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Unformatted text preview: Tema 3: Radioenlaces Terrenales Programa 3.1. Condiciones de diseño 3.2. Desvanecimiento 3.3. Técnicas para reducir el desvanecimiento 3.4. Calidad de un radioenlace Bibliografía 1. Hernando Rábanos J.M., Transmisión por radio, Centro de estudios Ramón Areces, 4ª ed., 2003. 2. Recomendaciones UIT-R F.557, 594, 695, 696, 697, Serie F: Servicio Fijo, Marzo 2005. 3. Recomendaciones UIT-R P.452, 453, 526, 530, 676, 838, Serie P: Propagación de las ondas radioeléctricas, Marzo 2005. 4. Townsend, A.A.R., Digital Line-of-Sight Radio Links. A Handbook, Prentice-Hall, 1988. 3.1. Condiciones de diseño • • • • Vanos en condiciones de visibilidad directa, en condiciones normales del índice de refracción atmosférico. En casos de refractividad desfavorable, debe preverse el despejamiento necesario en función de la atenuación por difracción admisible para el valor del factor k correspondiente. Estas previsiones corresponderán a un determinado porcentaje de tiempo, dado el carácter aleatorio de la variación de la refractividad atmosférica. La consecución de un cierto despejamiento implica la situación de las antenas a unas alturas determinadas: – Desde el punto de vista de la propagación es conveniente que las antenas estén altas sobre el suelo. – Antenas altas encarecen la instalación y aumentan las pérdidas en el alimentador de la antena. En condiciones normales de propagación, con despejamiento adecuado, la pérdida básica de propagación es la de espacio libre. Sin embargo, existen atenuaciones adicionales que se manifiestan en condiciones de propagación anómalas, dando lugar a desvanecimientos. Para un vano de radioenlace terrenal, la pérdida básica de propagación, en general, es: RTVS. Radioenlaces Terrenales 66 Lb = Lbf + Ldi + Ld + La + L p + Lg Lbf: Ldi: Ld: La: Lp: Lg: pérdida en condiciones de espacio libre. pérdida por difracción, debida a un despejamiento insuficiente. pérdida por desvanecimiento, desenfoque y centelleo. pérdida por errores en los ángulos de salida y llegada. pérdida ocasionada por las precipitaciones. pérdida debida a la absorción de gases y vapores atmosféricos. • Como todas estas pérdidas adicionales tienen una influencia muy directa sobre la disponibilidad, deben preverse y tomarse en consideración, adoptándose las medidas protectoras oportunas. • También debe estudiarse con detenimiento el desvanecimiento multitrayecto por sus repercusiones sobre la distorsión y la calidad de la señal RTVS. Radioenlaces Terrenales 67 Proceso de diseño de un radioenlace, vano por vano, en lo que atañe a la propagación: 1. Análisis de la geometría del perfil: elección de las alturas de las antenas. 2. Aunque se procura tener visión directa sin influencia del rayo reflejado, si no se consigue deben calcularse la pérdidas correspondientes. 3. Evaluación de las pérdidas por gases y vapores atmosféricos. 4. Cálculo de la atenuación por lluvia. 5. Estudio de la despolarización. 6. Estudio del desvanecimiento multitrayecto. 7. Evaluación de la necesidad de técnicas de protección contra el desvanecimiento. RTVS. Radioenlaces Terrenales 68 Trazado de perfiles Perfil del terreno: representación gráfica del trayecto comprendido entre dos estaciones consecutivas de un radioenlace. A partir del perfil es posible ajustar las alturas de las antenas para alcanzar la condición de visibilidad o despejamiento e incluso ajustar el punto de reflexión. • Se traza el perfil con las alturas de los obstáculos corregidas de forma que representen la curvatura de la trayectoria correspondiente. f E = (4 51) ⋅ d1 (km ) ⋅ d 2 (km ) k • La trayectoria de propagación se pueda dibujar como una línea recta. RTVS. Radioenlaces Terrenales 69 Al dibujar el perfil se realizan ciertas aproximaciones: • Las alturas se dibujan verticalmente