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TRABAJO FIN DE CARRERA TITULO DEL TFC: Ampliación de cobertura DCS y UMTS para CAMP NOU TITULACION: Ingeniería Técnica de Telecomunicación, especialidad Sistemas de Telecomunicación AUTOR: Javier López Sola DIRECTOR: Jesús Ripoll Ariet SUPERVISOR: Ramón Ferrús Ferré FECHA: 10 de diciembre de 2008

Título: Ampliación de cobertura DCS y UMTS para CAMP NOU Autor: Javier López Sola Director: Jesús Ripoll Ariet Supervisor: Ramón Ferrús Ferré Fecha: 10 de diciembre de 2008 Resumen En el ámbito de las comunicaciones móviles, los sistemas digitales celulares tienen un nivel de cobertura deficiente en el interior de edificios. Por ello muchos edificios disponen de sistemas propios que resuelven estos problemas. Este proyecto se basa en el diseño de una ampliación de cobertura y capacidad para telefonía móvil en las instalaciones del CAMP NOU. En el estado actual, el emplazamiento posee una instalación de cobertura y capacidad GSM/DCS. Se pretende mejorar la cobertura y capacidad GSM/DCS existente y añadir la tecnología UMTS. Por una parte, se va a mejorar la capacidad existente en las gradas y se va a conseguir un tráfico muy agresivo generado por la acumulación de aproximadamente cien mil seguidores. Por otro lado, además del problema de capacidad se prevé que existan zonas en las que el nivel de cobertura no sea el óptimo, hablamos de parkings interiores, vestuarios, salas de prensa y otras zonas en general. En este documento se pretende dar una visión general del proceso de instalación de equipos para telefonía móvil, según las especificaciones de uno de los principales operadores del sector en España. Inicialmente se presenta la situación actual en la que se encuentran las instalaciones y posteriormente se va a diseñar una solución para los requisitos propuestos. Se prevé hacer un estudio para que podamos integrar en un mismo sistema, cobertura y capacidad para diferentes operadores o al menos para los más importantes (Vodafone, Movistar y Orange). En cuanto a tecnología, se pretende integrar la tecnología GSM/DCS y UMTS. Paralelamente a los aspectos técnicos, se va a tener en cuenta la planificación del trabajo y el presupuesto. Este proyecto se realiza dentro de la empresa EMPITEL TELECOMUNICA-CIONES, gracias a ello se dispone de diversos recursos que facilitan el trabajo, como los planos reales de las instalaciones. Por otro lado, a veces no se incluyen ciertos datos que podrían comprometer a la empresa. La conclusión de este proyecto permitirá orientar una posible implantación de un sistema de estas características o parecidas.

Title: Expanding DCS and UMTS coverage for CAMP NOU

Author: Javier López Sola

Director: Jesús Ripoll Ariet Supervisor: Ramón Ferrús Ferré Date: december, 10th 2008 Overview In the field of mobile comunications, digital cellular systems have a higher level of poor coverage insisde buildings. As a result, many buildings have their own systems that solve these problems. This project is based on the design of an expansion of coverage and capacity for mobile phones in the Camp Nou. In the present state, the site has an installation capacity and coverage GSM / DCS. It is intended to improve the existing coverage and capacity GSM / DCS and add UMTS technology. On the one hand, it is to enhance existing capabilities in the stands and get a very aggressive traffic generated by the accumulation of approximately one hundred thousand followers. On the other hand, apart from the issue of capacity is expected that there are areas where the level of coverage is not optimal, we talk about indoor parking, locker rooms, press rooms and other areas in general. This document is intended to give an overview of the process of installing equipment for mobile telephony, according to the specifications of one of the major players in the sector in Spain. Initially, it presents the current situation in which they find the facilities and then it design a solution for the proposed requirements. It is expected to do a study so that we can integrate into one system, coverage and capacity for different operators or at least to the most important (Vodafone, Movistar and Orange). As for technology, is intended to integrate the technology GSM / DCS and UMTS. Parallel to the technical aspects, is going to take into account the work planning and budget. This project is conducted into the company EMPITEL TELECOMMUNICA-TIONS, as a result, it have available various resources to facilitate the work, as the actual facilities. On the other hand, sometimes do not include certain confidential information that could impair the company. The conclusion of this project will allow guiding a possible implementation of a system of this type or similar.

Dedicatória

Quería dedicar este propjecto a un conjunto de personas, sin ellas no hubiera podido realizarlo. Comenzaré agradeciendo a mis padres y hermano, que desde que empecé la carrera no han dejado de apoyarme. No podría dejar de lado a mi novia Miriam, ella siempre ha estado en todos los momentos, tanto buenos como malos y me ha dado su apoyo incondicional para finalizar este proyecto. En el ámbito universitario, agradecer a mi subdirector Ramón Ferrús por ayudarme a encaminar este proyecto. Finalmente, agradecer a la empresa EMPITEL por poder realizar este proyecto con ellos. Agradecer a mi director de proyecto, Jesús Ripoll por su motivación y dedicación.

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN ............................................................................................... 1

CAPÍTULO 1. QUE ES UNA RED MÓVIL......................................................... 3

1.1. Descripción ........................................................................................................................ 3

1.2. Evolución de una red móvil.............................................................................................. 4

1.3. Planificación celular.......................................................................................................... 4 1.3.1. Forma ..................................................................................................................... 4 1.3.2. Tamaño................................................................................................................... 5

1.4. Clasificación de estaciones base .................................................................................... 5 1.4.1. Estaciones urbanas y rurales ................................................................................. 5 1.4.2. Estaciones macro y micro ...................................................................................... 6 1.4.3. Repetidores ............................................................................................................ 7 1.4.4. Estaciones indoor y outdoor ................................................................................... 7

1.5. Diseños especiales ........................................................................................................... 8

CAPÍTULO 2. INGENIERÍA DE ESTACIONES BASE ...................................... 9

2.1. Condicionantes de diseño en instalaciones de estaciones base ................................ 9

2.2. Componentes de instalación en estaciones base ....................................................... 11

2.3. Pasivos ............................................................................................................................. 11

2.4. Cables ............................................................................................................................... 16

2.5. Antenas............................................................................................................................. 16

CAPÍTULO 3. SITUACIÓN INICIAL ................................................................ 18

3.1 Unidad de actuación ....................................................................................................... 18

3.2 Instalaciones existentes ................................................................................................. 19 3.2.1 Clasificación urbanística....................................................................................... 19 3.2.2 Requerimientos técnicos asumidos...................................................................... 19 3.2.3 Descripción de la instalación................................................................................ 20 3.2.4 Planos estado actual ............................................................................................ 20 3.2.5 Equipos radio........................................................................................................ 20 3.2.6 Configuración actual............................................................................................. 21 3.2.7 Cálculos teóricos .................................................................................................. 23 3.2.8 Área de cobertura................................................................................................. 25

CAPÍTULO 4. DISEÑO DEL PROYECTO ....................................................... 26

4.1 Zona tribuna e interiores ................................................................................................ 26 4.1.1 Requerimientos técnicos ...................................................................................... 26 4.1.2 Descripción........................................................................................................... 27 4.1.3 Planos................................................................................................................... 28

4.1.4 Equipos de radio................................................................................................... 28 4.1.5 Configuración propuesta ...................................................................................... 28 4.1.6 Cálculos teóricos .................................................................................................. 29 4.1.7 Compartición de operadores ................................................................................ 31

4.1.7.1 Tipos de comparticiones............................................................................. 32 4.1.7.2 Definición de términos ................................................................................ 32 4.1.7.3 Métodos de compartición............................................................................ 32 4.1.7.4 Diseño compartido para nuestro caso........................................................ 33

4.1.8 Interferencias y productos de intermodulación..................................................... 37 4.1.8.1 Interferencia de intermodulación ................................................................ 38

4.1.9 Área de cobertura................................................................................................. 40

4.2 Zona gradas y exteriores ................................................................................................ 40 4.2.1 Requerimientos técnicos ...................................................................................... 40 4.2.2 Descripción........................................................................................................... 41 4.2.3 Planos estado propuesto...................................................................................... 43 4.2.4 Equipos radio........................................................................................................ 43 4.2.5 Configuración propuesta ...................................................................................... 43 4.2.6 Cálculos teóricos BTS2 y BTS3 ........................................................................... 47 4.2.7 Compartición de operadores ................................................................................ 48

4.2.7.1 Diseño compartido para nuestro caso........................................................ 48 4.2.8 Interferencias y productos de intermodulación..................................................... 53 4.2.9 Área de cobertura................................................................................................. 53

CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS.................................. 54

5.1 Conclusiones ................................................................................................................... 54

5.2 Líneas futuras .................................................................................................................. 55

CAPÍTULO 6. ESTUDIO MEDIOAMBIENTAL ................................................ 56

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 57

Introducción 1

INTRODUCCIÓN La finalidad de este proyecto supone una evaluación del diseño e instalación de estaciones base. Y aunque está basado en una situación real, la finalidad del proyecto no será su implantación. Para el caso en el que nos encontramos planteamos una situación en la que ya existe una instalación GSM/DCS, una estación base que da cobertura a un determinado rango de clientes. Planteamos una ampliación de cobertura y capacidad, así como la introducción de una nueva tecnología (UMTS). En este documento se pretende dar una visión general del proceso de instalación de equipos para telefonía móvil, según las especificaciones de uno de los principales operadores del sector en España. Inicialmente se presenta la situación actual en la que se encuentran las instalaciones y posteriormente se va a diseñar una solución para los requisitos propuestos. Se prevé hacer un estudio para que podamos integrar en un mismo sistema, cobertura y capacidad para diferentes operadores o al menos para los más importantes (Vodafone, Movistar y Orange). En cuanto a tecnología, se pretende integrar la tecnología GSM/DCS y UMTS. Detallaremos el funcionamiento de los equipos que se proponen instalar, así como los elementos previamente instalados. El objeto de este proyecto pretende abordar los problemas que pueden surgir en el diseño de los sistemas radiantes que poseen las estaciones base. Objetivos Tenemos que distinguir dos tipos de objetivos. El primer tipo de objetivos a cumplir son los referidos al estudiante:

• Aprender sobre las características comunes de estaciones base. • Aprender como se realiza un proyecto de implantación y reforma de una

estación base (diseño del sistema radiante). • Aprender Autocad para la realización y modificación de planos.

El segundo tipo de objetivos viene referido a los objetivos que se quieren conseguir una vez finalizado el proyecto. Estos serán claves para que inicialmente se enfoque correctamente la propuesta.

• Mejorar la cobertura GSM/DCS actual si es necesario y garantizar

niveles buenos de cobertura en todo el recinto a través de cálculos teóricos de propagación.

• Introducir la tecnología UMTS. • Aumentar la capacidad de las graderías, teniendo en cuenta un tráfico

de llamadas agresivo producido por cien mil personas.

2 Ampliación de cobertura DCS y UMTS para CAMP NOU

Organización de la memoria Para llegar a nuestro objetivo hemos dividido la memoria en capítulos y la distribución será la siguiente: En el capítulo 1 comenzaremos caracterizando una red móvil y sus principales características. Todo esto nos ayudará a distinguir entre los diferentes tipos de estaciones base que nos podemos encontrar y así determinar en que tipo de estación base nos encontramos. En el capítulo 2 comenzaremos definiendo las características principales en la ingeniería de estaciones base y a su vez explicaremos en que consisten los principales elementos que definen los sistemas radiantes de las estaciones base. En el capítulo 3 pasaremos a describir la configuración actual de los elementos preexistentes de la estación base para saber cual es el punto de partida para poder desarrollar posteriores actuaciones. En este capítulo justificaremos a partir de cálculos teóricos los niveles de potencia radiada por las antenas y los niveles de recepción. En el capítulo 4 se aborda el diseño del proyecto y se justifica la elección de los elementos propuestos a instalar. También en este apartado justificaremos a partir de cálculos teóricos los niveles de potencia radiada y los niveles de recepción. Damos una especial importancia a la compartición entre operadores y proponemos nuevas soluciones sobre el sistema radiante a fin de minimizar costes. En el capítulo 5 encontramos dedicamos un punto a las conclusiones de este proyecto y otro a las líneas futuras. En el capítulo 6, comentamos el impacto medioambiental que provocaría este tipo de implantación, en el hipotético caso que se ejecutara. Como anexos destacamos con especial relevancia los planos anexo 4, los cálculos del anexo 9 y el presupuesto del anexo8 que nos ayudan a interpretar el proyecto, además de otros anexos que incluyen información adicional sobre aspectos más generales en las comunicaciones móviles.

Que es una red móvil 3

CAPÍTULO 1. QUE ES UNA RED MÓVIL

1.1. Descripción Una red de telefonía móvil se compone básicamente de una serie de elementos que se comunican entre sí a través de interfaces o vías de comunicación, elementos tan fundamentales como son el teléfono o terminal móvil y las estaciones base.

El objetivo de un sistema de comunicaciones móviles es proporcionar capacidad de establecer un canal de comunicación a usuarios cuya posición es desconocida y que además pueden encontrarse en movimiento. Para conseguir este objetivo, es necesario el despliegue de una infraestructura de telecomunicaciones cuyo elemento fundamental es la estación base.

La zona geográfica en la que se presta el servicio de telefonía móvil, también conocida como zona de cobertura, es cada vez una zona más amplia. En la actualidad una gran parte del territorio nacional dispone de cobertura. Para poder proporcionar el servicio, la zona de cobertura se divide en pequeñas áreas que se conocen como celdas o células. En cada celda se encuentra una estación base, la cual es responsable de establecer un canal de comunicación entre cualquier usuario que tiene un teléfono móvil situado en el radio de acción de la celda y la red de telecomunicaciones. De esta subdivisión deriva el nombre de sistemas celulares que a veces se emplea para referirse a este tipo de sistemas de comunicaciones móviles.

La razón de esta división es doble. Por una parte, la señal radio se atenúa con la distancia según el tipo de entorno (urbano –por la densidad de edificación–, rural, etc.) y, por otra, una sola antena no permitiría cubrir ni siquiera áreas del tamaño de las ciudades más pequeñas. Esta limitación es aún más importante teniendo en cuenta que la potencia máxima de emisión del teléfono móvil está limitada debido a restricciones de tamaño y peso, con lo que transmite a muy poca potencia. Así, las estaciones base se diseñan para transmitir también niveles bajos de potencia pues sería ineficiente transmitir más potencia para conseguir mayor cobertura en el enlace entre la estación base y el teléfono móvil si este último no pudiese conectar con la estación base debido a sus propias limitaciones. Esto es lo que técnicamente se conoce como tener los enlaces balanceados. Así pues, la única manera de poder ofrecer cobertura, emitiendo además con poca potencia, es disponer siempre de una estación base cercana para que la señal llegue con nitidez.

Por otro lado, una celda puede atender simultáneamente a un número limitado de usuarios, por lo que en determinados escenarios con una cierta penetración de usuarios de telefonía móvil es necesario contar con un cierto número de celdas para poder atender la demanda del servicio reduciendo el bloqueo al mínimo. Teniendo en cuenta el gran crecimiento experimentado en los últimos años en el uso de la telefonía móvil, los operadores se ven muchas veces forzados a incrementar el número de celdas para atender el servicio requerido.


1.2. Evolución de una red móvil El despliegue de una red de telefonía móvil sigue inevitablemente dos fases: una primera, en la que el objetivo primordial es proporcionar cobertura a una zona lo más amplia posible; y una segunda, en la que, garantizada la cobertura en una zona determinada, se requiere aumentar la capacidad del sistema ante un número cada vez mayor de usuarios. Inevitablemente, por las limitaciones explicadas anteriormente, el crecimiento en número de usuarios implica necesariamente un crecimiento en el número de estaciones base.

Por otra parte, si queremos ofrecer más calidad de servicio, capacidad y cobertura necesitamos más BTS.

1.3. Planificación celular El diseño de un sistema celular de cobertura es una actividad compleja. Una de las tareas que se debe acometer en el diseño y planificación de una red es la decisión de la arquitectura y topología que se ajuste a las necesidades del diseño. Toda planificación celular se realiza sobre la base del denominado plan nominal, que entre otras cosas determina el tipo de celda a emplear, es decir las características de las estaciones transmisoras y la cobertura conseguida por ellas.

Al hablar de celdas consideraremos, de entrada, dos aspectos: forma y tamaño.

1.3.1. Forma

La forma de las celdas depende del tipo de antena y de la potencia emitida por cada estación base. Normalmente se usan dos tipos de antenas, las de diagrama omnidireccional y las directivas. Si se usan antenas omnidireccionales, idealmente el área de cobertura será circular. Ahora bien, si se pretende cubrir una determinada zona con círculos, se producirá solapamiento entre ellos, lo cual es poco eficiente desde el punto de vista de uso del espectro pues en la zona de superposición se atendería el tráfico con más frecuencias de las necesarias.

Cuando se desea reducir la interferencia y obtener mayor ganancia para favorecer el enlace ascendente en entornos de cobertura difícil, como son los de naturaleza urbana e interiores de edificios, se utilizan antenas directivas (o por sectores) en las estaciones base.


1.3.2. Tamaño

Según su tamaño, las celdas pueden clasificarse de la siguiente manera:

• Grandes o macroceldas: Radio de cobertura de 1,5 a 20 Km. Su aplicación fundamental es en carreteras y entornos rurales.

• Pequeñas o miniceldas: Radio de cobertura de 0,7 a 1,5 Km. Su

aplicación fundamental es en áreas urbanas.

• Microceldas: Radio de cobertura de 0,3 a 0,7 Km. Usadas para cubrir zonas determinadas de ciudades con elevada densidad de tráfico y penetración en interiores de edificios.

• Picoceldas: Radios de cobertura de 30 a 200 m. Usadas para coberturas

de lugares específicos como centros comerciales, aeropuertos y oficinas.

• Celdas sombrilla o paraguas: Celdas grandes que cubren lagunas entre

otras más pequeñas.

1.4. Clasificación de estaciones base Para situarnos en el tipo de estación base que nos ocupa este proyecto, a continuación se describe los diferentes tipos de estaciones base que podemos encontrar. Si bien comentábamos con anterioridad los diferentes tipos de celdas que pueden existir ese tipo de clasificación tiene una estrecha similitud con los tipos de estaciones base.

• Urbanas y rurales: Según la ubicación de las antenas dependiendo de su entorno.

• Estaciones Macro y estaciones MIcro: Según la capacidad de las mismas.

• Repetidores: No genera señal, repite o amplifica la señal captada por otra estación base.

• Estación Indoor y Estación Outdoor: Según el tipo de infraestructura y los equipos a instalar.

1.4.1. Estaciones urbanas y rurales Este tipo de clasificación viene determinado por la densidad de tráfico de la zona. Generalmente las estaciones rurales dan soluciones de cobertura a grandes superficies (especialmente en GSM dado que la atenuación de señal a frecuencias bajas es menor).


Las estaciones rurales y urbanas suelen tener una distribución sectorial en la gran mayoría de casos. Estos sectores normalmente forman una distribución trisectorial en la que cada sector va orientado a zonas de especial interés. Este tipo de orientación recibe el nombre de AZIMUT (Ángulo de una dirección contado en el sentido de las agujas del reloj a partir del norte geográfico) y DOWNTILT (permite el enfoque de la radiación). Las estaciones rurales suelen tener torres de varios metros de altura (cuanta mas altura, mas distancia a cubrir). En las estaciones urbanas no suelen haber torres tan altas ya que en estos casos las antenas se instalan en las azoteas de los edificios con lo que la altura ganada con las torres viene contrarestada con la altura de los edificios. Si bien, en algunos casos la altura de los edificios no es suficiente. En estos casos las antenas suelen estar camufladas dentro de la propia estructura de los edificios como por ejemplo falsas chimeneas, campanarios, etc. Fig. 1.1 Estación Urbana Fig. 1.2 Estación Rural

1.4.2. Estaciones macro y micro La diferencia fundamental entre este tipo de estaciones viene dada entorno a la capacidad de las mismas. Si bien, una estación macro ya tiene una capacidad limitada, una estación micro en comparación aún esta más limitada. Más abajo podremos ver una comparación entre ambas. Generalmente las estaciones micro se instalan en zonas en las que nos interesa que haya cobertura, pero no demasiada como podrían ser patios interiores en zonas urbanas donde la señal de una macro no llegara.


