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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas UNIVERSIDAD DEL CAUCA DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES Capitulo 3: Propagación en Canales Móviles VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ

Propagación Móviles

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Propagación Móviles

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

Capitulo 3: Propagación en Canales

Móviles

VICTOR MANUEL QUINTERO FLOREZ

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Introducción.

• Crecimiento rápido e ininterrumpido de los

sistemas de comunicaciones móviles.

• Utilización de nuevas tecnologías.

• Evolución del escenario.

– Áreas rurales.

– Entornos urbanos.

– Interiores de edificios.

• Evolución paralela de los métodos empleados para

describir y caracterizar la propagación por canales

móviles y predecir sus efectos.

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Introducción (2)

• Tres aspectos fundamentales:

– Cobertura zonal.

• Predicción de propagación entre el TX y un número

elevado de RXs.

– Multiplicidad de trayectos.

• Influencia del terreno y obstáculos.

– Variabilidad de los trayectos.

• Variabilidad espacio-temporal.

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Introducción (3)

• Actividades de la planificación de sistemas

de comunicaciones móviles.

1. Caracterización del canal móvil en banda

estrecha.

• Perdida básica de propagación. (zona de cobertura).

• Métodos de predicción (UIT-R, COST).

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Exactitud

Tiempo de CalculoComplejidad

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Introducción (4)

• Actividades de la planificación de sistemas

de comunicaciones móviles (2).

1. Caracterización del canal móvil en banda

estrecha (2).

• La propagación de ondas en medios reales por

ecuaciones de Maxwell.

• Uso de modelos simplificados basados en la óptica

geométrica.

• Expresiones empíricas o curvas de propagación

normalizadas obtenidas a partir de mediciones.

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Introducción (5)

• Actividades de la planificación de sistemas

de comunicaciones móviles (3).

1. Caracterización del canal móvil en banda

estrecha (3).

• Características de propagación:

– El trayecto de propagación respecto a obstáculos (suelo,

colinas, edificios, vegetación, etc.).

– Características eléctricas del terreno (constante dieléctrica,

conductividad, permitividad, etc.).

– Propiedades físicas del medio (Intensidad de

precipitaciones, absorción por gases y vapores).

– Frecuencia y polarización de las ondas

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Introducción (6)

• Actividades de la planificación de sistemas

de comunicaciones móviles (4).

1. Caracterización del canal móvil en banda

estrecha (4).

– Lb= perdida básica.

– Lbf= perdida básica de espacio libre.

– Lex= Perdida en exceso debido a efectos del terreno.

– Lent= perdidas debido a efectos del entorno inmediato al

receptor.

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b bf ex entL L L L

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Introducción (7)

• Actividades de la planificación de sistemas

de comunicaciones móviles (5).

2. Caracterización del canal móvil en banda

ancha.

• Perdida básica de propagación.

• Analizar y modelar efectos de propagación

multitrayecto.

• Uso de modelos de simulación.

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Introducción (8)

• Actividades de la planificación de sistemas

de comunicaciones móviles (6).

3. Desarrollo de modelos de simulación.

• BER Vs (perdida básica de propagación +

características de propagación multitrayecto).

• Medidas de corrección

– Recepción por diversidad.

– Codificación de canal.

• Modelo de canal: un filtro variable. Red de varias

etapas.

• Modelos hardware y software.

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Introducción (9)

• Actividades de la planificación de sistemas

de comunicaciones móviles (7).

4. Realización de medidas radioeléctricas.

• Validación de los modelos de predicción de

propagación y simulación.

• Mediciones

– Detección de interferencias.

– Resolución de situaciones complejas.

– Perfeccionamiento de los métodos de predicción.

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles

• Variabilidad de la Propagación

– Características de la zona de cobertura y del

desplazamiento de los terminales.

– Variaciones del nivel de señal con la posición y

con el tiempo.

– Potencia transmitida fija → Potencia recibida es

una variable aleatoria.

– Perdida básica de propagación f(distancia). Ley

de potencias.

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n

bl d k d

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (2)

• Variabilidad de la Propagación (2)

– Lb (Ley lineal. Ley empírica).

– Pendiente 10n.

– En el origen. d=1. Lb=L0.

– L0 y n pueden obtenerse experimentalmente.

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0

0 0 010 log ; 10log

n

b

b

l d l d

L d L n d L l

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Variabilidad de la Propagación (3)

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (3)

Entorno Factor de exponente n

Espacio libre 2

Urbano 2.7-3.5

Urbano con grandes edificios 3-5

Interior de edificios 1.6-1.8

Interior de edifcios con sombras 2-3

Entorno suburbano 2-3

Zonas industriales 2.2

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (4)

• Variabilidad de la Propagación (4)

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (6)

• Variabilidad de la Propagación (6)

– Desvanecimiento lento o por sombra (shadow

fading): variabilidad en la atenuación debido al

terreno y obstrucciones entre el transmisor y

receptor .

– Mayor precisión.

– lb(d) ley empírica.

– G(x,y) variable aleatoria gaussiana de media cero y

desviación típica σ(dB).

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,

,

b

b

l d l d g x y

L d dB L d G x y

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (7)

• Variabilidad de la Propagación (7)

– Desvanecimiento lento o por sombra (2)

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Variabilidad de la Propagación (8)

– Desvanecimiento lento o por sombra (3):

Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (8)

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (9)

• Variabilidad de la Propagación (9)

– Multitrayectoria

• Baja altura de la antena del terminal móvil (1.5 a 3m).

