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Capítulo 2: RADIOENLACES TERRENALES DEL SERVICIO FIJO

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cap tulo 2 radioenlaces terrenales del servicio fijo

Capítulo 2:RADIOENLACES TERRENALES DEL SERVICIO FIJO

En este capítulo se tratará de las comunicaciones por ondas radioeléctricas entre dos terminales, tanto a nivel analógico como digitales. Se han añadido los calificativos de terrenales y servicio fijo con el fin de distinguir de los radioenlaces móviles (que serán estudiados en el capítulo de sistemas móviles) y de los radioenlaces por satélite.

ndice i
ÍNDICE (I)
  • Introducción
  • Planes de frecuencias
  • Diagramas de bloques de equipos:
    • antenas
    • repetidores
    • circuitos
  • Parámetros básicos de radioenlaces: analógicos y digitales
    • Anchura de banda
    • Parámetros de propagación
  • Desvanecimientos
  • Diversidad
  • Calidad de un radioenlace
    • Circuitos de referencia (CFR, TDFR)
    • Radioenlaces analógicos
    • Radioenlaces digitales
ndice ii
ÍNDICE (II)
  • Criterio de disponibilidad
    • Radioenlaces analógicos
    • Radioenlaces digitales
  • Interferencia de RF en radioenlaces
  • Protección de radiocanales
  • Enlaces transhorizonte
introducci n i
INTRODUCCIÓN (I)
  • Definición: sistemas de radiocomunicaciones entre puntos fijos que proporcionan una capacidad de transmisión de información con calidad y disponibilidad dadas.
  • Funcionan en condiciones de visibilidad directa por lo que requieren:
    • Estaciones repetidoras
    • Estaciones nodales bajan a banda base pudiendo haber extracción-inserción de señal.
    • La entidad terminal que hace de estación nodal se denomina sección de conmutación
  • Vano: el enlace radioeléctrico entre dos estaciones.
    • Situación de compromiso entre el número de vanos (mínimo) y la longitud de los mismos que tiene un límite debido al desvanecimiento de la señal.
  • Radiocanal: el conjunto de dos portadoras, una para cada sentido de transmisión. Constituye un sistema dúplex a 4 hilos equivalentes.
  • Repetidores deben tener visión óptica en vanos adyacentes:
    • Activos: amplifican la señal sin demodularla.
    • Pasivos: sólo cambian la dirección de propagación.
introducci n ii
INTRODUCCIÓN (II)
  • Se explotan en las bandas de frecuencias altas con las siguientes ventajas:
    • Potencia recibida proporcional al cuadrado de la frecuencia.
    • Ruido, disminuye al aumentar la frecuencia.
    • A mayor frecuencia, mayor anchura de banda y mayor directividad.
  • Desventajas:
    • Mayor inestabilidad, mayor desvanecimiento y equipos más caros.
  • Radioenlaces son sistemas en serie por lo que requieren gran disponibilidad
    • Utilización de técnicas de redundancia (equipos) y diversidad (desvanecimiento)
    • Establecimiento de sistemas de control para aplicación automática
  • Tipos de radioenlaces según el tipo de señal múltiplex transmitida
    • Analógicos:múltiplex de 12 a 2700 canales telefónicos, múltiplex de vídeo y audio
    • Digitales: múltiplex digital de alguna de las jerarquías normalizadas
  • Radioenlaces transhorizonte: monovano, grandes distancias y por dispersión troposférica. Aplicación: comunicación costa-isla.
  • Radioenlaces por satélite: dos vanos, repetidor-convertidor de frec. (transponder)
planes de frecuencias i

Directividad insuficiente

de las antenas

Evitar acoplo entre

ambos sentidos de

transmisión.

Diferencia entre los

niveles de señal

TX y RX.

PLANES DE FRECUENCIAS (I)

PROBLEMÁTICA

En un repetidor hay al menos

dos frecuencias suf. separadas

PLANES DE ASIGNACIÓN DE FRECUENCIAS

planes de frecuencias ii

f1

f1

f2

f1

f2

f1

Term2

Term2

Repet 2

Repet 2

Repet 1

Repet 1

Term1

Term1

f4

f3

f2

f3

f2

f1

PLANES DE FRECUENCIAS (II)

PLAN A 4 FRECUENCIAS

Por cada radiocanal se necesitan 4 frecuencias.