Fabricante Modelo Tipo Tecnología Pout TRX ERICSSON 2106 macro GSM 45,5 dBm 12 ERICSSON 2401 micro GSM 19 dBm 1

Tabla. 1.1 Comparación estaciones macro y micro

1.4.3. Repetidores Generalmente son equipos que dan cobertura a zonas en las que no se instalan estaciones base, generalmente empresas y otras entidades privadas. El sistema radiante esta formado, básicamente por una antena yaggui o logoperiódica que capta la señal de alguna estación base cercana, esta señal es amplificada mediante un repetidor (ganancia variable de 45 dB a 90 dB) y esta es retransmitida de nuevo sobre un sistema radiante más o menos complicado, según el caso. La capacidad en estos casos dependerá de la estación base a la cual vaya enfocada la antena.

1.4.4. Estaciones indoor y outdoor Como ya decíamos antes este tipo de estaciones viene determinado por el acondicionamiento de la estación y por tanto el tipo de equipos que se instalan. Una estación indoor es aquella que posee una caseta acondicionada para instalar todos los equipos necesarios dentro de ella (cuadro eléctrico, ventilación, backup de baterías, anillo de rejiband, anillo de tierras, pasamuros, panel de alarmas, equipos de radio y equipos de transmisión). Una estación outdoor es aquella que no posee una caseta acondicionada, en su lugar los equipos se instalan al aire libre. En este caso, los equipos que se instalan ya vienen acondicionados para su funcionamiento, solo necesitan toma de corriente y masa de un cuadro eléctrico.


Fig. 1.3 Estación Indoor Fig. 1.4 Estación outdoor

1.5. Diseños especiales A menudo nos encontraremos con la necesidad de cubrir zonas con determinados agujeros de cobertura. Estas zonas suelen ser las comprendidas por determinadas empresas que precisan de cobertura extraordinaria en sus instalaciones. Las zonas a cubrir dentro de estas empresas serán principalmente interiores donde se producen mayores atenuaciones de la señal. En el caso que nos ocupa nos encontramos con una situación similar. En este caso el CAMP NOU posee instalaciones interiores y además una zona donde se concentra un gran número de personas. En este caso el tipo de estación base estaría basada en una microcelda, urbana, macro y outdoor. Recordamos que una microcelda cubría zonas determinadas de ciudades con elevada densidad de tráfico y penetración en interiores de edificios.

Ingeniería de estaciones base 9

CAPÍTULO 2. INGENIERÍA DE ESTACIONES BASE

2.1. Condicionantes de diseño en instalaciones de estaciones base Las especificaciones que condicionan las características de la estación base son:

• Ubicación: Se debe intentar situar las estaciones base tan cerca como sea necesario de las zonas donde el nivel de señal sea insuficiente para garantizar una cobertura continua, más aún cuando el entorno es urbano, dado que se producirá bloqueo de la señal por la existencia de edificios.

• Reducción de los obstáculos: Los obstáculos físicos pueden reducir drásticamente el nivel de señal en las zonas afectadas, además de provocar reflexiones perjudiciales para la calidad en las zonas cercanas. Se debe evitar, pues, la presencia de obstáculos en la dirección en que se quiere mejorar la cobertura.

• Diversidad: La idea básica de la diversidad consiste en obtener caminos de propagación independientes mediante las distintas antenas, de forma que las señales recibidas por esos caminos estén incorreladas entre sí, minimizando así la probabilidad de que coincidan en el tiempo los desvanecimientos de señal. Las dos principales características de los canales móviles son los desvanecimientos producidos por multitrayectos y la expansión Doppler del espectro producida por la variabilidad temporal del canal (desvanecimientos lentos). Éstas son debidas a que el teléfono móvil normalmente cambia continuamente de posición y el entorno próximo al teléfono móvil cambia también constantemente.

• Aislamiento: El aislamiento es la diferencia de nivel de señal que ha de haber entre la recepción de la señal transmitida por la propia estación base y la señal recibida por la estación base proveniente del teléfono móvil. El aislamiento permite que estas señales puedan ser diferenciadas por los equipos de telefonía, y una no cause interferencias sobre la otra. En el caso de la red de VODAFONE ESPAÑA S.A., el estándar GSM especifica un aislamiento de 30-35 dB. Esto quiere decir que la señal recibida por la estación base proveniente de ella misma ha de ser unas 3.200 veces menor que la señal recibida por ella proveniente del usuario móvil. Para conseguir el aislamiento especificado por el estándar, y no dejar de cumplir las normas de instalación que se aconsejan por parte del fabricante de equipos, existen una serie de medidas a tomar. La idea


principal en la que se basan todas ellas consiste en la interposición entre las distintas señales de medios que atenúen una señal respecto a la otra. El principal medio que se ha de interponer entre estas distintas señales es el aire, y para ello muchas veces se han de separar las antenas transmisoras y receptoras de la estación base.

• Mínimo impacto visual: El número de antenas, su colocación y su altura relativa respecto al entorno son los tres puntos que más influencia tienen en el impacto final.

• Proximidad a las zonas de mayor densidad de tráfico: Los sectores que componen una estación base (generalmente tres) tienen asociados unos equipos que pueden gestionar un número limitado de llamadas simultáneas sin peligro de congestiones importantes. Así, si en la zona cubierta por un sector el tráfico de comunicaciones móviles supera esta capacidad máxima, la única solución está en la instalación de una nueva estación base suficientemente cercana a la zona en cuestión, garantizando así la capacidad necesaria a los clientes que residen o realizan alguna actividad en ella.

• Distribución en una estructura regular: El número limitado de frecuencias que cada operador tiene asignadas obliga a reutilizar esas frecuencias de forma más o menos regular. La reutilización debe ser tan frecuente como sea posible para aumentar la capacidad global de la red, pero a la vez debe existir una separación suficiente entre las estaciones base que hacen uso de una misma frecuencia para evitar las interferencias entre ambas.

• Viabilidad de la construcción: El emplazamiento donde se debe construir la estación base debe satisfacer unos requisitos constructivos, de acceso a red eléctrica y al enlace con los nodos de conmutación de cada operador

• Seguridad de la instalación: Las instalaciones realizadas deben cumplir los requisitos necesarios de seguridad tanto para la propiedad del emplazamiento como para los viandantes, así como las normas de prevención de riesgos laborales que garantizan la seguridad del personal encargado de la construcción, la instalación y el mantenimiento de la estación base.

Desgraciadamente, en muchos casos no es posible conseguir la coincidencia de todas las partes, y las soluciones a que se debe llegar son en ocasiones de compromiso. El caso más habitual es que, o bien no existe una ubicación que satisfaga las necesidades de cada operador, o bien los propietarios del emplazamiento ideal no están interesados en la oferta que les hace la empresa. En estos casos, la instalación en otro edificio hace que una parte de la cobertura y la calidad del servicio en la zona no sean óptimas y/o que el impacto visual de la instalación sea superior al deseable.


2.2. Componentes de instalación en estaciones base

Una estación base es aquella que proporciona la cobertura radio a los usuarios situados dentro de su radio de acción. Éstos son los elementos que componen una estación base:

• Equipos de radio, transmisión, energía, etc.: pueden situarse en una caseta prefabricada, en un cuarto interior, o a la intemperie.

• Sistema radiante de cobertura: conjunto de elementos y antenas que

proporcionan la cobertura radio a los terminales móviles de las inmediaciones.

Fig. 2.1 Componentes

2.3. Pasivos En general las estaciones base (BTS) comprenden un conjunto de equipos transmisores y receptores muy próximos entre sí. Para asegurar su correcto funcionamiento (minimización de interacciones mutuas y generación de IM), garantizar la seguridad de las personas y la instalación y reducir el impacto ambiental de las antenas se utilizan en las estaciones base una serie de elementos pasivos entre los equipos y el sistema radiante común, como son:

• Combinadores de transmisores. • Preselectores. • Multiacopladores de antenas o divisores de potencia. • Matrices de recepción. • Duplexores.

Actualmente nos encontramos con que los elementos anteriores se encuentran dentro de los propios equipos de radio formando las llamadas “cabinet”, que son unas etapas combinadoras internas libremente configurables. Estas “cabinet” reciben el nombre de CDU. Una CDU (combining and distribution unit) tiene la función de combinar las señales transmitidas y distribuir las señales


recibidas. Para más información sobre el funcionamiento de las CDU y sus componentes asociados consultar el ANEXO3 EQUIPOS. Combinadores de transmisores En instalaciones de sistemas de radiocomunicaciones móviles que deben usar varias frecuencias, como sucede con las redes de telefonía móvil , es necesario, por obvias ocupaciones de espacio, reducir la envergadura de los sistemas radiantes. Por este motivo, es una práctica habitual la compartición de antenas por varios transmisores. Para ello se utilizan unos dispositivos pasivos de RF llamados combinadores de transmisores, que permiten las interconexiones de múltiples equipos de frecuencias próximas a una antena común, a la par que aseguran un alto aislamiento entre los transmisores, con lo que se minimiza la generación de IM (interferencia de intermodulación). Básicamente hay de tres tipos: híbridos, de cavidades o mixtos. Los combinadores híbridos utilizan circuladotes y uniones híbridas, las cuales son dispositivos de combinación que acoplan las señales presentes en sus puertas de entrada hacia la salida común introduciendo un elevado aislamiento mutuo entre las señales (25-40dB).

Fig. 2.2 Circulador La utilización de estos dispositivos tiene como inconveniente una pérdida de inserción de 3 dB. Esta pérdida limita el número de transmisores que pueden combinarse ya que cuando este número aumenta han de emplearse más uniones híbridas con lo que la pérdida de inserción es mayor. También hay un límite debido a la capacidad de disipación de potencia de la unión híbrida final del combinador que debe soportar la suma de la potencia de todos los transmisores. Sus principales ventajas son la flexibilidad de adaptarse a cualquier separación de canal y su tamaño reducido. Su principal inconveniente es su elevada pérdida de inserción. Un método alternativo de combinación de transmisores que no tiene la elevada pérdida de inserción anterior es el basado en el empleo de filtros con cavidades resonantes. La pérdida de inserción es de 0,5 dB. Si la separación entre


canales no es muy grande es probable que el aislamiento entre transmisores no sea suficiente. Esta exigencia de separación de frecuencias limita el empleo de los combinadores puros de cavidades. Tratando de encontrar un compromiso entre los combinadores de cavidades y los híbridos se utilizan combinadores constituidos por circuladores y cavidades, de forma que con los circuladores se consigue el aislamiento necesario y las cavidades suplen las uniones híbridas con una menor pérdida de inserción.

Fig. 2.3 Combinador mixto Preselectores Los preselectores se conectan a cada antena de recepción y están constituidos por un filtro paso-banda y un amplificador de RF.

Fig. 2.4 Preselector


El filtro tiene como objeto bloquear la entrada de señales fuera de banda. El amplificador proporciona una ganancia a las señales de entrada, necesarias para compensar las pérdidas a fin de proporcionar un nivel de señal adecuado a la entrada del receptor. El factor de ruido del amplificador debe de ser mínimo ya que este condiciona al factor de ruido del receptor. Multiacopladores de antena Los multiacopladores o divisores de potencia, son dispositivos pasivos con una entrada y N salidas, a fin de conectar N receptores a una misma antena. Matrices de recepción Las matrices de recepción permiten la conexión de cualquier antena de un grupo de ellas a cualquier receptor del conjunto de receptores de una BTS. En la figura siguiente se ilustra, una matriz con entrada para 3 antenas y salida para 6 receptores. La matriz consta de 3 divisores de 6 vías que pueden interconectarse a 6 conmutadores de 3 vías.

Fig. 2.5 Matriz de recepción Este sistema ofrece gran flexibilidad en caso de reasignaciones y para realizar medidas sin tener que efectuar recableados. Duplexores

Los duplexores permiten la compartición de una misma antena por un transmisor y un receptor. Los duplexores son dispositivos con bajas pérdidas de inserción en los trayectos TX-antena común y antena-RX, a la par que introducen una elevada atenuación en el camino TX-DX-RX, con el fin de aislar adecuadamente el transmisor del receptor. Típicamente un DX está constituido por dos filtros paso-banda, uno par el Tx y otro par el RX. En siguiente figura, se representa un esquema de funcionamiento:


Fig. 2.6 Duplexor

Los sistemas radiantes de las estaciones base a su vez están formados por elementos pasivos que distribuyen las señales desde los equipos a las antenas y viceversa. Algunos de estos elementos ya los comentamos con anterioridad y otros guardan una estrecha similitud:

• Combinadores • Multiplexores • Divisores • Acopladores

Los pasivos que utilizamos normalmente son redes de 3 puertos incluso en algunos casos de 4 puertos. Estos nos ayudan a dividir la señal o a combinar señales de ancho de banda diferente. En este proyecto utilizamos divisores de potencia de 3 vías, acopladores direccionales, combinadores híbridos y multiplexores (diplexores y triplexores). Los divisores, dividen la señal por la mitad o lo que es lo mismo inducen unas pérdidas de 3dB. El acoplador direccional también divide la señal, pero en este caso las pérdidas son asimétricas. Pérdidas de inserción de 1 dB y pérdida de acoplamiento de 7 dB, para un acoplador de 6 dB y pérdidas de inserción de 0,4 dB y pérdida de acoplamiento de 10 dB, para un acoplador de 10 dB. El combinador híbrido nos une señales de acho de banda distinto e introduce unas pérdidas de inserción de 3, 5 dB. Por último los multiplexores nos ofrecen la posibilidad de obtener un filtrado de señales de ancho de banda distinto con unas pérdidas de inserción muy bajas de 0,3 dB. Un diplexor es una red de 3 puertos y puede tener un filtrado de


banda entre puertos DCS-UMTS o GSM-DCS/UMTS. Un triplexor es una red de 4 puertos y tiene un filtrado de banda entre puertos GSM-DCS-UMTS. Para mayor información de los pasivos utilizados en el diseño de nuestro sistema radiante de acuerdo a los requerimientos establecidos consultar el ANEXO 2 ELEMENTOS DEL SISTEMA.

A la hora de diseñar un sistema radiante deberemos contar con la potencia de salida disponible y en función de la potencia requerida o definida para nuestro diseño se utilizaran estos elementos según nos convenga. A la hora de diseñar un sistema radiante se ha de intentar mantener un equilibrio entre las antenas, es decir un buen balanceo entre las antenas. Siempre se intenta que zonas más extensas dispongan de más potencia de salida que otras menores y zonas de extensión similar tengan potencias cercanas. A menudo por diferentes circunstancias no es posible mantener este balanceo y se propondrá una configuración óptima para cada caso.

2.4. Cables El cable coaxial se utiliza para transportar la señal en las transmisiones desde los equipos hasta los sistemas radiantes. Actualmente existen en el mercado muchos tipos de cables coaxiales y se distinguen según su sección y flexibilidad. La elección de los cables vendrá determinada por la distancia y el espacio disponible. Los tipos de cable más utilizados en este tipo de instalaciones suelen ser de 3/8, 1/2, 1/2 SF, 7/8, 1 1/4, 1 5/8, etc. Los cables que utilizaremos en esta ocasión son cables de 1/2, 1/2 SF y 7/8. Los cables de 7/8 son los de mayor sección en nuestro caso y son los que tienen menores pérdidas de atenuación, por eso se utilizaran en zonas con distancias largas. Para zonas con distancias cortas o zonas en las que no puedan ir cables de sección mayor, se utilizaran los cables de 1/2. Y finalmente cables de ½ SF en las zonas en que sea necesaria una gran flexibilidad de cable como podría ser la necesaria para interconectar elementos pasivos muy cercanos. Para mayor información de los cables utilizados se puede consultar el ANEXO 2 ELEMENTOS DEL SISTEMA.

2.5. Antenas Todo conductor está inmerso o genera un campo electromagnético, según esté en estado pasivo o excitado por una corriente de radiofrecuencia. Todo campo electromagnético tiene, como su nombre lo indica, dos componentes: campo eléctrico (E) y campo magnético (H).


Se define como polarización de una antena a la que posee el campo eléctrico que ella genera. En consecuencia, la polarización de una antena podrá ser vertical, horizontal o cruzada, según lo sea su campo eléctrico.

La intensidad de radiación de una antena, así como su facultad de recibir señales, no es nunca igual en todas las direcciones y en realidad, incluso hasta puede ser nula en alguna.

Aunque no existe ninguna antena que transmita o reciba por igual en todas direcciones, conviene que supongamos que sí. Esta antena hipotética es la que se llama isotrópica y suele utilizarse como patrón para comparar las prestaciones de otras. El gráfico de radiación o recepción de una antena isotrópica sería en realidad una esfera y la antena en si tendría que considerarse puntual.

El gráfico de la antena isotrópica se conserva inalterable, esté la antena horizontal o vertical, siempre que se encuentre en el espacio libre, o al menos a varias longitudes de onda del suelo. Si se corta por la mitad el toroide con un plano que contenga a la antena, la sección resultante es lo que normalmente se conoce como patrón o pattern de radiación.

Actualmente existen diferentes tipos de antenas. Una manera de distinguirlas es según sus patrones de radiación. Existen dos grandes grupos:

• Antenas omnidireccionales. Este tipo de antenas irradian con igual intensidad en cualquier dirección perpendicular a ella.

• Antenas direccionales o directivas. Estas antenas poseen mejores características de radiación en ciertas direcciones a expensas de otras.

En resumen, la antena omnidireccional irradia en todos los sentidos excepto hacia las puntas y la antena direccional posee una dirección de mejor rendimiento.

Para mayor información acerca de las características técnicas de cada tipo de antena consultar el ANEXO 2 ELEMENTOS DEL SISTEMA. Para el desarrollo de nuestro proyecto veremos como se han utilizado diferentes tipos de antenas según cada caso, pero la antena que más se ha utilizado es la antena bilobular. Una antena bilobular forma parte de las antenas directivas o direccionales con una característica que las diferencia con claridad. Este tipo de antenas posee una doble dirección de propagación. Las antenas bilobulares suelen ser antenas muy directivas con una ganancia media de 5 dBi.


CAPÍTULO 3. SITUACIÓN INICIAL

3.1 Unidad de actuación Antes de comenzar con el diseño del proyecto tenemos que situarnos dentro del recinto y conocer muy bien todas las características del lugar donde se realizaran las actuaciones. En primer lugar se indica la situación del lugar y una breve descripción de cómo llegar hasta el. El emplazamiento se encuentra en la calle Arístides Mallol s/n. Para más detalle consultar los mapas adjuntos.

Fig. 3.1 Situación emplazamiento

El estadio del CAMP NOU forma parte de un edificio bastante grande y complejo donde se emplazan diferentes salas, (gradas, fundación, bar, parkings, vestuarios, sala de prensa, vestíbulo, etc.) con una superficie total de unos 55.000 . (250x220 m).

2mPara cubrir la totalidad de la superficie o al menos gran parte de ella hay que diferenciar dos partes o áreas bien diferenciadas. Por un lado cabe señalar todas las instalaciones interiores como parkings, vestuarios, sala de prensa, bar y fundación. Y por otra, la referente a las graderías y exteriores del campo. El vestíbulo se encuentra en la planta baja del edificio, justo entrando por la puerta principal. El vestíbulo da acceso a las otras plantas mediante escaleras y ascensores. Por la parte central, bajando por las escaleras del vestíbulo tenemos acceso al sótano -1. Aquí se encuentra la fundación, el bar de la fundación y el parking de esta planta.

Situación inicial 19

Si seguimos bajando por las escaleras más próximas, llegamos a la planta sótano -2. En esta planta, justo en la parte central se encuentra la sala de prensa que recibirá a los numerosos medios de comunicación de los medios de comunicación. En esta planta también se encuentran los vestuarios de los jugadores, tanto el local como el visitante. Los vestuarios comunican con el túnel que da acceso al campo. En esta planta también se encuentran otras salas y despachos para fines diversos. Como en la planta sótano -1 en esta también existe un parking correspondiente, será en esta zona donde se encuentre la zona de equipos. Por la planta baja o vestíbulo accedemos también a las zonas del palco y antepalco de la tribuna, ya en la zona de las gradas. Cabe comentar, que existen tres grandes zonas en el interior del campo, una por cada grada. Decimos que existen tres grandes gradas a distintos niveles según los 50 metros de altura que alcanza el edificio. Con respecto a los accesos de las gradas, solo decir que existen numerosos accesos alrededor de todo el campo.

