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

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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

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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