Suele utilizarse en frecuencias bajas cuando la directividad es baja

PLAN A 2 FRECUENCIAS

Por cada radiocanal se necesitan 2 frecuencias.

Las frecuencias y de recepción son iguales en cada estación. Problemas:

Interferencia cocanal:

a) Por radiación hacia atrás de A y captación en B

b) Por radiación directa de C y captación por el lóbulo posterior de B

C

B

A

planes de disposici n de canales del ccir
PLANES DE DISPOSICIÓN DE CANALES DEL CCIR

OBJETIVOS

CARACTERÍSTICAS

  • Número de radiocanales en la banda
  • Separación entre radiocanales adyacentes
  • Bandas de guarda
  • Frecuencias portadoras
  • Polarización
  • Tipo y capacidad del radioenlace
  • Frecuencia central de la banda
  • Anchura de banda
  • Anchura de banda de los radioenlaces
  • Facilitar la interconexión en RF de
  • radioenlaces en circuitos internacionales
  • Reducir las perturbaciones
  • Facilitar la intercalación adicional
  • Utilización de una banda para
  • transmisiones mixtas
estaci n terminal

transmisor

BB

MX

MX

f1

f´1

MOD.

FI

Convers.

arriba

HPA

BR

Convers.

abajo

LNA

DEMO.

FI

TRAT.

SEÑAL

TRAT.

SEÑAL

OL

OL

receptor

BB

Bastidor

multiplex

Bastidor

radio

RF

VF

BB

ESTACIÓN TERMINAL
estaci n repetidora

f1

f’1

f’1

f1

Convers.

abajo

FI

LIM

Convers.

arriba

FILTRO

HPA

FILTRO

LNA

OL

OL

ESTACIÓN REPETIDORA

Lado de ida

FI

Lado de retorno

RF

RF

estaci n nodal

f1

f’1

f1

f’1

FI

Conv.

arriba

mod

dem

Convers.

abajo

BB

MUX

Estación nodal

OL

OL

FILTRO

HPA

FILTRO

LNA

Extracción inserción

múltiplex de señal

ESTACIÓN NODAL

Constituida por dos estaciones terminales adosadas conectadas

en banda base. La inserción-extracción de canal puede hacerse

a nivel de canal o de alguna estructura múltiplex.

dispositivos de acoplamiento
DISPOSITIVOS DE ACOPLAMIENTO
  • Se utilizan como interfaz entre transmisores y receptores a antena.
    • Filtros
    • Circuladores
    • Duplexores y polarizadores.
  • Las configuraciones varían en función del número de radiocanales y polarizaciones
  • Alimentadores
    • Línea coaxial: válida hasta 3 GHz, flexibilidad y facilidad de instalación.
    • Guía ondas en el modo fundamental: para frecuencias superiores a 3 GHz ya que la atenuación del coaxial es grande.
antenas
ANTENAS
  • Antenas utilizadas : reflector parabólico, antenas Cassegrain, bocinas, reflectores pasivos y arrays de antenas.
  • Parámetros a analizar:
    • ganancia: función de la superficie geométrica, ganancia y frecuencia.
    • Anchura de haz:
      • Se requiere precisión en la orientación.
    • Diagramas de radiación:
      • Diagrama copolar: es el correspondiente a la excitación de la sonda excitadora.
      • Diagrama contrapolar: correspondiente a la polarización ortogonal.
      • Diagrama de envolvente: son diagramas obtenidos como envolvente de diagramas reales de una serie dada. Existen aproximaciones semiempíricas.
repetidores pasivos
REPETIDORES PASIVOS
  • Se utilizan cuando resulta necesario cambiar la dirección de un trayecto.
  • Pueden ser reflectores parabólicos y reflectores planos.
  • Situaciones:
    • Reflectores en campo lejano
      • Repetidor pasivo con dos antenas parabólicas.
      • Repetidor pasivo con plano reflector (el ángulo no ha de ser muy obtuso)
      • Repetidor pasivo con dos planos reflectores (en un punto o en dos)
    • Reflectores en campo próximo: también se denomina montaje periscópico y pone la antena a una altura determinada.
  • Cálculo de la atenuación en el trayecto con reflectores:
    • Reflector parabólico: (1)
    • Un reflector plano: (2)
      • La anchura de haz disminuye al aumentar la superficie y no debe ser inferior a 1º.
    • Montaje periscópico: (5.16)
datos de propagaci n
DATOS DE PROPAGACIÓN
  • Los radioenlaces se diseñan en condiciones de visibilidad directa.
  • La consecución del despejamiento supone un cálculo de las alturas de antenas.
    • Probabilidad despreciable de pérdida de visibilidad en condiciones anómalas.
    • Pérdidas de difracción tolerables bajo propagación normal.
  • Rec. 530 del CCIR
    • Determinación de las alturas para un despejamiento de la primera zona Fresnel (R1).
    • Variación estadística del gradiente del coíndice (N) valor de ke excedido el 99.9% del tiempo:
    • Con el valor de ke se calculan los siguientes despejamientos:
      • Clima templado:
        • 0.0 R1 si sólo hay un obstáculo
        • 0.3 R1 si hay varios obstáculos o con forma redondeada
      • Clima tropical:
        • 0.6 R1 para trayectos superiores a 30 km
    • Se toman los máximos de los valores del punto 1 y 3