y no a lo largo de la línea radial proveniente del centro de la Tierra RTVS. Radioenlaces Terrenales 70 • Cuando se calcula el despejamiento de la trayectoria con respecto a un obstáculo, el radio de la primera zona de Fresnel se toma verticalmente en lugar de perpendicular a la trayectoria del rayo. • Errores debidos a la dificultad de lectura o a la falta de definición de los mapas. Cuando el radioenlace cruza por encima de la pendiente de una montaña es difícil estimar la altura, conviene sobrevalorarla. El valor de k se supone constante a lo largo de todo el trayecto, lo cual no es cierto, sobre todo si el perfil presenta mucha variación de alturas o la naturaleza del terreno presenta cambios bruscos • • RTVS. Radioenlaces Terrenales 71 Mínimo valor de k • Las condiciones atmosféricas (y por tanto el gradiente del índice de refracción y el factor de corrección del radio terrestre) varían aleatoriamente, tanto en el tiempo como a lo largo del trayecto. • En la práctica, para establecer un criterio de visibilidad, se trabaja con un k efectivo, ke, que se supone fijo para todo el trayecto. • Al calcular la altura de las torres de comunicaciones se suele emplear un valor mínimo de k para evitar el desvanecimiento por obstrucción de obstáculos. Esto significa que si empleamos el valor k(0,1 %), se espera que los valores de k inferiores a éste sólo ocurran el 0,1% del tiempo. k min = k e (0,1 % ) tal que RTVS. Radioenlaces Terrenales 72 P (k e < k min ) = 0 ,1 % Altura de las antenas CRITERIO PARA DESPEJAMIENTO [Rec. UIT-R P.530 ] • Paso 1: Se determinan las alturas de antenas necesarias para el valor mediano apropiado del factor k en el punto (véase Rec. UIT-R P.453; en ausencia de datos, utilícese k = 4/3) y un despejamiento de 1,0 F1 por encima del obstáculo más alto. • Paso 2: Se obtiene el valor de k efectivo, rebasado el 99,9% del tiempo para el mes más desfavorable, ke (0,1%) a partir de las estadísticas de refractividad, si se dispone de ellas, como se indica en el apartado anterior. Si se carece de esta información puede utilizarse la curva de la figura, para la longitud del trayecto en cuestión RTVS. Radioenlaces Terrenales 73 1,1 1 0,9 ke 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 2 5 10 Longitud del trayecto (km) RTVS. Radioenlaces Terrenales 74 2 102 0530-02 • Paso 3: Se calculan de nuevo las alturas de antena necesarias para el valor de ke obtenido en el Paso 2 y los siguientes radios de despejamiento de la zona de Fresnel: Clima templado Clima tropical 0,0F1 (incidencia rasante) si 0,6F1 para longitudes de sólo existe una obstrucción trayecto superiores a unos aislada del trayecto 30 km 0,3F1 si la obstrucción del trayecto se extiende a lo largo de una parte de éste • Paso 4: Utilícense las mayores alturas de antena obtenidas en los Pasos 1 y 3. RTVS. Radioenlaces Terrenales 75 CÁLCULO DE LAS ALTURAS ha2 ha1 C⋅F1 h1 Bi h2 Oi di hA 2i = h1 + hA1 + [Bi − (h1 + hA1 )]⋅ d d i − h2 hA1i = h2 + hA 2 + [Bi − (h2 + hA2 )]⋅ d (d − d i ) − h1 Bi = f E (k ) + Oi + C ⋅ F1 = = (4 51) (d − d i )d i k + Oi + C ⋅ 17,3 [(d − d i )d i (f ⋅ d )] Distancias en km, alturas en metros y frecuencia en GHz RTVS. Radioenlaces Terrenales 76 1/ 2 Influencia de la altura y posición de los obstáculos en la altura de antena necesaria para que haya despejamiento hmin=10-15 m para despejamiento cercano RTVS. Radioenlaces Terrenales 77 Pérdidas adicionales • DIFRACCIÓN: Recomendación UIT-R P.526. • ATENUACIÓN POR GASES Y VAPORES: Debe ser incluida a frecuencias superiores a unos 10 GHz. Recomendación UIT-R P.676. • ATENUACIÓN POR LLUVIA: Se calculará por encima de 7 GHz, para un porcentaje de tiempo p% que depende del objetivo de indisponibilidad. Rec. UIT-R P.838. • DESPOLARIZACIÓN: – Discriminación de polarización cruzada (XDP): relación entre la potencia deseada recibida por