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Introducción Enlace radioeléctrico (fórmulas de Friis para el enlace) Modelo energético de un sistema de radiocomunicación Ruido en los sistemas radioeléctricos Interferencia Distribuciones estadísticas de la propagación radioeléctrica.
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Fundamentos de los Enlaces
Radioeléctricos
Propagación de Ondas Electromagnéticas
Francisco A. Sandoval
fralbe
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Agenda
• Flashback
• Introducción
• Enlace radioeléctrico (fórmulas de Friis para el enlace)
• Modelo energético de un sistema de radiocomunicación
• Ruido en los sistemas radioeléctricos
• Interferencia
• Distribuciones estadísticas de la propagación radioeléctrica.
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Quadrinho
Revisión – Semana 1
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TERMINOLOGÍA Y DEFINICIONES
Definiciones generales Radiocomunicación: Telecomunicación realizada por ondas en espacio a frec< 3000GHz
Espacial: hace uso de elementos situados en el espacio
Terrenal: distinta de la espacial y la radioastronomía
Gestión de frecuencias (gran importancia por la escasez del recurso) Atribución de bandas a servicios (UIT en las Conferencias Internacionales (1))
Adjudicación de frecuencias a los servicios de una banda dentro de una zona (1)
Asignación de frecuencias a nivel Administración Local a las estaciones radioeléctricas:
frecuencia y banda (anchura necesaria más el doble de la tolerancia en frecuencia)
Servicios y modos de explotación Servicios:
Móvil son servicios tipo punto-zona o zonales.
Fijo son servicios tipo punto-punto
Radiodifusión servicios zonales destinados a la recepción por el público general
Modo de explotación: símplex (transmite alternativamente), dúplex (transmite simultáneamente), semidúplex (símplex en un punto y dúplex en otro) fra
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CARACTERÍSTICAS DE EMISIONES Parámetros de emisión
Clase de emisión: características de una emisión.
Anchura de banda: necesaria (aquella que garantiza una calidad y velocidad de transmisión dadas), ocupada (fuera de ella hay un porcentaje .5% de potencia)
Tolerancia en frecuencia.
Emisiones no deseadas: fuera de banda(su eliminación afecta a la calidad), no esencial
Potencia: cresta (PEP), media (Pm), portadora (Pc).
Polarización: lineal (horizontal, vertical, oblicua); circular.
Parámetros de recepción Intensidad de campo mínima utilizable
Relación de protección en RF (relación entre señal deseada e interferente que asegura una calidad en recepción)
Parámetros de explotación Zona de cobertura: intensidad de campo mayor de un umbral determinado
Zona de servicio: se garantiza al explotador del servicio una relación de protección fra
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BANDAS DE FRECUENCIAS
Nº Símbolo frecuencia
4 VLF 3 - 30 kHz
5 LF 30 - 300 kHz
6 MF 300 - 3000 kHz
7 HF 3 - 30 MHz
8 VHF 30 - 300 MHz
9 UHF 300 - 3000 MHz
10 SHF 3 - 30 GHz
11 EHF 30 - 300 GHz
12 300 - 3000 GHz
DENOMINACIÓN
BANDAS DE
FRECUENCIA
L 1 - 2 GHz
S 2 - 4 GHz
C 4 - 8 GHz
X 8 - 12 GHz
Ku 12 - 18 GHz
K 18 - 27 GHz
Ka 27 - 40 GHz
BANDAS
MICROONDAS
CUADRO DE ATRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS
Región I: Europa, Africa, Siberia, Oriente Medio
Región II: América del Sur y del Norte
Región III: Australia, Sureste Asiático, Pacífico Sur fralbe
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DENOMINACIÓN DE EMISIONES
Anchura de banda necesaria mediante:
3 cifras y una letra que ocupa la posición de la cifra decimal: H (Hz), K (Khz), M (Mhz) y G (Ghz). Ejemplo:
180.4 Khz.......180K
180.6 Khz.......181K
1.25 Mhz........1M25
Clase de emisión mediante símbolos:
Primero: modulación, N (ninguna), A (amplitud), H (BLU), C (BLV), F (freq)
Segundo: naturaleza señal moduladora: 0 (ninguna), 1 (canal digital), 3 (analógico), 8 (2 canales multiplex)
Tipo de información: D (datos), E (voz), F(vídeo)
Cuarto: calidad: J G H N
Multiplaje: N F T
Telefonía DBL, 6000 Hz, cal. Comercial
6K00A3EJN
Telefonía BLU, port. Completa, 3000Hz, cal. Comercial.
