El propsito de un sistema de comunicaciones es la transmisin de informacin entre dos o ms puntos. En el caso de las comunicaciones inalmbricas terrestres esto se logra modulando una onda electromagntica con la informacin que se desea transmitir, para posteriormente permitir que dicha onda se propague a travs de la atmosfera hasta su destino. Existen dos tipos bsicos de sistemas de transmisin inalmbrica los sistemas punto a punto, en los que se requiere la transmisin de informacin entre una estacin de origen y una estacin de destino; y los sistemas punto a multipunto como en el caso de la radiodifusin comercial.Los sistemas de transmisin inalmbrica son una alternativa a ser considerada para la transmisin punto a punto de grandes volmenes de informacin sobre grandes distancias. La capacidad del canal inalmbrico para transportar informacin depende de su ancho de banda, el cual a su vez es funcin de la frecuencia de operacin del sistema.De forma general, a la radiacin electromagntica con frecuencias por encima de 1 GHz se les denomina microondas; la mayora de los sistemas inalmbricos de alta capacidad opera a frecuencias de microondas. En lo sucesivo, nos referiremos a los sistemas inalmbricos de transmisin punto a punto como radioenlaces. Los radioenlaces ocupan una posicin de considerable importancia en el campo de las telecomunicaciones, y en muchos sentidos son fuertes competidores de los sistemas de transmisin basados en cable o fibra ptica. El correcto diseo de un radioenlace produce un sistema de alta calidad, capaz de transmitirgran cantidad de informacin de manera econmica y eficiente.La seleccin de la banda de frecuencias en la que opera un sistema de radiocomunicaciones depende de muchos factores. En el extremo superior de las bandas deMicroondas la directividad de las antenas aumenta, el enlace es ms sensible a la presencia de obstculos, y el ancho de banda disponible es mayor. Por otra parte, las prdidas de propagacin, los desvanecimientos y la figura de ruido de los receptores aumentan con la frecuencia; asimismo la potencia que un transmisor puede generar tiende a disminuir al aumentar la frecuencia, mientras que el costo del mismo tiende a elevarse. En la parte baja del espectro de UHF los ruidos atmosfricos y los producidos por el hombre son de mayor importancia; sin embargo estas frecuencias ms bajas tienen ciertas ventajas: pueden cubrirse distancias ms grandes con mayor tolerancia a las obstrucciones en el trayecto del enlace; adicionalmente los equipos son menos costosos. En el estado actual de la tecnologa, las frecuencias de las seales o portadoras empleadas en los radioenlaces varan desde varios cientos de MHz hasta aproximadamente 60 GHz.El empleo de las bandas de microondas en los radioenlaces obedece a dos razones principales: La transmisin por microondas garantiza un ancho de banda importante, lo cual es necesario si se requiere la transmisin de un gran volumen de informacin. A frecuencias de microondas es relativamente fcil construir antenas altamente directivas, las cuales permiten dirigir la radiacin electromagntica emitida por ellas hacia una localizacin especfica, a semejanza del haz de luz proyectado por una linterna. Por otra parte, la posibilidad de emplear antenas con alta directividad permite operar con bajas potencias. Como consecuencia, los radioenlaces operan en lnea de vista; es decir, debe existir visibilidad radioelctrica entre los extremos transmisor y receptor.Dentro de la banda de microondas, la sub-banda comprendida entre 4 y 8 GHz fue la primera en ser usada en enlaces de radio de alta capacidad con longitudes tpicas de 30-50 km. Este segmento de frecuencias es conocido como la `banda noble' debido a sus excelentes caractersticas de propagacin. La saturacin del espectro radioelctrico ha hecho necesario migrar desde la banda noble hacia frecuencias cada vez ms elevadas; sin embargo, por encima de los 10 GHz se produce atenuacin severa por hidrometeoros y gases atmosfricos, lo que limita significativamente la distancia que puede ser cubierta cuando se opera a tales frecuencias. Un radioenlaceopera en el modo full dplex; es decir, el radioenlace permite transmitir y recibir Simultneamente. Por esta razn, cuando se designa una frecuencia de operacin en realidad se estn designando dos frecuencias: una de `ida' y otra de `retorno'.En comparacin con los sistemas de transmisin basados en cable o fibra ptica, un radioenlace ofrece las siguientes ventajas: Total flexibilidad en cuanto a la capacidad del sistema: el cual puede configurarse para soportar desde unos pocos canales telefnicos hasta aplicaciones que demandan un gran ancho de banda. En aquellas aplicaciones donde la posibilidad de expansin es importante, un radioenlace puede instalarse inicialmente con slo unos cuantos circuitos de comunicaciones. La capacidad puede ser expandida posteriormente de acuerdo a la demanda, aadiendo equipos de multicanalizacion o nuevos canales de microondas. Adicionalmente, varios canales de microondas pueden utilizar simultneamente las antenas, guas de onda, estructuras de soporte y fuentes de poder ya instaladas. Los tiempos de instalacin y puesta en marcha son significativamente menores. Este es un factor de gran importancia en instalaciones temporales, en circunstancias en las que el tiempo de instalacin est severamente limitado o en situaciones de emergencia. Con frecuencia, un radioenlace es la alternativa ms econmica para suministrar servicios de telecomunicaciones en aquellos lugares en los que no existe la posibilidad de expandir la infraestructura existente de cable o fibra ptica, como por ejemplo en zonas rurales o en zonas urbanas densamente urbanizadas.Esta ventaja econmica es aun ms importante cuando es necesario operar bajo condiciones climticas o topogrficas adversas.El sistema puede poseer movilidad, la cual apoya la productividad y la efectividad con la que se presta el servicio.Entre algunas aplicaciones tpicas de los radioenlaces podemos nombrar: Redes de transporte para operadoras de telecomunicaciones regionales y de larga distancia. Redes de transporte para operadores de sistemas celulares fijos y mviles. Redes privadas para compaas de suministro de energa, necesarias para proveer tanto comunicaciones como funciones de telemetra y control. Redes corporativas. Redes de distribucin de TV. Enlaces temporales para la transmisin de eventos deportivos, polticos, etc. o para proveer comunicaciones en situaciones de emergencia. Proveedores de servicios internet.El diseo e instalacin de un radioenlace supone costos que, aunque menores que los asociados a otros sistemas de telecomunicaciones, son sin embargo importantes.Por lo tanto, a fines de justificar la inversin, es absolutamente necesario que la capacidad de informacin del sistema sea alta; en consecuencia, en un radioenlace es imperativo que el ancho de banda disponible sea considerable y que el porcentaje de tiempo durante el cual el sistema no est disponible sea tan pequeo como sea posible.La bondad de un radioenlace se evala en trminos del cumplimiento de objetivos de calidad y disponibilidad. En un radioenlace analgico, los objetivos de calidad estn definidos por el porcentaje de tiempo durante el cual se mantiene una determinada relacin seal/ruido; en tanto que para un radioenlace digital los objetivos de calidad dependen del porcentaje de tiempo durante el cual la tasa de bits errados o BER Bit Error Rate) no supera un determinado valor. La disponibilidad, por otra parte, est relacionada con el porcentaje de tiempo durante el cual el radioenlace se mantiene operativo cumpliendo los objetivos de calidad. La calidad y la disponibilidad del enlace determinan en primer lugar la capacidad de informacin del sistema, y en segundo lugar la satisfaccin de los usuarios que eventualmente pagan por el servicio.Anatoma de un Radioenlace.Aunque las redes de comunicaciones basadas en radioenlaces varan mucho en cuanto a sus dimensiones y capacidad, podemos sin embargo identificar ciertas partes de las mismas en base a su capacidad de transmisin, las cuales se aprecian en laFig. 1.1:

El backbone constituye el espinazo de la red, y por lo tanto debe ser capaz de transmitir un gran volumen de informacin. Las troncales secundarias llevan trfico a menor velocidad desde el backbone hasta localidades que sirven de centros de distribucin, desde las cuales los accesos llevan el trfico hasta los usuarios finales del sistema. Cada una de estas partes constituye un radioenlace punto a punto.Un radioenlace punto a punto consta de un cierto nmero de estaciones, las cuales estn situadas a lo largo de una determinada ruta que enlaza las denominadas estaciones terminales. Tal como su nombre lo sugiere, las estaciones terminales se encuentran en los extremos del radioenlace, y en ellas son originadas y/o recibidas las seales que son transmitidas, a las que en lo sucesivo se denominara seales de banda base.La banda base est constituida por la seal compuesta que modula una portadora de microondas, pudiendo incluir uno o varios tipos de informacin (audio, video o datos) utilizando tcnicas de multicanalizacion por divisin de frecuencia (FDM, Frequency Division Multiplexing) o por divisin de tiempo (TDM, Time Division Multiplexing).En las estaciones terminales una portadora de microondas es modulada con la seal de banda base, amplificada y aplicada a una antena para ser radiada hacia las estaciones intermedias que se encuentran a lo largo de la ruta, las estaciones repetidoras, las cuales pueden ser pasivas o activas. Una repetidora pasiva es simplemente una superficie construida para que la seal de microondas incidente sobre ella sea reflejada en la direccin de la siguiente estacin en el enlace. Una repetidora activa, por otra parte, recibe la seal de microondas, la amplifica, cambia la frecuencia de la portadora para evitar interferencia con otras repetidoras vecinas, y la re-transmite hacia la prxima estacin. En determinadas estaciones repetidoras las seales de banda base pueden ser reconfiguradas agregando o retirando trfico de la portadora de microondas, tal como ocurre en la Estacin C de la Fig. 1.2. Al espacio existente entre un par de estaciones consecutivas se le denomina salto o vano; las distancias cubiertas por los vanos varan tpicamente entre 20 y 70 kilmetros.

