Tema 2 factores que afectan la transmisi n
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Tema 2: Factores que Afectan la Transmisión. Profesora Maria Elena Villapol [email protected] Factores que afectan la transmisi ó n LOS. Atenuaci ó n y distorsi ó n de atenuaci ó n P é rdida en el espacio libre ( Free space loss ) Ruido Absorci ó n atmosf é rica

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Tema 2: Factores que Afectan la Transmisión

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Presentation Transcript


Tema 2: Factores que Afectan la Transmisión

Profesora Maria Elena Villapol

[email protected]


Factores que afectan la transmisión LOS

  • Atenuación y distorsión de atenuación

  • Pérdida en el espacio libre (Free space loss)

  • Ruido

  • Absorción atmosférica

  • Multi trayecto (Multipath)

  • Refracción

  • Ruido termal


Atenuación

  • La fuerza de la señal decrece con la distancia.

  • Los factores de atenuación para los medios no guiados son:

    • La señal recibida debe tener la suficiente fuerza para ser interpretada correctamente por el receptor.

    • La señal debe mantener un nivel más alto que el ruido para ser recibido sin error.

    • Si la atenuación es más alta a altas frecuencias causa distorsión.


Pérdida en el espacio Libre (Free space loss)

  • Es un tipo de atenuación.

  • Con la distancia la señal se dispersa.

  • Es expresada en la siguiente fórmula para antenas ideales:

    • Pr = potencia de la señal de la antena receptora.

    • Pt = potencia de la señal de la antena transmisora

    •  = longitud de la onda portadora

    • d = distancia de propagación entre las antenas

    • c = velocidad de la luz (» 3 * 108 m/s)

      d y  tienen las mismas unidades (e.g., metros)


Pérdida en el Espacio Libre

  • Pérdida en decibelios:

  • Pérdida en decibelios en función de la frecuencia, d esta en Km y f en MHz:


Pérdida en el Espacio Libre


Pérdida en el Espacio Libre

  • Para otras antenas se tiene la siguiente ecuación:

    • Gt = ganancia de la antena que transmite.

    • Gr = ganancia de la antena que recibe.

    • At = área efectiva de la antena que transmite.

    • Ar = área efectiva de la antena que recibe.


Pérdida en el Espacio Libre

  • La fórmula anterior en decibelios es:


Ruido

  • Ruido termal

  • Ruido de intermodulación

  • Crosstalk

  • Ruido de Impulso


Ruido Termal

  • Debido a la agitación de los electrones.

  • Está presente en todos los dispositivos y medios de transmisión.

  • No puede ser eliminado.

  • Particularmente significante en redes satelitales.


Ruido Termal

  • El ruido termal presente en un ancho de banda B Hz es:

    • k = constante de Boltzmann = 1.3803 X 10-23 J/K

    • T = temperatura, en kelvins (temperatura absoluta)

  • En decibelios-wats


Otros Ruidos

  • Ruido Ínter modulación: ocurre cuando diferentes frecuencias comparten el mismo medio.

    • La interferencia es causada por la señal resultante que tiene un frecuencia igual a la suma o diferencia de la frecuencia original.

  • Crosstalk – no deseable acoplamiento de el camino de las señales.

  • Ruido impulsivo – pulso irregulares

    • Tienen corta duración y relativa alta amplitud.

    • Causado por disturbios electromagnéticos o equipos con fallas.


Absorción

  • La absorción ocurre cuando un objeto disminuye la intensidad de la radiación incidente.

  • El vapor de agua y oxigeno contribuyen a la atenuación de las señales.

  • A frecuencias menores a los 15 GHz la atenuación es menor.

  • La lluvia y niebla causa atenuación.

  • El agua absorbe rápidamente las ondas electromagnéticas, así como muchas otras substancias.

  • La energía absorbida generalmente se transforma en calor.


Refracción/LOS

  • Refracción – inclinación de la microondas por la atmósfera

    • La velocidad de las ondas electromagnéticas es una función de la densidad del medio.