• Múltiples trayectos indirectos de propagación

generados por la presencia de obstáculos cerca al

receptor (naturales y artificiales).

• Mecanismo básico de propagación de los canales

móviles.

• Variaciones muy rápidas del nivel recibido

desvanecimiento rápido (fast fading).

• Factor r(t,f)

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (10)

• Variabilidad de la Propagación (10)

– Multitrayectoria (2)

• Desvanecimiento rápido es significativo en recorridos

de 40λ.

• La variable aleatoria r es proporcional al cuadrado de

una magnitud que sigue la distribución de Rayleigh

(distribución exponencial negativa).

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, ,

, ,

b

b

l d l d g x y r t f

L d dB L d G x y R t f

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (11)

• Variabilidad de la Propagación (11)

– Multitrayectoria (3)

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (12)

• Variabilidad de la Propagación (12)

– Multitrayectoria (4)

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (13)

• Variabilidad de la Propagación (13)

– Promedio de perdidas en pequeño recorrido del

receptor (media local).

– Promedio de perdidas en un largo recorrido del

receptor (media global).

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,bL d dB L d G x y

bL d dB L d

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (14)

• Variabilidad de la Propagación (14)

– Si transmisor radia una PIRE igual a Pt, la

potencia Pr, recibida en una antena isótropa,

será:

– Pt fija, Pr variable aleatoria.

• Relación lineal. La ley de variación estadística de

Pr(d) es la misma que Lb(d).

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rP t bd dB P L d

rP , ,td dB P L d G x y R t f

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (15)

• Variabilidad de la Propagación (15)

– Las variaciones gaussianas y Rayleigh de la

potencia recibida se combinan entre sí.

• Distribución mixta Rayleigh-Lognormal.

– Si hay visibilidad directa entre TX y RX, junto a

las componentes de multitrayectoria existe un

rayo directo .

• No hay desvanecimiento lento.

• Componente intensa y componente difusa (ecos).

• Distribución Nakagami-Rice.

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Variabilidad de la Propagación (16)

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Señal

recibida (dBu)

tiempo

Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (16)

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (17)

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (18)

http://www.skydsp.com/publications/4thyrthesis/chapter1.htm

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (19)

http://www.skydsp.com/publications/4thyrthesis/chapter1.htm

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Propagación multitrayecto

– Mecanismo básico de propagación en entornos

rodeados por obstaculos.

– Las componentes de multitrayectoria llegan al

receptor en tiempos diferentes y con diferentes

amplitudes y fases.

– Amplias y rápidas variaciones de nivel a lo largo

del recorrido del móvil.

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (20)

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Propagación multitrayecto (2)

– Caídas hasta de 40dB con respecto al nivel promedio.

– Distancia entre mínimos es λ/2. (desvanecimiento

selectivo en espacio).

– Patrón de ondas estacionarias (standing wave pattern).

– Patrón espacial → Patrón temporal.

– Multitrayectoria genera ISI (BER)

– Soluciones: Ecualización y Receptores tipo Rake.

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (21)

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (22)

http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/335

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (23)

http://www.skydsp.com/publications/4thyrthesis/chapter1.htm

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• 1. Modelo espacio libre. Muy buena estimación.

• 2. LOS y reflexión en tierra. Modelo de pérdidas de tierra plana.

• 3. Modelo de pérdidas de tierra plana + corrección por pérdidas de

difracción (arboles).

• 4. Pérdidas de trayecto - modelo de difracción.

• 5. Pérdidas de trayecto – modelo de difracción multiple.

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (24)

http://people.seas.harvard.edu/~jones/es151/prop_models/propagation.html

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Pérdidas de difracción

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Características Básicas de la Propagación

por Canales Móviles (25)

http://people.seas.harvard.edu/~jones/es151/prop_models/propagation.html

Difracción modelo filo de cuchillo (Knife-Edge) Bullington. Difracción modelo filo de cuchillo

múltiple.

Epstein – Peterson. Degout.

Page 35: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Principios de Propagación

• Modelos de Propagación y métodos de

predicción.

– Importante para efectos de planeación y diseño

de sistemas de radiocomunicaciones.

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Page 36: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Principios de Propagación (2)

• Importancia del estudio de propagación.

– Para el diseño de los sistemas de radiocomunicaciones. • Garantizar niveles de señal deseados.

• Garantizar S/N o tasa de errores BER requeridos.

• Garantizar cobertura (en tiempo y espacio).

• Garantizar servicio libre de interferencias, distorsiones o errores.

– Compatibilidad con otros usuarios. • Las bandas de frecuencia son necesario compartirlas.

• Garantizar la no interferencia intersistemas.

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Page 37: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Principios de Propagación (3)

• Variabilidad del medio de propagación

– El canal de radio es cambiante y no siempre predecible.

– Observaciones (de 1 a 15 años) permiten modelar y estimar sus variaciones a efectos de predecir la propagación de ondas de radio. • el clima (presión, vapor de agua, intensidad de

lluvias y la presencia o ausencia de nubes),

• la región (Tropical, ecuatorial, ) y

• las estaciones (determina el índice de refracción y la atenuación).

