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1

PLANIFICACIÓNY

DIMENSIONADO

DE REDES MÓVILES

Curso de Doctorado

Fernando GutiérrezTÉCNICAS DE CONTROL DE ERRORES

PLANIFICACIÓN Y DIMENSIONADO DE REDES MÓVILES

Programa de Doctorado:

“Tecnologías de la Información y Comunicaciones en Redes Móviles”

Klaus Hackbarth



2PLANIFICACIÓN Y DIMENSIONADO DE REDES MÓVILES

MODELOS DE PROPAGACIÓN

EN

ENTORNOS MÓVILES

Fernando Gutiérrez



3

Capa física e ingeniería radio

BALANCE DEL ENLACEDL

UL

DL:Downlink

UL: Uplink

Pérdidasde propagación:

Lp(dB) = 20 log (4d/ )

- A las pérdidas básicas por propagación en EL, habrá que añadir las pérdidas en los equipos y,

si las hay, las originadas por difracción, difusión, etc.

- El balance del enlace nos da las pérdidas máximas del enlace en las dos direcciones, lo quenos limitará el máximo tamaño de célula.



4


BALANCE DEL ENLACE

- El balance del enlace se compone fundamentalmente de:

* Potencia de transmisión (34-55 dBm para BS y 24-39 dBm para MS)

* Ganancia de antena ( 18 dBi para BS sectorizada)* Ganancia de diversidad ( 3 - 4 dB)* Sensibilidad del receptor ( -102 a -110 dBm)* Pérdidas del Duplexor ( 1 dB)* Pérdidas de filtrado ( 2-3 dB)

* Pérdidas del Combinador ( 3 dB)* Pérdidas de los cables (“feeder loss”) ( 3 dB)* Pérdidas de conectores ( 1 dB)* Penetración en vehículos ( 6 dB)* Penetración en edificios ( 5-20 dB)* Pérdidas del cuerpo (“body loss”) ( 3 dB)* Margen de fading ( 4 - 10 dB)* Pérdidas por entorno cercano (capa morfológica) ( 3 - 20 dB)* Factor de corrección por localización y tiempo



5


BALANCE DEL ENLACE

- Pérdidas por entorno cercano (capa morfológica)

Tipo de entornocercano Pérdidas entornocercano (dB)Abierto (sin uso) 0

Carrascal 3Pinares 10Matorral 3

Matorral rocoso 3

Dunas 5Saladar 3Ramblas 10Espartal 5Secano 3Regadío 5

Rural 10

Suburbano 14Urbano 1 20Urbano 2 26

Ejemplo:



6

Valores representativos de las variabilidades con el tiempoy las ubicaciones


BALANCE DEL ENLACE- Factor de corrección por localización y tiempo

Debido a la imposibilidad de tener un modelo preciso del terreno en sectores pequeños, seañaden unos márgenes de protección estadísticos que consideran la naturaleza estadística

de la intensidad de campo en función del tiempo y del espacio.

Si no se añaden estos márgenes se tiene un intensidad de campo media, es decir, para el50 % de tiempo y para el 50 % de emplazamientos.

La corrección estadística que se aplica en función de los % de calidad se calcula con:

22

T T L Lk k E L : variable de desviación estándar de la distribución log-normal

para la localización. T : variable de desviación estándar de la distribución log-normal

para el tiempo.

k L : coeficiente de normalización para el porcentaje de ubicaciones.k T :coeficiente de normalización para el porcentaje de tiempo.

9 (mar)

2 (tierra)

10UHF

3 (tierra y mar)8VHF

T (dB)L (dB)Banda



7


BALANCE DEL ENLACE- Factor de corrección por localización y tiempo (cont.)

La siguiente tabla muestra los coeficientes de normalización a aplicar para un cierto %:

P(%) K (P)95 1.6490 1.28275 0.67550 0

Ejemplo: si se requiere en un pliego de condiciones de despliegue de una red GSM que haya

cobertura en el 90% de emplazamientos y durante el 95% del tiempo, significa que:

1.- GSM (900-1800 MHz) UHF L = 10 dB y T = 2 dB (tierra)

2.- L = 90% kL = 1.282

T = 95% kT = 1.64

Bd k k E T T L L

13264.110282.1)95%T90%,L(2222



8


BALANCE DEL ENLACE

- Ecuaciones del balance de potencias sin incluir la propagación

Lpu = P MS + G MS + G BS + G div - Ldup - Lfil - Lcomb - Lcab - Lcon Pérdidas en UL:

Lpd = P BS + G bS + G MS - Ldup - Lfil - Lcab - Lcon Pérdidas en DL:

- Sensibilidad del receptor (S rep ): S rep = PN + (C/N)umbral = K T B F sis + (C/N)umbral

Formula de Friis:...