3.2 Instalaciones existentes

3.2.1 Clasificación urbanística

Las estaciones de telefonía móvil son instalaciones de tipo transitorio, y tanto sus equipos como las antenas y parábolas son desmontables. Por lo tanto no pueden considerarse como “inmuebles”. No agregando mejoras al edificio, ni aumentando su volumen edificable; no modificando, por lo tanto, sus parámetros urbanísticos.

3.2.2 Requerimientos técnicos asumidos

• Los sistemas radiantes aseguran la integración de 2 tipos de equipos: Equipos de radiocomunicaciones GSM, en la banda 876-960 MHz Equipos de radiocomunicaciones DCS, en la banda 1710-1880 MHz

• La potencia máxima de salida de los equipos es de:

Poutmax = 45,5 dBm para GSM Poutmax = 44,5 dBm para DCS

• El número de portadoras vendrá determinado por la planificación

frecuencial del operador. En este caso el valor máximo de portadoras es de 12 portadoras por tecnología, en total tenemos 24 portadoras.

• La sensibilad de los receptores de 2G es de -100 dBm. Según la

experiencia en la empresa EMPITEL se han de asegurar valores


superiores a -90 dBm en 2G para que las llamadas se realicen con normalidad.

• Para garantizar la cobertura de ambas tecnologías, se garantiza un margen de atenuación de 20 dB. Por lo tanto los niveles de señal no serán inferiores a -70 dBm.

• Debido a que se garantiza un margen de 20 dB podremos reducir en 20

dB la potencia máxima de salida de los equipos y así hacer más eficiente el sistema.

• En este diseño no se han tenido en cuenta las interferencias debidas a

los productos de intermodulación entre tecnologías. El control de estas interferencias dependerá de la planificación frecuencial de los operadores.

3.2.3 Descripción de la instalación

Al inicio de este proyecto, se plantea que solo existe un operador funcionando con tecnologías GSM y DCS, ya que no se conocen más datos. Los equipos instalados actualmente dan cobertura GSM y DCS a las zonas interiores del campo y a la zona de gradas que correspondería a la tribuna. Si bien estas dos tecnologías aún hoy en día se utilizan, actualmente la tecnología que se implanta es la UMTS. La mayoría de operadores apuestan por el UMTS, debido a sus notables ventajas frente a GSM, que ofrecen mayor calidad de servicio al consumidor (ver ANEXO 1 TECNOLOGIAS Y SERVICIOS). El sistema radiante actual consta de varias antenas situadas en diferentes puntos estratégicos. Dichos puntos, corresponden a zonas de máxima afluencia de personas como podrían ser la sala de prensa, los vestuarios o la fundación. La estación base se encuadra dentro del tipo urbana BTS. En el interior de la T.I (zona de equipos) existente, situada en la planta sótano –2, hay instalados un equipo GSM y un DCS además de todos los elementos auxiliares que acondicionan su funcionamiento. Si seguimos el esquema unifilar presentado en el NEXO 4 PLANOS podemos hacernos una idea del sistema ya instalado. Un esquema unifilar es un simple plano horizontal en el cual vemos representados todos los elementos que conforman el sistema radiante (equipos, cables, pasivos y antenas).

3.2.4 Planos estado actual A continuación veremos los planos de la instalación actual. Estos planos nos servirán de guía a la hora de interpretar su funcionamiento.


Ver planos BTS1 estado actual del ANEXO 4 PLANOS.

3.2.5 Equipos radio

Los equipos de radio son los encargados de gestionar las llamadas de una estación base. En el caso concreto de GSM y DCS, los equipos son iguales, variando únicamente la frecuencia de trabajo. Los equipos son del fabricante Ericsson modelo RBS 2106. El bastidor radio RBS 2106 está diseñado como una estación base para instalaciones Outdoor o intemperie.

A continuación vemos un dibujo de cómo sería un equipo outdoor para estas tecnologías. Ante todo decir que la unidad 2106 comparte características con su homóloga estación 2206 indoor. Fig. 3.2 Equipo indoor Fig. 3.3 Equipo outdoor Para obtener más información acerca del funcionamiento de este equipo consultar el ANEXO 3 EQUIPOS.

3.2.6 Configuración actual

La configuración de los equipos GSM actual esta basada en el modelo de CDU-G. Las CDU son unas unidades que establecen distintos procesos de combinación, según esta configuración cada CDU será capaz de controlar una o más portadoras. Para obtener más información acerca de las CDU consultar el ANEXO 3 EQUIPOS.


La capacidad del sistema vendrá marcada por la configuración que sigan las CDU’s del sistema. La configuración actual de las CDU está basado en el modelo CDU-G en la que cada sector tiene una capacidad máxima para 4 portadoras. Normalmente a cada CDU le corresponde un sector. En este caso cada CDU posee dos salidas (TXA/TXB) y dos entradas (RXA/RXB). Por circunstancias de diseño en instalaciones interiores se hace muy difícil garantizar la diversidad, por lo que no serían necesarias dos entradas de recepción. Al tener un sistema radiante complicado es imposible garantizar un camino en recepción RXA distinto de RXB. Por lo tanto, la RXB sería innecesaria. En este caso no podemos anular la contribución de RXB ya que también anularíamos la contribución de TXB.

Fig. 3.4 CDU-G Como los equipos RBS 2106 no se pueden configurar para no utilizar el camino RxB se han introducido unas etapas combinadores que las anulan, tal y como se muestra en el unifilar. Además mediante estas etapas combinadoras, podremos combinar CDU y obtener mayor capacidad según nos convenga. RBS 2106 GSM En este caso tenemos una configuración máxima 3x4 (4, 4, 4) y una mínima de 3x2 (2, 2, 2) en el caso que se quiera utilizar una configuración trisectorial. La configuración viene marcada por las CDU’ s , pero la asignación de frecuencias de cada portadora es variable, ya que se pueden introducir cambios vía software y control remoto desde la MSC asociada.

Fig. 3.5 Configuración Si tenemos un máximo de 4 portadoras por sector y cada portadora tiene capacidad para 8 timeslot, la capacidad total para cada sector será de 32


usuarios en comunicación simultánea (no se tienen en cuenta slots dedicados a señalización). En este caso tendremos una capacidad de 32 usuarios simultáneos para la zona interior y 64 usuarios para las zonas vestíbulo y tribuna. Tendremos el doble de capacidad si tomamos los canales como half-rate. En ese caso cada portadora tendría capacidad para 16 usuarios simultáneos por portadora. RBS 2106 DCS Para esta RBS tenemos la misma configuración 3 x 4. En este caso, a pesar de tener una configuración trisectorial la etapa combinadora C_DCS combinaría las antenas transmisoras de tal forma que obtendríamos una capacidad de 96 usuarios simultáneos para las zonas vestíbulo y tribuna. Como podemos observar en las zonas vestíbulo y tribuna se prevé una mayor concentración de personas por ello hay prevista una capacidad de 64 usuarios en GSM y otros 96 en DCS. GSM y DCS son tecnologías muy parecidas, solo que trabajan a frecuencias distintas. Cuando no hay capacidad suficiente con GSM entonces DCS nos ofrece la posibilidad de aumentar la capacidad. En el hipotético caso que tomáramos los canales como half-rate, tendríamos el doble de capacidad. En ese caso cada portadora tendría capacidad para 16 usuarios no simultáneos.

3.2.7 Cálculos teóricos

A continuación calculamos teóricamente el nivel de potencia en antena. La potencia de salida de la RBS 2106 es de 45,5 dBm para GSM y 44,5 dBm para DCS. Los siguientes cálculos se rigen por la siguiente fórmula:

Pant = Pout – Atenuación (pasivos, cables y conectores) + Gant Para el cálculo de la PRA (potencia radiada por la antena) se ha tenido en cuenta la potencia máxima de salida de los equipos, las atenuaciones pertinentes de cada pasivo y las atenuaciones de los cables. Para mayor detalle se puede consultar el ANEXO 9 CALCULO DE POTENCIAS. Una vez obtenidos los resultados en términos de potencia emitida por las antenas, debemos averiguar cual sería el valor de potencia media recibida por los terminales móviles. Estos cambios vendrán dados principalmente por la atenuación sufrida, debida a la propagación de la señal a través de cualquier medio que no sea cable (aire).


Las pérdidas de trayecto hacen que la señal recibida sea menor a medida que el transmisor se encuentre mas alejado. Por una parte puede ser un inconveniente; pero por otra parte, también es una ventaja, ya que sin él las interferencias producidas por otras fuentes de señal serían tan intensas que sería imposible una comunicación en un entorno de múltiples emisores. Para tratar de cuantificar esta atenuación existen diversos modelos de propagación, más o menos complicados según las características del terreno. Tomando las pérdidas básicas de atenuación en el espacio libre obtenemos que:

Lbf = 32,45 + 20log f (MHz) + 20log d (Km) Para una distancia igual a 1 m (cambio de medio).

Lbf = -27,55 + 20log f (MHz) Para una f = 960 Mhz tenemos una Lbf = 32,09 dB. Para una f = 1880 MHz tenemos una Lbf = 37,93 dB. Mediante este método cada vez que se duplica la distancia se produce una atenuación de 6 dB. Este no es un método válido ya que no existe una propagación ideal. Mediante este método no se toman en cuenta las difracciones y reflexiones de la señal producidas por la incidencia de numerosos objetos y sus materiales. De todas formas nos permite saber los valores de atenuación mínimos q sufrirá la señal. Para las zonas interiores podemos tener atenuaciones por propagación del orden de los 52-58 dB como máximo (d = 10 m). En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 19,11 dBm (GSM) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 17,16 dBm – 52 dB = -34,44 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 26,34 dBm (DCS) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 26,34 dBm – 58 dB = -31,66 dBm Para la zona tribuna se pueden producir atenuaciones mayores, del orden de 72-78 dB (GSM-DCS) como máximo (d = 100m). En el peor de los casos tenemos una PRA = 24,63 dBm (GSM) Por lo tanto en el peor de los casos Precibida = 24,63 dBm -72 dB = -47,37 dBm En el peor de los casos tenemos una PRA = 22,14 dBm (DCS) Por lo tanto en el peor de los casos Precibida = 22,14 dBm -78 dB = -55,86 dBm Según la experiencia en la empresa EMPITEL los niveles mínimos de recepción de señal que garantizan unos servicios mínimos aceptables por parte del terminal móvil suelen rondar los -90 dBm. Tomando el peor caso, en zonas interiores existe un margen de 55,56 dB y un margen de 34,14 dB en la zona exterior hasta llegar a los -90 dBm requeridos por los receptores móviles de 2G.


3.2.8 Área de cobertura A continuación presentamos un dibujo mostrando el rango de cobertura actual en la zona gradas del CAMP NOU.

Fig. 3.6 Área de cobertura

Las antenas se encuentran a aproximadamente a 15 m del eje de simetría del campo. El área de cobertura mostrada corresponde al de las antenas omnidireccionales 11 y 12 respectivamente. El dibujo es aproximado y nos da una ligera idea del estado actual y las deficiencias de cobertura actuales.


CAPÍTULO 4. DISEÑO DEL PROYECTO

Partimos de una situación comentada en el capítulo anterior. Una estación base que ofrece prestaciones de cobertura y capacidad sobre una determinada zona del CAMP NOU. Para el estado propuesto se pretende mejorar la cobertura GSM como tecnología existente e implantar la tecnología UMTS. Uno de los objetivos a cumplir es dar cobertura (GSM, DCS y UMTS) para diferentes operadores. En un primer momento veremos el diseño para un solo operador, el que ya tenía sistemas previamente instalados (no detallamos cual de los operadores es). Una vez mostrados los sistemas para un operador, analizaremos las diferentes opciones de compartición para diferentes operadores. Para desarrollar el diseño que queremos implantar se tendrá que tener en cuenta el sistema que ya tienen funcionando (ver estado actual). La infraestructura actual del edificio se tendrá que convertir en la deseada. Se procederá a la integración del nuevo sistema contemplando los sistemas ya instalados. Como ya hemos explicado con anterioridad el CAMP NOU es una zona con alta densidad de tráfico, por lo que necesitaremos de varias celdas para cubrir la totalidad del campo. Para este apartado tendremos que diferenciar dos grandes zonas. La primera zona incluirá la tribuna y zonas interiores. La segunda zona incluirán todas las gradas del campo.

4.1 Zona tribuna e interiores

4.1.1 Requerimientos técnicos

• Los sistemas radiantes han de asegurar la integración de 3 tipos de equipos: Equipos de radiocomunicaciones GSM, en la banda 876-960 MHz Equipos de radiocomunicaciones DCS, en la banda 1710-1880 MHz Equipos de radiocomunicaciones UMTS, en la banda 1920-2170 MHz

• En condiciones óptimas la potencia máxima de salida de los equipos es

de: Poutmax = 45,5 dBm para GSM Poutmax = 44,5 dBm para DCS Poutmax = 46 dBm para UMTS

Conclusiones y Líneas futuras 27

• El número de portadoras vendrá determinado por la planificación frecuencial del operador. En este caso el valor máximo de portadoras es de 12 portadoras para GSM, 12 portadoras para DCS y 3 canales para UMTS

• La sensibilad de los receptores de 2G es de -100 dBm y en 3G de -120 dBm. Según la experiencia en la empresa EMPITEL se han de asegurar valores superiores a -90 dBm en 2G y -110 dBm en 3G para que las llamadas se realicen con normalidad.

• Para garantizar la cobertura de ambas tecnologías, se diseña un SR con

un margen de atenuación de 20 dB. Por lo tanto los niveles de señal de 2G serán superiores a -70 dBm y los de 3G superiores a -90 dBm.



• La compartición entre operadores no perjudicará ni favorecerá a ningún

operador en particular. Todos los operadores se verán afectados por igual con pérdidas máximas de 12 dB aparte de las pérdidas del sistema radiante común.



• La introducción de nuevos pasivos al SR está limitada ya que la potencia

de entrada a estos elementos no deberá de sobrepasar unos valores límite:

300 w para los combinadores híbridos. 240 w para los multiplexores. 100 w para los divisores y acopladores.

4.1.2 Descripción Para esta zona pretendemos implantar la tecnología 3G al sistema radiante actual. También queremos mejorar la cobertura en las gradas zona tribuna, ya que el alcance ofrecido por las dos antenas omnidireccionales esta muy limitado. Tal y como podemos observar en el ANEXO 2 ELEMENTOS DEL SISTEMA, las antenas bilobulares ofrecen una mayor directividad que las omnidireccionales y para este caso satisfarán nuestras necesidades. El sistema radiante actual se conserva en gran parte. Las diferencias en el sistema radiante las comentaremos a continuación.


4.1.3 Planos La disposición de las antenas que constituye el sistema radiante ha de ser tal que tengamos buena cobertura en las gradas de tribuna. Se ha optado por una distribución basada en la actual. Se proponen instalar 2 nuevas antenas bilobulares (antenas 14 y 15) y así ampliar el alcance en esta zona. A continuación veremos los planos de la nueva instalación. Estos planos nos servirán de guía a la hora de interpretar su funcionamiento. Ver planos BTS1 estado propuesto el ANEXO 4 PLANOS.

4.1.4 Equipos de radio Se mantienen los equipos GSM y DCS existentes, como ya explicamos en el estado actual eran 2 equipos Ericsson modelo RBS 2106. Para dar cobertura UMTS se propone instalar un nuevo equipo de radio outdoor UMTS del fabricante HUAWEI. Se trata de un equipo modelo DBS 3800 formado por RRU’s 3801C y BBU’ s 3806. Este tipo de quipos se suelen instalar en un rack de 19” para instalaciones interiores, pero como en este caso estamos poniendo equipos exteriores colocaremos además un armario APM100 para encapsular los equipos. Para mayor detalle consultar el ANEXO 3 EQUIPOS.

4.1.5 Configuración propuesta Como ya dijimos en el apartado anterior el sistema radiante actual se conserva. Las antenas previamente instaladas son tribanda, es decir son capaces de transmitir y recibir señal en cualquiera de las bandas (GSM, DCS y UMTS). Solo hay dos excepciones, las antenas omnidireccionales 11 y 12. La antena 11 es monobanda GSM mientras que la antena 12 es multibanda DCS/UMTS. La intención es de transmitir y recibir la señal de cada equipo y tecnología a través del mismo sistema radiante. El equipo UMTS estará configurado para proveer de señal a 2 sectores. El primer sector irá orientado a las zonas interiores (planta -1 y planta -2), añadiremos un divisor que distribuirá la señal a ambas plantas. Para distribuir la señal UMTS y GSM sobre las antenas 10, 9 y 8 de la planta -1, se propone colocar un nuevo triplexor. Para distribuir la señal al resto de antenas de la planta -2 se propone colocar también un nuevo triplexor. En caso alternativo y con el fin de abaratar costes los triplexores propuestos a instalarse podrían ser substituidos por diplexores GSM/DCS + UMTS. El segundo sector irá orientado a las zonas superiores (vestíbulo y tribuna), para conseguir esta distribución se propone añadir un divisor para distribuir la señal a ambas zonas. Con el fin de conseguir transmitir las 3 tecnologías sobre estas antenas se propone sustituir los diplexores por triplexores. Además pretendemos instalar dos nuevas antenas bilobulares para ello instalaremos 2


nuevos divisores, uno para diferenciar entre las antenas actuales y las nuevas y el otro para diversificar la señal hacia las 2 nuevas antenas.

4.1.6 Cálculos teóricos A continuación calculamos teóricamente el nivel de potencia en antena:

La potencia de salida de la RBS 2106 es de 45,5 dBm para GSM La potencia de salida de la RBS 2106 es de 44,5 dBm para DCS

La potencia de salida del equipo DBS 3800 es de 46 dBm para UMTS

Los siguientes cálculos se rigen por la siguiente fórmula:

Pant = Pout – Atenuación (pasivos, cables y conectores) + Gant Para el cálculo de la PRA (potencia radiada por la antena) se ha tenido en cuenta la potencia máxima de salida de los equipos, las atenuaciones pertinentes de cada pasivo y las atenuaciones de los cables. Consultar el ANEXO 2 ELEMENTOS DEL SISTEMA. Como ya comentamos en el apartado anterior una vez obtenidos los resultados en términos de potencia emitida por las antenas, debemos averiguar cual seria el valor de potencia media recibida por los terminales móviles. A continuación no volveremos a cuantificar la manera teórica de calcular estos valores. Tal y como hicimos con la fórmula del espacio libre obtendríamos los siguientes valores:

Para una f = 960 Mhz tenemos una Lbf = 32,09 dB. Para una f = 1880 MHz tenemos una Lbf = 37,93 dB Para una f= 2170 MHz tenemos una Lbf = 39,18 dB

Para las zonas interiores podemos tener atenuaciones por propagación del orden de los 52-58-59 dB como máximo (d = 10 m). En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 15,28 dBm (GSM) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 15,28 dBm – 52 dB = -36,72 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 26,08 dBm (DCS) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 26,08 dBm – 58 dB = -31,92 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 12,60 dBm (UMTS) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 12,60 dBm – 59 dB = -46,4 dBm Para la zona tribuna se pueden producir atenuaciones mayores, del orden de 72-78-79 dB como máximo (d = 100m).

En el peor de los casos tenemos una PRA = 18,93 dBm (GSM) Por lo tanto en el peor de los casos Precibida = 18,93 dBm -72 dB = -53,07 dBm En el peor de los casos tenemos una PRA = 14,24 dBm (DCS) Por lo tanto en el peor de los casos Precibida = 14,24 dBm -78 dB = -63,76 dBm


En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 23,44 dBm (UMTS) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 23,44 dBm – 79 dB = -55,56 dBm Tomando el peor caso, en zonas interiores existe un margen de 53,3 dB y un margen de 26,24 dB en la zona exterior hasta llegar a los -90 dBm requeridos por los receptores móviles de 2G. Para el caso de 3G no es tan sencillo. Mediante los niveles de potencia teórica recibida no podemos asegurar todos los servicios ya que en UMTS la capacidad de establecer comunicación entre estación base y receptor móvil depende de la interferencia entre receptores de distintas BTS y del tipo de servicio que ofrecen. En el caso ideal que no existan interferencias la capacidad será máxima. El equipo de 3G tiene una potencia máxima de salida de 46 dBm, para saber con cuanta potencia se transmitiría a un solo usuario se ha de calcular la potencia para un TCH (traffic channel). Consultar referencia bibliográfica [11].