el canal copolar y la recibida por el canal contrapol. – En condiciones de cielo despejado, estable, sin desvanecimiento, la discriminación XDP viene dada por la relación copolar a contrapolar de la antena (típicamente 30-40 dB). – Las precipitaciones y el multitrayecto reducen la XDP; por lo que, para los estudios de compatibilidad e interferencias, debe calcularse la probabilidad de interrupción de acuerdo con la Rec. UIT-R P.530. RTVS. Radioenlaces Terrenales 78 Ejercicio 18. Un radioenlace de 50 Km opera a 7,1 GHz entre dos estaciones situadas a 300 m y 250 m de altitud, respectivamente. Calcular las alturas de las antenas para estar en condiciones de despejamiento. El valor medio local del factor k es 1,2 (clima templado) y el perfil entre las estaciones presenta tres obstáculos: A (a 8 Km de la primera estación y 240 m sobre el nivel del mar) B (a mitad de camino y 220 m) C (a 32,4 Km y 216 m) RTVS. Radioenlaces Terrenales 79 3.2. Desvanecimiento Desvanecimiento: disminución de la potencia recibida con relación a su valor medio a largo plazo. RTVS. Radioenlaces Terrenales 80 Profundidad de desvanecimiento: diferencia entre el nivel medio y el nivel recibido en condiciones de desvanecimiento. Se expresa en decibelios. F1 (dB) = P1 − P0 Duración del desvanecimiento: intervalo de tiempo que transcurre entre la disminución y la recuperación del nivel nominal. τ1 = t 2 − t1 El desvanecimiento tiene una gran influencia en la calidad del servicio. Por tanto, es esencial saber lo más posible sobre el desvanecimiento e intentar predecir o contrarrestar sus efectos. RTVS. Radioenlaces Terrenales 81 Mecanismos de desvanecimiento Característica Tipo de desvanecimiento Profundidad Profundo (~3 dB) Muy profundo (>20 dB) Duración Lento Rápido Característica espectral Plano Selectivo Mecanismo de producción Factor k Multitrayecto Distribución probabilística Gaussiano Rayleigh/Rice Dependencia temporal Continuado Puntual RTVS. Radioenlaces Terrenales 82 Desvanecimiento plano o depresión media Atenúa el espectro de la señal uniformemente en toda la banda. No es selectivo en frecuencia. Se debe a la reducción de la intensidad del camino directo, dando lugar a una depresión media de la intensidad de la señal. Puede deberse a varias razones: 1. Si la subrrefracción es particularmente severa, o el radioenlace ha sido mal planificado de forma que no se consigue la suficiente claridad, el rayo directo puede estar muy cerca del suelo produciéndose pérdidas adicionales por difracción. 2. Variación del ángulo de salida y de llegada de las antenas motivado por cambios en el gradiente del coíndice. RTVS. Radioenlaces Terrenales 83 Este efecto puede ser importante en trayectos largos, en los que emplean antenas de elevada ganancia (ancho de haz estrecho). RTVS. Radioenlaces Terrenales 84 3. Si existe una pendiente entre el transmisor y el receptor es posible que las creación de capas atmosféricas en alturas intermedias impidan que la señal alcance el receptor . RTVS. Radioenlaces Terrenales 85 Desvanecimiento multitrayecto Selectivo en frecuencia, distorsiona el espectro de la señal modulada al afectar de modo diferente a unas frecuencias que a otras. Se originan por la aparición de varios caminos de propagación entre el transmisor y el receptor, de forma que se produce una interferencia entre el rayo directo y los rayos que alcanzan la antena receptora con diversos ángulos tras recorrer otros trayectos de propagación. Se diferencian dos casos: 1. reflexión en el suelo o 2. reflexión en capas atmosféricas. RTVS. Radioenlaces Terrenales 86 DESVANECIMIENTO POR REFLEXIÓN EN EL SUELO • Los desvanecimientos por reflexión en el suelo pueden ser profundos y de larga duración, sobre todo cuando la reflectividad del terreno es elevada (llanuras, mares, etc.). • Suele ser previsible y puede contrarrestarse