2 G 1G

13 F

1G

12 F 1F sis F

A la vista de esta expresión podemos pensar en usar un Amplificador de Bajo Ruido (LNA: Low Noise Amplifier) al principio de la cadena receptora para reducir el valor de Fsis

¿Por qué?



9


BALANCE DEL ENLACE

¿Cuál será la diferencia entre la F sis de estos dos casos?

- Sensibilidad del receptor (S rep ):

Fcables= 2 (3 dB) Lcables= 2 (3dB)

FLNA= 1.58 (2 dB) GLNA= 16 (12 dB)

- Los receptores suelen tener diferente sensibilidad en función de que los terminales esténen movimiento (sensibilidad dinámica ) o que estén parados (sensibilidad estática ).

Ejemplo

Caso 1:

Caso 2:

)dB dB .( ..

.

F sis 599416350

1581

2

)dB .( ..F sis

15264116

12581

MEJOR!!



10


BALANCE DEL ENLACEEjemplo de balance

ENLACE DESCENDENTE

Transmisor

Potencia de salida: 44 dBm (25 W) Combinador: -4 dB Filtro (duplexor): -1.5 dB

Potencia de la BS: 38.5 dBm Cable coaxial: -1 dB Conectores: -1 dB

Antena: 7.15 dBiPIRE de la BS: 43.65 dBm

Atenuación del cuerpo: -5 dB

Receptor

Antena: 0 dBi Sensibilidad dinámica del portátil: -103 dBm

Sensibilidad estática del portátil: -112 dBm Cable coaxial: 0 dB Conectores: 0 dB Filtro: 0 dB

Para terminales portátiles

PÉRDIDA DE PROPAGACIÓN MÁXIMA (dB) - DINÁMICA: 141.65 dB

PÉRDIDA DE PROP AGACIÓN MÁXI MA (dB) - ESTÁTICA: 150.65 dB

ENLACE ASCENDENTE

Transmisor

Potencia de salida: 30 dBm (1 W) Antena: 0 dBi

PIRE del portátil: 30 dBm Atenuación del cuerpo: -5 dB

Receptor

Antena: 7.15 dBi Conectores: -1 dB Cable coaxial: -1 dB Filtro: -1.5 dB Diversidad 2: 3 dB Sensibilidad dinámica: -106 dBm

Sensibilidad estática: -115 dBm

PÉRDIDA DE PROPAGACIÓN MÁXIMA (dB) - DINÁMICA: 137.65 dB

PÉRDIDA DE PROPAGACIÓN MÁXIMA (dB) - ESTÁTICA: 146.65 dB



11


BALANCE DEL ENLACEEjemplo de balance (cont.) Para terminales portátiles

Si la corrección estadística a aplicar es de 13 dB (L=90%, T=95%)

entonces el nivel o potencia de señal mínima viene dado por:

El valor más restrictivo de pérdidas de propagación es 137.65 dB Se da en el enlaceascendente

Es el balance que emplearemospara el cálculo de cobertura

Por otro lado:

Nivel de señal (dBm) = Sensibilidad (dBm) + Factor estadístico(dB) + Body Loss(dB)

donde no se tiene en cuenta ni la ganancia de antena de recepción, ni la aten. de los cables.

Parta obtener la intensidad de campo mínimo deseable:

Campo mínimo deseable(dBu)=Nivel de señal(dBm)–Gant,Rx

+Lcable

+20 log f(MHz)+77.2

Usando un modelo de propagación determinadose puede estimar la dmax



12


BALANCE DEL ENLACEEjemplo de balance (cont.) Para terminales portátiles

Portátil

Estático Dinámico

Sensibilidad -115 -106

Factor estadístico 13 13

Body Loss 5 5

N i v e l d e se ñ a l d e s ea d a ( d B m ) -97 -88

Ganancia antena 7.15 7.15

Diversidad en Rx 3 3

Pérdidas de cable y conectores 3.5 3.5

N i v e l d e se ñ a l d e se a d a * ( d B u ) 25.59 34.59

Con lo que la intensidad de campo mínimo deseable es:

Así pues, para el cálculo de coberturas consideraremos una intensidad de campo mínimarecibida de 34.59 dBu (la más restrictiva pues es el valor más elevado)

Valor que maneja el programa de cálculo de coberturas para representarlas




- Predicción de pérdida básica en macrocélulas urbanas

* modelos empíricos: Okumura - Hata* modelos semiempíricos: COST 231

- Predicción de pérdida básica en microcélulas urbanas

* modelos LOS: COST 231 - Lund

* modelos NLOS:

MODELOS DE PROPAGACIÓN

- Predicción de pérdida básica en picocélulas de interiores

COST 231 - Lund

* modelos basados en trazado de rayos* modelos de Xia-Bertoni simplificado




Modelos de propagación para macrocélulas (1)

Método de Okumura - Hata

Basado en medidas de Okumura en Japón.

Expresiones numéricas de Hata.

d h

h a h f dB L

t

m t b

loglog55,69,44

log82,13log16,2655,69)(

f : frecuencia en MHz. 150 f 1.500 MHz h

t : Altura efectiva de la ant. transmisora (m.). 30 h

t 200 m.

h m : Altura sobre el suelo de la ant. receptora (m.). 1 h m 10 m.d : Distancia (km.). 1 d 20 km.a(h m ) : Corrección por la altura de h m .



15

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

– 10

110

100

1 2 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

h = 1 000 m1

h = 800 m1

h= 600 m1

h = 450 m1

h = 300 m1

h = 200 m1 h = 150 m1 h = 100 m1 h = 70 m1 h = 50 m1

h = 30 m1

FIGURA 5

Intensidad de campo (dB( V/m)) para 1 kW de potencia radiada aparente

I n t e n s i d a d d e c a m p o ( d B ( V / m ) )

Escala logarítmica Escala lineal

Distancia (km)

Espacio libre

(cielo despejado)

Frecuencia 900 MHz; zona urbana; 50% del tiempo;

50% de los emplazamientos; h = 1,5 m2

D05

Rec. UIT-R P.529







- El nivel medio del terreno es:

i i

h

k i

i i x x c c

d d

h 1

11

12 2

1

x i son las abscisas del perfil (distancias) y c i son sus cotas respectivas.

x k = d 1 y x h = d 2 son las distancias límite.


- h t es la altura del centro de radiación de la antena sobre el nivel mediodel terreno evaluado entre dos distancias de referencia d 1 y d 2:

d 1 = d / 4 d 2 = d 1 < d 8 km.d 1 = 3 d 2 = d 8 < d 15 km.d 1 = 3 d 2 = 15 d > 15 km.

d : distancia decobertura.






- La altura efectiva de la antena es: h t = h 0 + c 0 - h

con h 0 la altura sobre el suelo y c 0 la cota del terreno a pie de antena.

- Para ciudades con poco desnivel, puede tomarse h t = h 0.

- a (h m ) es una corrección que depende de la altura del móvil.Para h m = 1,5 m., a (h m ) = 0.

Para otras alturas: * Ciudad media-pequeña:

8,0log56,17,0log1,1 f h f h a m m

El error cometido con esta aproximación aumenta con la frecuencia yes máximo e igual a 1 dB para 1.500 MHz.

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





* Ciudad grande:

MHz f h h a

MHz f h h a

m m

m m

20097,475,11log2,3

2001,154,1log29,82

2

El error es máximo para frecuencias bajas y alturas superiores a 5m.,donde puede llegar a valer 1 dB.

- Para zonas suburbanas, la atenuación es:

4,528 / log22 f LL b bs

- Para zonas rurales abiertas y sin obstrucciones:

94,40log33,18log78,42 f f LL

b br






- La fórmula original de Hata válida para frec 1.500 MHz.

En Europa DCS-1800 y DECT en la banda de 1.800 MHz

Método COST 231 - Hata:

m t

m t b

c d h

h a h f L

loglog55,69,44

log82,13log9,333,46


Grupo COST 231 propuso una extensión basada en medidas





Método de COST 231- Hata (cont.):

m t

m t b

c d h

h a h f L

loglog55,69,44

log82,13log9,333,46

con: c m = 0 dB para ciudad de tipo medio y áreas suburbanas con

densidad de arbolado moderada.

c m = 3 dB para grandes centros metropolitanos.