1TCH ≈ 26 dBm (130 usuarios) Si tomamos como potencia de salida 26 dBm, en zonas interiores existe un margen de 43,6 dB y un margen de 34,44 dB en la zona exterior hasta llegar a los -110 dBm requeridos por los receptores móviles de 3G. Ejemplo de capacidad para un servicio de voz a velocidad = 8 kbps

⎪⎪⎪

⎭

⎪⎪⎪

⎬

⎫

−+=

⋅=

+⋅⋅

=

xxMPnx

GpNEb

PnxMxM

PrPrPr

0

PrPr

γ

γ

η

dBNEb

sKbitssMchipsGp

8,40

480/8

/84,3

=

==

Si suponemos que M = 200 entonces γη ⋅= M γ = SNIR ó gamma target es la relación entre la señal útil y el ruido más las interferencias. η = factor de carga igual o inferior a 0,7. El factor de carga es un valor umbral que representa las interferencias del sistema. Un factor de carga superior podría suponer que la incorporación de nuevos usuarios perjudicase al resto.

0NEb = Relación energía de bit / densidad espectral del ruido producida por las

interferencias de los otros canales. Para este caso suponemos un valor de 4,8 dB correspondiente a un entorno interior en UL y un servicio de voz a 8kpps. El numero total de usuarios del sistema = M = 138 usuarios simultáneos max.


Ejemplo de capacidad para un servicio de datos a velocidad = 64 kbps

⎪⎪⎪

⎭

⎪⎪⎪

⎬

⎫

−+=

⋅=

+⋅⋅

=

xxMPnx

GpNEb

PnxMxM

PrPrPr

0

PrPr

γ

γ

η

dBNEb

sKbitssMchipsGp

3,20

60/64

/84,3

=

== Si suponemos que M = 200 entonces γη ⋅= M η = factor de carga igual o inferior a 0,7 γ = SNIR ó gamma target

0NEb = Relación energía de bit/ densidad espectral de ruido más interferencia.

Para este caso suponemos un valor de 2,3 dB correspondiente a un entorno interior en UL y un servicio de datos por conmutación de circuitos a 64 kbps El numero total de usuarios del sistema = M = 25 usuarios simultáneos max. Como hemos visto la capacidad de usuarios vendrá determinada por la relación Eb/No requerida y los servicios ofrecidos (Gp o spread factor). Los valores de Eb/No se obtienen gracias a la experiencia de la empresa EMPITEL en modelos con una situación parecida.

4.1.7 Compartición de operadores A primera vista, dar cobertura para diferentes operadores no es difícil pero requiere un pequeño punto de atención. A menudo nos encontramos con estaciones base compartidas por varios operadores. Normalmente cada operador posee un gran número de estaciones base, repartidas geográficamente por todo el territorio. Si otro operador esta interesado en cubrir una misma zona tiene 2 opciones, construir una nueva o bien compartir una estación de otro operador. En ese caso, el nuevo operador deberá ponerse en contacto con el operador en propiedad de la estación base y comunicarle que esta interesado en compartir su estación base. En nuestro caso suponemos que 3 operadores quieren compartir la misma estación, por lo que se tendrá que buscar el modo para que los 3 operadores puedan compartir la estación de manera que ninguno de ellos perjudique al resto.


4.1.7.1 Tipos de comparticiones

• Completa. Se comparten acceso, recinto, estructuras y acometida eléctrica.

• Parcial. Se comparte estructuras y opcionalmente acometida eléctrica y acceso.

• Acceso y/o acometida eléctrica.

4.1.7.2 Definición de términos

• Estructuras: Orientación y situación de antenas que pretende instalar la empresa solicitante.

• Recinto de Equipos: Se determinará tipo y posición de los equipos a

instalar (indoor/intemperie) y superficie a ocupar en el recinto. Se determinará si hay espacio suficiente para la instalación.

• Acometida eléctrica: Tensión de la acometida a compartir y potencia

requerida por el operador. El tipo de acometida se elegirá según mejor convenga en cada situación:

De entre todos los tipos de compartición el más deseado es aquel en el que cada operador instala su propia estructura, ya que así se les permite orientar sus propias antenas. A menudo se encuentran estaciones base que no dan lugar a la opción anterior, ya sea porque no hay espacio físico o que el operador en propiedad se niegue. En este caso existen 3 métodos de compartición.

4.1.7.3 Métodos de compartición • Antenas con bocas libres. Existen varios tipos de antenas, tal y como se

puede ver en el anexo de antenas. Un tipo de clasificación podría ser el número de bocas libres, es decir el número de conectores. Si una antena previamente instalada tiene bocas libres solo tendremos que utilizar estas.

• Combinación. Se suelen utilizar elementos pasivos llamados combinadores

híbridos. Permiten las conexiones de múltiples equipos de frecuencias próximas a la par que aseguran un alto aislamiento con lo que minimiza la generación de interferencia de intermodulación, el inconveniente es que atenúan la señal 3dB.


Fig. 4.1 Combinación • Multiplexación. Se suelen utilizar elementos pasivos llamados diplexores o

bien triplexores. Permiten unir señales de tecnologías diferentes y así utilizar una sola tirada de cables. Dentro de los multiplexores se produce un proceso de filtrado.

Fig. 4.2 Multiplexación A menudo encontramos etapas combinadoras en las que se utilizan conjuntamente la combinación y multiplexación de señales.

4.1.7.4 Diseño compartido para nuestro caso En nuestro caso se trata de una compartición parcial. Cada operador instalará sus propios equipos utilizando la estructura de antenas previamente instalada. En este caso nos encontramos con un sistema radiante extenso, formado por numerosas antenas. ECO (Etapa combinadora. Como hemos comentado con anterioridad los equipos de 2G poseen unas etapas combinadores que eliminan la diversidad y a su vez combinan las portadoras). A continuación se describen diferentes propuestas como diseño. Propuesta 1 Se plantea un esquema que une los casos de combinación y multiplexación.


Fig. 4.3 Compartición propuesta 1 Cada latiguillo tiene una longitud de 2m, suponemos cable de 1/2 SF con perdidas en máximas de 18,1 dB cada 100 m. Pérdidas cable = 1,23. Las perdidas de inserción de los multiplexores son de 0,15 dB y los combinadores de 3,5 dB. La atenuación máxima de la etapa combinadora es de 1,23 + 0,15 + 1,23 + 3,5 + 1,23 + 3, 5= 10,84 dB (el peor caso es UMTS). Se han diseñado las etapas combinadoras de tal manera que todos los operadores tengan las mismas pérdidas. Primero se multiplexan las tecnologías de cada operador y segundo se combinan los diferentes operadores. El método anterior es el método más utilizado en comparticiones entre operadores. Éste método ofrece una ventaja con respecto a los que veremos a continuación, en este caso siempre podremos anular la contribución de cualquier operador sin afectar al resto. En el ANEXO 4 PLANOS encontramos un unifilar simplificado que nos ayuda a entender este concepto. Si tenemos en cuenta el sistema completo, las pérdidas que introduciría al sistema serian de un máximo de 11,39 dB en el caso que adaptáramos tal cual las etapas combinadoras al sistema radiante. Al diseñar las etapas combinadoras y tratar de integrar el sistema veremos como el sistema radiante se ha visto modificado y por consiguiente la atenuación de señal ha aumentado. En el ANEXO 9 CALCULOS DE POTENCIAS mostramos una comparativa de atenuaciones entre el diseño propuesto para un operador y el compartido.


Para las zonas interiores podemos tener atenuaciones por propagación del orden de los 52-58-59 dB como máximo (d = 10 m). En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 4,23 dBm (GSM) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 4,23 dBm – 52 dB = -47,77 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 13,84 dBm (DCS) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 13,84 dBm – 58 dB = -44,16 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 5,80 dBm (UMTS) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 5,80 dBm – 59 dB = -53,2 dBm Para la zona tribuna se pueden producir atenuaciones mayores, del orden de 72-78-79 dB como máximo (d = 100m).

En el peor de los casos tenemos una PRA = 8,63 dBm (GSM) Por lo tanto en el peor de los casos Precibida = 8,63 dBm -72 dB = -63,37 dBm En el peor de los casos tenemos una PRA = 2 dBm (DCS) Por lo tanto en el peor de los casos Precibida = 2 dBm -78 dB = -76 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 19,62 dBm (UMTS) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 19,62 dBm – 79 dB = -59,38 dBm

A continuación mostramos una comparativa entre los niveles de potencia recibida (dBm) para cada caso:

1 operador 3 operadores

GSM interior -36,72 -47,77 GSM exterior -53,07 -63,37 DCS interior -31,92 -44,16 DCS exterior -63,76 -76 UMTS interior -46,4 -53,2 UMTS exterior -55,56 -59,38

Tabla 4.1 Comparativa de niveles de Precibida

Tomando el peor caso, en zonas interiores existe un margen de 42,23 dB y un margen de 14 dB en la zona exterior hasta llegar a los -90 dBm requeridos por los receptores móviles de 2G. En zonas interiores existe un margen de 36,8 dB y un margen de 30,62 dB en la zona exterior hasta llegar a los -110 dBm requeridos por los receptores móviles de 3G. Los valores de potencia recibida teórica han disminuido considerablemente. Los valores siguen dentro del margen previsto, salvo en el caso de la tecnología DCS exterior, en este caso solo conseguimos garantizar un margen de 14 dB (6 dB por debajo del margen previsto). En el ANEXO 4 PLANOS podemos ver el plano del sistema completo.


Propuesta 2 Un diseño alternativo para el caso propuesto sería el siguiente:

Fig. 4.4 Compartición propuesta 2 En este unifilar observamos que las etapas de multiplexación y combinación podrían haber sido alreves, pero en ese caso necesitaríamos más elementos pasivos con lo que la instalación se encarecería. Además en este otro caso no se puede anular la contribución de ningún operador sin afectar al sistema radiante, ya que en este caso se produce una combinación de operadores desde el primer momento. Supongamos que el valor económico de un multiplexor es 3 veces el de un combinador (ejemplo: multiplexor = 750; combinador = 250) En el primer caso tenemos 6 multiplexores de valor 4500 y 6 combinadores de valor 1500. En total tenemos un valor de 6000 + el coste de los latiguillos (cables). En el segundo caso tenemos 18 combinadores de valor 4500 y 4 multiplexores de valor 3000. En total tenemos un valor de 7500 + el coste de los latiguillos.


Propuesta 3 Si el principal motivo de nuestro diseño fuera el coste económico se podría plantear una manera para minimizar el coste. En el siguiente caso minimizamos el coste, sacrificando una parte de señal.

Fig. 4.5 Compartición propuesta 3 En este caso se ha reducido el número de elementos pasivos. En este caso se ha modificado un poco el sistema radiante, se ha prescindido de uno de los triplexores que filtraba la señal hacia las zonas de tribuna y vestíbulo. En su caso se ha decidido que estas dos zonas compartan parte del camino y en su lugar se pone un divisor de potencia que introduce unas pérdidas extras de 3dB. De esta manera además prescindimos de 3 combinadores. En este caso tenemos 15 combinadores de valor 3750 + 3 multiplexores de valor 2250. En total tenemos un valor de 6000. Si nos fijamos es el mismo valor que obtuvimos en la propuesta 1, aunque en este caso existe un mayor número de cables. De entre todas las propuestas planteadas se ha elegido la primera, ya que ofrece múltiples ventajas frente a las demás (versatilidad, precio y calidad de la señal).

4.1.8 Interferencias y productos de intermodulación Es muy frecuente que en un emplazamiento haya varias estaciones base próximas entre sí. Como consecuencia se producen efectos de los


transmisores sobre los receptores próximos que se designan con el nombre de interferencia electromagnética (EMI). Se define EMI como el conjunto de señales de RF no deseadas que degradan la sensibilidad, reducen la inteligibilidad de la señal recibida o provocan respuestas parásitas. Por la trascendencia de la EMI sobre la calidad de funcionamiento se debe analizar y controlar sus efectos La interferencia de RF puede clasificarse en: • Interferencia cocanal:

Se puede controlar mediante una planificación y asignación adecuada de las frecuencias. Las más frecuentes son el ruido, señales cocanal no deseadas y intermodulación de transmisores

• Interferencia fuera de canal:

Se contraresta mediante la selectividad de los receptores y mediante filtros colocados a la salida del transmisor y a la entrada del receptor Las más frecuentes son señales de canales adyacentes y intermodulación del receptor.

Fig. 4.6 Señal interferente

4.1.8.1 Interferencia de intermodulación Se produce cuando se mezclan dos o más señales RF en un dispositivo no lineal, activo o pasivo. Se generan entonces nuevas frecuencias con las modulaciones de las señales de origen, que se llaman productos de intermodulación (IM). Existen tres fuentes de IM: Etapas de salida de los transmisores, elementos pasivos en mal estado, etapas de RF de los receptores. La interferencia de IM puede controlarse mediante dos procedimientos: • Elección adecuada de las frecuencias

No se deben utilizar las frecuencias que causan productos de intermodulación en aquellas estaciones base que comparten su ubicación en 2G y 3G.


La energía de un IM es menor cuanto mayor es su orden, por eso solo se tienen en cuenta los órdenes de dos y tres. Para aquellos sistemas que se encuentran más alejados en frecuencia de la banda de UMTS, la intermodulación puede ser también un inconveniente a tener en cuenta. En concreto, si se piensa en la compartición de emplaza-mientos entre UMTS y GSM900 se debe prestar una atención especial a los segundos armónicos de GSM, ya que éstos pueden caer dentro de la banda asignada al enlace ascendente de UMTS. Entre GSM1800 y UMTS pueden existir problemas con los terceros armónicos si ambas redes operan en la misma zona.

• Ingeniería de estaciones base

Introducir elementos pasivos en el SR que produzcan un alto aislamiento.

Fig. 4.7 ingeniería de estaciones base

El problema no es el IM radiado sino la realimentación a partir del diplexor hacia el receptor UMTS. Por lo tanto cuanto mayor sea el aislamiento del diplexor menor será el IM. Como puede verse en el ANEXO 2 el nivel de los productos de intermodulación es de -150dBc. Por lo tanto los productos de intermodulación generados serán despreciables.


4.1.9 Área de cobertura

Fig. 4.8 Área de cobertura

Las antenas omnidireccionales se encuentran a aproximadamente 15 m del eje de simetría del campo. Mientras que las dos nuevas antenas bilobulares se encuentran a 5 m de las omnidireccionales. El dibujo es aproximado y nos dan una ligera idea del estado actual y las deficiencias de cobertura actuales.

4.2 Zona gradas y exteriores

4.2.1 Requerimientos técnicos

• Los sistemas radiantes han de asegurar la integración de 2 tipos de equipos: Equipos de radiocomunicaciones DCS, en la banda 1710-1880 MHz Equipos de radiocomunicaciones UMTS, en la banda 1920-2170 MHz

• En condiciones óptimas la potencia máxima de salida de los equipos es

de: Poutmax = 44,5 dBm para DCS Poutmax = 46 dBm para UMTS

• El número de portadoras vendrá determinado por la planificación

frecuencial del operador. En este caso el valor máximo de portadoras es de 12 portadoras para DCS y 3 canales para UMTS


• La sensibilad de los receptores de 2G es de -100 dBm y en 3G de -120 dBm. Según la experiencia en la empresa EMPITEL se han de asegurar valores superiores a -90 dBm en 2G y -110 dBm en 3G para que las llamadas se realicen con normalidad.

• Para garantizar la cobertura de ambas tecnologías, se diseña un SR con un margen de atenuación de 20 dB. Por lo tanto los niveles de señal de 2G serán superiores a -70 dBm y los de 3G superiores a -90 dBm.



• La compartición entre operadores no perjudicará ni favorecerá a ningún

operador en particular. Todos los operadores se verán afectados por igual con pérdidas máximas de 12 dB aparte de las pérdidas del sistema radiante común.



• La introducción de nuevos pasivos al SR está limitada ya que la potencia

de entrada a estos elementos no deberá de sobrepasar unos valores límite:

300 w para los combinadores híbridos 240 w para los multiplexores 100 w para los divisores y acopladores

4.2.2 Descripción Si analizamos el sistema actual observamos que el sistema esta un poco limitado para las zonas de las gradas. Actualmente solamente se cubre parte de la zona de tribuna mediante una única BTS. El sistema actual es insuficiente para cubrir las 3 gradas con calidad suficiente. Actualmente la cobertura en las gradas depende de la cobertura que llegue desde alguna otra estación base cercana al CAMP NOU con lo que en numerosas zonas no existe cobertura alguna. ¿Qué determina el número de estaciones base que se requieren? Las estaciones base tienen dos factores limitativos, uno es la capacidad de llamadas que pueden tratar y el otro, es la zona geográfica que pueden cubrir. Cada estación base sólo tiene capacidad para un número limitado de llamadas, incluso si utilizan avanzados procesos técnicos (reutilización de frecuencias). Por tanto, el número global de estaciones base está determinado


tanto por la tecnología como por el número de personas que utilizan teléfonos móviles. Nos encontramos en una situación en la que se concentran multitud de posibles usuarios en un espacio relativamente reducido. La superficie del campo era de 55.000 m2 (250 x 220 m). Factores que intervienen en el número necesario de estaciones base: • Actualmente en las instalaciones del campo existen 3 bajantes (un bajante

es un hueco vertical que une todas las plantas)., uno para la zona tribuna, otro en la zona sur y otro en la zona norte. A simple vista la manera más sencilla sería proponer instalar dos estaciones base (2 TI) y así aprovechar los bajantes actuales.

• En zonas de densidad de tráfico elevadas para garantizar una capacidad de tráfico se necesita que las celdas sean muy pequeñas. Es decir, cuanto más pequeñas sean las celdas más capacidad de tráfico tendrán y en caso contrario cuanto más grandes lo sean menor capacidad tendrán. En zonas donde se concentran un gran número de usuarios es posible que se sature con frecuencia la red, con lo cual se hace necesario reducir el tamaño de las celdas.

• Por otro lado, estaría el factor limitante del sistema radiante. En zonas más extensas suponemos una mayor cantidad de elementos radiantes y por lo tanto supondría un incremento en la complejidad y consecuentemente unas pérdidas de propagación y atenuación mayores. Además nos encontraríamos con la situación que el sistema radiante no estuviera bien balanceado, es decir que no en todas las zonas tuviéramos un nivel de potencia radiada de las antenas parecido, debido a que habrán zonas más alejadas que otras.

Si nos guiamos por los factores anteriores necesitaríamos 2 estaciones base extra aparte de la que ya se encuentra en uso, en total necesitamos de 3 estaciones base para cubrir la totalidad del campo y dar servicio al mayor número de usuarios. La BTS1 tenía una capacidad global de usuarios de voz de 468: 2 x 138 usuarios en 3G 96 usuarios en GSM 96 usuarios en DCS La BTS2 tiene una capacidad global de usuarios de voz de 372: 2 x 138 usuarios en 3G 96 usuarios en DCS La BTS3 tiene una capacidad global de usuarios de voz de 372: 2 x 138 usuarios en 3G 96 usuarios en DCS


La capacidad global de usuarios de voz simultáneos sería de 1212 + el tráfico cursado por las celdas vecinas garantizarían una cobertura permanente del campo.

4.2.3 Planos estado propuesto La disposición de las antenas que constituye el sistema radiante ha de ser tal que tengamos buena cobertura en cualquier zona de las graderías. Se ha optado por una distribución muy uniforme. Se proponen instalar 14 antenas bilobulares a lo largo de todo el área que ocupan las graderías. Estas antenas estarán distribuidas de tal manera que habrá 4 antenas por cada grada. Si tenemos 3 gradas, hacen un total de 12 antenas. Además se instalarán 2 antenas más en las zonas exteriores, una en el gol norte y otra en el gol sur respectivamente. Para mayor detalle consultar en el ANEXO PLANOS.