3K00H3EJN
Radiodifusión FM, calidad estéreo, 256 Khz
256KF8EHF
Televisión color, sonido monoaural, vídeo 6.25 MHz
6M25C3FNN
sonido 750 KHz
750KF3EGN
Clasificación según su clase y anchura
de banda necesaria Ejemplo de denominación de emisión
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CARACTERÍSTICAS DE PROPAGACIÓN Tipos de ondas según la frecuencia
Onda de superficie: para frecuencias inferiores a 30 MHz. Alcances largos y estabil.
Onda ionosférica: entre 3 y 30 MHz. Grandes alcances, inestabilidad.
Onda espacial freq superiores a 30 MHz:
Onda directa: alcanza el receptor de manera directa
Onda reflejada: conecta transmisor y receptor a través de una reflexión
Ondas por reflexión multitrayecto
Onda por dispersión troposférica: reflexiones en turbulencias de capas de la troposfera
Influencia del medio de transmisión Reflexión
Refracción
Difracción
Dispersión
Absorción
Efecto de meteoros e influencia con la frecuencia
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Introducción
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Introducción
Conceptos fundamentales en que se basan la constitución y el funcionamiento de los enlaces radioeléctricos.
Realización de enlace requiere:
Transferencia de energía electromagnética al medio de propagación en el extremo transmisor (Sistema radiante)
Extracción de energía del medio en el extremo receptor (antena receptora)
Parámetros básicos energéticos de un enlace.
Modelo energético – cálculo de enlaces
Desvanecimiento -- desarrollo de modelos estadísticos que permitan el análisis de esta variabilidad y su influencia en enlace radioeléctrico.
Perturbaciones provocadas por ruido e interferencias fralbe
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Fórmulas de Friis para el enlace
Enlace radioeléctrico en condiciones de espacio libre
Enlace radioeléctrico a través de un medio cualquiera
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Introducción
Desarrollar expresiones aplicables a un enlace radioeléctrico (En. Rde.) completo, considerando: Distintos tipos de antenas (isotrópicas o no)
Dos condiciones de propagación En espacio libre
A través de un medio cualquiera.
Caracterización de enlace – en términos de balances de potencia
𝑙𝑏 → pérdida básica de propagación de un En. Rde. dada por cociente 𝑝𝑡/𝑝𝑟 𝑝𝑡 → potencia transmitida por una antena isotrópica
𝑝𝑟 → potencia recibida por otra antena similar
unidades para potencias: watt, mwatt.
En dB, pérdida básica igual a 𝐿𝑏 = 𝑃𝑡 − 𝑃𝑟, con potencias en forma logarítmica. fra
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FÓRMULA DE FRIIS
rrRttT
22
R
2
T
2
rrRttT
TxDisponible
RxEntregada,G,G
R411,e,e
P
P
R
T
• La Ecuación de Friis permite calcular las pérdidas de inserción de un radioenlace en
función de parámetros de transmisión de ambas antenas asociados a las direcciones en
que cada una de ellas ve a la otra.
eT, eR : vectores unitarios de polarización fra
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Enlace radioeléctrico en condiciones de
espacio libre
Consideración: Antenas isotrópicas. (obtener caracterización independiente de las antenas utilizadas)
Pérdida básica de propagación en espacio libre (𝑙𝑏𝑓) es:
𝑙𝑏𝑓 =𝑝𝑡𝑝𝑟
=4𝜋𝑑
𝜆
2
𝑑 → distancia
𝜆 → longitud de onda
Pérdida básica de propagación en espacio libre en dB:
𝐿𝑏𝑓 𝑑𝐵 = 32,45 + 20 log 𝑓 𝑀𝐻𝑧 + 20 log 𝑑 (𝐾𝑚)
En radioenlaces de microondas 𝑓 se expresa en GHz
𝐿𝑏𝑓 𝑑𝐵 = 92,45 + 20 log 𝑓 𝐺𝐻𝑧 + 20 log 𝑑 (𝐾𝑚)
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Enlace radioeléctrico en condiciones de
espacio libre
Generalización: dos antenas trasmisora y receptora
ideales cualesquiera, de ganancias isótropas 𝑔𝑡 y 𝑔𝑟
Pérdida de transmisión: cociente entre potencia entregada
a la antena transmisora 𝑝𝑒𝑡 y potencia disponible en la
antena receptora.
