireless.modem.html
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Canales Multitrayecto (5)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Linux.Wireless.modem.html
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Canales Multitrayecto (6)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Linux.Wireless.modem.html
http://www.skydsp.com/publications/4thyrthesis/chapter1.htm
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Canales Multitrayecto (7)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
http://www.mike-willis.com/Tutorial/PF15.htm
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Canales Multitrayecto (8)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Canales Multitrayecto (9)
• Dispersión en tiempo: Cuando al receptor
llega una componente directa (si hay
visibilidad directa) y múltiples ecos con
amplitudes, fases y tiempos de llegada
aleatorios.
• Exceso de retardo (delay excess): ti-to.
– Donde, ti y to son los tiempos de propagación del
eco i-esimo y del eco que llega en primer lugar.
Es el retardo de cualquier etapa (tap) relativo a
la primera etapa.
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20
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Dispersión del retardo (delay spread): conjunto
de valores {ti-to}.
– Característica cuantitativa de los canales multitrayecto.
• La dispersión del retardo depende del entorno de
propagación.
– Una diferencia de 1uS corresponde a una diferencia de
recorrido de 300m.
– Ambientes urbanos (0.5-1.5)uS.
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Canales Multitrayecto (10)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Canales Multitrayecto (11)
http://www.mike-willis.com/Tutorial/PF15.htm
1
N
T i
i
P P
0
1
1 N
i i
iT
PP
2 2
1
1 N
rms i i o
iT
PP
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/332
Canales Multitrayecto (12)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
http://wireless.per.nl/reference/chaptr03/fading/scatter.htm
Canales Multitrayecto (13)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/332
Canales Multitrayecto (14)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Canales Multitrayecto (15)
http://proceedings.esri.com/library/userconf/proc98/proceed/TO550/PAP525/P525.HTM
21
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Canales Multitrayecto (16)
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http://wireless.per.nl/reference/chaptr03/indoor.htm
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Canales Multitrayecto (17)
http://www.skydsp.com/publications/4thyrthesis/chapter1.htm
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Canales Multitrayecto (18)
• Dispersión del retardo produce
distorsión sobre la señal recibida:
–Dominio del tiempo.
• ISI (interferencia entre símbolos).
–Dominio de la frecuencia.
• En sistemas de banda ancha
–Desvanecimiento selectivo en frecuencia (FSF,
Frequency Selective Fading).
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Canales Multitrayecto (19)
http://www.mike-willis.com/Tutorial/PF15.htm
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• La caracterización del FSF de un canal:
– Bc: Ancho de banda de coherencia del canal.
• Grado de correlación entre dos componentes
espectrales de la señal separadas Bc.
• Ancho de banda sobre el cual el canal puede ser
considerado “plano” ("flat“).
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Canales Multitrayecto (20)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• BT: Ancho de banda de la señal transmitida.
– Si BT<<BC las componentes espectrales de la señal se
encuentran correlacionadas y presentan el mismo
desvanecimiento. Desvanecimiento plano.
– Si BT>BC habrá componentes que se desvanecen
cuando otras no lo hacen. Desvanecimiento no
correlacionado. Desvanecimiento selectivo en
frecuencia.
http://wireless.per.nl/reference/chaptr03/fading/delayspr.htm
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Canales Multitrayecto (21)
22
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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http://wireless.per.nl/reference/chaptr03/ind_chan/rds_est.htm
Canales Multitrayecto (22)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Características de un canal con desvanecimiento plano
(banda estrecha)
http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/339
Canales Multitrayecto (23)
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
Canales Multitrayecto (24)
• Características de un canal con desvanecimiento selectivo
en frecuencia.
http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/339
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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• La propagación multitrayecto genera un patrón de ondas
estacionarias a través del cual se desplaza un móvil.
– La amplitud del voltaje inducido en recepción varia en función del
tiempo (velocidad del móvil).
– Patrón espacial se transforma en un patrón temporal.
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Canales Multitrayecto (25)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
http://science.howstuffworks.com/radar1.htm
http://www.skydsp.com/publications/4thyrthesis/chapter1.htm UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES
Canales Multitrayecto (26)
0
vf f
c
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Cada componente en frecuencia de la señal
experimenta un corrimiento Doppler (fdi).
• Dispersión Doppler (Doppler Spread):
Conjunto de corrimientos en frecuencia.
– Parámetro cuantificador de la movilidad.
• Consecuencia: TSF.
– Distorsión: elementos sucesivos de la señal
transmitidos en tiempos diferentes (TDMA) “ven”
distintos canales.
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Canales Multitrayecto (27)
23
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Tiempo de coherencia del canal (Tc).
– Parámetro que caracteriza el TSF.
– Dos elementos de señal separados entre si un
tiempo inferior a Tc están correlacionados y
“ven” el mismo canal.
