Lecture 19 Análisis de Radiopropagación - P9x

7/31/2019 Lecture 19 Anlisis de Radiopropagacin - P9x

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TCNICAS DE ALTA FRECUENCIA

Conferencia 11: Anlisis deRadiopropagacin

Instructor: Israel M. Zamora,MSc Telecom Management

Profesor Titular, Departamento de Sistemas Digitales yTelecomunicaciones.

Universidad Nacional de Ingeniera


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2011 I. Zamora Unidad II: Analisis de laradiopropagacion

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Objetivos

Estudiar modelos de propagacin empricos paramacroclulas

Estudiar los modelos de prediccin de prdidas bsicas

de propagacin para Microclulas en entorno de Exterior.

Estudiar los modelos de prediccin de prdidas bsicasde propagacin para Microclulas en entornos de calles.


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Contenido Variabilidad de la propagacin Propagacin en Exterior Modelos para Macroclulas

Modelo de Okumura Modelo Okumura-Hata Modelo Hata y su extensin COST-231 Modelo de Lee Modelo Ibrahim y Parson

Microclulas Exterior Modelo de Ikegami Modelo Walfish-Bertoni Modelo Walfish-Ikegami Cost 231 Modelo de Xia Modelo de Lee Otros modelos existen y se desarrollan...

Street Microclulas Modelo Ley Potencial de pendiente dual (LOS) Modelo Lund (LOS) Modelo ITU 8/1 Modelo Lund (NLOS) Modelo Dresde (NLOS)


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Variabilidad de la Propagacin


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Variabilidad de la Propagacin


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BS En comunicaciones inalmbricas mviles los

principales fenmenos de propagacin enVHF/UHF son: Reflexin Difraccin Dispersin


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Propagacin en Exterior

2011 I. Zamora Uni2 - Anlisis deRadiopropagacin

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Vamos a ver a la propagacin de un transmisor en un entorno deexterior (outdoor) El rea de cobertura en torno a un transmisor se llama clula.

El rea de cobertura se define como el rea en la que la prdida en eltrayecto se encuentra en o por debajo de un valor dado.

La forma de la clula se modela como hexagonal, pero en la vida

real tiene formas mucho ms irregular. Al jugar con la antena (inclinacin y cambiar la altura), el tamao de

la clula se puede controlar.

Vamos a mirar a las caractersticas de propagacin de los tres

ambientes al aire libre Propagacin en macroclulas Propagacin en microclulas Propagacin en microclulas de calles


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Macroclulas


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Estaciones base en puntos de altos La cobertura de varios kilmetrosLa prdida media de trayectoria en dB tienedistribucin normal

Prdida media de trayectoria es el resultado dediversas y de muchos lo largo de un gran nmerode obstculos

Cada uno aportando un factor multiplicativo aleatorio

Se convierten en dB, esto da una suma de variables

aleatorias La suma se distribuye normalmente por el teorema

del lmite central


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Modelo de Okumura

G(AREA))G(h)G(h(f,d)AL(dB)L retemufsOkumura

m10h3m3h20log)G(h

3mh3h

10log)G(h

30mh1000m200h20log)G(h

rerere

rere

re

tete

te

Donde Lfsson las prdidas de propagacin en espacio libre (Friis), Amu(f,d) es laatenuacin media relativa al espacio libre, hte y hreson la alturas efectivas de las antenasde estacin base y del mvil, y G(hte) y G(hre) son sus factores de gananciasrespectivas, y GAREA es la ganancia debido al tipo de entorno.

Parmetro Restriccin

Rango de frecuencia (f) 150 MHz 1920 MHz

Distancia EB Terminal (d) 1 Km 100 Km

Altura de antenas EB (hte) 30 m 1000 m

Altura de antenas Terminales (hre) Hasta 10 m

Uno de los masusados en entorno

urbano El modelo puede

expresarse como:


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Atenuacin mediarelativa al espaciolibre Amu(f,d)

Atenuacinmedia

,A(f,

d),(dB)

Frecuencia f (MHz)

Modelo de Okumura

rea Urbana


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Factor deganancia de laaltura de la antenade la EstacinBase G(hte)

Modelo de Okumura


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11

Factor deganancia de laaltura de la antenadel terminal mvilG(hre)

Modelo de Okumura


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Modelo de Okumura

Factor decorreccinG(AREA)

Frecuencia f (MHz)

FactordeCorreccin,

GAREA

(dB)


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Modelo Okumura-Hata

Modelo de Hata (conocidotambin como frmula de

Okumura-Hata) es unaformulacin emprica de lasprdidas de trayectoriasmostradas en las grficas deOkumura. El modelo de Hatapara el clculo de prdidas en unentorno urbano es:

blog(d))]log(h6.55[44.9)a(h)log(h13.82-log(f)26.1669.55(dB)L

te

reteUrbana-HataOkumura

hte:Altura de antena en estacin base (m)hre:Altura de antena del mvil (m)

f: Frecuencia (MHz)d: Distancia de separacin entre Tx y Rx (Km)a(hre): Factor de correccin de la altura de laantena mvil (ver diapositiva 51).