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Principios de Propagación (4)

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– Receptor típico:

– CNR= 18 dB

– Nr=-120dBm

– Antenas Dipolo λ/2= 1.5 dB

Re

( )

Re

t t rr

querida r o r

t dBm r o t r

querida

p g gpc

n n l n

cP N L G G

n

Suponiendo

f=1GHz

d=1Km

Page 39: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

– Pt(dB)> -13 dBm = 0.05mW.

– Vida real???

• Las perdidas deben incluir, perdidas por penetración

en edificios, por obstáculos, y difracción.

• L=Lo+ Perdidas en Edificios Ciudad ((20-30)dB)

Pérdidas en interiores ((20-30)dB).

• Factor de 100 a 1000

• 0.05mW -> 5mW -> 50mW

• Interior (20dB) -> 0.5W -> 5W

Principios de Propagación (5)

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Page 40: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Evolución de los modelos de predicción de

la perdida básica de propagación. • Clásicos

– Curvas del CCIR (60s), áreas rurales y grandes zonas de cobertura sin reutilización de frecuencias. Abacos, nomogramas de Bullington.

• Los Modelos Empíricos – Okumura, Lee, Egli, Longley-Rice, Hata, Cost 231(Walfisch,

Ikegami).

• Los Modelos Determinísticos.

• Los Modelos Semideterminísticos. – Durkin.

• Entornos Microcelulares (GTD, Teoría Geométrica de la Difracción)

• Modelos bidimensionales y tridimensionales.

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Page 41: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Modelo de propagación de tierra plana.

– Distancias cortas (d<20Km).

• Influencia del terreno.

– Refracción en la troposfera.

– Representación de perfiles.

• Zonas de sombra y visibilidad

• Difracción en obstáculos

– Obstáculo aislado. (agudo, redondeado)

– Dos obstáculos aislados (EMP, Wilkerson, Epstein Peterson)

– Múltiples obstáculos.

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Evolución de los modelos de predicción de

la perdida básica de propagación. (2)

Page 42: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación

• Introducción.

– En radiocomunicaciones zonales, de punto a multipunto,

existe en general, una gran variabilidad de los trayectos.

– Análisis de perfiles - radiales.

– Terrenos irregulares o de tipo urbano - difícil el

modelado de obstáculos.

– Procedimientos empíricos para determinar las perdidas

o el nivel de intensidad de campo.

– Amplias campañas de mediciones y una posterior

correlación de las medidas con características generales

del medio de propagación.

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Page 43: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(2)

• Introducción(2).

– Los métodos empíricos proporcionan una estimación

rápida de la perdida básica de propagación o de la

intensidad de campo.

– Utilización sencilla y rápida, pero su exactitud no es muy

buena.

– El error cuadrático medio del error entre el valor

estimado por uno de estos métodos y el valor medido

puede ser del orden de 10 a 14 dB.

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Page 44: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Modelo ITU-R. (ITU-R 529)

– Está basado en el Modelo de Bullington, predice

la intensidad de campo E en función de la

rugosidad de terreno, la frecuencia de

operación, la altura de antenas, pero es muy

restringido en rango de frecuencias.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(3)

Page 45: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Lee

– Se basa en el modelo de tierra plana y

mediciones experimentales (EE UU).

– Gráficas nivel de potencia (dBm).

– Entornos suburbanos y urbanos (tres ciudades

típicas).

– Frecuencia (850 MHz).

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(4)

Page 46: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Lee (2)

– Parámetros de referencia.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(5)

Altura de la antena de transmisión ht=100pies (30.5m)

Altura de la antena de recepción hr=10pies (3m)

Potencia de transmisión Pt=10W(40dBm)

Ganancia de antena de transmisión Gtd=4(6dBd)

Ganancia de antena de recepción Grd=1(0dBd)

Frecuencia f=900 MHz

Page 47: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Lee (3)

– Factores de corrección (otras condiciones).

– Factor global de corrección.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(6)

2

1 2 3 4 5; ; ; ; ;30.5 3 10 4 1

n

t t td rdrh p g gh

10 2

3 1

r

r

h m n

h m n

0 1 2 3 4 5

Page 48: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Lee (4)

– Zona suburbana

– Zona urbana (Filadelfia)

– Zona urbana (Newark)

– Zona urbana (Tokyo)

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(7)

r 0P 53.9 38.4log log / 900 10logdBm d Km n f

r 0P 62.5 36.8log log / 900 10logdBm d Km n f

r 0P 55.2 43.1log log / 900 10logdBm d Km n f

r 0P 77.8 30.5log log / 900 10logdBm d Km n f

Page 49: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Lee (5)

– El exponente n del termino de frecuencia, varía

según el entorno y la frecuencia, así:

• n=2 para f<450MHz y zona suburbana.

• n=3 para f>450MHz y zona urbana.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(8)

Page 50: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Okumura-Hata

– Medidas de campo en Tokio (Japón).

– Okumura obtuvo unas curvas estándar de

propagación.

– Valores de intensidad de campo

• Medios urbanos.

• Diferentes alturas efectivas de antena en BS.

• Banda: 150, 450 y 900 MHz.

• PRA=1KW.

• Altura de antena de recepción:1.5m.

UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(9)

Page 51: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Okumura-Hata(2)

– Correcciones

• Efectos de ondulación (Δh).