Tablas

m todo del ccir
MÉTODO DEL CCIR

DESPEJAMIENTO Y VALOR

EXCEDIDO DE K

anchura de banda de una transmisi n por radioenlace
Enlaces por telefonía

Señal en banda base: múltiplex telefónico

Ancho de banda: regla de Carson

depende: excursión de frecuencia y de la carga

Enlaces por televisión

Transmisión de vídeo

Transmisión de vídeo más sonido: múltiplex MDF que se modula en frec.

Ancho de banda depende de:

Factor de modulación K (1 ó 0.6)

Factor de especificación F (del filtrado)

Vb: velocidad binaria

R: factor de anchura de banda

Expresión:

ANCHURA DE BANDA DE UNA TRANSMISIÓN POR RADIOENLACE

RADIOENLACES ANALÓGICOS

RADIOENLACES DIGITALES

desvanecimientos
DESVANECIMIENTOS
  • Definición: variación temporal de la amplitud, fase y polarización de la señal recibida con relación al valor nominal debido al trayecto de propagación: multitrayecto, conductos, reflexión, difracción y dispersión.
    • Profundidad de desvanecimiento: diferencia entre el valor nominal y el nivel recibido en condiciones de desvanecimiento.
    • Duración de desvanecimiento: tiempo que media entre la pérdida y recuperación del nivel.
    • Pueden desarrollarse contramedidas que mitiguen el efecto.
  • Clasificación de los desvanecimientos:
desvanecimiento multitrayecto

1-

t

DESVANECIMIENTO MULTITRAYECTO
  • Se debe a la existencia de dos o más trayectos de propagación además del directo.
  • Puede producirse por reflexiones en el suelo o en capas de la atmósfera.
  • Es selectivo en frecuencia por lo que produce distorsión y atenuación.
  • Modelo estadístico del campo resultante:
    • Desvanecimiento por centelleo: gaussiana con m y , son lentos y poco profundos.
    • Desvanecimiento multitrayecto: típico de desvanecimientos profundos y rápidos.
      • Rice: existe una componente dominante (hay visión directa)
      • Rayleigh: componentes con amplitudes similares (no hay visión directa)
  • Factor de actividad del multitrayecto  depende del período de observación y de las condiciones meteorológicas. En climas templados dura tres meses la actividad del multitrayecto.
desvanecimientos profundos
DESVANECIMIENTOS PROFUNDOS
  • La probabilidad de rebasar un desvanecimiento profundo viene dada a partir de una ley Rayleigh por:
    • P0 es el factor de aparición de desvanecimiento y depende de la longitud del enlace, frecuencia, rugosidad del terreno y del clima
  • Métodos de cálculo de la probabilidad de desvanecimiento difieren en el cálculo de P0
    • Mojoli: calcula el valor de P0 para el mes más desfavorable y a partir de ahí determina el factor de actividad.
    • Método 1 de la Rec. UIT-R PN530: se utiliza para una planificación inicial del vano
      • Determinación del factor geoclimático del trayecto para el mes más desfavorable
      • Cálculo del ángulo de inclinación del trayecto
      • Valor de la probabilidad p(F) en porcentaje.
    • Método 2 de la Rec. UIT-R PN530: proporciona un diseño detallado para pequeños porcentajes de tiempo y requiere el conocimiento del perfil.
desvanecimiento por reflexi n en el suelo
DESVANECIMIENTO POR REFLEXIÓN EN EL SUELO
  • Se produce cuando el trayecto discurre sobre un terreno despejado y la longitud es pequeña. Trayectos sobre mar, lagos y zonas llanas y húmedas.
  • Función de transferencia:
  • Se puede apreciar la dependencia con la frecuencia y el carácter lobular. La profundidad de desvanecimiento depende de la frecuencia, altura y factor k. Esto hace que el desvanecimiento sea selectivo.
  • Su expresión es la base para los modelos FTM.
ejemplo
EJEMPLO

