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RCM -2- 1
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.
RCM -2- 2
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
RCM -2- 3
ÍNDICE (II)
• Criterio de disponibilidad– Radioenlaces analógicos
– Radioenlaces digitales
• Interferencia de RF en radioenlaces
• Protección de radiocanales
• Enlaces transhorizonte
RCM -2- 4
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.
RCM -2- 5
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)
RCM -2- 6
PLANES DE FRECUENCIAS (I)
PROBLEMÁTICA
En un repetidor hay al menos dos frecuencias suf. separadas
Diferencia entre los niveles de señal
TX y RX.
Evitar acoplo entre ambos sentidos de
transmisión.
Directividad insuficiente de las antenas
PLANES DE ASIGNACIÓN DE FRECUENCIAS
RCM -2- 7
PLANES DE FRECUENCIAS (II)
Term1 Term2Repet 1 Repet 2
f2
f4
f1
f3
f1
f3
Term1 Term2Repet 1 Repet 2
f2
f1
f1
f2
f1
f2
PLAN A 4 FRECUENCIASPor cada radiocanal se necesitan 4 frecuencias.
Suele utilizarse en frecuencias bajas cuando la directividad es baja
PLAN A 2 FRECUENCIASPor 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 Bb) Por radiación directa de C y captación por el lóbulo posterior de B
A B C
RCM -2- 8
PLANES DE DISPOSICIÓN DE CANALES DEL CCIR
CARACTERÍSTICAS OBJETIVOS
• 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 deradioenlaces en circuitos internacionales• Reducir las perturbaciones• Facilitar la intercalación adicional• Utilización de una banda para transmisiones mixtas
RCM -2- 9
DIAGRAMA DE BLOQUES
RCM -2- 10
ESTACIÓN TERMINAL
MX TRAT.SEÑAL
MOD.FI
Convers.arriba HPA
OL
BRf1f´1
MX TRAT.SEÑAL
DEMO.FI
Convers.abajo LNA
OL
transmisor
receptor
BB
BB
Bastidormultiplex
VF BB RF
Bastidorradio
RCM -2- 11
ESTACIÓN REPETIDORA
Lado de ida
RF
FI
RF
f’1f1
f1f’1
Convers.abajo FI
OL
LIMFILTRO
LNAConvers.
arriba
OL
FILTROHPA
Lado de retorno
RCM -2- 12
ESTACIÓN NODAL
Constituida por dos estaciones terminales adosadas conectadasen banda base. La inserción-extracción de canal puede hacersea nivel de canal o de alguna estructura múltiplex.
Estación nodal
f1f’1
f1f’1
Convers.abajo
OL
MUXFILTRO
LNAConv.arriba
OL
FILTROHPA
FI dem BB mod
Extracción inserciónmúltiplex de señal
RCM -2- 13
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.
RCM -2- 14
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.
mDGHzfDBW
2170º
RCM -2- 15
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) 1
4
1
422
21
iefi
p
S
ddA
22
2
1
422
21
efrpi
efpi
p
SS
ddA
RCM -2- 16
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
1.0157
1571.0
ee N
kk
Tablas
RCM -2- 17
MÉTODO DEL CCIR
DESPEJAMIENTO Y VALOREXCEDIDO DE K
RCM -2- 18
ANCHURA DE BANDA DE UNA TRANSMISIÓN 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:
RADIOENLACES ANALÓGICOS RADIOENLACES DIGITALES
cmT ffB 2
cf
ccvT ffB 2
cmmmmT ffB 2
RvFKB bT
RCM -2- 19
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:
CARACTERÍSTICA TIPO DE DESVANECIMIENTOProfundidad Profundo (3 dB) Muy profundo (20 dB)
Duración Lento RápidoCaracterística espectral Plano Selectivo
Característica propagación Variación de k MultitrayectoDistribución probabilística Gaussiano Rayleigh-Rice
Dependencia temporal Continuado Puntual
RCM -2- 20
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.
t
1-
o
GR
W
WF
FPFPFP
log10
1
RCM -2- 21
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.
100 10 FPFP
RCM -2- 22
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.
f
ggDRb
wbbwH
wjbwH
RRTR
2
cos21
exp1
22
RCM -2- 23
EJEMPLO
Se supone un vano de un radioenlace sobre agua,con una longitud de 61.1 km y altura sobre el niveldel 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 efectopara una comunicación con 20 Mhz para variosvalores del factor k.