• Pendiente y heterogeneidad del terreno (trayectos

mixtos tierra mar).

• Presencia de obstáculos significativos.

• Altura de antena receptora.

• Potencia radiada aparente.

• Orientación de calles y densidad de edificios.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(10)

Page 52: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Okumura-Hata(3)

– Hata realizó las expresiones numéricas.

– Perdida básica de propagación, Lb, para medios

urbanos, suburbanos y rurales.

– La formula de Hata, Lb en entorno urbano y

referencia para los otros entornos de

propagación:

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(11)

69.55 26.26log 13.82log 44.9 6.55log logb t m tL f h a h h d

Page 53: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Okumura-Hata(4) – Donde:

• f: frecuencia (MHz), 150MHz<=f<=1500MHz.

• ht: altura efectiva de la antena transmisora (m),

30m<=ht<=200m.

• hm: altura sobre el suelo de la antena receptora (m),

1m<=hm<=10m.

• d: distancia(Km), 1Km <=d<=20Km.

• a(hm): corrección por altura hm

– Perdida básica de propagación sin tener en cuenta el

efecto del entorno alrededor del receptor.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(12)

Page 54: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Okumura-Hata(5) – a(hm), corrección que depende de la altura de la antena

del móvil.

• a(hm) =0 para hm=1.5m

• Para otras alturas depende del tipo de ciudad.

– Ciudad media-pequeña

• El error cometido con esta aproximación, aumenta con la

frecuencia y es igual a 1dB aproximadamente para 1500MHz. El

error mayor se produce para alturas de 4m a 5m

UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(13)

1.1 log 0.7 1.56log 0.8m ma h f h f

Page 55: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Okumura-Hata(6) – Ciudad grande

• El error es máximo para frecuencias bajas y alturas superiores a

5 m donde puede llegar a valer 1dB.

UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(14)

2

2

8.29 log1.54 1.1 200

3.2 log11.75 4.97 400

m m

m m

a h h f MHz

a h h f MHz

Page 56: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Okumura-Hata(8) – Si receptor en zona suburbana, caracterizada por

edificaciones de baja altura y calles relativamente

anchas, la atenuación es:

– Si el receptor se encuentra en una zona rural, abierta,

sin obstrucciones en su entorno inmediato, se tiene:

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(16)

2

2 log / 28 5.4bs bL L f

2

4.78 log 18.33log 40.94br bL L f f

Page 57: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Okumura-Hata(9) – La formula de Hata no tiene en cuenta la influencia de la

ondulación ni los efectos derivados del grado de

urbanización.

– La formula original de Hata solo es valida para

f<=1500MHz.

– Europa sistemas operando en 1800MHz (DECT, DCS-

1800)

– COST 231. Extensión sobre la formula Hata.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(17)

Page 58: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Okumura-Hata(10)

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(18)

Page 59: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Okumura-Hata(11)

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(19)

Page 60: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Okumura-Hata(12)

– COST 231-Hata

• Cm=0dB. Ciudad de tipo medio y áreas suburbanas con

densidad de árbol moderada.

• Cm=3dB. Grandes centros metropolitanos.

• 1500MHz<=f<=2000MHz.

• 30m<=ht<=200m.

• 1m<=hm <=10m.

• 1Km <=d <=20Km.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(20)

46.3 33.9log 13.82log

44.9 6.55log log

b t m

t m

L f h a h

h d c

Page 61: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(21)

http://www.cdt21.com/resources/siryo4.asp

Page 62: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Ikegami.

– Modelo para el calculo de la potencia media en zona

urbana.

– Modelo basado en teoría de rayos y óptica geométrica.

– Estructura ideal de la ciudad, alturas uniformes de los

edificios, tiene en cuenta orientación de las calles y

altura de la estación móvil.

– Rayos principales y secundarios. (multitrayecto).

– Altura de la antena transmisora es alta (solo influyen

edificios cercanos al receptor) .

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(20)

Page 63: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Ikegami (2).

– Componentes dominantes las que solo han

tenido una difracción y una sola reflexión

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(21)

Page 64: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Ikegami.(3)

–Suposiciones:

• El tejado del edificio que produce difracción

tiene línea de vista con la antena transmisora

y la antena receptora.

• Se desprecia la posible reflexión en el suelo.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(22)

Page 65: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Metodo Ikegami (4)

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(23)

Page 66: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Metodo Ikegami (5)

– Donde:

• E1 y E2. campos debidos a la onda difractada y reflejada,

respectivamente.

• H. Altura del edificio en el que se produce difracción.

• hr. Altura de la antena receptora.

• W. Ancho de la calle donde esta situado el receptor.

• w. Distancia desde el receptor al edificio donde se produce la difracción.

• Φ. Angulo formado por el rayo incidente y la dirección de la calle.

• d. Distancia.

• lr. Parámetro que depende del coeficiente de reflexión en la fachada de

los edificios. Valores típicos 2 (VHF) y 3.2 (UHF).

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(24)

Page 67: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Metodo Ikegami (6) – Si e0 representa la intensidad de campo en condiciones

de espacio libre , el valor medio de intensidad de campo

es:

– En general, el valor de intensidad media varía muy poco

según el ancho de la calle. Entonces:

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(25)

2

0

2

0.255

2

r

r

W ww

le e

H h sen

02

0.255 31

2 r r

We e

l H h sen

Page 68: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Metodo Ikegami (6) – En forma logarítmica.