PROBLEMA

PARÁMETROS A DETERMINAR

Se supone un vano de un radioenlace sobre agua,

con una longitud de 61.1 km y altura sobre el nivel

del mar ht=122 m y hr=457 m en la frecuencia

f=6.125 GHz. Considerando R=-1 determine la pro-

fundidad de desvanecimiento así como su efecto

para una comunicación con 20 Mhz para varios

valores del factor k.

Distancia al punto de reflexión

Ángulo de incidencia

Factor de divergencia

Retardo del rayo reflejado

Frecuencia de máximo de desv.

Máxima prof. desv.

Conclusiones

Influencia de k y de la frecuencia sobre el desvanecimiento

Depende del valor de k y para anchuras de banda de 20 MHz el

desvanecimiento será más o menos selectivo.

desvanecimiento selectivo
DESVANECIMIENTO SELECTIVO
  • La función de transferencia del medio de propagación varía con la frecuencia lo que produce distorsión de amplitud y fase en la señal.
  • Estudio del desvanecimiento selectivo:
    • Porcentaje de tiempo en que un desvanecimiento tiene carácter selectivo.
    • Modelo de función de transferencia multicanal al menos para B/2
    • Estadísticas de los parámetros que intervienen en H(w)
  • Modelo de la función de transferencia multitrayecto (FTM). Tiene en cuenta el rayo directo y múltiples rayos reflejados.
    • Modelo de rayos, tiene en cuenta un rayo directo y N ecos
    • Modelo polinómico: desarrollo en serie de potencias de la función de transferencia.
modelo de tres rayos simplificados
MODELO DE TRES RAYOS SIMPLIFICADOS
  • La FTM viene dada por:
  • Puede ponerse como:
  • Esta expresión se suele poner en función de la separación con la portadora
    • woes la frecuencia a la cual se produce el mínimo de H(w), depende de  y 
    • válido en el ancho de banda del canal (B)
  • Profundidad de desvanecimiento:
    • Parámetro a: afecta por igual a todas las frecuencias, representa el desvanecimiento plano.
    • b: diferencia máximo-mínimo, indica el desvanecimiento selectivo.
    • Canal de fase mínima: >0, b<1.
    • Canal de fase no mínima: >0, b>1.
  • El modelo depende de 4 parámetros (a, b, wo, ) lo que supone un ajuste complicado con las mediciones efectuadas.
efectos del desvanecimiento multitrayecto
EFECTOS DEL DESVANECIMIENTO MULTITRAYECTO
  • Radioenlaces analógicos:
    • Ruido de intermodulación: importante en radioenlaces con gran capacidad y en aquellos en que se produce por reflexión en el suelo.
    • Variación del nivel de la banda base
  • Radioenlaces digitales
    • Aumenta la interferencia entre símbolos debido a la dispersión de los impulsos. Es mayor a velocidades grandes.
    • Efectos de la recuperación de portadora: se produce una rotación en la constelación.
    • Efectos de la recuperación de la temporización: el muestreo no se realiza en el punto adecuado.
diversidad
DIVERSIDAD
  • Transmisión de la misma información por dos rutas radioeléctricas diferentes que se vean afectadas de forma independiente por el desvanecimiento.
  • Clasificación:
    • Según los parámetros del camino radioeléctrico:
      • Diversidad de espacio
      • Diversidad de frecuencia
      • Diversidad de ángulo
      • Diversidad de polarización
      • Diversidad de ruta
    • Según el tipo de tratamiento de la señal
      • Diversidad de selección
      • Diversidad de conmutación
  • Ventajas:
    • Reducción del porcentaje de tiempo de un desvanecimiento dado
    • Aumento de la fiabilidad al existir cierta redundancia
    • Mejora en la calidad en la relación S/N o BER.
diversidad de espacio