Las antenas comnmente usadas en un radioenlace son reflectores parablicos cuyo tamao depende de la banda de frecuencias en la que opera el enlace: a mayor frecuencia el tamao de las antenas ser menor. Este tipo de antenas proporcionan alta directividad, bajo nivel de lbulos secundarios y un gran ancho de banda, siendo posible operar simultneamente en varias frecuencias con una misma antena (por ejemplo en 2, 4 y 6 GHz). Debido a la alta directividad de las antenas es necesario procurar un correcto alineamiento de las mismas en cada vano para asegurar visibilidad radioelctrica entre las estaciones.A fin de minimizar la posibilidad de que se produzca interferencia entre las estaciones del enlace, es necesario escoger con gran cuidado las frecuencias y las polarizaciones con las que se va a operar en cada vano. A la disposicin de frecuencias y polarizaciones a utilizar se le denomina plan de frecuencias; la UIT-R provee recomendaciones en las que se especifica el procedimiento para disear dicho plan.La potencia recibida en un enlace de microondas est sujeta a variaciones aleatorias debido a cambios en las condiciones de la atmosfera y a trayectorias mltiples seguidas por las ondas electromagnticas entre las antenas. Esta variacin aleatoria de la potencia recibida se conoce como desvanecimiento. El desvanecimiento depende de factores tales como la longitud de los vanos, la frecuencia de operacin, y las caractersticas geogrficas y climticas. En consecuencia, es necesario tomar en cuenta la posibilidad de que se produzca desvanecimiento en el diseo del sistema. En este sentido la calidad y la disponibilidad de un enlace estn definidas en trminos probabilsticos, ya que la presencia de desvanecimiento introduce un elemento de aleatoriedad en la operacin del sistema. Por estas razones la calidad y la disponibilidad de un radioenlace se especifican en trminos del porcentaje de tiempo que las mismas se mantienen dentro de lmites pre-establecidos.Un radioenlace debe proveer un alto nivel de confiabilidad; es comn disear sistemas que garanticen una disponibilidad mayor o igual al 99.9 %. Para alcanzar tales niveles de confiabilidad es necesario contar con canales adicionales de respaldo que puedan ser puestos en servicio en caso de que se produzca una falla en el canal regular.Radioenlaces Analgicos.Los radioenlaces analgicos permiten la transmisin de cientos o miles de canales de voz, empleando tcnicas convencionales de modulacin FM y multicanalizacion por divisin de frecuencia (FDM/FM, Frequency Divisin Multi-plexion/Frequency Modulation).En un sistema convencional de transmisin analgica FDM/FM el espectro de la banda base est compuesto por un cierto nmero de canales telefnicos dispuestos uno al lado del otro; cada canal posee un ancho de banda de 4 kHz (3.1 kHz ms 0.9 kHz de banda de guarda), siendo el espectro de cada canal el de una seal de banda lateral nica con portadora suprimida (Single Side Band Suppressed Carrier, SSB/SC).Aunque la capacidad de un radioenlace analgico est especificada en trminos del nmero de canales telefnicos que este puede manejar, ello no quiere decir que no puedan incluirse en la banda base otros tipos de informacin tales como video o datos. As, por ejemplo, un sistema de alta capacidad puede utilizarse para transmitir un canal de TV con calidad NTSC (el cual ocupa un ancho de banda de 6 MHz, equivalente a 1500 canales telefnicos) junto con 600 o 900 canales de telefona en una misma portadora de microondas.