– Aplicando:

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(25)

0 2

35.8 10log 1 10log 20log

10log 10log

r

r

E E W H hl

f sen

Donde:

H, hr. y W están en metros.

f en MHz.

E en dBu.

0 77 ( ) 20logE dBu PRA dBW d Km

( ) 20log 79.4bL dB PRA dBm E dBu f MHz

Page 69: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Metodo Ikegami (7)

– El modelo Ikegami, proporciona en general buenos

resultados de predicción cuando la altura de la antena

de transmisión es grande (Solo influyen los edificios

cercanos al móvil).

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(26)

2

3( ) 26.25 30log 20log 10log 1 10log

20log 10log

b

r

r

L dB f d Wl

H h sen

Page 70: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(27)

Page 71: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Walfish-Bertoni

– Tiene en cuenta la influencia del conjunto de

edificios (No Ikegami).

– Supone áreas con distribución uniforme de

edificios altos, con bordes angulares y en filas

casi paralelas .

– Altura de antena transmisora no muy elevada,

por encima de edificios próximos.

– los edificios separados una distancia mucho

menor a su altura . UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(28)

Page 72: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Walfish-Bertoni (2)

– El móvil no tiene línea de vista con el

transmisor.

– Análisis de la reflexión, dispersión y difracción

de la onda.

– Frecuencias 300 MHz a 3 GHz.

– Separación entre BS - MS de 200 m a 5 Km.

– Las pérdidas de propagación incluyen: pérdidas de

espacio libre, pérdidas por propagación sobre edificios y

pérdidas por difracción final (sobre la última azotea).

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(29)

Page 73: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Walfish-Bertoni (3)

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(30)

Page 74: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Walfish-Bertoni (4)

– Parámetros que caracterizan el entorno urbano:

• Altura de la antena de transmisión sobre los edificios próximos,

H.

• Altura media de los edificios, hR.

• Altura de la antena móvil, hm.

• Separación entre edificios b.

• Distancia, d.

– Las perdidas básicas de propagación

• El último termino tiene en cuenta la curvatura de la tierra.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(31)

2

57.1 log 18log 18log 18log 117

b

dL dB A f d H

H

Page 75: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Walfish-Bertoni (5)

– La influencia de los edificios esta incluida en el termino

A(dB):

– La pérdida total se obtendrá sumando a las pérdidas

propuestas por el modelo y las perdidas de espacio

libre.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(32)

2

2 12

5log 9log 20log tan2

R m

R m

h hbA h h b

b

2

0 89.55 21 log 38log 18log 18log 117

b

dL dB L L A f d H

H

Page 76: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método COST-231

– Combinación modelos Walfish e Ikegami.

– Aplicable a entornos:

• Celdas grandes y pequeñas.

– Antenas BS por encima de los tejados de edificios.

– Geometría similar al Walfish-Bertoni.

– Incluye ancho de la calle (W) y el ángulo de la calle con la

dirección de propagación (Φ) (Modelo Ikegami).

• Microceldas. Antenas BS por debajo de los tejados

de edificios.

– Guía de onda.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(33)

Page 77: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(34)

• Método COST-231(2)

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Page 78: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(34)

• Método COST-231(3)

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Page 79: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(35)

• Método COST-231(4)

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Page 80: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método COST-231 (2)

– Donde:

• L0=perdida de espacio libre.

• Lrts=Perdidas por difracción y dispersión del tejado a

la calle Lrts.

– Lori= perdidas debidas a la orientación de la calle.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(33)

0b rts msdL L L L

16.9 10log 10log 20logrts R oriL W f h L

R R mh h h

Page 81: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método COST-231 (3)

• Si Lrts<0 → Lrts=0

• Si Lmsd<0 → Lmsd=0

• Si ΔhB<0 → Lbsh=0

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(34)

0 0

0 0

0 0

10 0.3571 ;0 35

2,5 0.075 35 ;35 55

4 0.114 55 ;55 90

oriL

log log 9logmsd bsh a d fL L K K d k f b

18log 1 ;bsh B B B RL h h h h

Page 82: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método COST-231 (4) • Ka y Kd pueden ser obtenidas a partir de:

• Ka representa el incremento de pérdidas de propagación

en el caso de que las antenas de la estación base estén

por debajo de los tejados de los edificios adyacentes

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(35)

18; 0

18 15 ; 0

B

d BB

R

h

k hh

h

54; 0

54 0.8 ; 0 0.5

54 1.6 ; 0 0.5

B

a B B

B B

h

k h h y d

h d h y d

Page 83: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método COST-231 (5) • Kf

• Ciudades de tamaño medio y centros suburbanos con

densidad moderada de vegetación.

• Grandes centros metropolitanos.

• Kd y Kf ajustan la dependencia de la difracción en función de la

distancia y la frecuencia.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(36)

4 0.7 1925

f

fk

4 1.5 1925

f

fk

Page 84: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método COST-231 (6) • Si los datos de edificios y calles son desconocidos.

– Altura de los edificios hR=3*número de pisos.

– Separación entre edificios b=20-50m.

– Anchura de la calle W=b/2.

– Orientación de la calle con respecto al rayo directo de

propagación Φ=90°.