en cierto grado con un sistema de recepción adecuado. Ejercicio 19. Sea un vano de radioenlace a 6 GHz sobre agua con una longitud de 100 km y alturas de antenas sobre el nivel del mar de 100 y 400 m. Suponga que el enlace tiene una anchura de banda de 20 MHz en torno a la portadora y calcule la profundidad de desvanecimiento por reflexión en el suelo en los extremos de la banda y a la frecuencia central. Observe la influencia del factor k en la profundidad de desvanecimiento tomando diferentes valores k=4/3, 1, 2/3, 109. Tome ⏐R⏐=1, ϕ=π y suponga que no hay discriminación de antenas. RTVS. Radioenlaces Terrenales 87 REFLEXIÓN EN CAPAS ATMOSFÉRICAS Este tipo de desvanecimiento es el que se conoce propiamente como desvanecimiento multitrayecto. Se debe a que la antena radia un haz de rayos con diferentes ángulos de salida. Para algunos de ellos, la existencia de capas atmosféricas con variaciones anormales de la refractividad puede producir condiciones de reflexión que los transporten hasta la antena receptora. • Esta modalidad de multitrayecto está sujeta a variaciones aleatorias. • Su importancia o grado de influencia aumenta con: – la frecuencia y – de un modo especial con la longitud del vano RTVS. Radioenlaces Terrenales 88 • Si el enlace está bien diseñado y no está sujeto a desvanecimiento por difracción o por reflexión en el suelo, el multitrayecto será el factor predominante de desvanecimiento por debajo de los 8 GHz. Por encima de esta frecuencia, los efectos de las precipitaciones tienden a determinar de forma creciente la longitud máxima del enlace para la cual se cumplen los objetivos de viabilidad. • Debido a su intensidad y al hecho de ser selectivo en frecuencia, en muchas ocasiones produce una importante atenuación y distorsión en la señal recibida, por lo que ejerce una marcada influencia sobre la calidad de los sistemas de radiocomunicaciones. • El desvanecimiento selectivo en frecuencia es crítico para el buen funcionamiento de un radioenlace digital de capacidad media o alta, mientras que el desvanecimiento plano sólo incrementa la susceptibilidad del sistema al problema del multitrayecto. RTVS. Radioenlaces Terrenales 89 Estadísticas del desvanecimiento Para la verificación de las Recomendaciones sobre calidad es necesario evaluar la probabilidad de que se rebase una determinada profundidad de desvanecimiento F, dB. También, en ocasiones, deben predecirse: • la duración media de los desvanecimientos • la frecuencia de los mismos (número de desvanecimientos de profundidad superior a F por unidad de tiempo). Los métodos de predicción se toman de la Rec. UIT-R P.530 y sirven para predecir el nivel esperado de pérdidas o refuerzo por propagación, con respecto al valor medio, que será excedido un determinado porcentaje de tiempo. RTVS. Radioenlaces Terrenales 90 La distribución del desvanecimiento en el “mes más desfavorable” se obtiene mediante cuatro pasos: i. Se calcula la parte de la distribución debida al desvanecimiento profundo (mayor que 15 dB, que se produce durante pequeños porcentajes de tiempo). Apartado 2.3.1. de la recomendación. Este método no utiliza el perfil de trayecto y se puede emplear para la planificación inicial, concesión de licencias o para fines de diseño. Es el paso clave del proceso de cálculo. ii. Se extrapola la distribución del desvanecimiento a mayores porcentajes de tiempo empleando un método empírico o gráfico. Apartado 2.3.2 de la recomendación. iii. Se predicen los refuerzos de gran intensidad (superior a 10 dB) a partir de la distribución de desvanecimientos profundos obtenida en el primer paso y se extrapola a niveles más pequeños mediante un método gráfico o empírico. Apartado 2.3.3 de la recomendación. iv. Si es necesario, se deduce la distribución media anual a partir de la distribución para el mes más desfavorable. Apartado 