𝑙𝑡𝑓 =𝑝𝑒𝑡𝑝𝑑𝑟
=𝑙𝑏𝑓
𝑔𝑡𝑔𝑟
En unidades prácticas y dB:
𝐿𝑡𝑓 𝑑𝐵 = 𝐿𝑏𝑓 𝑑𝐵 − 𝐺𝑡 𝑑𝐵 − 𝐺𝑟(𝑑𝐵)
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Enlace radioeléctrico a través de un medio
cualquiera
Pérdida básica 𝑙𝑏 → cociente entre la potencia
transmitida por una antena isótropa 𝑝𝑡 y la recibida por
otra antena similar, 𝑝𝑟:
𝑙𝑏 =𝑝𝑡𝑝𝑟
Cálculo de 𝑙𝑏 debe efectuarse en función de las
características del medio en cuestión.
En la práctica, se suele referir a atenuación de campo
Atenuación de campo: Sean 𝑒0 y 𝑒 los valores de los campos producidos
por una antena isotrópica, que radia una potencia 𝑝𝑡, a una distancia 𝑑, en
condiciones de espacio libre y para un medio cualquiera, respectivamente. Se
denomina atenuación de campo al cociente 𝑎𝑒 = 𝑒0 𝑒 2. fralbe
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Enlace radioeléctrico a través de un medio
cualquiera
Atenuación de campo en dB:
𝐴𝐸 = 20 log𝑒0𝑒
= 𝐸0 𝑑𝐵𝑢 − 𝐸(𝑑𝐵𝑢)
La pérdida básica de propagación para un enlace
radioeléctrico, a través de un medio cualquiera, es igual a
la pérdida básica en condiciones de espacio libre, más la
atenuación de campo.
𝐿𝑏 = 𝐿𝑏𝑓 + 𝐴𝐸
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Enlace radioeléctrico a través de un medio
cualquiera
La pérdida de transmisión, 𝑙𝑡 entre dos antenas
cualesquiera, a través de un medio arbitrario, en dB, es:
𝐿𝑡 = 𝐿𝑏𝑓 + 𝐴𝐸 − 𝐺𝑡 − 𝐺𝑟 = 𝐿𝑏 − 𝐺𝑡 − 𝐺𝑟
Parámetro Símbolo Definición
Antenas Medio
Pérdida básica en espacio
libre
𝐿𝑏𝑓 Isótropas Espacio libre
Pérdida básica 𝐿𝑏 Isótropas Cualquiera
Pérdida de transmisión en
espacio libre
𝐿𝑡𝑓 Cualesquiera Espacio libre
Pérdida de transmisión 𝐿𝑡 Cualesquiera Cualesquiera
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Modelo energético de un sistema
de Radiocomunicación
Constitución del modelo
Potencias
Pérdidas y Ganancias
Balance de un Enlace radioeléctrico fralbe
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Constitución del Modelo (lado Transmisión)
1. TX: Transmisor
2. Circuitos de acoplo a la antena: alimentador de antena, multiplexores, etc.
3. Circuito de antena, que representa los elementos disipativos de la antena
4. Antena ideal
1 2 3 4 5 6 7 8
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Constitución del Modelo (lado Recepción)
5. Antena de recepción ideal, a través de cuya interfaz entra la señal al sistema receptor
6. Circuito de antena de recepción, representa los elementos disipativos de la antena Rx
7. Circuitos de acoplo al receptor, filtros, línea de alimentación del receptor, etc.
8. RX: Receptor.
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Potencias 𝑃𝑒𝑡(dBm): potencia entregada por el transmisor al circuito de
conexión al sistema radiante.
𝑃𝑡′(dBm): potencia entregada a la antena real.
𝑃𝑡 (dBm): potencia (ficticia) entregada a la antena ideal, sin pérdidas, equivalente a la antena real considerada y por tanto, potencia radiada.
PIRE (dBm): potencia isótropa radiada equivalente en la dirección hacia el receptor.
𝑃𝑖 (dBm): potencia (ficticia) disponible en una antena receptora isótropa.
𝑃𝑟 (dBm): potencia (ficticia) disponible en los terminales de la antena receptora ideal equivalente a la antena receptora real.
𝑃𝑟′(dBm): potencia disponible a la entrada de los circuitos de acoplo
al receptor.
𝑃𝑑𝑟 (dBm): potencia disponible a la entrada del receptor.
En todo el modelo se considera adaptación de impedancias en las diferentes interfaces.