4.2.4 Equipos radio Para dar cobertura GSM, proponemos la instalación de un equipo ERICSSON modelo RBS 2106. Tal y como se encuentra instalado actualmente en la zona interior. En este caso solo se instalará un equipo, correspondiente a la banda DCS o GSM 1800. Para dar cobertura UMTS se propone instalar un nuevo equipo de radio outdoor UMTS del fabricante HUAWEI. Se trata de un equipo modelo DBS 3800 formado por RRU 3801C y BBU 3806. este tipo de quipos se suelen instalar en un rack de 19” para instalaciones interiores, pero como en este caso estamos poniendo equipos exteriores colocaremos además un armario APM100 para encapsular los equipos. Para mayor detalle consultar el ANEXO 3 EQUIPOS.

4.2.5 Configuración propuesta Como hemos podido observar las dos nuevas estaciones base son idénticas y sus sistemas radiantes simétricos. Tan solo les diferencia su ubicación. A continuación explicamos detalladamente el sistema de una de ellas. En este caso partimos de cero, no hay equipos previamente instalados. Por lo tanto la intención es de proporcionar cobertura 2G y 3G a las gradas. Como decíamos antes la intención es instalar un equipo RBS 2106 DCS 1800. La configuración de esta RBS seguirá un diseño basado en las CDU-F. Las CDU-F, al contrario que las CDU-G del equipo actual ofrecen unas opciones de configuración algo distintas. Para este caso se propone utilizar dos CDU-F con 6 portadoras cada una. Por lo tanto la configuración propuesta es un 2 x 6


(6,6). Las CDU-F ofrecen mayor capacidad para cada sector y una mayor escalabilidad de cara a prever futuros cambios. Si tenemos un máximo de 6 portadoras por sector y cada portadora tiene capacidad para 8 timeslot, la capacidad total para cada sector será de 48 usuarios en comunicación simultánea. Para mayor información sobre el funcionamiento de las CDU consultar el ANEXO 3 EQUIPOS. Un sistema radiante se diseña en función de la potencia suministrada por los equipos. En función del número y distribución de las antenas se proponen diferentes sistemas radiantes. A diferencia de la BTS anterior que ya tenía un sistema radiante al inicio del proyecto, en este caso se propone instalar un sistema radiante nuevo. A continuación analizamos diferentes propuestas según sus ventajas e inconvenientes: En primer lugar se producirá una primera etapa de combinación en la que combinaremos las portadoras de cada equipo (CH1 y CH2). Para mezclar las señales resultantes de ambos equipos (UMTS y DCS) utilizaremos unos diplexores. Hemos puesto dos diplexores, el primero (DPX1) distribuye la señal hacia la antena exterior situada en una de las entradas al campo, el segundo (DPX2) distribuye la señal hacia las gradas. La combinación y multiplexación se producirá en la misma zona de equipos y formará el llamado C1. A continuación mostramos un esquema de cómo está distribuido:

Fig. 4.9 C1


Propuesta 1 A través del DPX1 se conectará directa la primera antena (antena exterior). A través del DPX2 se conectará el ACO1 este dividirá la señal en dos grupos, uno con salida directa con pérdidas mínimas (grada 2 y 3) y otro con salida acoplada (grada 1). A continuación se propone instalar un divisor que reparta la mitad de potencia hacia la grada 2 y la otra mitad hacia la grada 3. Una vez distribuida la señal a cada grada se propone instalar nuevos divisores que repartan a su vez la señal a cada antena. A continuación vemos un esquema de su distribución.

Fig. 4.10 Sistema radiante propuesta 1

El ACO1 es un acoplador de 10 dB. En un primer momento se pensó poner un acoplador de 6 dB que reparte un cuarto de la potencia en su salida acoplada, pero mediante el cálculo teórico se puede comprobar que poner un acoplador de 10 dB mejora el balanceo de las antenas. Para mayor detalle consultar ANEXO 9 CALCULO DE POTENCIAS. Propuesta 2 A través del DPX1 se conectará directa la primera antena (antena exterior). A través del DPX2 se conectará el ACO1 este dividirá la señal en dos grupos, uno con salida directa con pérdidas mínimas (grada 2 y 3) y otro con salida acoplada (grada 1). A continuación se propone instalar un divisor que reparta la mitad de potencia hacia la grada 2 y la otra mitad hacia la grada 3. Una vez distribuida la señal a cada grada se propone instalar nuevos acopladores de 6 dB que repartan a su vez la señal a cada antena. En este caso se opta por poner acopladores ya que se observa que la longitud de los cables no es la misma para las antenas de cada gradería, de esta manera distribuiremos la señal de forma más eficiente entre cada antena. A continuación vemos un esquema de su distribución.


Fig. 4.11 Sistema radiante propuesta 2

Para mayor detalle consultar ANEXO 9 CALCULO DE POTENCIAS y apreciar los cambios introducidos por estos acopladores. Propuesta 3 A través del DPX1 se conectará directa la primera antena (antena exterior). A través del DPX2 se conectará el DIV5 este dividirá en la mitad la señal en dos grupos, uno hacia las gradas 2 y 3 y otro hacia la grada 1. A continuación se propone instalar un divisor que reparta la mitad de potencia hacia la grada 2 y la otra mitad hacia la grada 3. Una vez distribuida la señal a cada grada se propone instalar nuevos divisores que repartan a su vez la señal a cada antena. A continuación vemos un esquema de su distribución.

Fig. 4.12 Sistema radiante propuesta 3 Para mayor detalle consultar ANEXO 9 CALCULO DE POTENCIAS y apreciar los cambios introducidos por estos divisores.


El diseño de este proyecto esta basado en la propuesta 1 ya que teniendo en cuenta la calidad de la señal y el precio de los componentes es la mejor opción. Además mediante esta opción se produce un balanceo de señales óptimo. La propuesta 2 introducía acopladores de 6dB para distribuir la señal de cada antena y así intentar compensar las pérdidas de atenuación sufridas por la diferencia de longitud de los cables entre antenas. De acuerdo con los cálculos teóricos esta propuesta solo es válida para la BTS3 ya que en esta si que existe diferencia de longitud de los cables, en cambio en la BTS2 a pesar de ser una estación base clónicas las distancias de los cables cambian debido a que la distribución del cuarto de equipos y el bajante no se encuentran a las mismas distancias. La propuesta 3 es la más económica ya que los divisores son más baratos que los acopladores. E l balanceo de potencias en esta propuesta es el peor ya que la diferencia de potencia entre antenas es la más grande.

4.2.6 Cálculos teóricos BTS2 y BTS3 A continuación calculamos teóricamente el nivel de potencia en antena. La potencia de salida de la RBS 2106 es de 44,5 dBm para DCS La potencia de salida de la RBS 2106 es de 46 dBm para UMTS Los siguientes cálculos se rigen por la siguiente fórmula:

Pant = Pout – Atenuación (pasivos, cables y conectores) + Gant Para el cálculo de la PRA (potencia radiada por la antena) se ha tenido en cuenta la potencia máxima de salida de los equipos, las atenuaciones pertinentes de cada pasivo y las atenuaciones de los cables. Para mayor detalle se puede consultar el ANEXO 2 ELEMENTOS DEL SISTEMA. Como ya comentamos en el apartado anterior una vez obtenidos los resultados en términos de potencia emitida por las antenas, debemos averiguar cual seria el valor de potencia media recibida por los terminales móviles. A continuación no volveremos a cuantificar la manera teórica de calcular estos valores. Tal y como hicimos con la fórmula del espacio libre obtendríamos los siguientes valores:

Para una f = 1880 MHz tenemos una Lbf = 37,93 dB Para una f= 2170 MHz tenemos una Lbf = 39,18 dB


BTS2 Para las zonas de las gradas podemos tener atenuaciones por propagación del orden de los 71-73 dB como máximo (d = 50 m) En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 20,21 dBm (DCS) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 20,21 dBm – 71 dB = -50,79 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 20,58 dBm (UMTS) En peor de los casos Precibida = 20,58 dBm – 73 dB = -52,42 dBm Para la zona exterior pueden producir atenuaciones mayores, del orden de 78-80 dB como máximo (d = 100m) En el peor de los casos tenemos una PRA = 36,10 dBm (DCS) En el peor de los casos Precibida = 36,10 dBm -78 dB = -41,9 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 37,08 dBm (UMTS) En el peor de los casos Precibida = 37,08 dBm-80dB=-41,92 dBm BTS3 Para las zonas de las gradas podemos tener atenuaciones por propagación del orden de los 71-73 dB como máximo (d = 50 m) En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 19,17 dBm (DCS) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 19,17 dBm – 71 dB = -51,83 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 19,45 dBm (UMTS) En peor de los casos Precibida = 19,45 dBm – 73 dB = -53,55 dBm Para la zona exterior pueden producir atenuaciones mayores, del orden de 78-79 dB como máximo (d = 100m) En el peor de los casos tenemos una PRA = 36,10 dBm (DCS) En el peor de los casos Precibida = 36,10 dBm -78 dB = -41,9 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 37,08 dBm (UMTS) En el peor de los casos Precibida = 37,08 dBm-79dB=-41,92 dBm

Tomando el peor caso, en la zona gradas existe un margen de 38,17 dB y un margen de 48,1 dB en la zona exterior hasta llegar a los -90 dBm requeridos por los receptores móviles de 2G. Tomando el peor caso, en la zona gradas existe un margen de 36,45 dB y un margen de 48,08 dB en la zona exterior hasta llegar a los -110 dBm requeridos por los receptores móviles de 3G.

4.2.7 Compartición de operadores

4.2.7.1 Diseño compartido para nuestro caso


Como en el caso de la estación BTS1, se trata de una compartición parcial. Cada operador instalará sus propios equipos (suponemos mismos equipos entre operadores) y utilizará el mismo sistema radiante. A continuación se describen diferentes propuestas como diseño técnico. Propuesta 1 Se plantea un esquema que une los casos de combinación y multiplexación:

Fig. 4.13 Compartición propuesta 1 Cada latiguillo tiene una longitud de 2m, suponemos cable de 1/2 SF con perdidas en máximas de 18,1 dB cada 100 m. Pérdidas cable = 1,23. Las perdidas de inserción de los multiplexores son de 0,3 dB y los combinadores de 3,5 dB. La atenuación máxima de la etapa combinadora es de 1,23 + 3,5 + 1,23 + 3,5 + 1,23 + 3, 5 + 1,23 + 0,3= 15,72 dB (el peor caso es UMTS). Se han diseñado las etapas combinadoras de tal manera que todos los operadores tengan las mismas pérdidas. Primero se combinan todas las portadoras de cada tecnología mediante un conjunto de combinadores híbridos tal y como se muestra en el esquema anterior, finalmente se multiplexan las dos tecnologías con el fin de proporcionar señal de las dos tecnologías sobre un solo cable. Si tenemos en cuenta el sistema completo, las pérdidas que introduciría al sistema serian de un máximo de 15,72 dB en el caso que adaptáramos tal cual


las etapas combinadoras al sistema radiante. Al diseñar las etapas combinadoras y tratar de integrar el sistema vemos como el sistema radiante se ha visto modificado y por consiguiente la atenuación de señal ha aumentado. En el ANEXO 9 CALCULOS DE POTENCIAS mostramos una comparativa de atenuaciones entre el diseño propuesto para un operador y el compartido. BTS2 Para las zonas de las gradas podemos tener atenuaciones por propagación del orden de los 71-73 dB como máximo (d = 50 m). En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 9,22 dBm (DCS) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 9,22 dBm – 71 dB = -61,78 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 9,50 dBm (UMTS) En peor de los casos Precibida = 9,50 dBm – 73 dB = -63,5 dBm Para la zona exterior pueden producir atenuaciones mayores, del orden de 78-80 dB como máximo (d = 100m). En el peor de los casos tenemos una PRA = 27,77 dBm (DCS) En el peor de los casos Precibida = 27,77 dBm -78 dB = -50,23 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 28,72 dBm (UMTS) En el peor de los casos Precibida = 28,72 dBm-80dB=-51,28 dBm BTS3 Para las zonas de las gradas podemos tener atenuaciones por propagación del orden de los 71-73 dB como máximo (d = 50 m). En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 8,18 dBm (DCS) Por lo tanto en peor de los casos Precibida = 8,18 dBm – 71 dB = -62,82 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 8,36 dBm (UMTS) En peor de los casos Precibida = 8,36 dBm – 73 dB = -64,64 dBm Para la zona exterior pueden producir atenuaciones mayores, del orden de 78-80 dB como máximo (d = 100m). En el peor de los casos tenemos una PRA = 27,77 dBm (DCS) En el peor de los casos Precibida = 27,77 dBm -78 dB = -50,23 dBm En el peor de los casos tenemos una señal de PRA = 27,36 dBm (UMTS) En el peor de los casos Precibida = 27,36 dBm-80dB=-52,64 dBm

A continuación mostramos una comparativa entre los niveles de potencia recibida (dBm) para cada caso:


1 operador 3 operadores DCS gradas -51,83 -62,82 DCS exterior -41,9 -50,23 UMTS gradas -53,55 -64,64 UMTS exterior -42,92 -52,64

Tabla. 4.2 Comparativa niveles de Precibida

Tomando el peor caso, en la zona gradas existe un margen de 27,18 dB y un margen de 39,77 dB en la zona exterior hasta llegar a los -90 dBm requeridos por los receptores móviles de 2G. Tomando el peor caso, en la zona gradas existe un margen de 25,36 dB y un margen de 37,36 dB en la zona exterior hasta llegar a los -110 dBm requeridos por los receptores móviles de 3G. Los niveles han disminuido considerablemente, pero los valores de potencia recibida teórica siguen dentro del margen previsto. En el ANEXO 4 PLANOS podemos ver el plano del sistema completo. Propuesta 2 Un diseño alternativo para el caso propuesto sería el siguiente:

Fig. 4.14 Compartición propuesta 2


En este unifilar observamos que las etapas de multiplexación y combinación podrían haber sido alreves, pero en ese caso necesitaríamos más elementos pasivos con lo que la instalación se encarecería. Supongamos que el valor económico de un multiplexor es 3 veces el de un combinador (ejemplo: multiplexor = 750; combinador = 250). En el primer caso tenemos 12 combinadores de valor 3000 y 2 multiplexores de valor 1500. En total tenemos un valor de 4500 + el coste de los latiguillos (cables). En el segundo caso tenemos 7 combinadores de valor 1750 y 6 multiplexores de valor 4500. En total tenemos un valor de 6250 + el coste de los latiguillos. Propuesta 3 Si el principal motivo de nuestro diseño fuera el coste económico se podría plantear una manera para minimizar el coste. En el siguiente caso minimizamos el coste, sacrificando una parte de señal.

Fig. 4.15 Compartición propuesta 3 En este caso se ha reducido el número de elementos pasivos. En este caso se ha modificado un poco el sistema radiante, se ha prescindido de uno de los diplexores que filtraba la señal hacia las zonas de tribuna y vestíbulo. En su caso se ha decidido que estas dos zonas compartan parte del camino y en su lugar se pone un divisor de potencia que introduce unas pérdidas extras de


3dB. También se prescinde de dos combinadores, con lo que uno de los operadores emitirá con el doble de potencia que el resto. En este caso tenemos 10 combinadores de valor 2500 y 1 multiplexores de valor 750. En total tenemos un valor de 3250 + el coste de los latiguillos (cables).

4.2.8 Interferencias y productos de intermodulación Como ya dijimos en el apartado anterior, en los sistemas que se encuentran más alejados en frecuencia de la banda de UMTS, la intermodulación puede ser también un inconveniente a tener en cuenta. Entre GSM1800 y UMTS pueden existir problemas. En concreto, se debe prestar una atención especial con los terceros armónicos de la banda DCS sobre la banda UMTS ya que si no se prevé un uso frecuencial adecuado podrían producirse interferencias.

4.2.9 Área de cobertura A continuación se muestra de una manera aproximada el área que cubriría el sistema radiante de cada BTS.

R E

Fig. Mediante la figura anterior podque encontrábamos en el estapropuesto las necesidades dmediante una distribución unifo

BTS TRIBUNA

BTS NORT

4.16 Área de cobertura

emos observar que las defdo actual ya no son tan eve cobertura de las gradrme de las antenas.

BTS SU

iciencias de cobertura identes. En el estado as quedan cubiertas


CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES Y LÍNEAS FUTURAS

5.1 Conclusiones En el ámbito de las comunicaciones móviles el nivel de cobertura en emplazamientos interiores puede llegar a ser muy deficiente o nulo. A través de una situación complicada, en la que existen varias tecnologías y operadores se ha dado una visión de cómo solucionar los problemas derivados con este tipo de instalaciones. Uno de los objetivos a cumplir era mejorar la cobertura GSM/DCS actual si fuera necesaria. Mediante los cálculos teóricos de atenuación se ha comprobado que en la instalación actual los niveles de potencia recibida eran correctos. Otro de los objetivos a cumplir era la introducción de la tecnología UMTS sobre los equipos previamente instalados. La introducción de nuevos equipos que operan en un rango de frecuencias diferente puede suponer la aparición de productos de intermodulación no deseados sobre las portadoras. Mediante un uso frecuencial adecuado de las portadoras y la instalación de elementos con un alto aislamiento hacen que las interferencias producidas sean despreciables. Finalmente, para resolver el problema de cobertura y capacidad de las gradas se ha propuesto instalar dos nuevas estaciones base tal y como hemos descrito. Estas estaciones base son idénticas y el SR asociado a éstas resuelve las deficiencias de cobertura iniciales. Para dotar de cobertura suficiente a este emplazamiento se ha propuesto instalar una serie de equipos y elementos. Mediante un análisis teórico de la potencia recibida, por parte de los receptores móviles, se ha demostrado que los valores se encuentran dentro de los valores mínimos y a su vez dentro del margen de seguridad propuesto. En relación al SR propuesto para cada estación base, destacar que no se ha comprobado su funcionamiento real, ya que este sistema no se ha llegado a instalar. Lo que sí se ha pretendido mostrar es el tipo de sistemas que se pueden instalar. Por este motivo se presenta el siguiente proyecto como una guía de implantación de sistemas de comunicaciones móviles digitales.


5.2 Líneas futuras En base a los datos de este proyecto y pensando en una optimización de la red de radiocomunicaciones digital se podrían plantear los métodos y soluciones reales a posibles problemas de cobertura y capacidad una vez se encuentren instalados los sistemas propuestos. En el caso que los sistemas propuestos nunca se llegaran a instalar también se propone elegir alguna otra instalación y a partir de ella realizar los pertinentes estudios de red. Hablamos principalmente de estudiar el motivo de porque ocurren fallos en la red (llamadas caídas, fallos de conexión, sobre alcances, polución de pilotos, sectores cruzados, problemas de vecindad, etc.) Podría también plantearse la creación de modelos de propagación en interiores más adecuados para este tipo de instalaciones, ya que por motivos de volumen de la memoria no se han podido incluir en ésta.


CAPÍTULO 6. ESTUDIO MEDIOAMBIENTAL

General A continuación comentamos todos los impactos sobre el medio ambiente y las personas que intervienen en la implantación si este proyecto se llevara a cabo. Para la instalación será necesario realizar un apilamiento de materiales de construcción produciéndose desplazamientos de materiales, elementos y aparatos electrónicos. Para que el entorno no se vea afectado el personal de la instalación tendrá que tener en cuenta los restos de material sobrante al acabar la instalación. Equipos electrónicos Todos los equipos y elementos son estáticos. No existe maquinaria ni equipo que pueda producir ruidos o vibraciones superiores a los marcados por la normativa vigente. Los equipos electrónicos son maquinaria delicada y costosa, susceptible de ser dañada si es sometida a vibraciones. Equipos de refrigeración-ventilación Los equipos llevan incorporados ventiladores axiales con un nivel sonoro inferior a los 45 dBa. Que es el nivel máximo permitido. Equipos de almacenamiento energético Todos los equipos disponen de baterías acumuladoras. Estas baterías pueden ser susceptibles a pérdidas de plomo por lo que su instalación cumple la norma EN 50272-2 donde especifica los requisitos para instalar este tipo de baterías. Emisiones atmosféricas Las ondas de radiofrecuencia con que trabajan los equipos de telefonía móvil y los equipos electrónicos no tienen ningún tipo de efecto sobre el aire, y en consecuencia no tienen ningún tipo de efecto sobre la salud de las personas u organismos que las rodean. Para mayor información consultar el ANEXO 7 RADIACIÓN. Impacto visual Tanto las antenas exteriores como interiores son de pequeñas dimensiones tal y como se puede comprobar en el ANEXO ANTENAS. Además su instalación se realiza en lugares discretos donde pasan desapercibidos para la mayoría de personas. Por esta razón se considera que la incidencia sobre el impacto visual es muy baja.