2.3.4 de la recomendación RTVS. Radioenlaces Terrenales 91 3.3. Técnicas para reducir el desvanecimiento Sin emplear diversidad Según los parámetros del camino radioeléctrico De espacio De frecuencia De ángulo De polarización De trayecto Según el procesamiento de la señal De conmutación De combinación Con diversidad La diversidad consiste en la transmisión de la misma información por dos “caminos radioeléctricos” diferentes, que se vean afectados de forma independiente por el desvanecimiento. RTVS. Radioenlaces Terrenales 92 Técnicas sin diversidad • Sobredimensionar el enlace: – antenas más grandes (de mayor ganancia), – mejores receptores (de mayor sensibilidad), – mayor potencia transmitida, – reubicando las estaciones empleando vanos más cortos • Aumento de la inclinación del trayecto • Reducción del efecto de las reflexiones en superficies: – Apantallamiento del punto de reflexión. – Traslado del punto de reflexión a una superficie menos reflectora. – Elección de polarización vertical – Empleo de discriminación de antena • Reducción del despejamiento RTVS. Radioenlaces Terrenales 93 Diversidad de espacio Habilitación de dos trayectos radioeléctricos disponiendo de dos antenas receptoras separadas verticalmente algunas decenas de longitudes de onda, de forma que la señal emitida por un único transmisor se reciba por dos caminos distintos en dos receptores separados. RTVS. Radioenlaces Terrenales • • • 94 Se manejan separaciones entre antenas de 150-200λ. Ambas antenas cumplirán los criterios de visibilidad. La separación apropiada de antenas está regida por tres factores: – mantener el despejamiento de la antena de menor altura lo más bajo posible para reducir al mínimo la aparición de desvanecimientos por trayectos múltiples por superficies; – obtener un determinado factor de mejora; y – reducir al mínimo la posibilidad de que la señal en una antena en diversidad se desvanezca por trayectos múltiples por superficies cuando la señal en la otra antena se desvanece. • • • • La Rec. UIT-R P.530 proporciona un procedimiento por pasos para determinar la separación entre las antenas, así como una expresión para calcular el factor de mejora por diversidad de espacio. Ventaja: se utiliza una sola frecuencia. Equipo mínimo: dos antenas, un transmisor y dos receptores para cada estación. La diversidad de espacio es una de las medidas más eficaces contra el desvanecimiento multitrayecto. RTVS. Radioenlaces Terrenales 95 Diversidad en frecuencia Doble transmisión/recepción en frecuencias distintas • Separación entre frecuencias del 3-5%. Sin embargo, debido a la escasa disponibilidad de frecuencias, es habitual emplear separaciones del 2%, o incluso del 1%. • Equipo mínimo: una antena, dos transmisores y dos receptores. • Inconveniente: requiere un radiocanal adicional para la misma capacidad de tráfico. RTVS. Radioenlaces Terrenales 96 Diversidad de ángulo • Antenas con dos o más haces separados por pequeños ángulos en el plano vertical, o bien antenas separadas apuntando con ángulos diferentes. • Puede utilizarse en situaciones en las que no sea posible la diversidad de espacio o para reducir la altura de las torres . • Aunque se emplee diversidad de espacio, es recomendable aplicar diversidad en ángulo inclinando las antenas ángulos diferentes. Diversidad de trayecto • Realizar el enlace en paralelo, recorriendo dos caminos. • Para desvanecimiento originado por precipitaciones. • Inconveniente: exige más repetidores y emplazamientos. Sólo estará justificado en circunstancias excepcionales. RTVS. Radioenlaces Terrenales 97 3.4. Calidad de un radioenlace Representa el grado en que el sistema de transmisión está en condiciones de proporcionar el servicio para el que se ha diseñado. Interrupción: intervalo de tiempo durante el cual: : • se produce una pérdida completa o parcial de la señal, • aparece un ruido o una BER de valor excesivo, • surge una fuerte discontinuidad o una grave distorsión de la señal En radioenlaces se suelen producir interrupciones de dos tipos: • de larga duración (10 s.