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Constitución del Modelo
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Pérdidas
Se define las siguientes pérdidas en dB:
𝐿𝑡𝑡: Pérdidas en los circuitos terminales del transmisor,
entre las interfaces T y T’.
𝐿𝑎𝑡 : Pérdidas en la antena de transmisión, entre las
interfaces T’ y AT.
𝐿𝑡𝑟 : Pérdidas en los circuitos terminales del receptor,
entre las interfaces R’ y R.
𝐿𝑎𝑟 : Pérdidas en la antena de recepción, entre las
interfaces AR y R’.
Estas pérdidas dependen de los componentes pasivos de las
instalaciones de transmisión y recepción. fralbe
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Pérdidas
𝐿𝑏 : Pérdida básica de propagación (entre antenas
isótropas), que es función de la frecuencia, distancia,
alturas de antenas, modo y medio de propagación.
𝐿𝑡 : Pérdida de transmisión (entre antenas ideales).
𝐿𝑠: Pérdida de sistema, definida entre las interfaces de las
antenas reales.
𝐿𝑔: Pérdida global, definida entre las interfaces T y R del
transmisor y el receptor.
Recomendación UIT-R P.341 – facilita expresiones para las características de emisión
y recepción de antenas próximas al suelo. fralbe
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Ganancias
Las únicas ganancias que aparecen en el modelo son las
correspondientes a las antenas:
𝐺𝑡′, 𝐺𝑡: ganancias de potencia y directiva para el trayecto,
respectivamente, de la antena del transmisor.
𝐺𝑟′, 𝐺𝑟: ganancias de potencia y directiva para el trayecto,
respectivamente, de la antena del receptor.
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Pérdidas y Ganancias
Relaciones obvias entre pérdidas y ganancias.
𝐿𝑡 = 𝐿𝑏 − 𝐺𝑡 − 𝐺𝑟
𝐿𝑠 = 𝐿𝑡 + 𝐿𝑎𝑡 + 𝐿𝑎𝑟
𝐿𝑔 = 𝐿𝑠 + 𝐿𝑡𝑡 + 𝐿𝑡𝑟
En general, para el proyecto de sistemas radioeléctricos
suelen despreciarse las pérdidas en los circuitos de las
antenas. fralbe
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Balance de un enlace radioeléctrico
Donde las pérdidas/ganancias están en dB y las potencias en
unidades logarítmicas similares (dBm).
Se llama potencia isótropica de recepción 𝑃𝑖𝑠𝑜 a la
potencia disponible en bornas de la antena receptora.
Balance del enlace: relación que expresa la potencia disponible en el receptor en
función de la potencia entregada por el transmisor y las diferentes pérdidas y
ganancias que aparecen en el trayecto del transmisor al receptor.
𝑃𝑑𝑟 = 𝑃𝑒𝑡 − 𝐿𝑡𝑡 + 𝐺𝑡 − 𝐿𝑏 + 𝐺𝑟 − 𝐿𝑡𝑟
𝑃𝑖𝑠𝑜 = 𝑃𝑒𝑡 − 𝐿𝑡𝑡 + 𝐺𝑡 − 𝐿𝑏 + 𝐺𝑟 fralbe
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Balance de un enlace radioeléctrico,
Ejemplo: (Planteamiento)
Se considera un enlace entre un transmisor que entrega
una potencia de 10 W a una antena de ganancia directiva
8 dB y rendimiento del 95% a través de un cable con 1,2
dB de pérdida. La antena receptora tienen una ganancia
directiva de 3 dB y un rendimiento del 97,7% y la pérdida
en el cable de conexión al receptor es de 1 dB. La pérdida
básica de propagación es de 120 dB. Se desean conocer
las ganancias de potencia de las antenas, las pérdidas de
transmisión y de sistema y la potencia recibida.
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Balance de un enlace radioeléctrico,
Ejemplo: (Resolución)
Obtener las pérdidas en las antenas:
𝐿𝑎𝑡 = 10 log100
95= 0.2 dB
𝐿𝑎𝑟 = 10 log100
97.7= 0.1 dB
Las ganancias de potencia serán:
𝐺𝑡′ = 8 − 0.2 = 7.8 dB
𝐺𝑟′ = 3 − 0.1 = 2.9 dB
La pérdida de transmisión es:
𝐿𝑡 = 𝐿𝑏 − 𝐺𝑡 + 𝐺𝑟 = 120 − 11 = 109 dB
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Balance de un enlace radioeléctrico,
Ejemplo: (Resolución)
La pérdida del sistema valdrá:
𝐿𝑠 = 𝐿𝑡 + 𝐿𝑎𝑡 + 𝐿𝑎𝑟 = 109.3 dB
Aplicando la ecuación de balance, y teniendo en cuenta
que 𝑃𝑒𝑡 = 10 log 10 ∙ 103 = 40 dBm, resulta:
𝑃𝑑𝑟 = 40 − 1.2 + 7.8 − 120 + 2.9 − 1 = −71.5 dBm
y 𝑃𝑖𝑠𝑜 = −71.5 dBm. fralbe
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Ruido en los Sistemas
Radioeléctricos
Factor y temperatura equivalente de ruido de un sistema receptor.