Jerarquas Digitales.Dentro de un sistema de transmision digital los canales digitales son combinados mediante multiplexores (abreviado MUX) para formar seales binarias con mayor velocidad, proceso que se realiza por etapas de acuerdo a jerarquas digitales estandarizadas por la Union Internacional de Telecomunicaciones. Dichas jerarquas consisten en secuencias ordenadas de velocidades de informacin, cada una de las cuales constituye un orden jerarquico. La unidad bsica dentro de esta jerarqua es un canal de 64kbps, el cual corresponde a un canal de voz digitalizada PCM (Pulse Code Modulation).Un radioenlace puede ser clasificado en terminos de su capacidad y de la jerarqua que soporta, PDH o SDH. En los radios PDH la interfaz mas comun es la E1 (2Mbps), siendo posible multiplexar varios tributarios E1 paraproducir canales PDH de orden superior. En el caso de los radios SDH, las interfaces mas comunes son la STM-0, STM-1 y STM-3, empleandose multiplexores para obtener las velocidades necesarias a partir de canales E1.

Repetidores.Tal como se hizo notar anteriormente, un radioenlace requiere de estaciones repetidoras, las cuales son en esencia una combinacion de receptor y transmisor. Basicamente hay tres tipos de repetidor: los de banda base, los heterodinos o de IF, y los repetidores pasivos.

La Fig.1.14 muestra un repetidor de IF, en el cual la portadora de RF (Radio Frequency) es convertida en una senal de IF que es posteriormente amplificada y retransmitida como una portadora de microondas. En este tipo de repetidor la senal no es demodulada mas alla de la etapa IF, es decir, la informacion contenida en la banda base no es modificada. De esta manera se evitan incrementos innecesarios en el ruido y la distorsion de las senales transmitidas.En un repetidor de banda base o drop-insert como el mostrado en la Fig.1.15 la portadora de RF recibida es convertida en una senal de IF que es luego demodulada hasta recuperar la banda base. Esto permite agregar o retirar trfico para cumplir

Con las necesidades de enrutamiento de la informacion en el sistema. Por ejemplo, se podran agregar o retirar canales de voz a la banda base, dependiendo del origen o destino de las diferentes llamadas. En el caso de la transmision de canales telefonicos, el equipo que realiza la modificacion de la banda base se denomina un multicanalizador, mientras que en un sistema digital el retiro y adicion de canales se realiza a traves de un multiplexor/demultiplexor (MUX/DMUX). Una vez que la senal de banda base ha sido reconfigurada en el multicanalizador (oporelMUX/DMUX), ella es utilizada para modular una portadora de IF, la cual es posteriormente convertida nuevamente en una portadora de microondas.Los repetidores pasivos redirigen las senales de microondas que inciden sobre ellos hacia una direccion particular. Ejemplos de este tipo de repetidor son una superficie reflectora convenientemente orientada, o dos antenas conectadas en configuracion espalda contra espalda o back-to-back, como se muestra en la Fig.1.17. Este tipo de repetidor se emplea cuando no existe lnea visual entre dos estaciones relativamente cercanas pero es posible escoger un punto apropiado en la vecindad de una de ellas.

Superficie reflectora Antenas back-to-backFigura 1.17: Repetidores pasivos.