Parmetro Restriccin

Rango de frecuencia (f) 150 MHz 1500 MHz

Distancia EB Terminal (d) 1 Km 20 Km

Altura de antenas EB (hte) 30 m 200 m

Altura de antenas Terminales (hre) 1 m - 10 m

1) Donde el exponenteb=1parad < 20Km.

2) Ver ajuste en diapositiva 52para distancias mayoresde 20Km.


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Modelo Okumura-Hata

La formula de Okumura-Hata est especialmente concebida para aplicaciones aradiocomunicaciones mviles. De ah el rango de alturas hre .

Proporciona una prdida bsica de propagacin de tipo medio, para cualquier punto deuna ciudad, ya que no tiene en cuenta los efecto del entorno al receptor.

La altura efectiva de la antena transmisora (EB) es la altura del centro de radiacin dela antena sobre el nivel medio del terreno elevado entre dos distancias de referenciasd1 y d2, como se indica a continuacin. Si d es la distancia de cobertura, se tiene:

15Kmd15d3d

15Kmd8dd3d8Kmd1ddd/4d

21

21

21

1hi

kii1i

1ii

12re xx2ccdd 1h

El nivel medio del terreno es:

donde las xi son abscisas del perfil (distancias) y las ci sus cotas respectivas yxk=d1, xh=d2 son las distancias lmites.


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15

Modelo Okumura-Hata

re00te hchh

La altura efectiva de la antena, es:

Siendo h0 la altura sobre el suelo y c0 la cota del terreno en el pie del mstil dela antena.

En medio urbanos para ciudades con poco desnivel puede tomarse hte igual ala altura sobre el suelo h0.

El trmino a(hre) es una correccin que depende de la altura de la antena delmvil.

Para una altura hre=1,5mse tiene que a(hre)=0

Para otras alturas, a(hre)depende del tipo de ciudad como se indica en lasdiapositivas siguientes.


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Modelo Okumura Hata

Factor de correccin para ciudades de distintos tamaos:

dB0.8]log(f)[1.56-h0.7]-log(f)1.1[)a(h rere

dB1.1-)].54h8.29[log(1)a(h 2rere

dB4.97-)].75h3.2[log(11)a(h 2rere

1) Para ciudades con tamao pequeo a mediano.

2) Para ciudades con tamao grande:

2.a) Con f 300MHz

2.b) Con f > 300MHz


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Modelo Okumura Hata Suburbana y Rurales

1) Para ciudades en entorno Suburbano

2) Para ciudades en entorno Rural

5.4)]2[log(f/28-(dB)L(dB)L 2Urbana-HataOkumuraSuburbana-HataOkumura

40.94)18.33log(f

)]4.78[log(f-(dB)L(dB)L 2Urbano-HataOkumuraRural-HataOkumura

AJUSTE PARA EXPANDIR LA DISTANCIA:Cuando se aplica el modelo para distancias mayores de 20 Km el exponente bdebe calcularse usando la siguiente expresin:

8.005.0log00107.0000187.014.01 dhfb te


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Modelo Hata y su extensin COST-231

La frmula de Hata no tiene en cuenta la influencia de la ondulacin del

terreno ni los efectos derivados del grado de urbanizacin y es vlida slopara frecuencias menores de 1500MHz.

El Grupo Europeo COST-231 ha extendido el Modelo de Hata a 2GHz paracubrir las bandas de los sistemas de telefona mvil DECT y DCS-1800. Elmodelo aplica a frecuencias desde 1500MHz hasta 2000MHz, alturas deantena en estacin base de 30m a 200m, altura de antenas en terminal

mvil de 1m a 10m, y distancias de 1 a 20Km. El proyecto Hata COST-231 en Europa mejor el modelo Okumura-Hata para

usarse en lasbandas DCS/PCS. El modelo bsico describe la prdida de propagacin en un ambiente urbano

pero se pueden aplicar un nmero de factores de correccin para extenderloa cualquier ambiente.