Temperatura equivalente de ruido de la antena.
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Introducción
El ruido es una perturbación eléctrica que impone un límite a la calidad de funcionamiento de un sistema radioeléctrico.
Modelo para caracterizar perturbación.
Fuentes del ruido:
Naturales
Externas al sistema: radiación producida por elementos naturales: tierra, cielo, efectos del medio (lluvia, gases atmosféricos)
Internas al sistema: residen en los circuitos pasivos de conexión de la antena al receptor y en el propio receptor.
Artificial:
Consecuencia de actividades industriales: tracción de vehículos, transporte y distribución de energía eléctrica, etc. fra
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Introducción La evaluación de la influencia del ruido sobre la calidad de
funcionamiento de un sistema receptor, se efectúa mediante el valor normalizado de la potencia total de ruido, que incluye el ruido captado por la antena y el generado en ésta, en sus circuitos de conexión al receptor y en el propio receptor.
La potencia de ruido normalizada (ganancia neta de la red igual a uno) se calcula mediante:
𝑝𝑛 = 𝑘 ∙ 𝑇0 ∙ 𝑏 ∙ 𝑓𝑠𝑖𝑠
donde: 𝑘, constante de Boltzmann: 1.38 ∙ 10−20 mJ °K
𝑇0, temperatura de referencia: 𝑇0 = 290 °K
𝑏, anchura de banda de predetección (Hz)
𝑓𝑠𝑖𝑠, factor de ruido del sistema receptor. fralbe
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Factor y temperatura equivalente de ruido
de un sistema receptor
Modelo general de sistema receptor utilizado para el
cálculo de los parámetros y potencia de ruido.
UIT-R-P.372: Ruido Radioeléctrico
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Factor y temperatura equivalente de ruido
de un sistema receptor
Antena sin pérdidas. Se define el factor de ruido de una antena sin pérdidas:
𝑓𝑎 =𝑝𝑛𝑘𝑇0𝑏
𝑝𝑛, potencia de ruido disponible en bornas de la antena
𝑇0, temperatura de referencia
𝑏, la anchura de banda de recepción
Se define la temperatura equivalente de ruido de la antena 𝑇𝑎 como el producto 𝑓𝑎 ∙ 𝑇0
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Factor y temperatura equivalente de ruido
de un sistema receptor
Circuito de antena. Representa las pérdidas en la antena real, con una temperatura física 𝑇𝑎𝑟 y un factor de ruido, igual a las pérdidas, 𝑙𝑎𝑟.
Línea de transmisión, o alimentador. Conecta la antena al receptor, con una temperatura física 𝑇𝑡𝑟 y un factor de ruido igual a las pérdidas 𝑙𝑡𝑟 .
Receptor, con una ganancia de potencia 𝑔 y un factor de ruido 𝑓𝑟. fralbe
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Factor y temperatura equivalente de ruido
de un sistema receptor
Hay 3 interfaces de interés:
Interfaz A: a la salida de la antena ideal
Interfaz R: a la entrada del cabezal de RF del receptor, que es
donde se refiere habitualmente el ruido
Interfaz S, a la salida del receptor. fralbe
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Factor y temperatura equivalente de ruido
de un sistema receptor
Para formulación del factor de ruido del sistema receptor,
se define un sistema equivalente, constituido por un
cuadriopolo con una ganancia de potencia igual a
𝑔 𝑙𝑎𝑟 ∙ 𝑙𝑡𝑟 y a cuya entrada hay conectada una fuente
de ruido a la temperatura de referencia 𝑇0.
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Factor y temperatura equivalente de ruido
de un sistema receptor
Se define el factor de ruido en el sistema, 𝑓𝑠𝑖𝑠, de forma que la potencia de ruido en la interfaz S sea la misma en los dos modelos.