f1

TX

RX1

RX2

h

PROC

f1

DIVERSIDAD DE ESPACIO
  • Habilitación de dos trayectos radioeléctricos
    • Dos antenas receptoras
    • Separación: unas decenas de longitud de onda
    • Un único transmisor
    • No es probable un desvanecimiento simultáneo
  • Separación entre antenas
    • h1: altura antena transmisora
  • Ventajas:
    • Utiliza una sola frecuencia
  • Inconveniente:
    • En caso de avería del transmisor se rompe el enlace
diversidad de frecuencia

f1

f2

f

BR

BR

TX1

RX1

TX1

RX1

Señal de información

Procesador

DIVERSIDAD DE FRECUENCIA
  • Requiere un transmisor adicional y una frecuencia más de forma que cuando un desvanecimiento afecta a una frecuencia, el otro se encuentra libre.
  • Para conseguir buena decorrelación, la separación debe ser del orden del 3-5%.
  • Inconveniente: escasa disponibilidad de espectro, permite usar una separación de 1-2%
otros tipos de diversidad
OTROS TIPOS DE DIVERSIDAD
  • Diversidad cuádruple
    • Combina diversidad de espacio y frecuencia.
    • Se necesitan dos antenas, dos transmisores y dos receptores.
  • Diversidad de trayecto
    • Sólo se justifica en enlaces donde las precipitaciones puedan destrozar el enlace.
    • Se realiza la comunicación por dos caminos diferentes.
  • Diversidad angular
    • Utiliza antenas con dos o más haces separados por pequeños ángulos en el plano vertical.
tratamiento de se al en sistemas con diversidad
TRATAMIENTO DE SEÑAL EN SISTEMAS CON DIVERSIDAD
  • Mejora por diversidad:
  • Factor de mejora en un sistema 1+1 con diversidad de frecuencia:
  • Tratamiento de señal: conjunto de operaciones realizadas con las señales por los receptores de un sistema de diversidad.
  • Selección por conmutación:
    • elige la señal mejor de las presentes de acuerdo con un criterio de intensidad
    • sencillez y economía
    • degradación por las discontinuidades asociadas a la conmutación
      • conmutación en tiempo breve (<10s)
      • ecualización en amplitud y fase
  • Selección por combinación
    • se combinan las señales en recepción después de haber sido puestas en fase
    • esto resulta complicado en RF o FI por lo que se suele trabajar en banda base
      • Combinación lineal:señales se suman en tensión y ruido en potencia
      • Combinación de relación máxima
calidad de los sistemas de radioenlace
CALIDAD DE LOS SISTEMAS DE RADIOENLACE
  • Representa el grado para el que ese sistema está en condiciones de proporcionar el servicio para el que se ha diseñado. Depende de la longitud de ruta y del número de procesos de modemodulación realizados.
    • Calidad en cuanto a disponibilidad.
    • Calidad en cuanto a fidelidad.
  • Calidad en cuanto a disponibilidad: el sistema se encuentra en condiciones de utilizarse. Conceptos:
    • Tiempo de disponibilidad e indisponibilidad.
    • Umbral de indisponibilidad.
    • Criterio: sistema indisponible cuando el umbral se supera un tiempo To.
    • Indisponibilidad total:
  • Calidad en cuanto a fidelidad: en condiciones de disponibilidad pueden darse interrupciones que degradan el funcionamiento del sistema. Se mide en términos de BER.
cfr y tdfr
CFR Y TDFR
  • CFR: circuitos teóricos modelo con longitud y número de procesos de señal determinados y suf. grandes como para abarcar muchas situaciones reales.
  • Se define mediante (ejemplo para la recomendación 392 para más de 60 canales):
    • Su longitud total (2500 km)
    • Número y longitud de las secciones con interfaz de canal (3 secciones con 833 km).
    • Número y longitud de las secciones homogéneas (sección sin derivación ni modulación de ningún grupo) (3 secciones de 277 km)
    • Número y tipos de pares de modulación de señal MDF y mod. radioeléctrica.
  • Conexión ficticia de referencia (HRX): modelo que proporciona estudios de calidad global. Tres grados de calidad: local, medio y alto.
  • TDFR:entidad ficticia con una longitud y composición determinada que definen los modelos de redes de transmisión digital(Rec. 556).El grado de calidad será alto:
    • Longitud de 2500 km
    • 9 equipos múltiplex digitales y 9 secciones radioeléctricas.