El modelo Okumura-Hata y su extensin Hata COST-231 es uno de los masampliamente utilizados en Celulares/PCS debido a su simplicidad yprecisin.


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Modelo Hata COST-231

La prdida depropagacin en un

ambiente urbano en elrango PCS se calculacomo:

Hata!-OkumuraModeloel

enqueigualcalculase)a(h re

anosmetropolitcentroyurbanasciudadesdB3

suburbanasareasyruralespequeas,ciudadesdB0CM

Mte

reteUrbana-231COSTHata

Clog(d))]log(h6.55[44.9

)a(h)log(h13.82-log(f)33.946.3(dB)L

hte:Altura de estacin base (m)hre:Altura del mvil (m)f: Frecuencia (MHz)d: Distancia (Km)a(hre): Factor de correccin deantena mvil

Parmetro Restriccin

Rango de frecuencia : (f) 1500 MHz 2000 MHz

Distancia EB Terminal :(d) 1 Km 20 Km

Altura de antenas EB: (hte) 30 m 200 m

Altura de antenas Terminales: (hre) 1 m - 10 m


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Modelo de Lee(1/8)

Este mtodo fue originalmente desarrollado para la banda de 900MHz y fue

presentado para dos modos de propagacin:REA-A-REAPUNTO-A-PUNTO

El modelo incluye un factor de ajuste de frecuencia que puede ser usadopara incrementar analticamente el rango de frecuencia.

Este modelo es realmente un modelo de potencia modificado con factoresde correccin: para las alturas de las antenas para la frecuencia

Una aplicacin tpica implica tomarmediciones de las prdidas de

trayectoria en la regin objetivo y luego ajustar los parmetros del modelode Lee para adecuar dicho modelo a los datos de las mediciones.


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21

Modelo de Lee (2/8) 1. MODO REA-A-REA: Lee usa unas prdidas media de referencia a una milla, o un kilmetro segn

la implementacin, denominadoLo,as tambin la pendiente de la curva deprdida de trayectoria, en dB/decada, y un factor de ajuste Fo. Las prdidasmedia a la distancia d estn dadas por:

)()log(10)log( dBFdLL oo

La pendiente de la curva de prdidas, ,es el exponente de la ley deprdidas exponenciales (expresada como un multiplicador dB). Algunosvalores empricos para las prdidas de referencia a 1Km y la pendiente de lacurva de prdidas de trayectorias se muestran en la tabla 7.2. Los datospara cualqueir aplicacin dada, variarn de estos datos, pero deben estar enel mismo orden de magnitud. La base inicial de esta estimacin es lasiguiente:

idre

idte

c

dBdBG

dBdBG

MHzf

14.20

14.86900


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2011 I. Zamora Uni2 - Anlisis deRadiopropagacin 22

Modelo de Lee (3/8)


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Modelo de Lee (4/8)

1. MODO REA-A-REA (Continuacin):

El factor de ajuste Foen realidad est comprendido de cinco factores deajustes, indicados como:

54321FFFFFF

o

Correccin paraganancia (Gre) deantena del mvilAjuste de

frecuencia (f)Correccin altura(hre) de antena de

mvilCorreccinganancia (Gte) de

antena deestacin base

Correccin altura(hte) de antena de

estacin base


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Modelo de Lee (5/8)

2

1 4830

.

(m)hF te

5. Correccin para ganancia (Gre) de antena del mvil

4. Ajuste de frecuencia (f)

3. Correccin altura (hre) de antena de mvil

2. Correccin ganancia (Gte) de antena de estacin base

1. Correccin altura (hte) de antena de estacin base

42tegF

33

2

3

(m)h(m)hF re

re

1. MODO REA-A-REA (Continuacin): Las expresiones para cada ajuste son los siguientes:

33

3

(m)h

(m)hF re

re

en MHfnf

F cn

329004

15regF Donde grees la ganancia

relativa a un dipolo demedia onda.

id dBXdB 14.2


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Modelo de Lee (6/8)

2. MODO PUNTO-A-PUNTO: El modo punto-a-punto del modelo de Lee incluye un ajuste para la

pendiente del terreno. Las prdidas media de trayectoria (propagacin) paraeste ajuste estn dadas por:

30log20)log(10)log( effoo

hFdLL

Y las prdidas totales estarn dadas por:

30log20' eff

hLL

Dondeheffest en metros. heffse determina extrapolando la pendiente delmvil de regreso hacia la estacin base y luego se calcula la altura(vertical) de la antena encima de las lneas de extrapoladas (ver figura7.13). El signo del trmino heffes otro caso donde se pueden cometererrores tipogrficos.