𝑓𝑠𝑖𝑠 = 𝑓𝑎 − 1 + 𝑓𝑎𝑟 ∙ 𝑓𝑡𝑟 ∙ 𝑓𝑟
En radiocomunicaciones por satélite se especifica la temperatura equivalente de ruido del sistema receptor referida a la interfaz R.
𝑇𝑒𝑞 = 𝑇𝑎
𝑙𝑎𝑟𝑙𝑡𝑟+𝑇0 𝑙𝑎𝑟 − 1
𝑙𝑎𝑟𝑙𝑡𝑟+𝑇0 𝑙𝑡𝑟 − 1
𝑙𝑡𝑟+ 𝑇0 𝑓𝑟 − 1
La potencia de ruido normalizada, en la interfaz S, es:
𝑃𝑛𝑟 dBm = 𝐹𝑠𝑖𝑠 dB + 10 log 𝑏 (Hz) − 174 fralbe
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RUIDO EN SISTEMAS DE RADIO Todos los cuerpos con una temperatura diferente de 0ºK desprenden
radiación incoherente (ruido).
La antena capta esa radiación de todos los cuerpos que la rodean a través de su diagrama de radiación.
Siendo NDR la potencia de ruido disponible en bornes de la antena, su temperatura de ruido se define mediante:
k, cte. de Boltzman=1,38 10-23 (julio/K)
Bf, el Ancho de Banda de Ruido (Hz)
TA, la temperatura de Ruido de Antena (K)
En función de la Temperatura de Brillo TB (,) asociada a la radiación de ruido que incide sobre la antena para la dirección (,), la Temperatura de Antena TA se obtiene como:
TA depende de orientación de la antena respecto de las radiofuentes celestes y de la atmósfera, pero sobre todo de la banda de frecuencia de trabajo.
N kT BDR A f
4B
A4
BA d,f,T1
d,G,T4
1Tfra
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VALORES TÍPICOS DE TA (MF, HF y VHF)
Isolíneas de ruido atmosférico a 1 MHz en dB referidos a KT0B
Ruido Atmosférico
Asociado a los
100 rayos/s
Máximo
Zonas Tropicales
Polos Mínimo
Ruido
Cósmico
Temperatura de ruido en MF y HF fra
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Factor y temperatura equivalente de ruido
de un sistema receptor. Ejemplo
Un sistema receptor tiene las siguientes características en lo que respecta al ruido:
Temperatura de ruido de la antena 𝑇𝑎 = 1296°K.
Pérdidas en el circuito de antena 𝐿𝑎𝑟 = 0.5 dB.
Pérdidas en la línea de transmisión 𝐿𝑡𝑟 = 1.5 dB.
Factor de ruido del receptor: 𝐹𝑟 = 8 dB.
Anchura de banda: 𝑏 = 16 KHz.
Se supone todo el conjunto a la temperatura 𝑇0. Se desea calcular:
Factor de ruido del sistema.
Temperatura equivalente, referida a la interfaz R.
Potencia de ruido normalizado. fralbe
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Factor y temperatura equivalente de ruido
de un sistema receptor. Ejemplo
Preparar los datos:
Factor de ruido de la antena 𝑓𝑎 =𝑇𝑎
𝑇0=
1296
290= 4.47
Pérdidas en el circuito de antena 𝑙𝑎𝑟 = 100.1 𝐿𝑎𝑟 = 100.05 =1.12
Pérdidas en la línea de transmisión 𝑙𝑡𝑟 = 100.1 𝐿𝑡𝑟 = 100.15 =1.41.
Factor de ruido del receptor 𝑓𝑟 = 100.1 𝐹𝑟 = 100.8 = 6.31.
𝑓𝑠𝑖𝑠 = 13.43; 𝐹𝑠𝑖𝑠 = 11.3 dB
𝑇𝑒𝑞 = 2.467°K
La potencia de ruido es:
𝑃𝑛𝑟 dBm = 11.3 + 10 log 16 000 − 174 = −120.7 dBm fralbe
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Interferencia
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Interferencia
Modelo – interferencia: Enlace deseado (ED) y enlace
interferente (EI). fralbe
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Interferencia
Clasificación:
Según el número de fuentes:
Simples: una sola señal interferente.
Múltiples: varias fuentes interferentes.
Según disposición de canales
Cocanal: interferencia se produce en la misma frecuencia portadora
que la de la señal deseada.
Canales adyacentes: la frecuencia de la señal interferente
corresponde a canales contiguos al de al señal deseada.