• El modelo ha sido validado para frecuencias en 900MHz

y 1800 MHz y distancias desde 10m a 3Km.

• La exactitud en la predicción es aceptable cuando hB>hR.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(37)

Page 85: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método COST-231 (6) • Si hB<<hR. El error de predicción es mayor. Modos de

propagación (efecto guía de onda en las calles,

difracción en esquinas).

• B, W y Φ no presentan un significado físico en

microceldas, por lo tanto el error puede ser bastante

considerable.

• Cuando desde la antena de la estación base hay

visibilidad a lo largo de una calle (guía de onda).

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(37)

42.6 26log 20log ; 20bL d Km f MHz d m

Page 86: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Sakagami-Kuboi (SK)

– Desarrollado en Japón.

– Aplicación para entornos urbanos.

– Requiere información muy detallada del entorno

móvil.

– Frecuencias entre 900MHz y 1800MHz.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(38)

Page 87: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Método de Sakagami-Kuboi (2)

– Donde:

• W: ancho de la calle donde encuentra el móvil (5 a 50m).

• Φ: ángulo entre la dirección móvil-base y el eje de la calle (0-90°)

• hs: altura de los edificios próximos al móvil (5-80m).

• <H>: altura media de los edificios alrededor del punto de recepción (5-50m).

• hb: altura de la antena de estación base respecto del punto de recepción (20-100m).

• Hb0: altura de la antena de estación base sobre el suelo (m).

• H: altura media de los edificios alrededor de la estación base (H<= Hb0).

• D: distancia estación base-móvil (0,5-10Km)

• f : frecuencia (450-2.200MHz)

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(39)

2

0

100 7.1log 0.023 1.4log 6.1log

24.37 3.7 log 43.42 3.1log log 20log

b s

b bb

L W h H

H h h d fh

Page 88: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Modelo Longley-Rice (ITM) – Modela obstáculos lejanos como filo de cuchillo y los cercanos

como cilindros.

– Tiene en cuenta: Rugosidad del terreno h.

– Frecuencia de operación de 20 MHz a 40 GHz.

– altura de antenas de 0.5 a 3000 m,

– Distancia de separación entre ellas de 1 a 2000 Km.

– Es muy útil para sistemas de radiocomunicaciones móviles y de

difusión.

– Lo único que lo hace poco accesible por cualquier usuario es que

requiere de fuentes confiables de información de mapas

digitalizados con aceptable resolución.

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Métodos Empíricos de Predicción de

Propagación(40)

Page 89: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Modelo Durkin

– Considera tres condiciones de trayecto posibles:

con Línea de vista, con Línea de vista parcial

(zona Fresnel obstruida), y sin línea de vista.

– Necesita datos geográficos del terreno.

– Si las obstrucciones son varias las reduce a una

por el método de Bullington.

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Métodos Semi-Empíricos de Predicción de

Propagación

Page 90: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación

Page 91: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación (2)

Page 92: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación (3)

Page 93: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

Métodos de Predicción de Propagación (4)

Page 94: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación (4)

Page 95: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación (5)

Page 96: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación (6)

Page 97: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación (7)

• Predicción en macroceldas a 450MHz.

Page 98: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación (7)

• Predicción en Munich

Page 99: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Modelos Microcelulares – Cobertura reducida

– Requieren condición de línea de vista entre Tx y Rx.

– Los fenómenos importantes a tener en cuenta son:

• La reflexión en el suelo, sobre los edificios u otros obstáculos.

• Sobre los obstáculos cercanos al móvil es muy probable la difracción

• Dependiendo de la frecuencia puede presentarse dispersión.

– En este entorno se utilizan modelos tridimensionales

– Los modelos tridimensionales:

• Técnica de trazado de rayos (Ray Tracing)

• Su precisión se basa en el número de componentes o rayos que se consideren.

• Asumen que la altura de la antena transmisora está por encima de los edificios.

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Métodos de Predicción de Propagación (8)

Page 100: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación (9)

Page 101: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación (10)

• Modelos Picocelulares.

– Su cobertura es más restringida.

– Por condiciones de propagación y frecuencia de

operación normalmente requieren condición de línea de

vista.

– Se dividen en dos tipos: con línea de vista y obstruido.

– Se consideran para propagación en interiores de

edificios, oficinas, industria o centros comerciales. Su

modelado hace consideraciones de absorción en función

del tipo de material de construcciones.

Page 102: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación (12)

• Modelos Picocelulares(2) – La técnica más conocida, Ray Tracing, que analiza

individualmente cada rayo lanzado desde el Tx. • Pérdidas por división en el mismo piso (Hard partitions y Soft

partitions).

• Para todo tipo de material presente se tiene tabuladas las pérdidas que produce sobre la señal.

• Pérdidas entre pisos, según el tipo de material separador entre pisos y sus dimensiones (tablas de atenuación disponibles (13 a 34 dB típicos)). Con respecto a otros edificios se tiene en cuenta la posición de las ventanas, sus dimensiones y el número de ellas.

• Pérdidas ocasionadas por el movimiento de objetos o de las personas.

Page 103: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación (13)

• Modelos Picocelulares(3)

–Modelos empíricos.

–Modelos deterministico.

–El modelo probabilístico/estadístico.