Rango de variaciónde los parámetros:

.201

.101

.20030

000.2500.1

km d

m h m h

MHz f

m

t




Geometría de los métodos semiempíricos urbanos (1)

P Q

TX

RX

h m

h R

W b

d

h R

h B

h B





Geometría de los métodos semiempíricos urbanos (2)

BS

MS

Ángulo de orientación





Método de COST231-WI

- Modelo propuesto por COST-231 basado en los deWalfish e Ikegami.

- Es aplicable a:

* Celdas grandes y pequeñas: La antena de la BS se sitúa por

encima de los tejados de los edificios.

En este caso, las pérdidas vienen determinadas por la difracción y ladispersión en los tejados próximos al móvil.

* Microceldas: La antena de la BS se encuentra por debajo de los

tejados de los edificios.La propagación está determinada por la difracción y la dispersiónentorno a los edificios: los rayos principales se propagan por las callescomo en una guía de ondas.






- La geometría del método es similar a la de Walfish-Bertoni, con ladiferencia de que intervienen además la anchura de la calle W y el

ángulo de la calle con la dirección de propagación , como en el modelode Ikegami.

Lb = L0 + Lrts + Lmsd

L0 : Pérdida en espacio libre.Lrts : Pérdidas por difracción y dispersión del tejado a la calle.

Lmsd : Pérdida por difracción multipantalla.

- La atenuación consta de tres términos:






ori R rts Lh f W L log20log10log109,16

con: h R = h R - h m Lori : Pérdidas debidas a la orientación de la calle:

9055)55(1114,04

5535)35(075,05,2

3503571,010

ori

L

* : Ángulo entre el rayo directo y el eje de la calle.

- Lrts: Pérdidas por difracción y dispersión del tejado a la calle.

* Si Lrts < 0 Lrts = 0






- Pérdidas multipantalla, Lmsd :

b f k d k k LL f d a bsh msd log9loglog con: B bsh h L 1log18

R B B h h h h B es la altura sobre el suelo de la antena TX.

Si h B < 0 ó Lbsh < 0

5,006,154

5,008,054

054

d y h d h

d y h h

h

k

B B

B B

B

a

01518

018

B

R

B

B

d h

h

h h

k

Lbsh = 0






1

9257,04

f k f

19255,14 f k f

- k f considera la dependencia de la difracción con la frecuencia:

* Ciudades de tamaño medio y centros suburbanos con densidad

moderada de vegetación:

* Grandes centros metropolitanos:

* Si los datos de la calle y los edificios no se conocen:

- Altura de los edificios: h R = 3 · nº de pisos.- Separación entre edificios: b = 20 - 50 m.- Anchura de la calle: W = b /2.

- Orientación de la calle: = 90 .






-Modelo válido para: 900 f 1.800 MHz .10 m. d 3 km.

- Modelo aceptablemente preciso para h B > h R .

- Si h B << h R , el error es mucho mayor, debido a efectos no

contemplados en el modelo, como la guía de ondas por lascalles y la difracción en las esquinas.

- Si h B < h R , los resultados no son fiables, pues no se han

validado suficientemente.- Los parámetros b , W y F del modelo no tienen un significadofísico totalmente claro en microcélulas, por lo que en este

tipo de celdas el error puede ser importante.





- Radios de cobertura de centenares de metros (250-500 m.).

- Antenas de las BS bajo los tejados de los edificios, a unos

10 m. del suelo.

- Condiciones de propagación:

* Visión directa (LOS). Efecto guía de ondas.

* Visión no directa (NLOS).

Difracciones en esquinas y reflexiones en fachadas.

La señal decae muy rápidamente al doblar la esquina y

luego lo hace más despacio.

- Influyen la situación y orientación de los terminales respecto acalles y edificios, así como la topología urbana: anchura de

calles, regularidad de los trazados,etc.

Modelos de propagación para microcélulas (1)



30

- Usan una aproximación de las ec. de Maxwell basada en GTD

- GTD válida cuando los obstáculos >>

- No son empíricos. Calculan el campo recibido como suma

vectorial de rayos con amplitud y fase conocida.

- Tipos de rayo que contribuyen a la señal:



Modelos basados en trazado de rayos

* Campo directo (si hay LOS)

* Campo reflejado en el suelo* Campo por propagación sobre tejados

* Campo reflejado en fachadas (una o varias reflexiones)

* Campo por difracción en esquinas de edificios.