-1 h., una vez a la semana o año) • de corta duración (fracciones de segundo a unos pocos segundos, pero frecuentes, varias por hora). RTVS. Radioenlaces Terrenales 98 Las principales causas de interrupción en los sistemas de relevadores radioeléctricos son, en orden de importancia: 1. Equipos: fallo o degradación de: el equipo radioeléctrico. Suelen ser interrupciones largas. 2. Propagación: • • • Desvanecimientos intensos que pueden deberse a la formación de un conducto y durar bastante tiempo. Excesiva atenuación por precipitaciones, sobre todo lluvias intensas y, en algunos casos, nevadas copiosas. Generalmente, de larga duración. Desvanecimiento rápido que ocasiona interrupciones breves. 3. Interferencia: fuentes de interferencia dentro o fuera del sistema. 4. Instalaciones de soporte: derrumbamiento de las torres o edificios debido a desastres extraordinarios. 5. Fallo humano: que incluye el mantenimiento. RTVS. Radioenlaces Terrenales 99 Se distingue entre dos aspectos de calidad: • Calidad de disponibilidad: probabilidad de que el sistema se encuentre en condiciones de funcionamiento en un momento dado. 1. Se establece un criterio o umbral de indisponibilidad. 2. Si tal condición se mantiene durante un tiempo mayor que un cierto valor de referencia T0, se dice que el sistema no está disponible durante ese tiempo, que se computa como tiempo de indisponibilidad. • Calidad de fidelidad: en condiciones de disponibilidad pueden producirse microinterrupciones y degradaciones ligeras y breves (de duración inferior a T0) que producen errores en los bits transmitidos y afectan a la nitidez o claridad de la señal recibida. Suelen considerarse diferentes grados de calidad de fidelidad, cuantificándose, en cada caso, las degradaciones admisibles y los porcentajes de tiempo en que no pueden superarse. RTVS. Radioenlaces Terrenales Indisponibilidad 100 U (% ) = T1 + T2 − T12 ⋅ 100 T T1 y T2 : tiempos de interrupción (≥T0) de ida y retorno, T12 : tiempo de interrupción en ambos sentidos simult. T : tiempo de observación U (L ) = U E (N ) + U P (V ) UE(N) : indisponibilidad del equipo. Se calcula por separado para cada una de las N secciones de conmutación y se suman las indisponibilidades parciales. UP(V) : indisponibilidad de propagación. Se calcula por separado para cada vano V, combinándose las indisponibilidades parciales generalmente también de forma aditiva. RTVS. Radioenlaces Terrenales 101 Indisponibilidad del equipo U E (% ) = MTTR MTTR ⋅100 ≈ ⋅100 MTTR + MTBF MTBF MTBF>> MTTR MTTR (Mean Time To Repair) : tiempo medio de reparación MTBF (Mean Time Between Failures) : tiempo medio entre fallos Si se conectan en serie dos equipos: 1 1 1 = + MTBF MTBF1 MTBF2 RTVS. Radioenlaces Terrenales 102 CRITERIOS Y OBJETIVOS DE INDISPONIBILIDAD • Para facilitar el estudio de las degradaciones de la transmisión digital deben establecerse modelos de referencia con una longitud determinada. • Trayecto Digital Ficticio de Referencia (HRDP: Hypothetical Reference Digital Path): – longitud = 2.500 km – 9 secciones de unos 280 km de longitud aproximadamente • Los objetivos de indisponibilidad para radioenlaces digitales se definen en las Recomendaciones UIT-R F.557 y F.695. • Se ha propuesto como valor provisional para un trayecto de 2.500 km de referencia una indisponibilidad del 0,3%; aunque se reconoce que en la práctica la gama de valores puede estar comprendida entre el 0,1% y el 0,95%. RTVS. Radioenlaces Terrenales 103 • El porcentaje del 0,3% debe repartirse de forma proporcional a la longitud del enlace, hasta una distancia mínima de 280 km por debajo de la cual el porcentaje de indisponibilidad se mantiene constante. ⎧ 0,3 ⋅ 280 = 0,0336 % si L ≤ 280 km ⎪ U T = ⎨ 2.500 0,3 ⋅ L ⎪ % si 280 ≤ L ≤ 2.500 km 2.500 ⎩ • El porcentaje de tiempo debe evaluarse durante un periodo de tiempo suficientemente largo, probablemente superior a un año, para que sea válido estadísticamente. RTVS. Radioenlaces Terrenales 104 CÁLCULO DE LA INDISPONIBILIDAD 1. Se calcula la indisponibilidad debida al equipo, UE(%). 