indisponibilidad de un radioenlace
INDISPONIBILIDAD DE UN RADIOENLACE.
  • Se describe en términos de interrupciones, intervalos de tiempo en que:
    • Se produce pérdida total o parcial de la señal.
    • Se produce un ruido o tasa de error excesivo.
    • Aparece una fuerte discontinuidad o existe gran distorsión de señal.
  • Definición de las interrupciones:
    • Criterio cuantitativo de las interrupciones: S/N o potencia de ruido y BER.
    • Duración:
      • Larga: mayores de 10 s e influyen notablemente en la disponibilidad.
      • Breves: se suele especificar la duración total máxima admisible; influyen en la calidad de fidelidad.
  • Causas de interrupción:
    • Debidas a los equipos: suelen ser de larga duración.
    • Condiciones anómalas de propagación.
    • Interferencia: dentro del sistema o exterior al mismo.
expresi n de indisponibilidad
EXPRESIÓN DE INDISPONIBILIDAD
  • Sistema de comunicación dúplex luego hay que considerar los dos sentidos:
  • Descomposición de la indisponibilidad: de equipo y de propagación
    • Indisponibilidad de equipo, por separado y se suman las contribuciones.
    • Indisponibilidad de propagación, por separado para cada vano y se combinan, en general de manera aditiva, cada contribución.
  • Indisponibilidad de equipo, es el complemento a 1 de la disponibilidad. Depende de la fiabilidad que debe calcularse en régimen permanente y está relacionada con el tiempo entre averías (MTBF, mean time between failures).
    • Para una conexión en serie:
  • Tiempo medio de reparación (MTTR, mean time to repair)
  • Indisponibilidad de equipo:
criterios y objetivos de indisponibilidad
CRITERIOS Y OBJETIVOS DE INDISPONIBILIDAD
  • Radioenlaces analógicos:
    • Criterio: se considera un trayecto no disponible cuando se cumple una de estas dos condiciones durante al menos 10 s.:
      • Nivel de señal en BB inferior en 10 dB al de referencia.
      • Potencia de ruido no ponderada por canal superior a 10 pw.
    • Objetivo:el trayecto debe estar disponible el 99.7% del tiempo.
      • Aplicación a radioenlaces reales: I=0.3 L/2500 (280<L<2500)
    • Duración: interrupciones menores de 10 s.
  • Radioenlaces digitales:
    • Criterio: se considera un trayecto no disponible cuando se cumple una de estas dos condiciones durante al menos 10 s.:
      • Interrupción de la señal digital: pérdida de alineación o temporización.
      • BER>.001
      • El período de indisponibilidad termina cuando no se mantienen las anteriores condiciones durante 10 s.
    • Objetivos y duración: lo mismo que para los analógicos.
calidad en radioenlaces
CALIDAD EN RADIOENLACES
  • Criterios de calidad de fidelidad: especifican las degradaciones normal y máxima admisible junto con el tiempo en que puede superarse dicha degradación.
  • Definiciones para radioenlaces digitales:
    • Relación de segundos con errores ESR: relación entre el número de segundos con uno o más bits erróneos respecto al total.
    • Relación de segundos con muchos errores, SESR: números de períodos de 1 s en los que la BER es superior a .001 respecto a los totales.
  • Proceso:
    • Definición para el CFR o el TDFR de los parámetros de calidad.
    • Adaptación a los circuitos reales
    • Aplicación en condiciones de disponibilidad.
  • Factores de dependencia:
    • Naturaleza de la señal moduladora y tipo de radioenlace.
interferencias de rf en radioenlaces
INTERFERENCIAS DE RF EN RADIOENLACES
  • Criterios de clasificación: origen, situación relativa de los canales y trayecto recorrido.
  • Origen:
    • Intrasistema
    • Intersistema
  • Situación relativa de los canales:
    • Interferencia cocanal: se produce dentro del ancho de banda del canal.
    • Interferencia de canal adyacente: a frecuencia contigua del canal interferido.
  • Trayecto recorrido:
    • Comparten un mismo trayecto y se desvanecen simultáneamente con la señal.
    • No tienen un trayecto común y no se desvanecen a la vez.
  • Consecuencias:
    • En sistemas digitales aumenta la probabilidad de que el ruido térmico origine errores.
protecci n de los radiocanales i