Calidad de enlace sujeto a interferencia es función de la
relación portadora/interferencia. fralbe
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Interferencia
Aplicando ecuaciones de balance de potencia a los
enlaces deseado e interferente:
Potencia recibida de señal deseada:
𝑃𝑟𝐷 dBm = 𝑃𝑡𝐷 dBm + 𝐺𝑡𝐷 − 𝐿𝑏𝐷 + 𝐺𝑟𝐷
Potencia recibida de señal interferente:
𝑃𝑟𝐼 dBm = 𝑃𝑡𝐼 dBm + 𝐺𝑡𝐼 − 𝐿𝑏𝐼 + 𝐺𝑟𝐼
La relación portadora/interferencia, C/I, es: 𝐶
𝐼dB = 𝑃𝑟𝐷 − 𝑃𝑟𝐼
= 𝑃𝑡𝐷 − 𝑃𝑡𝐼 + 𝐺𝑡𝐷 + 𝐺𝑟𝐷 − 𝐺𝑡𝐼 + 𝐺𝑟𝐼 + 𝐿𝑏𝐼+ 𝐿𝑏𝐷 fra
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Interferencia
La relación C/I se utiliza fundamentalmente para los sistemas punto a punto.
Para enlaces zonales se define un parámetro equivalente denominado relación de protección, que es la diferencia entre los campos de las señales deseada e interferente en el punto I de ubicación de la antena receptora.
En el caso de interferencia múltiple, se calcula la 𝑃𝑟𝐼 global, sumando en potencia las contribuciones de las fuentes interferentes calculadas mediante la expresión para 𝑃𝑟𝐼.
Para los sistemas zonales, el efecto de al interferencia múltiple se valora en términos de la llamada intensidad de campo utilizable 𝐸𝑢, que es una función de los denominados campos perturbadores. fra
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Tipos de Sistemas
Radioeléctricos
Sistemas limitados en potencia
Sistemas limitados por interferencia
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Tipos de Sistemas Radioeléctricos
Pueden clasificarse atendiendo a la perturbación
dominante que impone el límite a la cobertura de una
estación:
Sistemas limitados en potencia.
Sistemas limitados en interferencia.
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Sistemas limitados en potencia
El ruido limita la cobertura
El alcance de un transmisor es función de su potencia, pérdida de transmisión y factor de ruido del sistema receptor.
Se especifican en términos de la potencia umbral de recepción, a la que se añade un margen de protección frente al desvanecimiento, de forma que la potencia nominal de recepción será:
𝑃𝑟𝑛 dBm = 𝑃𝑟𝑢 dBm +𝑀(dB)
𝑃𝑟𝑢 , es la potencia umbral, generalmente especificada por
fabricante del receptor.
𝑀, margen de desvanecimiento.
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Sistemas limitados en potencia
Puede tenerse en cuenta efecto de la interferencia, pero
solamente a título secundario.
Ejemplos de sistemas radioeléctricos limitados por
potencia:
Radioenlaces terrenales y espaciales del servicio fijo
Sistemas de radiodifusión por satélite
Sistemas de radionavegación, etc.
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Sistemas limitados por interferencia
La cobertura depende primordialmente de la
interferencia admisible o prevista.
El ruido puede intervenir como una componente de
interferencia adicional.
La potencia juega un papel secundario.
Son sistemas de cobertura zonal, estructurados en forma
de retículas de emisores.
Se especifican mediante el valor mediano de la intensidad
de campo utilizable en el emplazamiento del transmisor
deseado. fralbe
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Sistemas limitados por interferencia
El radio de cobertura de una estación viene determinado
por la distancia para la cual la intensidad del campo
producido por el transmisor deseado es igual al valor de
la intensidad de campo utilizable, calculada para todas las
fuentes interferentes, a través de los campos
perturbadores producidos pro ellas.
Ejemplos típicos:
Redes de radiodifusión en bandas de ondas hectométricas y
métricas
Sistemas de radiocomunicaciones móviles celulares.
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Distribuciones estadísticas de la
Propagación radioeléctrica
Distribución normal de campo
Distribución de Rayleigh
Distribución Rayleigh + Log-Normal
Distribución Nakagami-Rice fralbe
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Distribuciones Estadísticas de la
Propagación Radioeléctrica
La propagación de las ondas radioeléctricas tiene lugar a
través de un medio que experimenta variaciones
aleatorias en sus características físicas, las cuales afectan a
la intensidad de campo de la señal, por lo que los valores
del campo presentan fluctuaciones tanto a lo largo de
puntos equidistantes del transmisor como en el tiempo.