    • Cuando el medio cambia, la aceleración cambia


Multitrayecto

  • Los obstáculos reflejan las señales causando que múltiples copias con diferentes retardos sean recibidas.

  • Dependiendo de las diferencias en las longitudes de las ondas directas y reflejadas, la señal compuesta puede ser más larga o más pequeña que la señal directa.

  • En la telefonía móvil hay muchos obstáculos.

  • En otros casos como satélites y microondas las antenas pueden ser localizadas donde no existan muchos obstáculos cercanos.


Multitrayecto : Ejemplos de Interferencia


Desvanecimiento (Fading)

  • Es usado para describir las fluctuaciones rápidas en las amplitudes, fases o retardos de una señal de radio en un período corto de tiempo o distancia de viaje.

  • El desvanecimiento es causado por la interferencia entre dos o más versiones de la señal transmitida que llega al receptor en tiempos ligeramente deferentes.

  • La señal recibida denominada onda multitrayecto puede entonces variar significativamente en sus características.


Factores que Influencian el Desvanecimiento

  • Muchos factores pueden causar el desvanecimiento:

    • Propagación de multitrayecto.

    • Velocidad del usuario móvil.

    • Velocidad de los objetos alrededor del radio del canal.


Desvanecimiento: Propagación de Multitrayecto

  • Reflexión: ocurre cuando la señal encuentra una superficie que es larga comparado con la longitud de onda de la señal.

  • Difracción: ocurre en los lados de un cuerpo impenetrable que es largo comparado con la longitud de onda de la onda de radio.

  • Scattering: ocurre cuando la señal tropieza un cuerpo cuyo tamaño está en el orden o es menor que la longitud de onda de la señal.


Desvanecimiento: Propagación de Multitrayecto


Señal Reflejada y Refractada


Desvanecimiento: Difracción

  • La difracción es uno de los factores que explican la cobertura en sitios visualmente bloqueados.

  • Los objetos agudos causan mucha más difracción que los de bordes suaves.

  • El frente de onda es frenado por el obstáculo, mientras que el resto prosigue con la misma velocidad.


Desvanecimiento: Efectos de la Propagación Multitrayecto

  • Múltiples copias de una señal pueden llegar a diferentes fases.

  • Las ondas de radio provenientes de diferentes direcciones llegan con diferentes retardos.

  • Así, la señal recibida por el usuario móvil puede consistir de un número de ondas con aleatorias características de onda que pueden combinarse vectorialmente en la antena del receptor causando distorsión o pérdida.


Desvanecimiento: Efectos de la Propagación Multitrayecto


Propagación de Radio

  • Onda directa

  • Onda terrestre

  • Onda reflejada

  • Reflexiones en la ionosfera

  • Refracción en un obstáculo

  • Efecto de la curvatura terrestre


Propagación de Radio


Mecanismos para Compensar los Errores

  • Corrección de Errores hacia adelante:

    • Basado en técnicas de detección y corrección de errores en el receptor.

    • Se estudiaran posteriormente.

  • Ecualización

    • Usado en contra de interferencia ínter símbolos.

    • Algunos métodos comprende juntar la energía de símbolos dispersos en su intervalo original.


Mecanismos para Compensar los Errores

  • Diversidad

    - Consiste en proporcionar múltiples canales lógicos entre el transmisor y el receptor y enviar la señal sobre cada canal.

    • Diversidad Espacial:

      • Por ejemplo, colocar múltiples antenas para recibir mensajes.

      • Reconstruir la señal que con mayor probabilidad se transmitió.


Mecanismos para Compensar los Errores

  • Diversidad en Frecuencia:

    • Dispersar la señal sobre un ancho de banda grande o

    • Transportarla señal usando múltiples portadoras de frecuencia.

    • Ver espectro disperso posteriormente.

  • Diversidad Temporal:

    • Dispersar la data en el tiempo para que el ruido afecte pocos bits.