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Modelo de Lee (7/8)


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Modelo de Lee (8/8)

Lee indica que la desviacin estndar del error en el modo rea-a-rea es

de 8dBy que el correspondiente al modo punto-a-punto es de 3dB. El coeficiente de ajuste de frecuencia F4 depende del tipo de rea y de

frecuencia utilizada:

en MHfnf

F c

n

c 32

9004

MHzfsin c 4502

MHzfsin c 4503

rea suburbana:

rea urbana:

Otros caos o escenarios deben ser determinados empricamente.


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Modelo de Ibrahim/Parson Este modelo se basa en una serie de pruebas sobre la ciudad de Londres. No presume un modelo general, pero un primer paso para la estimacin de prdidas

en entorno urbano. Este modelo se basa sobre las prdidas en tierra plana junto al factor de desorden, expresado como funcin de fc, Fu, H y U.

El modelo se puede expresar como:

retehhrL log20log40KHF

fdonde u

c 34.018.040

20

9.5094.0 UKy

Hes la altura del terrenodefinida como laaltura realde un pico, cuenca, meseta o valle que seencuentran en cada plaza, o la media aritmtica de las alturas mnimas y mximas que se encuentran enla plaza si no contiene cualquiera de estas caractersticas.

Fu

es el factor de usodefinido como el porcentaje del rea de prueba realmente ocupado por cualquierconstruccin o edificios.

Ues el factor del grado de urbanizacindefinido como elporcentaje de rea de construccindel sitiodentro de la plaza que est ocupada por edificios que tienen cuatro o ms pisos. Para las 24 plazas deprueba en el centro de Londres que fueron analizados, U vari entre 2 y 95%, lo que sugiere que esteparmetro es lo suficientemente sensible para este fin.


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Microclulas

2011 I. Zamora Unidad II: Analisis de laradiopropagacion 29

La propagacin vara muy

significativamente Caractersticas de

propagacin son ms leves

Pequeasdispersiones deretraso de propagacin por

trayectos mltiples

Desvanecimientos pocoprofundosimplican laposibilidad de unamayortasa de transmisin de datos

Utilizado sobre todo en las zonas urbanas muy populadas

Si la antena del transmisor est por debajo de los edificiosalrededor,entonces las seales se propagan a lo largo de las calles:Microclulasde calle


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Microclulas de calle


La mayor parte de la potencia de la seal se propaga a lo largode la calle.

Las seales pueden llegarcon las rutas LOS si el receptor esten la misma calle con el transmisor

Las seales pueden ser alcanzadas a travs de mecanismos depropagacin indirecta, si el receptor dobla en otra calle.


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Microclulas de calles

BA

D

C

log (distance)log (distance)

received power (dB) received power (dB)

A

C

BA

D

Breakpoint

Breakpoint

n=2

n=4

n=2

n=4~8

15~20dB

Building Blocks



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Macroclulas versus Microclulas

Item Macroclulas Microclulas

Cell Radius 1 to 20km 0.1 to 1km

Tx Power 1 to 10W 0.1 to 1W

Fading Rayleigh Nakgami-Rice

RMS Delay Spread 0.1 to 10ms 10 to 100ns

Max. Bit Rate 0.3 Mbps 1 Mbps



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Modelo de Ikegami (1/2)

Este modelo intenta produciruna prediccin totalmente determinista de la intensidadde campo en puntos especificados.

El uso de un mapa detallado de alturas de los edificios permite el trazado de lasformas y posiciones, de las trayectorias de los rayos entre el transmisor y el receptor,con la restriccin de que slo reflejos nicos desde las paredes se tienen en cuenta.

La difraccin se estima utilizando una aproximacin sobre un borde nico en eledificio ms cercano el mvil, y la prdida de la pared de reflexin se supone que esfija en un valor constante.

El escenario que aplica se muestra en la diapositiva 20, y el modelo se expresa como:

8.53

1log10log10log20log10log10 2

r

tecL

whsenfL

hte:Altura encima del nivel de los edificios prximos de la antena de estacin base.h

Bld

:Altura media de los edificioshre:Altura de la antena del mvilw:Anchura de la called: Distancia entre Estacin base y mvilfc: frecuencia de trabajo o portadora.Lr: Prdidas de reflexin iguales a 2.5dB.:ngulo entre la direccin del rayo incidente y la calle.


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Modelo Ikegami (2/2)

hte

hBld

d

w

b

R

T

PQ

hre

hm

alzado

planta

hte

M d l W lfi h B i ( 3)


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Modelo Walfish-Bertoni (1/3)

Un modelo desarrollado por Walfish yBertoni considera las alturas de losedificios y de las cimas de los techos

usando la difraccin para predecir laintensidad media de la seal al nivel dela calle.