conmutador

f1

f2

f

BR

TX1

TX2

RX1

RX2

Señal de información

Procesador

PROTECCIÓN DE LOS RADIOCANALES (I)
  • Métodos de protección:
    • Conmutación de protección se aplica al caso de fallo de equipos.
    • Diversidad para contrarrestar el desvanecimiento. (sólo emplea redundancia en RX)
  • Esquemas sin diversidad:
    • Sin reserva, no ofrece ninguna protección
    • Con reserva, esquema de tipo 1+1: requiere dos TX y dos RX, conm. en TX.
protecci n de los radiocanales ii
PROTECCIÓN DE LOS RADIOCANALES (II)
  • Esquemas con diversidad:
    • Sin reserva
      • Diversidad de espacio: 1 TX y 2 RX en la misma frecuencia.
      • Selección por conmutación o combinación
      • Se denomina isofrecuencia con dos antenas
    • Con reserva
      • Diversidad de frecuencia: 2 TX y 2 RX en frecuencias diferentes.
      • Selección por conmutación o combinación
      • Se denomina heterofrecuencia con una antena
    • Diversidad mixta
      • Combinación de diversidad de espacio y de frecuencia
      • Heterofrecuencia con dos antenas
calidad en radioenlaces digitales
CALIDAD EN RADIOENLACES DIGITALES
  • Calidad en cuanto a probabilidad de error:
    • Energía por bit
    • Densidad espectral de ruido
  • Calidad de error en un radioenlace digital:
    • Distorsión consecuencia del desvanecimiento selectivo se traduce en IES
    • Interferencia cocanal.
  • Problemas en cualquier transmisión digital:
    • Conversión de señales analógicas a digitales y a la inversa.
    • Transmisión y recepción eficiente de señales digitales
  • Revisión de sistemas de transmisión digital:
    • Sistemas de transmisión digital: banda de base, señales moduladas.
    • Técnicas de modulación y demodulación digital
transmisi n de se ales digitales i
TRANSMISIÓN DE SEÑALES DIGITALES (I)
  • Señales digitales en banda base:
    • Utilización de códigos NRZ.: niveles de tensión 1 y -1.
  • Transmisión digital de señales en banda base:
    • Densidad espectral de una secuencia de pulsos:
      • Ancho de banda finito.
      • Problemas con interferencias.
    • Necesidad de filtrado de las señales:
      • Posibilidad de interferencia entre símbolos (IES)
    • Reducción de la IES mediante una elección adecuada del filtrado:
      • IES será nula siempre que en el instante de muestreo (Tb) las “colas” de los pulsos precedentes sean nulas: filtro en coseno alzado propuesto por Nyquist:
transmisi n de se ales digitales ii

s(t)

MOD. PSK

Ecualizador

Filtro en coseno

alzado

x/sen(x)

Portadora f1

Portadora f

TRANSMISIÓN DE SEÑALES DIGITALES (II)
      • La forma de de h(t) es:
  • Transmisión en RF de señales digitales
    • Necesidad de una modulación de una onda de RF
    • IES por problemas de limitación del ancho de banda si no se usan filtros Nyquist.
    • Esquema de transmisión:
  • Consecuencia: siempre hay una distorsión porque no se pueden conseguir filtros en coseno alzado exactos: margen de implementación.
modulaci n y demodulaci n digital
MODULACIÓN Y DEMODULACIÓN DIGITAL
  • Tipos de modulación digital: QAM, PSK, FSK.
    • QAM
    • PSK
    • FSK
  • Definiciones:
    • Período de símbolo: intervalo de tiempo transcurrido en cambiar de estado la característica de modulación de la señal modulada: Ts.
    • Alfabeto: conjunto de todos los símbolos de un tipo de modulación:
    • Tasa de bits erróneos: BER número de bits erróneos sobre el total transmitido.
    • Probabilidad de error por bit: probabilidad de que se reciba incorrectamente un bit
    • Tasa de símbolos erróneos: (SER) número de símbolos erróneos transmitidos.
modulaciones psk i

Modulador

balanceado

Selector de

fase:

Acm,Asm

Salida al

transmisor

+

DF 90

OL

Secuencia

de entrada

Modulador

balanceado

MODULACIONES PSK (I)