2. Se obtiene del fabricante el valor del umbral de recepción Th3 para la BER 10-3. 3. Se calcula el margen para desvanecimiento plano: M 3 = PT − LTT + GT − Lb + G R − LTR − Th3 Lb = 92,4 + 20 log f (GHz ) + 20 log d (km ) + γ a ⋅ d (km ) 4. Se calcula la atenuación por lluvia excedida el 0,01% del tiempo A0,01 según el procedimiento de la Rec. UIT-R P.530 5. Se calcula la indisponibilidad debida a la lluvia: porcentaje de tiempo en que el sistema no funciona para un determinado margen de desvanecimiento. M 3 = 0,12 ⋅ A0,01 ⋅ U P − (0,546 + 0,043 log U P ) RTVS. Radioenlaces Terrenales 105 UP Ejercicio 20. Se desea unir una estación base de telefonía móvil con su controlador mediante un radioenlace digital monovano con las siguientes características: Visión directa con despejamiento suficiente. Distancia d=5 km. Frecuencia f=38 GHz. Polarización vertical. Potencia del transmisor PT=12 dBm. Umbral del receptor para BER de 10-3: Th3=-83 dBm. Ganancia de las antenas GT=GR=40 dB. Pérdidas en los terminales LTT=LTR= 0,5 dB. Equipos con MTBF=50.000 horas; MTTR= 5 horas. Intensidad de lluvia para el 0,01% R0,01=32 mm/h. Calcular la indisponibilidad del vano y verificar los objetivos del UIT-R. RTVS. Radioenlaces Terrenales 106 Fidelidad Los criterios de calidad en cuanto a fidelidad especifican las degradaciones normal y máxima admisible que puede sufrir la información, junto con el tiempo máximo en que no se debe rebasar esa degradación. Los criterios dependen del tipo de radioenlace: • Analógico: relación señal a ruido (S/N) en el canal. • Digital: A partir de la BER se definen, las situaciones de error: – Segundo con errores (ES: Errored Second): periodo de tiempo de 1 segundo en el que hay unos o más bits erróneos. – Segundo con muchos errores (SES: Severely Errored Second): periodo de 1 segundo en el que BER > 10-3. – Segundo sin errores (EFS: Error Free Second): periodo de 1 segundo en el que no hay errores de bit. RTVS. Radioenlaces Terrenales 107 y los parámetros de calidad: – Relación de segundos con errores (ESR: Errored Second Ratio): cociente entre ES y el número total de segundos de un intervalo de tiempo de medición. – Relación de segundos con muchos errores (SESR: Severely Errored Second Rate): cociente entre SES y el número total de segundos de un intervalo de tiempo de medición. Clasificación del circuito CLASIFICACIÓN DE LA CALIDAD ESR SESR Grado Local Rec. UIT-R F.697 0,012 0,00015 Grado Medio Rec. UIT-R F.696 0,012 0,0004 Grado Alto Rec. UIT-R F.594 0,0032 0,00054 RTVS. Radioenlaces Terrenales 108 La Recomendación UIT-R F.557 establece que en el HDRP el periodo de indisponibilidad comienza cuando, al menos en un sentido y durante 10 segundos consecutivos como mínimo, se registran segundos con muchos errores. Estos 10 segundos se consideran tiempo indisponible. El periodo de indisponibilidad concluye cuando en los dos sentidos de transmisión y durante 10 segundos como mínimo no hay segundos con muchos errores. Este tiempo se considera disponible. Encontrándose un radioenlace en condiciones de disponibilidad, pueden aparecer situaciones transitorias de funcionamiento degradado en forma de microcortes o aumento del ruido o distorsión de la señal que afectan a la fidelidad del sistema. RTVS. Radioenlaces Terrenales 109 Interferencia Señal no deseada a la entrada del receptor. Puede diseñarse un radioenlace que tenga un determinado