Puede aplicarse para alturas de antenatransmisoras no muy elevadas pero porencima de los edificios prximos.

Este modelo puede usarse enestimaciones de clulas y

microclulas.

Parmetro Restriccin

Rango de frecuencia 900 MHz 1800 MHz

Distancia EB - Terminal 0.01 Km 10 Km

Altura de antenas EB 4 m 50 m

Altura de antenas Terminales 1 m - 3 m

hte

hBld

db

R

PQ

hre

hre

T

2011 I. Zamora Unidad II: Analisis de laradio ro a acion

35

M d l W lfi h B i (2/3)


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Modelo Walfish-Bertoni (2/3)

El modelo tiene en cuenta que las ondas principales que desde la antena detransmisin llegan al punto P en el tejado del edificio prximo al mvil,

experimentarn una prdida por difraccin debido a la proximidad entre elrayo TP y los edificios existentes entre T y P.

El conjunto de estos edificios se modela como mltiples pantallas difractorasseparadas entre s una distancia constante igual a b (separacin media entreedificios).

Desde P los rayos principales que alcanzan el reflector son el PR, difractado

en P, y el PQR difractado en P y reflejado en P.

Los parmetros que se utilizan en la caracterizacin del entorno urbano, sonlo siguientes:

hte:Altura encima del nivel de los edificios prximos de la antena deestacin base.

hBld:Altura media de los edificioshre:Altura de la antena del mvilb: Separacin entre edificiosd: Distancia entre Estacin base y mvil


M d l W lfi h B i (3/3)


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Modelo Walfish-Bertoni (3/3) Una ventaja de este modelo es que puede aplicarse incluso si no se dispone

de parmetros del entorno urbano, ya que se proporcionan valores por

defecto, aunque lgicamente, esto da lugar a un aumento en el error deprediccin. El valor de la prdida bsica de propagacin en dB segn estemtodo es:

te

teexh

dhdfA.L

171log18log18log18log157

2

10101010

b

hhbhh

bA reBldreBld

2tanlog20log9

2log5 11010

22

10

te

teh

dhdfA.L

171log18log18log38log215589

2

10101010

donde el ltimo trmino tiene en cuenta la curvatura de la Tierra y la influenciade los edificios est contenida en el trmino A(dB) que vale:

La prdida total se obtendr sumando a las prdidas propuestas por el modelo

a aquellas obtenidas por el modelo de espacio libre, quedando finalmente:


M d l W lfi h Ik i C t 231 (1/6)


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Modelo Walfish-Ikegami Cost 231 (1/6)

Este modelo resulta aplicable en los siguientes entornos:

Clulas pequeas La antena de laestacin base se sita por encima de los tejados de losedificios, en cuyo caso las prdidas de propagacin estn determinadasprincipalmente por la difraccin y la dispersin en los tejados de los edificioscercanos al mvil

Microclulas La antena de la estacin base est situada por debajo de los tejados de los

edificios, estando entonces determinada la propagacin por la difraccin y ladispersin alrededor de los edificios, es decir, los rayos principales se propaganen las calles de modo similar a como lo haran en guas de ondas.



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hte

hBld

d

wb

R

T

PQ

hre

hm

alzado

planta

hte



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Parmetro Restriccin

Rango de frecuencia 900 MHz 1800 MHz

Distancia EB - Terminal 0.01 Km 3 Km

Altura de antenas EB 4 m 50 m

Altura de antenas Terminales 1 m - 3 m

Bldh Altura media de los edificios en m.

teh Altura de la estacin base en m.

reh Altura de la antena mvil en m.

reBldre hhh

Bldtete hhh

f Frecuencia en MHz.

d Distancia entre estacin base y mvil, en Km.

b Separacin entre edificios, en m.

w Ancho de la calle, en m.

ngulo de llegada a la calle.

laresperpendicusonsi,90

paralelassonincidenteondalaycallelasi,0o

o



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oo

oo

oo

ori

rstrts

905555),0.1114(4

553535),0.075(2.5

350,0.357110

L

0Ltomase0,LSi

rtsmsdfs LLLL

)(log20)(log2045.32 KmdMHzfLfs

orirerts LhMHzfwL log20)(log10log102.8

La prdida bsica se evala sumado las prdidas de espacio libre Lfs, ladifraccin multipantalla Lmsdy la difraccin final terraza-calle Lrts.