Plano

perpendicularal suelo






R

Tdifracc

tejados

reflexión






- En general, se limita el estudio de rayos a 2D (X-Y)

la altura de los edificios se supone infinita.

- Se han desarrollado muchos modelos (proyecto COST 231):

* Ericsson (2D)

* CNET (2D)

* Univ. de Karlsruhe (2D considerando penetración en edificios)

* Deutsche Telekom (2D)* Univ. de Bolonia (2D)

* Univ. de Stuttgart (3D)

* Univ. de Karlsruhe (3D) válido para macrocélulas urbanas pues

admite cualquier altura de las BS.






* Considerar sólo propag. en el plano vertical:

- rayo directo (si lo hay)

- rayo reflejado en el suelo

- rayos difractados en tejados

* Propagación en plano horizontal no se considera.

- Se puede usar para macrocélulas considerando algunas

simplificaciones:





Modelo Xia – Bertoni (simplificado)

- Basado en teoría de rayos y óptica geometrica.

- No tiene en cuenta la orientación de la calle- Considera la influencia de estructuras cercanas a la base.

- Pérdida básica de propagación (haya o no LOS):

Lb = L0 + Lrts + Lmsd

- 3 casos diferentes:

• antena de la base por encima del nivel medio de edificios (h B >>h R )(caso típico de macrocélulas)

• antena de la base próxima al nivel medio de edificios (h B h R )

• antena de la base por debajo del nivel medio de edificios (h B < h R )






- Las pérdidas en espacio libre, L0 , se calculan:

* Caso 1: h B >> h R 2

04

log10

d

L

* Casos 2 y 3: h B h R y h B < h R

2

0

22

log10

d

LCorrección adicional de 3 dB paraconsiderar la dispersión local por

obstáculos cercanos a la base.

d : distancia horizontal entre el Tx y el Rx.






- Las pérdidas por difracción tejado-calle, Lrts , se calculan

en los 3 casos de la misma forma:

2

2 2

11

2log10

r Lrts

donde:

x h

arctg R 22 x h r R

x : distancia horizontal entre el móvil y la arista difractante del tejado.

Se suele tomar x = w /2 (móvil en el centro de la calle).

h R = h R - h m






* Caso 1: h B >>h R

8.1

5225.5log10 b d h L B

msd

- Pérdidas por difracción multipantalla, Lmsd , se calculan:

* Caso 2: h B h R 2

log10 b Lmsd

* Caso 3: h B < h R

2

22

2

211

)(2log10

b h b d b LB

msd

b: separación media entre edificios.

b

h arctg B




n b d k d l )(

tp n n n

tp

tp

n

d d d d k d l

d d d k d l 212

1

)(

)(

2

1

- Se basan en la ley:

n 1 antes de una cierta distancia, d tp , correspondiente a un punto de inflexión (turning point ); y

n 2 después de esa distancia.

- Mediciones demuestran que el exponente n no es constante,

sino que toma dos valores:


Modelos LOS




En dB:

tp tp tp

tp

d d d d n d n Ld L

d d d n Ld L

/ log10log10)(

log10)(

2102

101

L0 es la atenuación a la distancia de 1 metros.

m t tp

h h d

4

Valores medidos en Barcelona a 1.800 MHz:Tipo de calle L0 (dB) n 1 n 2 d tp (m )

Regular 45 2,3 6,9 770

Avenida amplia 44 2,1 5,7 516Irregular 43,2 2,2 13,3 270

- Modelo válido para condiciones LOS con una dist. máx. de unos 1.500 m.


Modelos LOS




Modelos LOS: COST 231 - Lund

- Combina las atenuaciones L1 y L2 para tener una transición progresiva:

4 / 14

2

4

1)()()( d l d l k d l con:

24

k

tp n n n

tp

tp

n

d d d d k d l

d d d k d l 212

1

)(

)(

2

1

Valores típicos: 10 log k = 33,4 dB n 1 = 2,13 n 2 = 4,35 d tp = 254 m.





Modelo LOS de tres secciones:

tp tp

tp tp

tp tp tp

tp

tp

d d d d d d d L

d d d d d d

d L

d d d d L

44

log604log402

log2540)(

42 / 2

log402

log2540)(

2 / log2540)(

Modelos LOS: Grupo UIT-R 8/1 para IMT-2000





Modelos NLOS:

x

y

TX

12

3

0

x t

w 1

RX

w d

Situación típica:

* TX en eje x ; yRX moviéndose en eje y .