Eficiencia de banda: relación entre el regimen binario y el ancho de banda requerido

modulaciones psk ii

FILTRO

INTEGRADOR

MUESTREO

SINCRONIZADOR

Recuperación

de portadora

V=X+jY

Um=Re(VVm*)

DF 90º

Vm*

FILTRO

INTEGRADOR

MUESTREO

MODULACIONES PSK (II)
modulaciones qam

FILTRO

INTEGRADOR

MUESTREO

SINCRONIZADOR

Recuperación

de portadora

CAG

Cálculo de la

mínima distancia

DF 90º

FILTRO

INTEGRADOR

MUESTREO

MODULACIONES QAM
comparaci n modulaciones qam psk
COMPARACIÓN MODULACIONES QAM-PSK
  • CONCLUSIONES:
  • Para la misma probabilidad de error se requier más energía cuanto mayores son los símbolos
  • Para la misa energía la probabilidad de error es mayor cuanto mayores son los símbolos
c lculos de calidad e indisponibilidad en radioenlaces digitales
CÁLCULOS DE CALIDAD E INDISPONIBILIDAD EN RADIOENLACES DIGITALES
  • Objetivo: longitud óptima de vano compatible con especificaciones de calidad; cuanto mayor pueda ser dicha longitud menor coste económico habrá.
  • Debe hacerse un estudio del desvanecimiento en una doble línea:
    • A frecuencias inferiores a 10 GHz.
      • Causa fundamental: propagación multitrayecto.
      • Conforme aumenta la frecuencia disminuye la longitud del vano con lo que también lo hace el efecto del multitrayecto.
      • Origina cálculos para la fidelidad.
    • A frecuencias superiores a 10 GHz
      • Causa fundamental: las precipitaciones.
      • Afecta tanto a los cálculos de fidelidad como de indisponibilidad.
    • Ambos son excluyentes por lo que los tiempos de interrupción deben sumarse.
  • Realización por separado de los cálculos de indisponibilidad y fidelidad.
evaluaci n de la indisponibilidad
EVALUACIÓN DE LA INDISPONIBILIDAD
  • Realización del cálculo:
    • Porcentaje de indisponibilidad en cada vano.
    • Suma de todos los porcentajes.
    • Comparación con el objetivo de la recomendación.
  • Metodología:
    • Evaluación de la indisponibilidad de equipo.
    • Obtención del umbral de recepción: Th3
    • Cálculo del margen de desvanecimiento plano: M=Pt-Ltt+Gt-Lb+Gr-Ltr-Th3
    • Determinación de la atenuación excedida por lluvia el 0.01% del tiempo
    • Resolución de p en la siguiente ecuación lo que determina el valor de la indisponibilidad:
evaluaci n de la calidad de error
EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DE ERROR
  • Se evalúan los porcentajes para desvanecimiento plano y selectivo por separado.
  • Radioenlaces digitales de baja capacidad (<34 Mbit/s):
    • Sólo se determina el margen plano de desvanecimiento
    • Po se determina de acuerdo con los métodos (3.18.5)
  • Radioenlaces digitales de capacidad media o alta:
    • Se han de calcular los dos porcentajes (para desvanecimiento plano y selectivo)
    • Dos métodos para desvanecimiento selectivo
      • Método de la signatura
        • Signatura para una BER dada: lugar geométrico de los máximos de profundidad de desvanecimiento selectivo en función de la separación entre frecuencia portadora y frecuencia de ranura.
        • La resistencia a la degradación es mayor cuanto más angosta y baja sea.
        • Altura de la curva depende de: modulación, existencia de ecualización y .
        • Anchura depende de: modulación y ecualización.
      • Método del margen neto de desvanecimiento
porcentaje de desvanecimiento selectivo mediante signaturas

FORMULACIÓN

  • Probabilidad de desvanecimiento multitrayecto
  • Expresión de la probabilidad condicional
  • Factores de dependencia:
  • b: parámetro que incluye la influencia del terreno
  • k: signatura normalizada; viene dada por:
  • <2> momento de segundo orden del retardo
  • Ts período de símbolo
PORCENTAJE DE DESVANECIMIENTO SELECTIVO MEDIANTE SIGNATURAS

CURVA DE SIGNATURA

SIMULADOR