Con:

Y:

donde:



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500para6154

500para80540para54

.y dhd, h.-

.y dh, h.-h

,

k

tete

tete

te

a

Lmsdes una estimacin de la difraccin por obstruccin mltiple entre la estacin baseY el edificio mas prximo al mvil.

bf -kdkkLL fdabshmsd 101010 log9loglog 00 msdmsd ma L, se toSi L

donde: )h(L tebsh 1log18 10 00 bshte , LhSi

anas.metropolitciudadespara1925514

medio.ciudadsuburbano/entornopara1925704

),-/(f.-

),-/(f.-kf

0para1518

0para18

teBldte

te

d h,/h h-

h,k

Modelo Walfish Ikegami Cost 231 (6/6)


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Si los datos de los edificios y calles son desconocidos se recomienda usar

los valores siguientes como referencia:

o

Bld

90npropagacidedirectorayoalrespectocalleladenOrientaci5.

b/2wcalledeAnchura4.

m,50-20bedificiosentreSeparacin3.

3ma0:tico2.

ticopisosdenmero3hedificioslosdeAltura1.

Modelo Xia (1/6)


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Modelo Xia (1/6)

Este mtodo es similar al anterior (Walfish-Ikegami Cost 231), pero utiliza

como variables explcitas la frecuencia y las alturas de las estacionesbase y mviles,y como variables estimadas la altura media de los edificios yla anchura media de las calles.

No tiene en cuenta el ngulo de llegada del rayo terico principal con ladireccin de la calle.

La prdida bsica se evala igual que el modelo anterior, sumado las prdidas

de espacio libre Lfs, la difraccin multipantalla Lmsdy la difraccin final Lrts.

El mtodo de Xia tiene como novedad la consideracin de tres escenarios depropagacin,en funcin de los valores de la altura de la antena de la

estacin basehtey la altura de los edificios hBld.

rtsmsdfs LLLL

Bldte

Bldte

Bldte

hhiii

hhii

hhi

)

)

)

Modelo Xia (2/6)


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Modelo Xia (2/6)

A los tres escenarios, es comn el procedimiento que estima las prdidas dedifraccin por multipantalla, el cual se establece como:

)2(log20)(log10)(log1028.27 mrMHzfLrts

2/122 )( rehxr

xhre/tan1

Son parmetros geomtricos(Ver figura diapositiva 21)

)(mr

)(mx

)(mw

)(rad

)(mhrereBldre hhh

Distancia del mvil al tejado del edificio difractante

Distancia horizontal del mvil al edificio difractante.Generalmente se toma x=w/2

Anchura media de las calles.

ngulo de difraccin formado por la visual desdeEl mvil al tejado del edificio difractante, con lahorizontal.

Diferencia entre la altura media de los edificios y laAltura de la antena del mvil sobre el suelo.

Modelo Xia (3/6)


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Modelo Xia (3/6)

Escenario 1: Altura de estacin base elevada.

hte

hBld

d

W

b

PQ

hre

hm

hte

r

Bldte hhi )

En este caso las prdidas de espacio libre se estiman como:

Las prdidas de multipantalla se estiman con:


)(log18)(log9)(log9)(log1887.68 KmdMHzfmbmhL temsd

Modelo Xia (4/6)


47/66


Modelo Xia (4/6)

hBld

d

W

b

PQ

hre

hm

hte

r

Bldte hhii )Escenario 2: Antena de estacin base rasante

En este caso las prdidas de espacio libre se estiman como:



2

log10

d

bLmsd

Modelo Xia (5/6)


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Modelo Xia (5/6)

hte

hBld

d

W

b

PQ

hre

hm

hte

r

Bldte hhiii )Escenario 3: Antena de estacin base por debajo de los edificios.En este caso las prdidas de espacio libre se estiman como:



)(log20)(log20)2(log20)('log10)(log1023.35 KmdmbmrMHzfLmsd

r


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Modelo de Lee (1/4)


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Es la versin del modelo de Lee para Microclulas. Es un modelo emprico muy simple para microclulas urbanas bajo alta

densidad, sin embargo toma en cuenta algunos elementos de geometraespecfica de la trayectoria.

Este modelo supone un terreno plano sobre el tamao de clulas de menos de1 km y se supone que hay una fuerte correlacin entre el tamao del edificio y laprdida total de la ruta lo largo de la trayectoria de la propagacin.