* Hasta 1 hay LOS.

* De 1 a 2 fuerte aumento de

la atenuación.

* De 2 a 3 reducción del ritmo de crecimiento de la aten.





Modelos NLOS: COST 231 - Lund

La atenuación en zona NLOS es suma de dos componentes:

)(loglog

loglog

)( 212

1

221 y f y u y y

y y

y f y u y u y L


1. Aten. de TX al origen de coordenadas usando el modeloLOS con la distancia x t .

2. Atenuación adicional en la zona de sombra para ladistancia y de RX al origen dada por:




Modelos NLOS: COST 231 - Lund


)(loglog

loglog)( 2

12

1221 y f y u

y y

y y y f y u y u y L

con: 01

00)(y y y u

9,469,099,222,07,10

2

1

d

d

w y w y

n

y y

y f

0

log10)(

7,192,80)( 00 y y f

El exponente n vale: 4,2313,175,2 e n




Modelos de propagación para picocélulas (1)

I

i

J

j wj wj fi fi Lk Lk d n LL

1 10 log10

L0 :Pérdidas en un punto de referencia (1 m. de distancia).d: Distancia (m.).n: Índice de variación de la potencia con la dist.Lfi :Factor de pérdidas para el piso del tipo i.Lwj : Factor de pérdidas para una pared del tipo j.

k fi : Número de pisos del tipo i atravesados.k wi : Número de paredes del tipo j atravesadas.I: Número de tipos de pisos.J: Número de tipos de paredes.

• Se suele tomar: L0 = 37 y n = 2 (como espacio libre).(f = 1.8 GHz L0 = 37 dB)

• No se dispone de una clasificación suficiente de paredes y suelos,por lo que, se aplica una versión simplificada con un único tipo de suelo y

dos tipos de paredes:





2

1

log2037 j

wj wj f Lk LN d L

- N : nº de suelos atravesados

- Lf (dB): pérdida unitaria por suelo (entre 13 y 27 dB).

- Lw 1: pérdida en paredes ligeras de madera, puertas, pladur, etc. (2-4 dB).

- Lw 2 : pérdida en paredes gruesas, tabiques de ladrillo, cemento, etc.(entre 8 y 12 dB).




Modelo de 1er orden: Ejemplo

Modelos de propagación en interiores (“indoor” )





Modelo de 1er orden: Ejemplo (cont.)



- Comportamiento mejor que E.L.

n = 1.47 < 2

- Causa:guiado de señal en pasillo

- De los puntos medidos se obtiene larecta de regresión





Valores típicos de atenuación para una frecuencia de 1800 MHz son:

Material Atenuación (dB)

Hormigón 10.3

Ladrillo 5.2

Pladur 2.5

Cristal (con enrejado metálico) 9.6

Cristal (sin enrejado metálico) 1.1

Puertas de madera 3.1

Estanterías de madera 3.9

Suelo 23.2

Modelo de 2 º orden


M d l d ió i él l ( )





Modelo de 2 º orden Modelos de propagación en interiores (“indoor” )




Otros modelos de propagación “outdoor”

Modelo de Erceg o SUI (Standford University Interim)

- Se usa en sistemas como Wimax. Propuesto en 1999.

- Orientado a macrocélulas suburbanas.

- Basado en medidas de ATT en USA a 1.9 GHz.

- Los terrenos se clasifican en 3 tipos:

* Tipo A: “hilly terrain” con densidad de arbolado moderada a densa.

Pérdidas de propagación altas* Tipo B: “hilly terrain” con densidad de arbolado baja o “flat terrain” con

densidad de arbolado moderada a densa .

Pérdidas de propagación intermedias.

* Tipo C: “flat terrain” con densidad de arbolado baja.

Pérdidas de propagación bajas.






LErc (dB) = 20 log10(4d0 / ) + 10 log10(d/d0) + s para d >d 0

donde:

= a - b hb + c / hb

2017.112.6c

0.0050.00650.0075b

3.644.6a

Tipo CTipo BTipo AParámetro

hb: altura EB en m. (entre 10m. y 80 m.)

- d 0 = 100 m.

- es el exponente de las pérdidas del camino:

- s : representa efecto “shadowing” y toma valores entre 8.2 y 10.6 dB

- Modelo válido para f ~ 2GHz y hRx ~ 2 m.