Bibliografía 57

BIBLIOGRAFÍA

• Libros: [1] Hernando Rábanos, J. Mª, Comunicaciones Móviles 1ª Edición, editorial

centro de estudios Ramón Areces. [2] Hernando Rábanos, J. Mª, Comunicaciones Móviles 2ª Edición, editorial

centro de estudios Ramón Areces. [3] Lluch Mesquida, Cayetano/ Hernando Rábanos, J. Mª, Comunicaciones

Móviles de Tercera Generación Volumen I, Telefónica Móviles. [4] Huidobro Moya, Manuel, Comunicaciones Móviles, Thomson editores

Parainfo. [5] Sallent Roig, Oriol/ Valenzuela, J. L/ Agustí Comes, Ramón, Principios

de Comunicaciones Móviles, Ediciones UPC. • Páginas Web: [6] Componentes. http://www.kathrein-scala.com/cellular-smr.html [7] Definiciones.

http://www.mpirical.com/companion/mpirical_companion.html#http://www.mpirical.com/companion/GSM/DCS_1800MHz.htm

[8] Bandas de frecuencia europeas http://www.ero.dk/ [9] Información GSM http://www.todo-cel.com.ar/info/gsm.html [10] Información UMTS http://www.umtsworld.com/technology/system.html [11] Link budget WCDMA http://www.comlab.hut.fi/studies/3275/Cellular_network_planning_and_o

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http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs193/es/index.html


[13] Información telefónica móviles http://www.telefonica.es/sociedaddelainformacion/pdf/publicaciones/movi

lidad/capitulo_8.pd (capítulos 3, 7, 8 y 9) [14] Cables http://www.qsl.net/xe3rn/coaxiales.html • Documentación varia: [15] Documentación Master Vodafone en Comunicaciones Móviles (UPC).

Facilitado por antiguos estudiantes del master [16] Documentación ERICSSON RBS 2106. Facilitada por EMPITEL

Telecomunicaciones [17] Documentación HUAWEI DBS 3800 y APM 100. Facilitada por

EMPITEL Telecomunicaciones

http://www.telefonica.es/sociedaddelainformacion/pdf/publicaciones/movilidad/capitulo_8.pd

http://www.telefonica.es/sociedaddelainformacion/pdf/publicaciones/movilidad/capitulo_8.pd

http://www.qsl.net/xe3rn/coaxiales.html

ANEXOS

Título: Ampliación de cobertura DCS y UMTS para CAMP NOU Autor: Javier López Sola Director: Jesús Ripoll Ariet Supervisor: Ramón Ferrús Ferré Fecha: 10 de diciembre de 2008

ANEXOS

ANEXO1 TECNOLOGÍAS Y SERVICIOS.......................................................... 1

A.1.1 GSM (Sistema global para comunicaciones móviles) ................................................... 1 A.1.1.1 Bandas de frecuencia............................................................................................. 1 A.1.1.2 Interfaz radio........................................................................................................... 1 A.1.1.3 Características generales....................................................................................... 1 A.1.1.4 GSM1800 o DCS (Sistema Digital Celular)............................................................ 2 A.1.1.5 Elementos de la red................................................................................................ 2

A.1.2 Servicios prestados por GSM .......................................................................................... 4

A.1.3 UMTS (Sistema Universal para Comunicaciones) ......................................................... 6 A.1.3.1 Bandas de frecuencia............................................................................................. 6 A.1.3.2 Interfaz radio........................................................................................................... 6 A.1.3.3 Características generales....................................................................................... 6 A.1.3.4 Tecnologías de acceso........................................................................................... 8 A.1.3.5 Elementos de la red................................................................................................ 8 A.1.3.6 Arquitectura de la UTRAN...................................................................................... 9

A.1.4 Servicios prestados por UMTS ...................................................................................... 10

ANEXO2 ELEMENTOS DEL SISTEMA .......................................................... 12

A.2.1 Cable coaxial.................................................................................................................... 12

A.2.2 Antenas............................................................................................................................. 17

A.2.3 Pasivos ............................................................................................................................. 22

ANEXO3 EQUIPOS ......................................................................................... 28

A.3.1 Equipo RBS 2106 o RBS 2206........................................................................................ 28 A.3.1.1 Características generales..................................................................................... 28 A.3.1.2 Sistema de climatización ...................................................................................... 29 A.3.1.3 Elementos hardware............................................................................................. 30 A.3.1.4 PSU (Power suply unit), ACCU y DC filter ........................................................... 30 A.3.1.5 DXU (Distribution switch unit)............................................................................... 31 A.3.1.6 DTRU/TRU (Double transceiver unit) ................................................................... 31 A.3.1.7 CXU Configuration switch unit)............................................................................. 32 A.3.1.8 YLINK ................................................................................................................... 32 A.3.1.9 CDU (Combining and distribution unit)................................................................. 33

A.3.2 Equipo UMTS o node B DBS 3800 ................................................................................. 36 A.3.2.1 Esquema general ................................................................................................. 36 A.3.2.2 RRU3801C ........................................................................................................... 38 A.3.2.3 APM 100............................................................................................................... 39 A.3.2.4 APM 30 + Battery cabinet..................................................................................... 40

ANEXO4 PLANOS........................................................................................... 42

A.4.1 Planos BTS1 estado actual............................................................................................. 45

A.4.2 Planos BTS1 estado propuesto ..................................................................................... 50



ANEXO 5 MINIMIZACIÓN DE NIVELES DE EXPOSICIÓN............................ 76

A.5.1 Técnicas de minimización empleadas en la tecnología GSM..................................... 76 A.5.1.1 Control de potencia .............................................................................................. 76 A.5.1.2 Transmisión discontinua....................................................................................... 76 A.5.1.3 Canales de tráfico................................................................................................. 77 A.5.1.4 Altura de las antenas............................................................................................ 77 A.5.1.5 Directividad de la antena...................................................................................... 77

A.5.2 Técnicas de minimización empleadas en la tecnología UMTS................................... 77

ANEXO 6 POTENCIA ...................................................................................... 79

A.6.1 Potencias de emisión...................................................................................................... 79

A.6.2 Potencia radiada y PIRE ................................................................................................. 79

ANEXO 7 RADIACIÓN .................................................................................... 82

A.7.1 Conceptos relacionados con la telefonía móvil ........................................................... 82

A.7.2 Bandas de frecuencia ..................................................................................................... 82

A.7.3 Clasificación en ionizantes y no ionizantes ................................................................. 84

ANEXO 8 LISTADO DE MATERIALES Y PRESUPUESTO ........................... 86

A.8.1 Listado de materiales...................................................................................................... 86

A.8.2 Presupuesto..................................................................................................................... 87

ANEXO 9 CÁLCULOS DE POTENCIAS......................................................... 89

A.9.1 Cálculos BTS1 estado actual ......................................................................................... 91

A.9.2 Cálculos BTS1 estado propuesto .................................................................................. 92

A.9.3 Cálculos BTS2 estado propuesto .................................................................................. 95

A.9.4 Cálculos BTS3 estado propuesto ................................................................................ 101

Anexos 1

ANEXO1 TECNOLOGÍAS Y SERVICIOS

A.1.1 GSM (Sistema global para comunicaciones móviles)

A.1.1.1 Bandas de frecuencia Según el grupo ERO (European Radio Office), que es un estamento que regulariza el espectro frecuencial y a través del siguiente esquema podemos identificar cual es el uso frecuencial asignado para los principales operadores:

Uplink (móvil a estación base) Downlink (estación base a móvil)

Fig. A.1.1 Bandas de frecuencia GSM

A.1.1.2 Interfaz radio Las especificaciones básicas son:

• Multiacceso: TDMA con 8 TS (time slots) por trama. • Longitud de trama: 4,615 ms • Canalización: 200 Khz. • Modulación: GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) BT = 0,3 • Velocidad de transmisión o tasa de bits por trama: 271 Kbps

A.1.1.3 Características generales GSM es un sistema celular basado en la tecnología de banda estrecha TDMA (Acceso Múltiple por División en Tiempo), dónde las bandas de frecuencia disponibles se dividen en time slots y cada usuario tiene acceso a un time slot en intervalos regulares. TDMA de banda estrecha permite ocho comu-nicaciones simultáneas sobre una única portadora de 200 Khz. Si consideramos los canales como half-rate, cada portadora tendría capacidad para 16 usuarios simultáneos.


Fig. A.1.2 TDMA GSM en la región 1 de la UIT (Europa, Groenlandia, territorios de Francia, África y el Medio Oriente) tiene dos versiones principales: GSM900 y GSM1800

A.1.1.4 GSM1800 o DCS (Sistema Digital Celular) DCS1800 es una variante de la norma GSM. Por tener una frecuencia doble que la norma GSM, tiene dos características:

• Tiene más canales disponibles, y por lo tanto, más ancho de banda • Al aumentar la frecuencia aumenta la absorción, por lo que para poder

asegurar el servicio es necesario a veces disminuir el área cubierta por una celda, lo que obliga a aumentar la cantidad de estaciones de base.

Las bandas de frecuencias que utiliza según el grupo ERO (European Radio Office) son: Uplink (móvil a estación base) Downlink (estación base a móvil)

Fig. A.1.3 Bandas de frecuencia DCS

A.1.1.5 Elementos de la red Un sistema GSM está diseñado básicamente como una combinación de dos subsistemas:

• BSS: Base Station Subsystem. • NSS: Network and Switching Subsystem.

http://es.wikipedia.org/wiki/GSM

http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia

http://es.wikipedia.org/wiki/Ancho_de_banda

Anexos 3

La BSS incluye el equipamiento y las funciones relacionadas con el control de las conexiones. Principalmente está formada por una BTS, una BSC y su componente asociado: la TRAU ( Transcoder/Rate Adaptation Unit). La NSS incluye el equipamiento y las funciones relacionadas con llamadas extremo a extremo, la gestión de los subscriptores, la movilidad y las interfaces con la red fija denominada PSTN ( Public Switched Telephone Network). En particular, está formada por la MSC ( Mobile services Switching Center), el VLR (Visitor Location Register), el HLR ( Hombre Location Register) y el AuC (Ave thentication Center). Podemos observar la arquitectura de una red GSM.

Fig. A.1.4 Arquitectura GSM

Subsistema BSS Todas las funciones relacionadas con la parte radio se llevan a cabo en la BSS, que consiste en BSCs y BTSs. Su misión se puede resumir en conectar la estación móvil y el NSS.

• BSC: Se encarga de proporcionar todas las funciones de control y los enlaces físicos entre la MSC y la BTS. Es un switch de gran capacidad que proporciona funciones como el handover y el control de potencia a las BTSs. Varias BSCs pueden estar conectadas a una misma MSC.

• BTS: Es el equipo radio necesario (transreceptores y antenas) para dar

servicio en cada celda de la red. Un conjunto de BTSs son controladas por una BSC.

.

Subsistema NSS Incluye las principales funciones de conmutación en GSM, así como las bases de datos necesarias para los datos de los abonados y para la gestión de la


movilidad. Su función principal es gestionar las comunicaciones entre los usuarios de GSM y los usuarios de otras redes de comunicación. Está formado por las siguientes unidades:

• MSC: Realiza las funciones básicas de conmutación y su función principal es coordinar el establecimiento de llamadas hacia y desde los usuarios. La MSC tiene interfaces con la BSS por un lado y con redes externas por otro.

• HLR: Es una base de datos que contiene la información del abonado

relativa al suministro de los servicios de telecomunicación, independientemente de la posición en la que se encuentre el usuario. También incluye información en lo referente a la posición actual de cada abonado.

• VLR: Es una base de datos que se asocia a una o más MSCs y

contiene información temporal en lo referente a los subscriptores que necesita la MSC para dar servicio a abonados visitantes.

• AuC: Proporciona los parámetros de autentificación y encriptación que

identifican la identidad del usuario y aseguran la confidencialidad de cada llamada.

• EIR: Es una base de datos que contiene información sobre la identidad

del equipo móvil que protege de las trucadas desde móviles robados, no autorizados o defectuosos

A.1.2 Servicios prestados por GSM El servicio básico de telefonía móvil es similar al que prestan las redes clásicas fijas. El usuario puede realizar y recibir llamadas hacia/desde cualquier red telefónica.

El servicio básico de telefonía móvil tiene asociado el de mensajería vocal. Este último funciona como un contestador automático de llamadas que recoge y guarda los mensajes que se graban cuando el teléfono móvil destinatario de la comunicación está apagado, sin batería o fuera de cobertura. El contestador es un servicio propio de la red GSM/DCS y, por tanto, el usuario no necesita ningún dispositivo especial para la posterior recuperación de los mensajes guardados en su buzón.

El servicio de mensajes cortos o SMS (Short Message Service) permite el intercambio de mensajes breves de hasta 160 caracteres, que pueden leerse en la pantalla del equipo portátil o en la de un PC dotado de programas para la gestión del servicio. Los mensajes del servicio SMS llegan a sus destinatarios aunque éstos no se encuentren disponibles (teléfono móvil no encendido) o su línea está ocupada. Una vez que el teléfono móvil se encuentre en estado

Anexos 5

activo desocupado, la red genera una llamada indicando al usuario que tiene uno o más mensajes depositados en su buzón. Este servicio es similar al de radio-búsqueda (paging) pero más completo ya que permite el intercambio bidireccional, el almacenaje y el envío de mensajes entregados.

Los servicios suplementarios enriquecen las prestaciones de los teleservicios básicos. Dan al usuario la posibilidad de elección del tratamiento de las llamadas entrantes o salientes: prohibiciones, desvíos; le facilitan informaciones sobre la llamada: aviso de tasación, identificación de la línea entrante, indicación de llamada en espera; y le permiten ejercer ciertas funciones como retención, multiconferencia, etc.

Servicios de acceso a la red de Internet: El protocolo de comunicaciones WAP (Wireless Aplication Protocol) permite transportar y codificar los contenidos de Internet con el fin de conseguir un acceso rápido y eficiente a los mismos desde los terminales móviles GSM/DCS. Así pues, la aparición de proveedores de contenidos de Internet con tecnología WAP combinada con el servicio de transmisión de datos de las redes GSM/DCS permite a los usuarios de telefonía móvil estar en contacto permanente con la Red.

Los servicios más novedosos que aparecen con la combinación del protocolo WAP y la tecnología GSM/DCS están basados en la movilidad y han demostrado aportar un enorme valor a los usuarios. Estos servicios permiten utilizar el móvil como un asistente que adapta unos servicios universales a la posición que se ocupa en cada momento, siendo tanto más útil cuanto más desconocido es el entorno.

Estos servicios de movilidad, es decir, basados en la localización, tienen numerosas aplicaciones:

• Servicios de emergencia que permiten ayudar a un usuario que se encuentre en una situación crítica. Se ha constatado que en buena parte de las llamadas de emergencia el usuario desconoce su propia posición, de manera que un servicio de ayuda con posibilidad de localización puede ser de importancia vital.

• Servicios de información (“finding/guiding”) que proporcionen al usuario la información requerida por el mismo teniendo en cuenta su localización. Un ejemplo podría ser la información sobre las farmacias de guardia o los restaurantes más cercanos. Una vez hecha la elección, el usuario podrá ser guiado mediante el servicio de navegación hasta el destino escogido.

• Servicios de alerta o notificación que proporcionan información de gran interés en ciertas circunstancias. Podría tratarse de información sobre el tránsito mientras se está circulando por ejes viarios principales, o bien información sobre un cambio en las condiciones meteorológicas mientras se está practicando algún deporte o actividad de riesgo.

• Servicios de seguimiento (“tracking”) que pueden ser muy útiles en aplicaciones de gestión de flotas de vehículos o redes de venta


ambulante. Colaboran con la consecución de eficiencia en rutas establecidas, en la gestión del tiempo y en los planes de visitas. También puede resultar de ayuda para el seguimiento de familiares no independientes.

A.1.3 UMTS (Sistema Universal para Comunicaciones)

A.1.3.1 Bandas de frecuencia Según el grupo ERO (European Radio Office), que es un estamento que regulariza el espectro frecuencial y a través del siguiente esquema podemos identificar cual es el uso frecuencial asignado para los principales operadores:

Uplink (móvil a estación base) Downlink (estación base a móvil)

Fig. A.1.5 Bandas de frecuencia UMTS

A.1.3.2 Interfaz radio

• Tasa de chips: 3.84 Mchips • Canalización: 5 MHz • Longitud de trama: 10 ms • Slots por trama: 15 (antes 16) • Multiacceso W-CDMA con 15 TS (modo FDD) • Modulación BPSK en UL y QPSK en DL (modo FDD) • Multiacceso W-CDMA + TDMA con 15 TS (modo TDD) • Modulación QPSK (modo TDD)

A.1.3.3 Características generales UMTS es un sistema celular basado en la tecnología de banda ancha CDMA (Acceso Múltiple por División en Código)

Anexos 7

Fig. A.1.6 CDMA

Aquí los usuarios disponen de toda la banda durante todo el tiempo CDMA se basa en la expansión del espectro de la señal a transmitir por medio de secuencias ortogonales es decir, la señal a transmitir es la resultante de la multiplicación de la secuencia de datos por un código La expansión del espectro se realiza en dos etapas:

• Canalización (channelization): Se utiliza para distinguir entre usuarios dentro de una misma célula

• Aleatorización (scrambling): Se utiliza para distinguir entre usuarios de distintas células

Cada usuario recibe una señal con una secuencia código distinto de manera que para demodular correctamente la señal se necesitará saber la secuencia utilizada en su expansión Sobre el interfaz aire las señales de cada usuario tienen el mismo aspecto, una señal en espectro expandido, pero no debe olvidarse que en el transmisor han sido expandidas por secuencias código diferentes.

Fig. A.1.7 Expansión de espectro En la práctica los códigos no son ortogonales, por lo que los usuarios simultáneos se originan un cierto nivel de interferencia, que puede asimilarse al ruido.


La principal característica de rechazo viene dada porque las señales de los demás usuarios se siguen viendo en banda ancha a la salida del receptor. Para poder distinguir cada una de las celdas dentro del sistema así como cada uno de los usuarios, se utiliza un complicado sistema de asignación dinámica de códigos. Dado que este número de códigos está limitado es necesario su reutilización entre celdas. Dos códigos iguales nunca deberán compartir la misma zona de cobertura. Se dispone de tres únicas frecuencias para el servicio de las macroceldas. Inicialmente la frecuencia empleada será la misma para todas las estaciones base. A medida que crezcan los usuarios se aumentará el número de frecuencias hasta el máximo de tres.

A.1.3.4 Tecnologías de acceso La posibilidad de operar tanto en FDD como en TDD permite un uso más eficiente del espectro disponible. A estas técnicas se las conoce como mecanismos de duplexado

FDD Método dúplex mediante el cual la transmisión uplink y downlink utilizan bandas de frecuencia separadas, tal y como vimos en la figura anterior. Si se pretende utilizar esta técnica para la transmisión y recepción será necesario instalar un duplexor que limite la degradación mutua mediante un proceso de filtrado..

TDD Método dúplex mediante el cual las transmisiones uplink y downlink se transportan a una única frecuencia utilizando intervalos de tiempo sincronizados. TDD es el modo utilizado para zonas asociadas a servicios de internet, ya que aumentando el tiempo asociado a los downlinks también aumentaremos la posibilidad de ofrecer mayor número de volumen de tráfico.

A.1.3.5 Elementos de la red Un sistema UMTS está diseñado básicamente como una combinación de 2 subsistemas:

• CN: Core network • UTRAN: Universal Terrestrial Radio Access

Anexos 9

El Core Network o núcleo de red, incorpora funciones de transporte e inteligencia. A través del CN, UMTS se conecta a otras redes de telecomunicaciones. La UTRAN es la red de acceso radio que une el CN y los terminales. Está formada por el node B o BTS y la RNC Un Node B es un concepto que representa un nodo lógico el cual es el responsable de la transmisión i recepción radio en una o mas células des de y hasta el UE ( User Equipment). La RNC (Radio Network Controller) es el equivalente de la BSC en GSM. Tiene la función de control i gestión de recursos de la red.

A.1.3.6 Arquitectura de la UTRAN

Fig. A.1.8 Arquitectura UMTS La UTRAN está formada por los siguientes componentes:

• Nodo B: Es un concepto que representa un nodo lógico el cual es el responsable de la transmisión y recepción radio en una o más celdas desde/hasta el UE (User Equipment).