grado de inmunidad a la interferencia en condiciones de cielo despejado, pero los efectos de algunos fenómenos de propagación pueden degradar los márgenes de seguridad. Tipos de interferencias: • Interferencia del canal adyacente (ACI: Adjacent Channel Interference): debida a la pequeña separación entre canales. • Interferencia cocanal (CCI: CoChannel Interference) debida tanto a la reutilización de frecuencias en la propia red como a la utilización de polarización cruzada sin margen suficiente. RTVS. Radioenlaces Terrenales 110 INTERFERENCIA DEL CANAL ADYACENTE Se produce en la zona de intersección de los filtros. • La utilización de filtros con una caída brusca (caros) ofrece protección contra la interferencia entre canales adyacentes. • Cuando se utiliza un plan de frecuencias intercalado, el nivel relativo de los canales adyacentes se reduce gracias a la contrapolar de la antena, pero: – la eficiencia espectral hace que la opción de reducir la separación entre canales sea prioritaria con respecto a la reducción de la interferencia, – el multitrayecto reduce este beneficio. RTVS. Radioenlaces Terrenales 111 INTERFERENCIA COCANAL Se produce en diversas situaciones: 1. Mala planificación de la ruta. Como precaución contra la interferencia, la polarización de la onda se invierte en cada repetidor y se cambia la dirección para evitar la interferencia directa de una sección de la ruta afectando al repetidor de una sección posterior. RTVS. Radioenlaces Terrenales 112 2. Fallo al tener en cuenta otras rutas en el mismo país. Cuando se planifica una nueva ruta hay que asegurarse de que no haya ningún repetidor situado en el camino directo de cualquier otra sección de la propia o de otra ruta y de que ninguna sección de la nueva ruta está alineada de forma que su línea directa interfiere con otro repetidor de una ruta existente. 3. Fallo al ejecutar los acuerdos de coordinación internacionales. Al igual que se es cuidadoso para evitar problemas con otros radioenlaces de la red nacional, existen requisitos de coordinación para la introducción de nuevos enlaces en un plano internacional. En los casos 1-3 la interf. se debe a la presencia de conductos. 4. Degradación de la XDP en un plan de frecuencias cocanal. RTVS. Radioenlaces Terrenales 113 CÁLCULO DE LA INTERFERENCIA Para evaluar la relación de potencias señal deseada/señal interferente, C/I (dB) se aplica la ecuación de balance al trayecto de la señal interferente, teniendo en cuenta: • Efecto de los filtros cuando la interferencia no es cocanal. • Discriminación angular de las antenas para el trayecto interferente. En principio pueden suponerse condiciones de espacio libre para el trayecto interferente para mayor sencillez. Si, una vez efectuados los cálculos, se obtuviera una relación C/I crítica o fuera de los límites de tolerancia, deberán tenerse en cuenta condiciones más realistas de propagación de la señal interferente. En la Recomendación UIT-R P.452 se indica la metodología de evaluación de las pérdidas para trayectos de interferencia RTVS. Radioenlaces Terrenales 114 RADIOENLACES DE VARIOS VANOS Se siguen las siguientes pautas siempre que sea posible: • El recorrido de cada vano se desplaza angularmente con respecto al vano anterior para evitar problemas de interferencia. En el mismo sentido, se asegura que no exista ninguna antena de otro enlace en la línea de ningún trayecto. • Se va alternando la polarización de un repetidor al siguiente. • El tráfico se transporta en diferentes mitades de la banda el vanos sucesivos. A u-v D B l-v l-h u-v l-v u-h C RTVS. Radioenlaces Terrenales 115 ...
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This note was uploaded on 12/05/2010 for the course S 176 taught by Professor Williamholt during the Summer '06 term at Yale.

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