Mecanismos para Compensar los Errores

  • Diversidad temporal (ejemplo)


Mecanismos para Compensar los Errores

  • Macro diversidad:

    • Uso de varios enlaces entre el móvil y estaciones fijas.

    • Soft handover.


Alcance de un Sistema de Radiocomunicación


Pp

Pna

Gaa

Pcb

Pcb

Pca

Gab

Pca

Pnb

Gs

Alcance de un Sistema de Radiocomunicación


Alcance de un Sistema de Radiocomunicación

  • Gs: ganancia de salida.

  • Pca: pérdida del cable del extremo transmisor.

  • Pna: pérdida de los conectores del extremo transmisor.

  • Gaa: ganancia de la antena del extremo transmisor.

  • Pp: pérdida en el espacio libre.

  • Gab: ganancia de la antena del extremo receptor.

  • Pab: pérdida de los conectores del extremo receptor.

  • Pcb: pérdida del cable del extremo receptor.

  • Siendo la señal que llega al receptor:

    S = Ga – Pna + Gaa – Pp + Gab – Pnb –Pcb.


Alcance de un Sistema de Radiocomunicación: Otro Ejemplo

  • Potencia de transmisión +25dBm

  • Pérdida en los cables -1dB

  • Pérdida en el Diplexer de TX -2 dB

  • Pérdida en el Cable de TX -2.5 dB

  • Ganancia de la antena TX +21 dBi

  • Pérdida en el espacio libre (FSL) -124.5 dB

  • Ganancia de la antena RX +21 dBi

  • Pérdida en el Cable RX de -2.5dB

  • Pérdida en el Diplexer de RX -2 dB

  • Pérdida en Cable -1 dB

    ---------------

  • Nivel de Señal Recibida = -68.5dBm


Alcance de un Sistema de Radiocomunicación: Sensibilidad del Receptor

  • Dependiendo de las características del equipo receptor, el nivel de señal puede o no ser suficiente.

  • Esto es conocido como sensibilidad del receptor.


Alcance de un Sistema de Radiocomunicación: Sensibilidad del Receptor


Alcance de un Sistema de Radiocomunicación: Sensibilidad del Receptor


Alcance de un Sistema de Radiocomunicación: Sensibilidad del Receptor

  • Equipo DLINK

  • Receiver Sensitivity*54Mbps OFDM, 10% PER,-68dBm)

  • 48Mbps OFDM, 10% PER,-68dBm)

  • 36Mbps OFDM, 10% PER,-75dBm)

  • 24Mbps OFDM, 10% PER,-79dBm)

  • 18Mbps OFDM, 10% PER,-82dBm)

  • 12Mbps OFDM, 10% PER,-84dBm)

  • 11Mbps CCK, 8% PER,-82dBm)

  • 9Mbps OFDM, 10% PER,-87dBm)

  • 6Mbps OFDM, 10% PER,-88dBm)

  • 5.5Mbps CCK, 8% PER,-85dBm)

  • 2Mbps QPSK, 8% PER,-86dBm)

  • 1Mbps BPSK, 8% PER,-89dBm)


Elección de una Antena: En Resumen

  • Frecuencia

  • Tipo de Antena

    • Directividad

    • Ganancia

  • Polarización

  • Ganancia

  • Conectores

  • Cables


Ejemplo de un Enlace Inalámbrico

The Swedish Space Corporation (SSC) announced 12 December 2002 that they have transmitted information via a broadband wireless link over a distance of 310km. They believe that this is the longest distance achieved using wireless connectivity.

The link was made between a stratospheric balloon that was launched from Esrange near the town of Kiruna in northern Sweden and a base station located near Esrange. Onboard the balloon was a 2.4 meters antenna and radio supplied by Alvarion, with a 6 watts power amplifier, a camera and a server. Automatic tracking of the antenna using GPS technology was employed.

The information between the balloon and the base station was transmitted over the 2.4GHz spectrum with a stable signal strength of -68 dBm. The round trip ping response at 300 km was 300-500 ms


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