• BTS (Base Transceiver Station): La BTS es un elemento del nodo B de UMTS. Soporta la portadora de 5 MHz y proporciona la codificación de WCDMA necesaria por controlar una o más celdas. La principal


responsabilidad de la BTS es transmitir y recibir señales radio desde el UE a través de la interfaz radio Uu. Para llevar a cabo esta función completamente, las señales se codifican, modulan y amplifican en un sentido, y se demodulan y descodifican en el otro. También se encarga de llevar a término y comunicar medidas de radio a la RNC y de detectar accesos aleatorios del UE.

• RNC (Radio Network Controller): Es el equivalente de la BSC en GSM. Las principales funciones del RNC son el control y gestión de los recursos de la red de acceso radio. Las funciones del RNC están divididas en:

o RRM (Radio Resource Management): El RNC inicia o restablece llamadas y lanza recursos tan pronto como dejan de ser utilizados.

o User mobility handling: El RNC controla las decisiones por hacer los handovers.

o RNS supervision: El RNC supervisa el RNS como un todo y es su responsable.

o RNS (Radio Network Subsystem): El RNS está formato por un RNC y los nodos B asociados. La UTRAN está compuesta por varios RNSs, que cubren una cierta área geográfica. Es el equivalente del BSS de GSM.

A.1.4 Servicios prestados por UMTS UMTS es el sistema de comunicaciones celulares que ofrece servicios multimedia móviles, y se encuadra dentro de los llamados sistemas de 3ª generación. Se basa en una serie de estaciones base que proporcionan la cobertura necesaria para permitir la utilización de teléfonos móviles dentro del área cubierta, sin ruidos, cortes ni interferencias.

Una de las características principales de las tecnologías de tercera generación y en particular de UMTS es la posibilidad de la creación y gestión de servicios personalizados.

Esta tecnología, tal como representa la siguiente figura, no sólo ofrece comunicaciones de voz, sino todo tipo de servicios multimedia: envío de correos electrónicos, imágenes, música, etc., desde un terminal móvil.

Anexos 11

Fig. A.1.9 Servicios UMTS

Las redes de tercera generación, y entre ellas UMTS, proporcionarán al usuario mayores velocidades a la hora de realizar transferencias de datos, por ejemplo al transferir un fichero desde Internet. Al proporcionar mayores velocidades permitirán el acceso a nuevos servicios desde el terminal móvil y mejorarán algunos servicios existentes.


ANEXO2 ELEMENTOS DEL SISTEMA

A.2.1 Cable coaxial El cable coaxial se utiliza para transportar la señal en las transmisiones desde los equipos hasta los sistemas radiantes

El cable coaxial es un cable eléctrico formado por dos conductores concéntricos, uno central o núcleo, formado por un hilo sólido o trenzado de cobre (llamado positivo o vivo), y uno exterior en forma de tubo o vaina, y formado por una malla trenzada de cobre o aluminio o bien por un tubo, en caso de cables semirígidos. Este último produce un efecto de blindaje y además sirve como retorno de las corrientes. El primero está separado del segundo por una capa aislante llamada dieléctrico. De la calidad del dieléctrico dependerá principalmente la calidad del cable. Y todo el conjunto puede estar protegido por una cubierta aislante.

Fig. A.2.1 Cable coaxial

A continuación se presentan las características técnicas de los cables utilizados:

http://es.wikipedia.org/wiki/Cable

http://es.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Cobre

http://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cables_semirr%C3%ADgidos&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Aislante_el%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Diel%C3%A9ctrico

Anexos 13

Cable FSJ4RN-50B

Anexos 15

Cable LDF4-50A


Cable LDF5-50a

Anexos 17

A.2.2 Antenas

Todo conductor está inmerso o genera un campo electromagnético, según esté en estado pasivo o excitado por una corriente de radiofrecuencia. Todo campo electromagnético tiene, como su nombre lo indica, dos componentes: campo eléctrico (E) y campo magnético (H).

Se define como polarización de una antena a la que posee el campo eléctrico que ella genera. En consecuencia, la polarización de una antena podrá ser vertical, horizontal o cruzada, según lo sea su campo eléctrico.

La intensidad de radiación de una antena, así como su facultad de recibir señales, no es nunca igual en todas las direcciones y en realidad, incluso hasta puede ser nula en alguna.

Aunque no existe ninguna antena que transmita o reciba por igual en todas direcciones, conviene que supongamos que sí. Esta antena hipotética es la que se llama isotrópica y suele utilizarse como patrón para comparar las prestaciones de otras. El gráfico de radiación o recepción de una antena isotrópica sería en realidad una esfera y la antena en sí tendría que considerarse puntual.

El gráfico de la antena isotrópica se conserva inalterable, esté la antena horizontal o vertical, siempre que se encuentre en el espacio libre, o al menos a varias longitudes de onda del suelo. Si se corta por la mitad el toroide con un plano que contenga a la antena, la sección resultante es lo que normalmente se conoce como patrón o pattern de radiación.

Actualmente existen diferentes tipos de antenas. Una manera de distinguirlas es según sus patrones de radiación. Existen dos grandes grupos:

• Antenas omnidireccionales. Este tipo de antenas irradian con igual intensidad en cualquier dirección perpendicular a ella

• Antenas direccionales o directivas. Estas antenas poseen mejores características de radiación en ciertas direcciones a expensas de otras

En resumen, la antena omnidireccional irradia en todos los sentidos excepto hacia las puntas y la antena direccional posee una dirección de mejor rendimiento.

A continuación mostramos algunas de las antenas más utilizadas en instalaciones parecidas a la nuestra

Panel Bi-Directional

Parabolic Log Periodic

Yagi Omni

http://www.kathrein-scala.com/cellular-smr_panel.php

http://www.kathrein-scala.com/dual_wireless_bi-directional.php

http://www.kathrein-scala.com/cellular-smr_parabolic.php

http://www.kathrein-scala.com/dual_wireless_log.php

http://www.kathrein-scala.com/cellular-smr_yagi.php

http://www.kathrein-scala.com/dual_wireless_omni.php


Antena biloular

Anexos 19

Antena omnidireccional indoor


Antena omnidireccional outdoor

Anexos 21

Antena Panel indoor


A.2.3 Pasivos Los pasivos que utilizamos normalmente son redes de 3 puertos incluso en algunos casos de 4 puertos. Estos nos ayudan a dividir la señal o a combinar señales de ancho de banda diferente En este proyecto utilizamos divisores, acopladores, combinadores híbridos y multiplexores (diplexores y triplexores). Los divisores, dividen la señal por la mitad o lo que es lo mismo inducen unas pérdidas de 3dB. El acoplador direccional también divide la señal, pero en este caso las pérdidas son asimétricas. El combinador nos une señales de acho de banda distinto e introduce unas pérdidas de inserción de 3, 5 dB. Por último los multiplexores nos ofrecen la posibilidad de obtener un filtrado de señales con unas pérdidas de inserción muy bajas. Combinador híbrido

Anexos 23

Diplexor

24 Ampliación de cobertura DCS y UMTS para CAMP NOU 24 Ampliación de cobertura DCS y UMTS para CAMP NOU

Anexos 25

Triplexor


Divisor

Anexos 27

Acoplador de 6 dB y 10 dB


ANEXO3 EQUIPOS

A.3.1 Equipo RBS 2106 o RBS 2206 Los equipos de radio son los encargados de gestionar las llamadas de una estación base. En el caso concreto de GSM y DCS, los equipos son iguales, variando únicamente la frecuencia de trabajo. Son existentes equipos del fabricante Ericsson modelo RBS2106. El bastidor radio RBS 2106 está diseñado como una estación base para instalaciones outdoor o intemperie.

A continuación vemos un dibujo de cómo sería un equipo outdoor para estas tecnologías. Ante todo decir que la unidad 2106 comparte características con su homóloga estación 2206 indoor

Fig. A.3.1 Equipo 2G

A.3.1.1 Características generales

• Dimensiones: 1617 x1300 x 925 mm

• Peso sin baterías: 550 kg

• Peso con baterías: 685 kg

Anexos 29

• Alimentación de entrada y consumo:

Fig. A.3.2 Alimentación

• Compatible con GSM800, GSM 900, GSM1800 o GSM 1900

• Capacidad de 12 TRX

• Pout GSM = 44,5 dBm

• Pout DCS = 43,5 dBm

• Transmisión 75/120/100 ohm

• Rango de temperatura de funcionamiento de -33 a +45ºC

• Backup de baterías integrado 1 h (max 2 h)

• 15 tipos de alarmas externas

A.3.1.2 Sistema de climatización 4 ventiladores localizados en la parte superior Posee sensores de temperatura en DXU, TRU, CDU y PSU La supervisión de la temperatura se realiza en la DXU Los ventiladores 1 y 2 enfrían DXU y PSU Los ventiladores 3 y 4 enfrían CDUs y TRU


Fig. A.3.3 Sistema de climatización

A.3.1.3 Elementos hardware A continuación mostramos un esquema básico del interior de la BTS con sus principales unidades

Fig. A.3.4 Elementos hardware

A.3.1.4 PSU (Power suply unit), ACCU y DC filter El PSU convierte la alimentación de entrada a un voltaje óptimo. +24V El ACCU proporciona la distribución y conexión de la alimentación de entrada

Anexos 31

El DCfilter proporciona la conexión de los 24V DC con el backup de baterías

Fig. A.3.5 Elementos alimentación El control de tensión y temperatura se realiza a través del bus EPC.

A.3.1.5 DXU (Distribution switch unit) Proporciona una interface para los 2M bits/s de transmisión y conecta los timeslots a ciertos transceptores. También extrae la información de sincronismo de los PCMlink y genera un tiempo de referencia para la RBS El interface de transmisión soporta 4 tramas de 2Mbit con lo que obtenemos una capacidad de hasta 8 Mbit/s Posibilidad de extraer la memoria flash para facilitar la carga del SW de la BTS

A.3.1.6 DTRU/TRU (Double transceiver unit)

Es la unidad que gestiona las portadoras. Una portadora = 1 TRX 2TRX en una unidad del mismo tamaño que el TRU del modelo anterior. Tiene integrado un combinador hibrido by-pass para combinar las dos TX Soporta GSM 800, GSM 900, GSM 1800, GSM1900


Fig. A.3.6 DTRU

A.3.1.7 CXU Configuration switch unit)

Su función es interconectar la CDU y la DTRU. Posibilita expandir y reconfigurar una RBS sin necesidad de mover o remplazar ningún cable de RX

Fig. A.3.7 CXU

A.3.1.8 YLINK

Es el interface punto-a-punto entre DXU y TRU. Existe un YLINK por cada TRU

• Y 1-6: controla los 6 primeros TRUS

• Y 7-12:controla los restantes

Cada YLINK se divide en 2 interfaces: Datos de control TX Datos de tráfico UL y DL y datos de sincronismo

Anexos 33

A.3.1.9 CDU (Combining and distribution unit)

Tiene la función de combinar las señales transmitidas por los transceptores y distribuir la señal recibida Existen varias configuraciones que ofrecen posibilidades de configuración distintas:

• CDU-G → Etapas combinadoras para dar capacidad y cobertura

A continuación mostramos las posibles configuraciones de las CDU-G. De entre todas las configuraciones posibles, aquellas que se encuentran señaladas en color rojo son las posibles para nuestro caso (teniendo en cuenta el número de portadoras y que solo se dispone de un bastidor). En realidad las dos primeras son las únicas posibles, sin embargo la tercera es una opción que equivaldría a la segunda opción, ya que en nuestro caso es como si solo tuviéramos un sector con 12 portadoras

Fig. A.3.8 Configuraciones CDU-G A continuación mostramos la configuración interna de este tipo de CDU, concretamente vemos un esquema basado en una configuración 3 x 4. Cada sector, es decir cada CDU tiene capacidad para 4 portadoras o 2 dTRU. En este caso cada CDU posee dos salidas (TXA/TXB) y dos entradas (RXA/RXB). En instalaciones interiores decimos que no es necesaria la diversidad por lo que no serían necesarias dos entradas de recepción, pero en este caso no podemos anular la contribución de RXB ya que también anularíamos la contribución de TXB.


Fig. A.3.9 Configuración interna CDU-G

Cada CDU tiene en su interior unos duplexores (DPX) que separan la señal TX de la RX y a su vez en la parte de RX se encuentran unos preselectores (RXDA) que filtran la señal para bloquear señales no deseadas fuera de banda, ala vez que un pequeño amplificador proporciona una cierta ganancia a la recepción.

• CDU-F → Combinación de filtros optimizada para configuraciones de

alta capacidad y pocas antenas

A continuación mostramos las posibles configuraciones de las CDU-F. De entre todas las configuraciones posibles, aquellas que se encuentran señaladas en color rojo son las posibles para nuestro caso (teniendo en cuenta el número de portadoras y que solo se dispone de un bastidor).

Anexos 35

Fig. A.3.10 Configuraciones CDU-F

En el caso que queremos analizar tenemos dos CDU con capacidad para 6 portadoras o 3 dTRU cada una, en ese caso cada CDU tendrá una salida (TXA) y dos entradas (RXA/RXB). En instalaciones interiores decimos que no es necesaria la diversidad por lo que no serían necesarias dos entradas de recepción, para anular estas entradas podríamos colocar 2 cargas de 50 ohms respectivamente. A continuación mostramos la configuración interna de este tipo de CDU, concretamente vemos un esquema basado en una configuración 1 x 12. Solo hay un sector, la única CDU tiene capacidad para 12 portadoras o 6 dTRU.


Fig. A.3.11 Configuración interna CDU-F

Cada CDU tiene en su interior un duplexor (DPX) que separa la señal TX de la RX. La parte de recepción es parecida a la de la CDU anterior. En cambio en la parte de transmisión encontramos dos combinadores de transmisores a fin de combinar todos las TRU.

A.3.2 Equipo UMTS o node B DBS 3800 Los equipos que componen el Sistema Distribuido de nodos B son del fabricante HUAWEI modelo “DBS 3800” y se compone a su vez de los siguientes elementos: BBU-3806, RRU-3801C, APM-30 + Battery cabinet, APM-100, Compact Site.

A.3.2.1 Esquema general Un sistema UMTS basado en la configuración de cabezas remotas presenta un esquema tal como este.

Anexos 37

Fig. A.3.12 Esquema general equipo UMTS A diferencia de los equipos RBS comentados anteriormente estos equipos presentan un funcionamiento distinto. Los equipos RBS transmiten señal y potencia conjunta de tal manera que se produce atenuación desde el primer momento. En canvio, en el equipo DBS3800 hay diferenciadas dos grandes partes: BBU y RRU. BBU 3806 Es la unidad que realiza el procesado en banda base del nodo B, dejando la parte de RF a la RRU. La BBU gestiona y controla hasta 3 RRUs mediante fibra y por medio del equipo de transmisión se conecta a la RNC que gestiona dicho Nodo B. La BBU dispone de 2 versiones de alimentación: una a -48Vdc y otra a +24 Vdc. Siempre que la BBU se instale en el interior de la caseta o habitación reformada, se considerará instalación indoor y en el resto de los será considerará como instalación outdoor. En e l caso anterior, la RBS presentaba dos modelos (2106 y 2206) uno outdoor y el otro indoor respectivamente, en este caso solo si la instalación se realiza en el exterior de la caseta se utilizará un armario llamado APM para encapsular estos componentes de lo contrario se utilizará un rack típico de 19”. Todos los emplazamientos irán equipados siempre con 2 BBUs. La instalación de las BBUs será de forma contigua. Denominaremos BBU 1 (maestro) a la que se encuentre instalada en la parte inferior y BBU 2 (esclavo) a la instalada en la parte superior. Solo se utiliza una BBU, la segunda BBU es un backup de la primera. Las conexiones necesarias para cada BBU son:


• Alimentación a -48Vdc desde un disyuntor de 6 A.

• Conexión a tierra.

• Conexión por FO con las RRUs.

• Conexión E1 a los enlaces de Transmisión hacia la RNC (hasta 8 E1s).

Fig. A.3.13 BBU Las dimensiones de una BBU son 426x300x42mm (ancho x fondo x alto), el peso es de 5kg y el consumo de 60W. Rango de Temperaturas de las BBU´s:

• De – 5 a 55 ºC

• De + 55 a 60ºC funciona pero impacta en la durabilidad de la BBU

• > 60ºC empieza a dar alarmas y puede dar problemas

• > 65ºC deja de funcionar

A.3.2.2 RRU3801C La RRU es la unidad exterior responsable de la parte de radiofrecuencia, que se conecta a las antenas mediante cable RF. Como norma general se instalarán lo más próximo a las antenas de radio, ya que de esta manera la atenuación de señal es mínima. Si se colocan cerca de las BBU la señal estará expuesta a una atenuación similar a la de cualquier otro equipo (RBS 2106). Las RRU son de 40 W, con dos versiones de alimentación tanto a –48V DC como 230 V AC. Las conexiones necesarias para la RRU 3801C son:

Anexos 39

• Alimentación en DC desde un disyuntor de 10 A en continua.

• Conexión a tierra.

• Conexión de la FO procedente de las BBUs (una manguera de 4 fibras por cada RRU).

• Conexión con el sistema radiante (directamente a la antena o a un diplexor), mediante cable de RF.

Fig. A.3.14 RRU Las dimensiones de las RRU son 610x80x200mm (ancho x fondo x alto), el peso es de 20 kg y el consumo es de 240W:

A.3.2.3 APM 100 El APM-100 es un quipo outdoor. Se recomienda su utilización en emplazamientos en los que no se requiera de mucho espacio para equipos de transmisión (el APM-100 dispone de 2 U´s para equipos de TX) El APM-100 es un bastidor integrado para instalaciones outdoor que contiene:

• 2 BBUs

• Equipo de fuerza interno con sus baterías de 100 Ah (con 4 horas de autonomía aprox.)

• Espacio de 2 Us para la instalación del equipo de TX.


D

Fig. A.3.15 APM 100 + RRU Sus dimensiones son de 600 x 600 x 1.150mm (ancho x fondo x alto), peso equipado 300 Kg aprox. incluidas las baterías.

A.3.2.4 APM 30 + Battery cabinet El conjunto del equipo consta de APM-30 donde se instalan los equipos, un armario de baterías “Battery Cabinet” y un zócalo que permite la entrada de cables por la parte inferior del equipo.

APM-30

Battery C bi

Zócalo

Fig. A.3.16 APM30 + Battery cabinet Las dimensiones totales del APM-30 + Battery Cabinet + zócalo son: 600 x 480 x 1600mm (ancho x fondo x alto), peso total 291,5kg. APM-30 El APM-30 es un armario de intemperie IP-55, dispone de un sistema de refrigeración mediante ventilación forzada, con entrada de aire en la puerta del

Anexos 41

armario y dos ventiladores en la parte superior. La temperatura interior es de + 2,2ºC la temperatura exterior. El APM-30 es un armario integrado que contiene:

• Controlador de arranque de ventiladores (con 3 sondas que controlan la Tª en el interior del APM-30)

• DDF SPBC. Sólo se instalará cuando los equipos de Tx se instalan fuera del APM-30)

• Equipo de fuerza interno Espacio de 3 U´s, se suministran con 2 PSU´s

• Panel de distribución AC + DC 2U´s (3)

• DC BOX 1U (necesaria para alimentar a los equipos de TX)

• 2 BBUs 2U´s

• DDF 1 U

• Espacio para equipos de TX 4U´s una de ellas con fondo libre 240mm

• Dimensiones exteriores 660x480x700mm (ancho x profundo x alto)

• Peso 76kg sin equipos de Transmisión

El Battery Cabinet

El Battery Cabinet es un armario de intemperie IP-34, no dispone de ventilación forzada, únicamente dispone de entrada aire ubicada en la puerta.