– Si su separación temporal es mayor a Tc no
estarán correlacionados y les afectará el TSF.
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Canales Multitrayecto (28)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• En resumen, la caracterización en banda
ancha de canales multitrayecto se realiza
por cuatro parámetros básicos:
– Dispersión en tiempo
• Dispersión de retardo.
• Ancho de banda de coherencia.
– Dispersión en frecuencia
• Dispersión Doppler.
• Tiempo de coherencia.
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Canales Multitrayecto (29)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• En sistemas móviles analógicos banda estrecha, el
desvanecimiento multitrayecto es plano (no
selectivo) y pueden producirse pequeños cortes de
la señal cuando el móvil circula despacio. La
distorsión no es muy importante.
• Para sistemas móviles digitales, con ancho de
banda de algunos cientos de KHz, la distorsión y el
ISI producen una elevada tasa de errores (BER) la
cual no puede reducirse incrementando potencia
(I-BER, BER irreducible) .
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Canales Multitrayecto (30)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• La compensación de los efectos
multitrayectoria:
– Diversidad en recepción.
– Saltos en frecuencia.
– Ecualizadores digitales en el receptor.
• Compensa la interferencia en tiempo real.
• Debe ser adaptativo (es necesario conocer las
características del canal que debe compensar).
– Uso de códigos detectores/correctores de
errores con entrelazado.
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Canales Multitrayecto (31)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• En medios urbanos los retardos suelen ser de 2μs a 5μs.
(diferencias de recorridos de 600m a 1500m).
• En GSM el retardo máximo ecualizable es de 16μs y el
corrimiento Doppler de unos 210 Hz.
• En sistemas CDMA, de gran ancho de banda se saca
ventaja del poder de resolución del receptor para identificar
y separar los ecos, colocarlos en fase y sumarlos de forma
coherente.
– Dispersión temporal pasa de ser perjudicial a beneficiosa.
– Estructuras especiales de recepción (receptores Rake).
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Canales Multitrayecto (32)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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http://wireless.per.nl/reference/chaptr03/fading/delayspr.htm
Canales Multitrayecto (33)
24
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Canales Multitrayecto (34)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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Canales Multitrayecto (35)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Los canales multitrayecto móviles son lineales pero
variables en el tiempo.
• Para evaluar y analizar el comportamiento y la calidad de
las distintas técnicas de acceso y modulación digital en
condiciones de propagación multitrayecto.
– Por su naturaleza
• Modelos matemáticos: representación de ondas por rayos y su
interacción con las estructuras dispersoras. Simulación lógica
(software).
• Modelos físicos: Los fenómenos multitrayecto se materializan mediante
circuitos eléctricos. Simulación física (hardware).
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Modelos de Canales Multitrayecto
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Valores de D y Bc para distintos entornos de
propagación.
Canal con perfil potencia-retardo exponencial
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Caracterización de Canales Multitrayecto (1)
Tipo de Entorno Dispersión de Retardo
D(μS)
Ancho de banda de
coherencia Bc (KHz)
Rural 0.2 796
Suburbano 0.5 318
Urbano 3 53
1
2Bc
D
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Valores de Tc a 900MHz para distintas
velocidades.
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Caracterización de Canales Multitrayecto (2)
Velocidad (Km/h) Corrimiento Doppler
(Hz)
Tiempo de coherencia
Tc (ms)
10 8.3 21.5
50 41.7 4.3
100 83.3 2.1
9
16c
d
Tf
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
1. Zona rayada. No es posible la transmisión.
2. Canal plano en frecuencia y tiempo. (No sufre ningún desvanecimiento selectivo).
3. Canal plano en frecuencia (desvanecimiento selectivo en tiempo).
4. Canal plano en el tiempo (desvanecimiento selectivo en frecuencia).
5. Canal no plano (sufre ambos tipos de desvanecimiento).
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Caracterización de Canales Multitrayecto (3)
25
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Ejemplo
Sea un canal con dispersión de retardo D=2μs por el cual
se efectúa una transmisión en f=900MHz a un móvil que se
desplaza a v=36Km/h. El corrimiento Doppler es fd=30Hz.
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Caracterización de Canales Multitrayecto (4)
6
1 180
2 2 *2*10Bc KHz
D
9 96
16 16 *30c
d
T msf
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Ejemplo(2)
Para una transmisión digital con una
velocidad R=19.5Kbps (periodo de bit
Tb=0.05ms) y ancho de banda B=25 KHz.
Zona 2. canal plano
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Caracterización de Canales Multitrayecto (5)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
• Ejemplo(3)
Para una transmisión del sistema GSM de
telefonía móvil, con BW=200KHz, y
Tb=3.7μs.
Zona 4. Canal selectivo en frecuencia.
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Caracterización de Canales Multitrayecto (6)
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
UNIVERSIDAD DEL CAUCA - VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ
Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas
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http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Linux.Wireless.modem.html