Plan de Frecuencias.La UIT emite regulaciones para las administraciones de telecomunicaciones de cada nacin, las cuales establecen normas para la gerencia del espectro radioelctrico.Estas regulaciones limitan el nmero de frecuencias usadas en un sistema de radiocomunicacin al mnimo necesario para proveer un servicio satisfactorio. En el caso de los radioenlaces el conjunto de frecuencias disponibles est contenido en Planes de Frecuencias, comunes a todos los pases miembros de la UIT. El uso del espectro radioelctrico est gobernado por procedimientos internacionales de planificacin y coordinacin del uso de frecuencias, por lo que es necesario seguir ciertas reglas bsicas para utilizar el espectro disponible de la manera ms eficiente; en la prctica, esto significa que todas las frecuencias empleadas en un radioenlace deben ser escogidas apartir de un plan de frecuencias establecido por la UIT o por el organismo regulador local. En Venezuela tal organismo es la Comisin Nacional de Telecomunicaciones (http://www.conatel.gov.ve).La razn de ser del plan de frecuencias es que los canales de radio empleados en un radioenlace deben estar lo suficientemente separadas en frecuencia cuando la discriminacin de las antenas o las prdidas producidas por el relieve no proveenla necesaria supresin de las semanales interferentes. El grado de separacin - llamado separacin entre canales adyacentes - depende del ancho de banda transmitido.Esta separacin debe ser tan pequea como sea posible para proporcionar un plan econmico, garantizando al mismo tiempo una reduccin de la potencia de las seales interferentes.Un radioenlace emplea dos frecuencias distintas en cada vano: una de ida y otra de retorno. La separacin entre estas frecuencias (denominada separacin dplex) depende de las caractersticas de los filtros en el receptor, los cuales deben suprimirla banda de frecuencias asociada al canal de transmisin. La separacin dplex es especificada en el plan de frecuencias: a mayor separacin dplex, ms sencilla la realizacin de los filtros en el receptor.Otro aspecto que debe tomarse en cuenta en el diseo del plan de frecuencias es la aparicin de productos de intermodulacin. Los productos de intermodulacin surgen cuando ms de una radiofrecuencia est presente en un sistema electrnico debido a la no-linealidad de sus componentes. Es necesario evitar que los productos de intermodulacin produzcan interferencia sobre un tercer equipo; lo que se logra con una adecuada separacin de canales en el plan.Como es bien sabido, las seales de radiofrecuencia no se detienen en las fronteras entre pases; por esta razn son necesarios acuerdos entre los organismos reguladores del espectro radioelctrico, los cuales son establecidos internacionalmente por la Unin Internacional de Telecomunicaciones.A la luz de lo anteriormente expuesto, los objetivos del plan de frecuencias pueden resumirse en los siguientes puntos: Permitir la compatibilidad de varios sistemas que operan en una misma regin geogrfica Lograr un mejor rendimiento del espectro Facilitar planes de interconexin internacional Disminuir las interferencias Facilitar el diseo de equipos y su compatibilidadPlanes de Frecuencia Internacionales.A nivel internacional, las bandas de frecuencias destinadas a los radioenlaces de microondas han sido fijadas por el Buro de Radiocomunicaciones de la UIT; los planes de frecuencias resultantes son publicados en forma de recomendaciones o reportes. De esta forma, el espectro disponible se encuentra dividido en bandas para laRegion1 (Europa y Africa), Region2 (America) y Region3 (Asia y Oceana).Cada par transmisor-receptor en un enlace unidireccional (as como sus antenas, guas de onda y el medio de propagacion entre las antenas) se conoce como una seccion radioelectrica. En una seccion radioelectrica una portadora de microondas ocupa un canal de radio. Los planes de frecuencias recomendados por la UIT estan basados en los siguientes principios:Las secciones radioelectricas asociadas a cada una de las direcciones en un vano deben usar diferentes canales. Aunque es teoricamente posible que ambas direcciones compartan un mismo canal, en la practica esto es difcil de lograr.Las secciones radioelectricas adyacentes que pertenecen a un mismo enlace no pueden usar el mismo canal de ida, debido al riesgo de re-alimentacion entre el transmisor y el receptor en las estaciones repetidoras. La Fig.6.14 ilustra esta situacion.Las secciones radioelectricas adyacentes que pertenecen a un mismo enlace pueden usar los mismos canales siempre que el canal de ida en una seccion sea el canal de retorno en la otra seccion y viceversa.Aquellos planes que emplean dos frecuencias (en los que secciones radioelectricas alternas hacen uso de los mismos canal es de ida y retorno) pueden ser vctima de interferencias por sobre alcance en condiciones de propagacion excepcionalmente buenas. Un ejemplo de este tipo de interferencia se muestra en la Fig.6.5.En aquellos casos en los que no es apropiado un plan a dos frecuencias es posible utilizar un plan conun numero mayor de frecuencias (4 por ejemplo), incrementando la distancia entre aquellas secciones que emplean un mismo canal en una direccion y reduciendo por consiguiente el riesgo de interferencia.Posteriormente se explicaran en mayor detalle los planes a dos y a cuatro frecuencias.