Las variaciones del campo se describen mediante
diferentes distribuciones estadísticas.
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Distribuciones Estadísticas de la
Propagación Radioeléctrica
Investigar, describir y ejemplificar las distribuciones más
utilizadas en radiocomunicación.
Distribución normal del campo
Distribución de Rayleigh
Distribución Rayleigh + Log-Normal
Distribución Nakagami-Rice
Otras …
UIT-R-P.1057: Distribuciones de probabilidad para establecer modelos de
propagación de las ondas radioeléctricas fra
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CARACTERIZACIÓN DEL CANAL RADIO
El medio de propagación experimenta variaciones aleatorias de dos tipos: Con las ubicaciones y con el tiempo.
Variabilidad del trayecto de propagación debido a: Radiocomunicaciones zonales y perfil orográfico muy complejo o de tipo
urbano
Existencia de: distribuciones estadísticas de propagación y de métodos empíricos de predicción. Distribuciones estadísticas de propagación:
Distribución normal de campo.
Distribución Rayleigh
Distribución Rayleigh+logNormal
Distribución de Nakagami Rice
Concepto de mes más desfavorable.
Métodos empíricos de predicción: Recomendación 370 del CCIR
Método de Okumura Hata
Método del COST 231
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DISTRIBUCIÓN NORMAL
• La intensidad de campo en dB sigue una
distribución normal:
• Se manejan las siguientes funciones de
probabilidad
• Estas funciones se evalúan mediante
aproximaciones numéricas.
– Aproximación en series de potencias (2.13.9)
– Aproximación de Hastings (2.13.10)
• En ocasiones resulta conveniente expresar el
valor del campo superado con una
probabilidad p dada. Se utiliza la función la
función
• Si p>0.5:
• Se suele utilizar papel gaussiano
EE ,
00
00
Pr
Pr
EGEE
EFEE
pG 1
pGpF
pGpG
1
1
11
11 fralbe
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DISTRIBUCIÓN RAYLEIGH
• Se utiliza para modelar la envolvente de
la señal resultante de propagación
multitrayecto.
– Es uniparamétrica
– x es la amplitud en valor absoluto
• La probabilidad de superar un cierto
valor viene dada por la función
complementaria
• Se suele utilizar papel Rayleigh
representando en abscisas la probabilidad
de rebasar los valores indicados en
ordenadas.
02
exp2
x
b
x
b
xxf
2
~693.0expx
xxG
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DISTRIBUCIÓN RAYLEIGH+LOG NORMAL
• En aplicaciones de comunicaciones
móviles el campo puede seguir una ley
Rayleigh pero con una mediana variable
que se distribuye con una ley log-normal.
• La función de distribución global será:
• No es expresable mediante funciones
elementales. Se suele utilizar un papel
Rayleigh resultando la Rayleigh normal
aquella cuya desviación es 0.
• Ejemplos: variación del campo en un
entorno urbano o un terreno muy
accidentado.
0
2
2
2
0
'
ln
2
1exp
2'
1
z
dzz
z
xxG
dzzfzxGxG z
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DISTRIBUCIÓN DE NAKAGAMI RICE
Típica de radioenlaces punto a punto.
La señal está constituida por una
componente determinística y varias
componentes aleatorias:
Función biparamétrica
c: valor eficaz de la componente det.
2b: valor cuadrático medio de la aleat.
Io: función de Bessel de orden 0 y primera
especie.
Si c=0 la función degenera en una Rayleigh
Si c2>>b resulta una gaussiana
En papel Rayleigh se ha supuesto la
potencia media de la señal 2b+c2 fralbe
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CONCEPTO DE MES MÁS DESFAVORABLE
Para el análisis de la calidad se establecen umbrales de funcionamiento. Si la señal está por debajo de un umbral el enlace está cortado.
Los criterios de calidad aplicables en sistemas de radio se refieren a un período de tiempo normalizado como “cualquier mes”.
Mes más desfavorable se define como el período de un mes dentro de 12 meses civiles durante el que se rebasa más tiempo el umbral.
PTRMD porcentaje de tiempo durante el que se supera el umbral en el mes.
UIT-R P.841: Conversión de las estadísticas anuales en estadísticas del mes más
desfavorable.
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Referencias
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Bibliografía y Referencias
Hernando rábanos, José María. «Transmisión por Radio»,
Cuarta Edición, Editorial Centro de Estudios Ramón
Areces, S. A., 2003.
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