PARÁMETROS A DETERMINARPROBLEMA
Distancia al punto de reflexiónÁngulo de incidenciaFactor de divergencia
Retardo del rayo reflejadoFrecuencia de máximo de desv.
Máxima prof. desv.
k d1 D (ns) FR (dB) f0 (GHz)
4/3 15.1 0.41 0.854 3.9 16.7 6.1541 15.7 0.37 0.800 3.3 14.0 6.061
0.83 16.3 0.34 0.754 2.8 12.2 6.0712/3 17 0.30 0.687 2.2 10.1 5.909
ConclusionesInfluencia 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.
RCM -2- 24
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.
N
iiii
N
iiii
wjaHwH
wjawH
10
0
''exp'
exp
N
i
iii jwBjAHwH
10
RCM -2- 25
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
– wo es 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.
21211 jwjw eaeawH
wjj ebeawH 1
owwjebawH 1
owwbbawHwF cos21log10log20log20 2
RCM -2- 26
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.
RCM -2- 27
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.
RCM -2- 28
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
1504 1h
dh
TX
RX1
RX2
PROC
f1
f1
h
RCM -2- 29
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%
Señal de información Procesador
TX1 TX1
BR
RX1RX1
BR
f1
f2 f
RCM -2- 30
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.
RCM -2- 31
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 (<10s)
• 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
IwPwP rrd
10108.0 F
f
f
dfI
RCM -2- 32
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.
%100T
TU
ind
RCM -2- 33
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.
RCM -2- 34
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.
RCM -2- 35
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:
VUNULU PE
100% 1221
T
TTTU
12
11
1 MTBFMTBFMTBF
100100%
MTBF
MTTR
MTTRMTBF
MTTRU
RCM -2- 36
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.
RCM -2- 37
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.
RCM -2- 38
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.
RCM -2- 39
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.
Señal de información Procesador
TX1 TX2 RX2RX1
BR
f1f2 f
conmutador
RCM -2- 40
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
RCM -2- 41
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
RCM -2- 42
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:
2sen
b
bb Tf
TfTfG
12
,0
12
12
1222
cos
12
2
b
bbb
bb
bb
Rf
Rf
RRf
RT
RfT
fH
RCM -2- 43
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.
tR
tR
tR
tRfSfHth
b
b
b
b
fS
sen
21
cos21
1
MOD. PSK
Portadora f
s(t)Ecualizador Filtro en coseno
alzado
Portadora f1
x/sen(x)
RCM -2- 44
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.
tfAT
EtfA
T
Ets cms
s
scmc
s
sm
2sen
22cos
2
12
sen;12
cos
2sen2
2cos2
mM
AmM
A
tfAT
EtfA
T
Ets
mcmc
cmss
scmc
s
sm
tfmtfT
Ets c
s
sm
22cos
2
RCM -2- 45
MODULACIONES PSK (I)
Secuencia de entrada
Selector defase:
Acm,Asm
Modulador balanceado
Modulador balanceado
OL DF 90 +
Salida al transmisor
Eficiencia de banda: relación entre el regimen binario y el ancho de banda requerido
MW
R2log
RCM -2- 46
MODULACIONES PSK (II)
Recuperación de portadora
DF 90º
FILTROINTEGRADOR
FILTROINTEGRADOR
MUESTREO
MUESTREO
SINCRONIZADOR
V=X+jYUm=Re(VVm*)
Vm*
símboloporbitenergía
MkerfcP
b
bM
sen
RCM -2- 47
MODULACIONES QAM
Recuperación de portadora
DF 90º
FILTROINTEGRADOR
FILTROINTEGRADOR
MUESTREO
MUESTREO
SINCRONIZADOR
Cálculo de la mínima distancia
CAG
MW
R2log
bbM k
Merfc
Mk
Merfc
MP
12
311
2
11
12
3112
RCM -2- 48
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
RCM -2- 49
CONSTELACIÓN Y DIAGRAMA DE OJO
RCM -2- 50
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.
RCM -2- 51
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: ppAM log043.0546.0
01.012.0
RCM -2- 52
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
10010 100
3 MTP PP
RCM -2- 53
PORCENTAJE DE DESVANECIMIENTO SELECTIVO MEDIANTE SIGNATURAS
FORMULACIÓNProbabilidad 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
ctomultitrayeactividaddefactoropps ;
22 /1 sb TkPCop
20/10
;
;
cBsB
sA
BA
TK
TWK
KKk
22 2 m
CURVA DE SIGNATURA
SIMULADOR
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