Figura 6.14:Interferencia porre-alimentacion.

Plan a 2 Frecuencias.La solucion mas conservadora en terminos de reutilizacion del espectro es emplear un unico par de frecuencias en un enlace. Con este tipo de plan ha y dos importantes fuentes de interferencia que deben ser consideradas: la interferencia por trayectos adyacentes y la interferencia por sobre alcance.

La unica manera de mantener los niveles de interferencia bajo control en esta situacion es mediante el uso de antenas de alta calidad con lobulos secundarios reducidos.Plan a 4 Frecuencias.Si la discriminacion a la polarizacion ortogonal y las perdidas producidas por el relieve son insuficientes para mantener la interferencia por sobre alcance bajo control, sera necesario utilizar un segundo par de frecuencias. De este modo, la frecuencia y la polarizacion seran alternadas cada dos vanos, Con esta disposicion de canales la senal interferente por sobre alcance proveniente de la estacion I alcanza la estacion III con diferente frecuencia y polarizacion, disminuyendo la severidad de la interferencia.Asignacion de Canales en un Radioenlace.Una vez seleccionado un plan de frecuencias, el siguiente paso es asignar canales a cada uno de los vanos del sistema con el proposito de que la interferencia sea minimizada. Para ello los canales con los que cada estacion opera son seleccionados empleando una metodologa que garantiza que la separacion entre canales y la eleccion de las polarizaciones es la adecuada para prevenir la mayora de los problemas de interferencia dentro del sistema.6.8.1. Consideraciones Generales.En primer lugar se requiere un dibujo a escala de la distribucion geografica del sistema; en dicho dibujo las distancias y los angulos entre trayectos deben estar representados con exactitud. La Fig.6.16 muestra un ejemplo simplificado de este tipo de representacin.

El disenador que selecciona las frecuencias que seran usadas en un radioenlace por lo general esta obligado a usar varias veces los mismos canal es en una misma area geografica, o aun en una misma estacion, lo que se denomina reuso de frecuencias. Cuando un enlace esta compuesto de varios vanos que operan en una misma direccion se tiene operacin paralela, en contraste con la operacion ramificada, en la que varios vanos comparten una misma estacion nodal. Para cada vano se tendran como mnimo dos canales: uno de ida (Tx) y otro de retorno (Rx). Las frecuencias de transmision y de recepcion por lo general estaran pareadas: por ejemplo, si la frecuencia Tx es la numero 1 del plan, la frecuencia Rx sera la 1. De esta manera, en el mapa de la red se indicara en cada vano el numero que corresponde al par empleado. Adicionalmente, es necesario especificar la polarizacion con la que operaran los canales asociados a un vano. Por ejemplo, la notacion 1V da a entender que en un vano se emplearan los canales 1 y 1 con polarizacion vertical.Todas las frecuencias Tx en una misma estacion deben ser escogidas de una misma sub banda, que por lo general es la sub-banda inferior. Las estaciones que transmiten enlasub-banda inferior seran denominadas estaciones A. Si una estacion es designada como estacion tipo A, su receptor operara en la sub-banda superior (B). En consecuencia, las asignaciones de la frecuencia Rx es automatica una vez que la frecuencia Tx ha sido asignada.