O d l d ió “ d ”






- Para otras frecuencias y hRx (entre 2 m. y 10 m.):

LErc,mod = LErc + Xf + Xh

X f : corrección para frec > 2GHz

X h : corrección para altura Rx

2000

flog6X 10f

Ctipopara2000

hlog20

ByAtipospara2000

hlog8.10

X

r

10

r10

h

Ot d l d ió “ td ”





Modelo ECC*-33

- Extensión del modelo de Okumura-Hata para f > 3GHz

LECC-33 = Afs + Abm – Gb - GrA

fs

: Free space attenuationAbm : Basic median path lossGb : Transmitter antenna height gain factorGr : Receiver antenna height gain factor

)f(log20)d(log204.92A1010fs

2

101010bm)f(log56.9)f(log894.7)d(log83.941.20A

2

10

b

10b)d(log8.5958.13

200

hlogG

mediasciudadespara585.0)h(log)f(log7.1357.42G r1010r ciudadesgrandespara862.1h759.0G

rr

d en km.f en GHz.h b , h r en m .

* ECC: Electronic Communication Committee

Modelos de propagación “outdoor”




Modelos de propagación outdoor

10-1

100

80

100

120

140

160

180

200

Distance (km)

P a t h

l o s s ( d B )

1.5 m receiver antenna height in urban environment

FreeSpace

COST231WIECC33

COST231Hata

SUI

Ericsson9999

Ejemplo: f = 3.5 GHz

Urban environment

hB=30 m.hr=1.5 m

Alt. edificios = 25 m.Dist entre edificios = 25 m.

SOFTWARE DE PLANIFICACIÓN RADIO





Herramienta Desarrollado por

A955 v5 Alcatel

ASSET Aircom

CelPlan CelPlan / CelTec

deciBel Planner Northwood Geoscience / Marconi

ICS Telecom ATDI

NetPlan Motorola

Odyssey Logica

Pathloss Contract Telecom Engineering

Planet MSI / Marconi

Quantum Quotient

SignalPro EDX

Sirenet

SGT

Tornado Siemens

Totem Suite Nokia

Wavesight Wavecall

MICENAS: TME para planificación GSM

URANO: TME para planificación UMTS




57



DEM de alta resolución

Resoluciones de 1m.



58





59







- Los DEM (Digital Elevation Model) de alta resolución permiten tenerrepresentaciones en 3D de ciudades, con la altura real de los edificios.

- La capa de edificios puede estar integrada en el fichero de altimetría

- La capa de edificios puede estar en un fichero diferente que sesuperpone al modelo de terreno.

Imagenes extraídas delWhite Paper_3D-propagation- modeling_ICStelecom_nG

de ATDI






- Los modelos 3D permiten evaluar:

* pérdidas por difracciónConsiderando onda esférica y elobstáculo real, no un filo decuchillo tradicional

Imagenes extraídas delWhite Paper_3D-propagation- modeling_ICStelecom_nG

de ATDI






* las reflexiones de la señal: simples o múltiples

- Los modelos 3D permiten evaluar (cont.):

Reflexión especular

Reflexión en todas direcciones

Imagenes extraídas delWhite Paper_3D-propagation-modeling_ICStelecom_nG

de ATDI





* También se pueden visualizar ortofotos, además de los planos tradicionales

- Los modelos 3D permiten evaluar (cont.):

* Los modelos 3D permiten simular el “efecto cañon o guiado” en las calles.

- Coberturas más realistas y precisas

- Mejores visualizaciones

Imagen extraída delWhite Paper_3D-propagation-modeling_ICStelecom_nG

de ATDI





Nivel de señal recibido

Efecto guiado

DifusiónMulticamino

Power Delay Spread

Nivel de señal recibidoEfectospredecibles

Modelos determinísticos

Trazado de rayos

Modelos empíricos(con ajuste de parámetros)

Modelos determinísticos(con márgenes adecuados)

Modelos

Propagaciónaplicables

DTM 1 -2 m.

Capa de edificios

Clutter a 2m.

Ortofotos

DTM 20 m.

Clutter con varios tipos

Mapa topográfico

DTM

200 -100 m.

Capa

Información

Resolución altaResolución mediaResolución baja

Referencias




• H. Rábanos, Comunicaciones Móviles GSM ,

Fundación Airtel (1999)

• H. Rábanos, C. Lluch, Comunicaciones Móviles de 3G,UMTS ,

Fundación Telefónica, (2001)

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