Las alturas de las estaciones bases se supone que son menores de 15 m. La prdida en el trayecto total es una combinacin de las prdidas de lnea de

vista LLOSy las prdidas de exceso (B)para tener en cuenta el bloqueo de lasedificaciones:

Modelo de Lee (1/4)

La contribucin de la lnea de vista se determina a travs de un modelo dedoble pendiente con un exponente de la prdidas de trayectoria empricamente

determinado de 4,3 para las distancias ms all del punto de inflexin dtp, a 900MHz, que la distancia en la cual la primera zona de Fresnel toca el suelo:

BLL LOS

rete

tp

hhd

4

Modelo de Lee (2/4)


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Modelo de Lee (2/4)

d

Escenario tipo para modelo de Lee para Microclulas:

Modelo de Lee (3/4)


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Modelo de Lee (3/4)

La atenuacin debido al bloque de la construccin es una funcin emprica de lalongitud de la trayectoria en lnea recta ocupado por edificios, B.As, por ejemplo

en la figura de la diapositiva 37,Bes el siguiente:cbaB

tp

tp

tp

tp

LOS

dsi dd

d

d

ddsi

d

L

log434

log20

4log20

La funcin de atenuacin se ilustra en la figura de la diapositiva 39. La atenuacin alcanza un valor casi constante de 18 dB para las distancias ms all de 150m. Los autores afirman que esta constante se espera que sea variable con el ancho de la calle,

con 18 dB medidos para las calles en el rango de 15 a 18 m. Ningn valor se da para otrosanchos de calle, sin embargo.

Este modelo es incompleto en que los valores slo se dan a 900 MHz. La forma del modelo essin embargo un punto de partida til para ajustar los parmetros para un conjunto particular deconjunto de datos de medicin.

Modelo de Lee (4/4)


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Modelo de Lee (4/4)

Otros modelos existen y otros se desarrollan


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Otros modelos existen y otros se desarrollan...

Otros modelos de inters: Modelo de Sakagami-Kuboi Modelo de Wideband PCS Microcell Otros en desarrollo

Una buena fuente de inters seencuentra en las RecomendacionesUIT-R 529 y UIT-R 1546.

Modelos de Propagacin para Microclulas de Calles


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Modelos de Propagacin para Microclulas de Calles

Se consideran coberturas microcelulares de calles cuando las antenas de lasestaciones bases se sitan bajo los tejados de los edificios, a alturas de 3 a 10m

sobre el suelo. La propagacin ocurre por: Lnea de vista (LOS), es decir, por comunicacin directa en la misma calle Mltiples difracciones en las esquinas y reflexiones laterales en las fachadas de los edificios

(NLOS) en otra calle

En estos entornos no se recomiendan los modelos estudiados anteriormente en losque se suponen que la antena de la estacin base est por encima de losedificios circundantes.

Aunque los modelos Walfish-Ikegami Cost 231 y Xiase ha considerado el caso quelas antenas est mas baja que los edificio, se reconoce tambin que las prediccionesen este caso tienen menos exactitud.

Se han desarrollado por ello, algunos modelos empricos, basados en mediciones,que permiten estimar las prdidas de propagacin en funcin de la distancia y deparmetros geomtricos del entorno. Como modelo, se ven los escenarios LOS y NLOS. Se destaca que estos modelos aplican a una ciudad promedio, Son provisionales y estn sujetos a perfeccionamiento (modelos heursticos) en la medida que se

cuenten con nuevos resultados de medicin.

Se recomienda siempre, contrastar los resultados con mediciones o simulaciones.

Modelo de la Ley Potencial pendiente doble con LOS


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Modelo de la Ley Potencial pendiente doble con LOS

dnL(d)L o log10 11

tp

tpod

dndnL(d)L log10log10 212

DondeLoes la atenuacin a la distancia unitaria de referencia. Estas frmulas se ajustanpara que d est en metros y son vlidas hasta una distancia de 1500m.

La distancia dtpviene dada, aproximadamente por:

rete

tp

hhd

4

Donde hte y hreson las altura de las antenas de laEstacin base y del terminal respectivamente, y

es la longitud de onda.

tpdd

tpdd

El modelo asume que existe Lnea de Vista (LOS) entre la Estacin Base y el Mvil. Se basan enla ley potencial de variacin de la prdida de propagacin con la distancia. Se ha determinado que el coeficiente de prdidas no es constante sino que toma dos

valores, n1 antes de una cierta distancia (punto de inflexin) y n2 mas all de dichadistancia .

Seadtpla distancia del punto de inflexin, (otra vez, para frecuencias altas, la distancia enla cual la primera zona de Fresnel toca el suelo), el modelo se expresa las prdidas en dB,como:

Modelo de Lund con LOS


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Modelo de Lund con LOS

El modelo asume que existe Lnea de Vista (LOS) entre la Estacin Base y el Mvil.