Page 104: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación (14)

• Modelos Picocelulares(4)

Page 105: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Métodos de Predicción de Propagación (15)

• Modelos Picocelulares(5)

Page 106: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Canales Multitrayecto

• Sistemas móviles analógicos. Sistemas de

banda estrecha. Caracterización básica.

• Sistemas móviles digitales. Sistemas de

banda ancha. Efectos adicionales por

propagación multitrayecto y desplazamiento

del móvil.

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Page 107: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Canales Multitrayecto (2)

• El tipo de desvanecimiento experimentado por una

señal propagandose a través de un canal radio

móvil depende de las caracteristicas de la señal

transmitida y el canal.

– Parámetros de la señal: ancho de banda, periodo de

simbolo, etc.

– Parámetros del canal: Dispersión del retardo (delay

spread) y dispersión Doppler (Doppler spread).

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Page 108: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Canales Multitrayecto (3)

• Mecanismos de dispersión:

– Dispersión en tiempo (dispersión de retardo)

genera desvanecimiento selectivo en frecuencia.

– Dispersión en frecuencia (dispersión Doppler)

genera desvanecimiento selectivo en el tiempo.

• Los dos mecanismos son independientes

uno del otro.

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Page 112: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Linux.Wireless.modem.html

http://www.skydsp.com/publications/4thyrthesis/chapter1.htm

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Canales Multitrayecto (7)

Page 114: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Canales Multitrayecto (9)

• Dispersión en tiempo: Cuando al receptor

llega una componente directa (si hay

visibilidad directa) y múltiples ecos con

amplitudes, fases y tiempos de llegada

aleatorios.

• Exceso de retardo (delay excess): ti-to.

– Donde, ti y to son los tiempos de propagación del

eco i-esimo y del eco que llega en primer lugar.

Es el retardo de cualquier etapa (tap) relativo a

la primera etapa.

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Page 115: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Dispersión del retardo (delay spread): conjunto

de valores {ti-to}.

– Característica cuantitativa de los canales multitrayecto.

• La dispersión del retardo depende del entorno de

propagación.

– Una diferencia de 1uS corresponde a una diferencia de

recorrido de 300m.

– Ambientes urbanos (0.5-1.5)uS.

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Canales Multitrayecto (10)

Page 116: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

Canales Multitrayecto (11)

http://www.mike-willis.com/Tutorial/PF15.htm

1

N

T i

i

P P

0

1

1 N

i i

iT

PP

2 2

1

1 N

rms i i o

iT

PP

Page 117: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/332

Canales Multitrayecto (12)

Page 118: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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http://wireless.per.nl/reference/chaptr03/fading/scatter.htm

Canales Multitrayecto (13)

Page 119: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/332

Canales Multitrayecto (14)

Page 120: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Canales Multitrayecto (15)

http://proceedings.esri.com/library/userconf/proc98/proceed/TO550/PAP525/P525.HTM

Page 121: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Canales Multitrayecto (16)

UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

http://wireless.per.nl/reference/chaptr03/indoor.htm

Page 122: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

UNIVERSIDAD DEL CAUCA – DEPARTAMENTO DE TELECOMUNICACIONES

Canales Multitrayecto (17)

http://www.skydsp.com/publications/4thyrthesis/chapter1.htm

Page 123: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Canales Multitrayecto (18)

• Dispersión del retardo produce

distorsión sobre la señal recibida:

–Dominio del tiempo.

• ISI (interferencia entre símbolos).

–Dominio de la frecuencia.

• En sistemas de banda ancha

–Desvanecimiento selectivo en frecuencia (FSF,

Frequency Selective Fading).

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Canales Multitrayecto (19)

http://www.mike-willis.com/Tutorial/PF15.htm

Page 125: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• La caracterización del FSF de un canal:

– Bc: Ancho de banda de coherencia del canal.

• Grado de correlación entre dos componentes

espectrales de la señal separadas Bc.

• Ancho de banda sobre el cual el canal puede ser

considerado “plano” ("flat“).

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Canales Multitrayecto (20)

Page 126: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• BT: Ancho de banda de la señal transmitida.

– Si BT<<BC las componentes espectrales de la señal se

encuentran correlacionadas y presentan el mismo

desvanecimiento. Desvanecimiento plano.

– Si BT>BC habrá componentes que se desvanecen

cuando otras no lo hacen. Desvanecimiento no

correlacionado. Desvanecimiento selectivo en

frecuencia.

http://wireless.per.nl/reference/chaptr03/fading/delayspr.htm

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Canales Multitrayecto (21)

Page 127: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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http://wireless.per.nl/reference/chaptr03/ind_chan/rds_est.htm

Canales Multitrayecto (22)

Page 129: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

Canales Multitrayecto (24)

• Características de un canal con desvanecimiento selectivo

en frecuencia.

http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/339

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Page 130: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• La propagación multitrayecto genera un patrón de ondas

estacionarias a través del cual se desplaza un móvil.

– La amplitud del voltaje inducido en recepción varia en función del

tiempo (velocidad del móvil).

– Patrón espacial se transforma en un patrón temporal.

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Canales Multitrayecto (25)

Page 132: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Cada componente en frecuencia de la señal

experimenta un corrimiento Doppler (fdi).

• Dispersión Doppler (Doppler Spread):

Conjunto de corrimientos en frecuencia.

– Parámetro cuantificador de la movilidad.

• Consecuencia: TSF.

– Distorsión: elementos sucesivos de la señal

transmitidos en tiempos diferentes (TDMA) “ven”

distintos canales.

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Canales Multitrayecto (27)

Page 133: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Tiempo de coherencia del canal (Tc).

– Parámetro que caracteriza el TSF.

– Dos elementos de señal separados entre si un

tiempo inferior a Tc están correlacionados y

“ven” el mismo canal.

– Si su separación temporal es mayor a Tc no

estarán correlacionados y les afectará el TSF.

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Canales Multitrayecto (28)

Page 134: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• En resumen, la caracterización en banda

ancha de canales multitrayecto se realiza

por cuatro parámetros básicos:

– Dispersión en tiempo

• Dispersión de retardo.

• Ancho de banda de coherencia.

– Dispersión en frecuencia

• Dispersión Doppler.

• Tiempo de coherencia.

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Canales Multitrayecto (29)

Page 135: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• En sistemas móviles analógicos banda estrecha, el

desvanecimiento multitrayecto es plano (no

selectivo) y pueden producirse pequeños cortes de

la señal cuando el móvil circula despacio. La

distorsión no es muy importante.

• Para sistemas móviles digitales, con ancho de

banda de algunos cientos de KHz, la distorsión y el

ISI producen una elevada tasa de errores (BER) la

cual no puede reducirse incrementando potencia

(I-BER, BER irreducible) .

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Canales Multitrayecto (30)

Page 136: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• La compensación de los efectos

multitrayectoria:

– Diversidad en recepción.

– Saltos en frecuencia.

– Ecualizadores digitales en el receptor.

• Compensa la interferencia en tiempo real.

• Debe ser adaptativo (es necesario conocer las

características del canal que debe compensar).

– Uso de códigos detectores/correctores de

errores con entrelazado.

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Canales Multitrayecto (31)

Page 137: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• En medios urbanos los retardos suelen ser de 2μs a 5μs.

(diferencias de recorridos de 600m a 1500m).

• En GSM el retardo máximo ecualizable es de 16μs y el

corrimiento Doppler de unos 210 Hz.

• En sistemas CDMA, de gran ancho de banda se saca

ventaja del poder de resolución del receptor para identificar

y separar los ecos, colocarlos en fase y sumarlos de forma

coherente.

– Dispersión temporal pasa de ser perjudicial a beneficiosa.

– Estructuras especiales de recepción (receptores Rake).

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Canales Multitrayecto (32)

Page 139: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Canales Multitrayecto (34)

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Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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Canales Multitrayecto (35)

Page 141: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Los canales multitrayecto móviles son lineales pero

variables en el tiempo.

• Para evaluar y analizar el comportamiento y la calidad de

las distintas técnicas de acceso y modulación digital en

condiciones de propagación multitrayecto.

– Por su naturaleza

• Modelos matemáticos: representación de ondas por rayos y su

interacción con las estructuras dispersoras. Simulación lógica

(software).

• Modelos físicos: Los fenómenos multitrayecto se materializan mediante

circuitos eléctricos. Simulación física (hardware).

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Modelos de Canales Multitrayecto

Page 142: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Valores de D y Bc para distintos entornos de

propagación.

Canal con perfil potencia-retardo exponencial

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Caracterización de Canales Multitrayecto (1)

Tipo de Entorno Dispersión de Retardo

D(μS)

Ancho de banda de

coherencia Bc (KHz)

Rural 0.2 796

Suburbano 0.5 318

Urbano 3 53

1

2Bc

D

Page 143: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Valores de Tc a 900MHz para distintas

velocidades.

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Caracterización de Canales Multitrayecto (2)

Velocidad (Km/h) Corrimiento Doppler

(Hz)

Tiempo de coherencia

Tc (ms)

10 8.3 21.5

50 41.7 4.3

100 83.3 2.1

9

16c

d

Tf

Page 144: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

1. Zona rayada. No es posible la transmisión.

2. Canal plano en frecuencia y tiempo. (No sufre ningún desvanecimiento selectivo).

3. Canal plano en frecuencia (desvanecimiento selectivo en tiempo).

4. Canal plano en el tiempo (desvanecimiento selectivo en frecuencia).

5. Canal no plano (sufre ambos tipos de desvanecimiento).

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Caracterización de Canales Multitrayecto (3)

Page 145: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Ejemplo

Sea un canal con dispersión de retardo D=2μs por el cual

se efectúa una transmisión en f=900MHz a un móvil que se

desplaza a v=36Km/h. El corrimiento Doppler es fd=30Hz.

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Caracterización de Canales Multitrayecto (4)

6

1 180

2 2 *2*10Bc KHz

D

9 96

16 16 *30c

d

T msf

Page 146: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Ejemplo(2)

Para una transmisión digital con una

velocidad R=19.5Kbps (periodo de bit

Tb=0.05ms) y ancho de banda B=25 KHz.

Zona 2. canal plano

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Caracterización de Canales Multitrayecto (5)

Page 147: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

• Ejemplo(3)

Para una transmisión del sistema GSM de

telefonía móvil, con BW=200KHz, y

Tb=3.7μs.

Zona 4. Canal selectivo en frecuencia.

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Caracterización de Canales Multitrayecto (6)

Page 148: Propagación Móviles

Énfasis II: Radiocomunicaciones Móviles e Inalámbricas

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