Modelo planteado por la universidad de Lund, Suecia, y es similar al anterior, con ladiferencia que combina la atenuaciones L1 y L2de modo que la transicin seaprogresiva y no abrupta.

El modelo establece, en dB, la siguiente expresin:

4/142

41 log10log10 (d)l(d)lkL(d)

Siendo k una constante de ajuste cuyo valor terico es:

212

1

)(

)(

2

1

nnn

tp

n

dddl

ddl

24

k

Y:

Algunos resultados mostrados por Hernando Rbanos, son:

dBk 4,33log10 13,21 n 35,42 n mdtp 254

Modelo ITU-R 8/1


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Modelo ITU-R 8/1

El modelo asume que existe Lnea de Vista (LOS) entre la Estacin Base y el

Mvil. Modelo planteado por el grupo de estudio de los sistemas de comunicacionesmviles de tercera generacin, IMT 2000, y consta de tres secciones, cuyasexpresiones, en dB,son:

dL(d) log2540

tp

tp

d

dddL

2log40

2log2540)( tptp ddd 42/

tptp

tp

d

d

d

d

dL 4log604log402log2540)(

2/tpdd

tpdd 4

Modelo Lund Cost 231 NLOS (1/3)


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El modelo asume que NO existe Lnea de Vista (NLOS) entre la Estacin Basey el Mvil.

El modelo se basa en la disposicin geomtrica del transmisor y receptor, segnla grfica mostrada abajo en coordenadas cartesianas:

Tx

Rx

1

2

3wd

w1

O X

Y

xt

y



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El modelo asume que NO existe Lnea de Vista (NLOS) entre la Estacin Basey el Mvil.

Segn este modelo, la atenuacin de propagacin desde el Tx a un punto Rxsituado en la zona NLOS es la suma de dos componentes:

1.Atenuacin de Tx al origen de coordinadas O, utilizando el modelo de Lundpara LOS con la distancia xt.

2.Atenuacin adicional de la zona de sombra para la distancia y de Rx al

Origen dada por:

yfyyuyy

yyyfyyuyyuL(y) 2

12

1221

loglog

loglog

0100)(

yyyu donde u(y) es la funcin escaln unidad:




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Donde y1 e y2 son las distancias de referencia que dependen de la semianchurade la callewd y del ngulo que forma la lnea de visual de Tx a la esquina con

la fachada de los edificios, como sigue:

9,462,0

99,222,07,10

2

1

d

d

wy

wy

0

log10)(y

ynyf

La funcin f(y), es:

y0 es la distancia a la cual f(y)=0. Su valor es: 7,192,80 y

Y el exponente vale: 4,23exp13,175,2 n

)(),( mwrad d


Modelo Dresde Cost 231 NLOS (1/3)


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El modelo asume que NO existe Lnea de Vista (NLOS) entre la Estacin Base y el Mvil.

Modelo planteado por la universidad de Dresde, Alemania. Tambin se basa en la TeoraGeomtrica de Difraccin (GTD) y se auxilia el grfico de abajo.

Tx

Rxwd

Wd

d1

d2

E

S

S

ode o esde Cost 3 OS ( /3)



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El modelo considera que la propagacin en la zona NLOS se produce por difraccin en laesquina E que se trata, a efecto de GTD, como una cua de 90.

Se considera que los coeficientes de reflexin en las paredes para las ondas incidentes enellas con polarizacin horizontal son iguales a menos uno ( =-1).

51cos50

1

51cos50

1log20

log107320

,')/(,,')/(,

ss'

s')(s.Lex

exexfs LssLLL )'log(20/4log20

Las prdidas en exceso por difraccin en la cua, en dB, son:

La atenuacin total ser:

( )



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Finalmente, puede reducirse segn expone Hernando Rbanos:

51cos50

1

51cos50

1log20

)'('log10log3071,42

,')/(,,')/(,

ssssL

( )


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2011 I. Zamora Unidad I - Intro a los sist.Radiocomunicaciones 65

Lectura Obligatoria

Comunicaciones Mviles Captulo 3Seccin 3.2.1, 3.5.1 , 3.5.2, 3.5.3, 3.5.4, 3.6.1, 3.6.2 y 3.6.3,

Wireless Communications Captulo 4

Seccin 4.10.6 y 4.10.7

Transmisin por Radio Captulo 3

Secciones 3.17.2 y 3.17.3

Lectura Recomendada Ninguna.


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Lecture 19 Análisis de Radiopropagación - P9x

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