Las dimensiones del armario son 600 x 480 x 700mm (ancho x fondo x alto), el peso con baterías es de 215kg. El armario viene equipado con 2 cadenas de baterías de 50A, baterías de Narada que dan una autonomía de casi 4horas


ANEXO 4 PLANOS

1. Leyenda

BTS1 estado actual 1. Unifilar 2. Planta sótano -2 3. Planta sótano -1 4. Sección tribuna 5. Planta vestíbulo

BTS1 estado propuesto 1. Unifilar 2. Sección tribuna

BTS1 estado propuesto compartición 1. Propuesta 1 (sistema radiante) 2. Propuesta 1 (sistema radiante simplificado) 3. Propuesta 1 (unifilar) 4. Propuesta 2 (sistema radiante) 5. Propuesta 3 (sistema radiante)

BTS2 estado propuesto 1. Propuesta1 (unifilar) 2. Zona de equipos 3. Antena exterior 4. Sección gol norte 5. Sección lateral norte 6. Propuesta2 (unifilar) 7. Propuesta3 (unifilar)

BTS2 estado propuesto compartición 1. Unifilar compartición propuesta 1

BTS3 estado propuesto 1. Propuesta1 (unifilar) 2. Antena exterior 3. Sección gol sur 4. Sección lateral sur 5. Zona de equipos 6. Propuesta2 (unifilar)

Anexos 43

7. Propuesta3 (unifilar) BTS3 estado propuesto compartición

1. Propuesta 1 (sistema radiante) 2. Propuesta 1 (unifilar) 3. Propuesta 2 (sistema radiante) 4. Propuesta 3 (sistema radiante)


ANEXO 5 MINIMIZACIÓN DE NIVELES DE EXPOSICIÓN

A.5.1 Técnicas de minimización empleadas en la tecnología GSM Para asegurar desde un principio la minimización, cumpliendo los niveles establecidos con la mínima potencia necesaria, durante la fase de diseño de este proyecto, se adaptará su configuración a las mejoras tecnológicas y se aplicarán las siguientes adaptaciones para minimizar la potencia radioeléctrica que emitirá. A continuación se incluye una breve descripción de cada técnica:

A.5.1.1 Control de potencia

La estación base no emite siempre con la máxima potencia, sino que la potencia utilizada depende de lo lejos que se encuentren los distintos teléfonos móviles conectados a esta estación base, de forma que cuanto más cerca está el terminal móvil de la estación base que le proporciona cobertura menor potencia tiene que emitir ésta. Este mecanismo activado en la estación se encarga de reducir la potencia transmitida al mínimo imprescindible para mantener la comunicación. El funcionamiento de control de potencia se basa en las medidas que continuamente realizan el terminal móvil y la estación base del nivel de señal recibido y de la calidad del enlace. En función del resultado de estas medidas se utiliza la potencia mínima necesaria para mantener la comunicación con una calidad fiables.

A.5.1.2 Transmisión discontinua La estación base sólo transmite potencia cuando hay información que transmitir, es decir, en una conversación, cuando el usuario del teléfono móvil está hablando. El resto del tiempo el transmisor permanece inactivo y sólo funciona el receptor. En una llamada típica de voz, cada interlocutor sólo habla en media el 50% del tiempo, ya que en principio, el otro 50% está escuchando. De esta forma, la estación base sólo emite durante la mitad del tiempo de la comunicación, reduciendo a la mitad la exposición a campos electromagnéticos. Por otra parte, se aprovechan también los silencios entre palabras, durante los cuales la estación base no transmite. Es decir, en media sólo se transmite aproximadamente el 35% del tiempo de la comunicación, minimizando notablemente los niveles de exposición.

Anexos 77

A.5.1.3 Canales de tráfico Los canales de tráfico son aquellos por los que se envía la comunicación entre usuarios y sólo se transmiten si hay comunicación. Es decir, la estación base sólo transmite canales ocupados, independientemente de que tenga más canales disponibles. Esto supone una reducción de la potencia máxima emitida de entre un 20% y un 50%, minimizando por lo tanto los niveles de exposición.

A.5.1.4 Altura de las antenas La altura de las antenas se ha escogido de tal forma que los lóbulos principales de emisión de cada antena no se vean obstaculizados por la propia infraestructura donde están instaladas, con objeto de dar cobertura a las zonas de influencia.

A.5.1.5 Directividad de la antena La potencia de las ondas electromagnéticas varía dependiendo de la dirección hacia donde son emitidas, de la distancia y de los obstáculos que se encuentren a su paso. Las antenas utilizadas son muy directivas, es decir, concentran la emisión de potencia en un lóbulo muy estrecho verticalmente, típicamente de 7º, de tal forma que todas las direcciones que no queden dentro de las zonas limitadas por el lóbulo principal están cubiertas por lóbulos secundarios, donde la potencia que se transmite es hasta 200 veces menor respecto a la del lóbulo principal.

A.5.2 Técnicas de minimización empleadas en la tecnología UMTS Las técnicas de reducción de potencia utilizadas en UMTS son muy similares a las que se aplican en los sistemas de telefonía móvil ya existentes (GSM y DCS), aunque al tratarse de una nueva tecnología, estas técnicas se encuentran mejoradas y son mucho más precisas. La transmisión discontinua es una funcionalidad obligatoria en UMTS. El control de potencia es imprescindible para el correcto funcionamiento del sistema UMTS, y debe ser lo suficientemente rápido y exacto para asegurarlo. Existen dos tipos de control de potencia: en bucle abierto y en bucle cerrado: El control de potencia en bucle abierto es realizado por el móvil al iniciar una conexión. El móvil estima la señal mínima con la que iniciar la comunicación y espera una respuesta de confirmación del Nodo B (estación base UMTS).


Si éste no responde, incrementa la potencia en una pequeña cantidad. De esta forma, se asegura la entrada del móvil al sistema con la mínima potencia. El control de potencia en bucle cerrado se realiza tanto en el móvil como en el Nodo B una vez iniciada la conexión. El Nodo B, en función de la potencia recibida, enviará a los móviles comandos para aumentar o disminuir esta potencia. Del mismo modo actuará el móvil para el control del Nodo B. De esta forma, tanto los terminales como los Nodos B estarán transmitiendo con la menor potencia necesaria para asegurar unos requisitos mínimos de calidad en las comunicaciones e irán modificando esta potencia para compensar las variaciones de la pérdida y de la interferencia.

Anexos 79

ANEXO 6 POTENCIA

A.6.1 Potencias de emisión El equipo de una estación base opera típicamente con una potencia de entre 12 y 40 W. A la salida del equipo la señal atraviesa una serie de elementos antes de llegar a la antena: conectores, cables y otros componentes pasivos opcionales. Estos elementos introducen pérdidas, variables en función de cada instalación, que resultan en una atenuación de la potencia de la señal. Por tanto, el nivel de potencia existente a la entrada de la antena se reduce. La amplificación de la señal introducida por la antena viene dada por la ganancia del lóbulo principal. En las direcciones que quedan fuera de este lóbulo, la señal se verá significativamente atenuada. El esquema de todos los componentes de una estación base puede apreciarse en la siguiente figura.

Fig. A.6.1 Sistema radiante

A.6.2 Potencia radiada y PIRE Se denomina potencia radiada a la potencia entregada a la antena. En la mayoría de estaciones de la red las antenas utilizadas para proporcionar la cobertura son antenas directivas, es decir, concentran la emisión de potencia en un lóbulo. En el plano horizontal, la zona de influencia del lóbulo principal es un sector angular entre 60º y 90º (BWh: ancho de haz horizontal) y en el plano vertical, cuyo eje es perpendicular al plano de la antena, el lóbulo es muy estrecho, de entre 5º y 10º de altura (BWv: ancho de haz vertical). Todas las direcciones que no queden dentro de las zonas limitadas por el lóbulo principal están afectadas por los lóbulos secundarios, siendo la


potencia que se transmite hasta 200 veces menor respecto a la del lóbulo principal. PIRE denota Potencia Radiada Isotrópica Equivalente, esto es, potencia radiada, expresada en dBi, referida a una antena isotrópica (que radia uniformemente en todas las direcciones del espacio), mientras que PRA denota Potencia Radiada Aparente, esto es, potencia radiada, expresada en dBd, referida al dipolo elemental (que radia con una cierta directividad en el plano vertical). La mayoría de antenas están constituidas por agrupaciones de dipolos elementales y de ahí el uso de la PRA. La relación entre ambas potencias es:

PIRE = PRA + 2,15 dB La expresión gráfica de la PIRE viene expresada mediante el diagrama de radiación de la antena. El diagrama de radiación expresa el orden de magnitud en el que se amplifica o atenúa la señal que llega a la antena, y que después radia en determinadas direcciones del espacio.

Fig. A.6.2 Diagrama de radiación en el plano horizontal.

Fig. A.6.3 Diagrama de radiación en el plano vertical.

Anexos 81

De los diagramas de radiación se puede deducir lo siguiente: Si a nuestra antena se le entrega una potencia expresada en términos logarítmicos de 37 dBm, a ésta se le ha de sumar la ganancia que tiene la antena en la dirección de máxima radiación y restarle la atenuación que presenta en el plano horizontal y vertical como consecuencia del desapuntamiento. PIRE = Potencia entregada a antena + Ganancia en dirección de máxima radiación – Atenuación por pérdidas de dirección en plano vertical – Atenuación por pérdidas de dirección en el plano horizontal – Lprop = 37 dBm + 18 dBi – Lvertical – Lhorizontal – Lprop Si consideramos que una persona se halla debajo de la antena, y ésta ve a la persona con un ángulo de visión de unos 60º aproximadamente, las atenuaciones sufridas en el plano vertical y horizontal serán las siguientes: En el plano horizontal se considera que está en la dirección de máxima radiación y, por tanto, la atenuación es 0 dB. En el plano vertical la atenuación a 60º es aproximadamente de 30 dB. Por tanto, la PIRE en esa dirección del espacio será de: PIRE ≤ 37 dBm + 18 dBi – 0 dB – 30 dB = 25 dBm = 316 mW Si evaluamos la PIRE en la dirección de máxima radiación, el valor de ésta será: PIRE ≤ 37 dBm + 18 dBi – 0 dB – 0 dB = 55 dBm = 316 W La expresión gráfica de todo ello de manera tridimensional es la siguiente: Diagrama de radiac

Punto que Punto que corresponde a 316mW de PIRE

F

ión

corresponde a 316mW de PIRE

ig. A.6.4 Expresión gráfica de radiación.


ANEXO 7 RADIACIÓN

A.7.1 Conceptos relacionados con la telefonía móvil

Las ondas de radio son en realidad radiaciones electromagnéticas de la misma naturaleza que la luz. El Sol, por ejemplo, es una fuente de radiación electromagnética. Asimismo, existen multitud de aplicaciones de estas emisiones como la televisión, la radiodifusión, los hornos microondas o el radar por poner sólo algunos ejemplos. La única diferencia entre ellas es la frecuencia. Cabe señalar que además de las fuentes artificiales, creadas para las aplicaciones descritas anteriormente, existen numerosas fuentes naturales de campos electromagnéticos. Por ejemplo, los relámpagos no son más que descargas eléctricas desencadenadas por fuertes campos eléctricos que se forman durante las tormentas; la Tierra genera por sí sola campos magnéticos debido a las corrientes creadas por el movimiento de los magmas en el centro del planeta, lo que posibilita una aplicación práctica como son las brújulas (que miden dichos campos magnéticos) para determinar los puntos cardinales. El empleo del término radiación para referirse a la propagación de los campos electromagnéticos sólo pone de manifiesto que los campos electromagnéticos se propagan en forma de ondas y por tanto son radiados desde una fuente. De hecho, radiación significa transmisión de energía en forma de onda a través del espacio o a través de un medio material, y el uso de este término no tiene ninguna relación con radiactividad ni implica peligros para la salud. Una onda electromagnética se caracteriza entre otros parámetros por su frecuencia. La frecuencia es una medida del número de veces que el campo electromagnético oscila en un segundo y la unidad de medida es el hertzio (1 Hz = 1 ciclo por segundo). El concepto de frecuencia de la radiación es fundamental para establecer una clara distinción entre lo que se denomina radiaciones ionizantes y radiaciones no ionizantes.

A.7.2 Bandas de frecuencia En la siguiente figura, que representa el “espectro electromagnético”, se puede apreciar la clasificación de las radiaciones electromagnéticas en ionizantes y no ionizantes. Las ondas utilizadas por la telefonía móvil en todo el mundo se incluyen entre las llamadas ondas de radio, en concreto, con frecuencias entre

Anexos 83

900 y 2000 MHz. La luz también es una radiación electromagnética pero de frecuencia superior. Por último, se encuentra las radiaciones ionizantes a frecuencias superiores a la de la luz y más de diez millones de veces superiores a las utilizadas en los sistemas de telefonía móvil.

Fig. A.7.1 Espectro electromagnético La telefonía móvil en España, emplea las siguientes bandas de frecuencias: el denominado Global System for Mobile Communications (GSM), que utiliza tecnología digital, opera en la banda de frecuencias de los 900 MHz; una extensión de este sistema, el European Digital Cordless System (DCS), semejante al GSM, opera en la banda de 1800 MHz; y, por último, el Universal Mobile Telecommunication System (UMTS), estándar europeo de tercera generación que ofrece servicios de voz y datos de alta velocidad (Internet, vídeo, etc.), opera en la banda de los 2 GHz (o 2000 MHz). También cabe incluir en este apartado los sistemas de telefonía inalámbrica, como el DECT y otros estándares que operan en torno a los 2 GHz.


A.7.3 Clasificación en ionizantes y no ionizantes Una de las teorías de Física más revolucionarias aparecidas en el siglo pasado es la mecánica o física cuántica. Uno de sus postulados más sorprendentes es que la radiación electromagnética puede interpretarse como un fenómeno de propagación de ondas y también como un fenómeno de propagación de partículas, en este caso, fotones. Los fotones no tienen masa pero sí una energía que depende proporcionalmente de su frecuencia. A mayor frecuencia, mayor es la energía del fotón. Las ondas electromagnéticas interaccionan con la materia transfiriendo parte de su energía. La materia, que está formada por átomos y por combinaciones de éstos llamadas moléculas, puede ver alterada su estructura si la energía de los fotones asociados a una onda electromagnética es suficiente para arrancar un electrón. Un átomo o molécula al que se le ha arrancado un electrón se denomina ión. Cuando se crea un ión se dice que se ioniza la materia. Otro de los postulados de la Física cuántica es que este nivel de energía está cuantificado, es decir, que por debajo de este nivel no es posible arrancar un electrón y por tanto modificar la estructura de la materia. Dado que la energía es proporcional a la frecuencia, por debajo de una cierta frecuencia no es posible ionizar la materia. Partiendo de esta idea, las radiaciones electromagnéticas se clasifican en las dos siguientes:

• Las radiaciones de frecuencias muy altas (1015-1021 Hz), como es el caso de los rayos-X y rayos-� (gamma), la energía de las ondas electromagnéticas es tal que puede provocar el denominado efecto de ionización, es decir, ruptura de uniones químicas. En el caso de uniones químicas que forman parte del material genético de las células, una ruptura de las mismas puede conducir a alteraciones diversas como el cáncer u otros defectos en el desarrollo. Estos efectos indeseados sólo pueden deberse a esta clase de radiación denominada ionizante (RI).

• Las radiaciones de frecuencias más bajas, como las frecuencias a las que opera la telefonía móvil (109 Hz), en ningún caso tienen energía suficiente para alterar la estructura de las moléculas de las células vivas. Tan sólo pueden generar calor, pero no producir ionización de la materia. Por ello se las denomina radiaciones no ionizantes (RNI), y su interacción con los sistemas vivos no es comparable a las descritas para las RI.

Dicho de otro modo, la energía de los fotones asociados a la radiación electromagnética empleada por los sistemas de comunicaciones móviles es diez millones de veces inferior al umbral necesario para poder ionizar un átomo y por tanto se puede afirmar rotundamente que su radiación asociada es no ionizante. Otra forma de interacción de las ondas electromagnéticas con la materia es la que produce los denominados “efectos térmicos”. La temperatura de la materia no es más que una medida del grado de agitación o movimiento de los

Anexos 85

átomos y moléculas que la forman. Mediante la radiación electromagnética es posible aumentar el movimiento de los átomos y moléculas y, por tanto, elevar la temperatura de la materia. Éste es el principio básico del funcionamiento de los hornos de microondas para el calentamiento y cocinado de alimentos y de los aparatos de medicina empleados en terapias de hipertermia. A diferencia de estas aplicaciones, en la telefonía móvil el calentamiento inducido por las ondas de radio debido al “efecto térmico” descrito es tan leve que resulta despreciable frente a las variaciones de temperatura naturales del cuerpo humano. Por último, existen mecanismos de funcionamiento biológicos basados en el electromagnetismo. La transmisión de impulsos en los tejidos nerviosos o la permeabilidad de las membranas celulares a ciertos agentes químicos son fenómenos gobernados por las leyes del electromagnetismo. Es por tanto posible influir sobre estos mecanismos mediante la aplicación externa de campos electromagnéticos. No existe evidencia científica alguna de que esto sea posible a las frecuencias y con los niveles de potencias empleados en los sistemas de telefonía móvil. Por tanto, científicamente se concluye que las emisiones radioeléctricas asociadas a la telefonía móvil constituyen un tipo de radiación electromagnética no ionizante cuyo “efecto térmico” es despreciable y del que no existe evidencia científica sobre su interacción con diversos mecanismos de funcionamiento biológicos.


ANEXO 8 LISTADO DE MATERIALES Y PRESUPUESTO

A.8.1 Listado de materiales

• Material suministrado para la BTS1

MATERIAL DE LA INSTALACIÓN CANT

ANTENA BILOBULAR KATHREIN 738446 2 DIVISOR KATHREIN 86010017 TRIBANDA 2 TRIPLEXOR KATHREIN 793425 TRIBANDA 3 DIPLEXOR KATHREIN 793423 GSM/DCS-UMTS 3 COMBINADOR HIBRIDO KATHREIN 793554 TRIBANDA 6 CONECTOR Nm PARA CABLE ½” SF 3 CONECTOR Nm PARA CABLE 7/8” 2 CONECTOR Nh PARA CABLE 7/8” 2 CONECTOR 7/16m PARA CABLE ½” SF 45 CABLE RG58 2m. CABLE RG213 5m. CABLE 1/2" SF 150m. CABLE 7/8" 50m.

Tabla A.8.1 Listado de materiales



ANTENA BILOBULAR KATHREIN 738446 7 DIVISOR KATHREIN 86010017 TRIBANDA 4 ACOPLADOR KATHREIN 860 10021 10 dB 1 DIPLEXOR KATHREIN 793423 UMTS/DCS 2 COMBINADOR HIBRIDO KATHREIN 793554 TRIBANDA 12 CONECTOR Nm PARA CABLE 7/8” 21 CONECTOR Nm PARA CABLE ½” SF 1 CONECTOR Nh PARA CABLE ½” SF 7 CONECTOR 7/16m PARA CABLE ½” SF 55 CABLE 1/2" SF 51m. CABLE 7/8" 630m.


Anexos 87



ANTENA BILOBULAR KATHREIN 738446 7 DIVISOR KATHREIN 86010017 TRIBANDA 4 ACOPLADOR KATHREIN 860 10021 10 dB 1 DIPLEXOR KATHREIN 793423 UMTS/DCS 2 COMBINADOR HIBRIDO KATHREIN 793554 TRIBANDA 12 CONECTOR Nm PARA CABLE 7/8” 21 CONECTOR Nm PARA CABLE ½” SF 1 CONECTOR Nh PARA CABLE ½” SF 7 CONECTOR 7/16m PARA CABLE ½” SF 55 CABLE 1/2" SF 51m. CABLE 7/8" 540m.


A.8.2 Presupuesto

Tabla A.8.4 Presupuesto

Precio Unidad Cantidad SubtotalSISTEMA RADIANTE BTS1

1.1 ANTENA BILOBULAR KATHREIN 738446 150,00 2 300,001.2 DIVISOR KATHREIN 86010017 TRIBANDA 70,00 2 140,001.3 TRIPLEXOR KATHREIN 793425 TRIBANDA 700,00 3 2.100,001.4 DIPLEXOR KATHREIN 793423 GSM/DCS-UMTS 500,00 3 1.500,001.5 COMBINADOR HIBRIDO KATHREIN 793554 TRIBANDA 300,00 6 1.800,001.6 CABLE 1/2" SF 25m. 200,00 6 1.200,001.7 CABLE 7/8" 25m. 500,00 2 1.000,00

SISTEMA RADIANTE BTS2

1.9 ANTENA BILOBULAR KATHREIN 738446 150,00 7 1.050,001.10 DIVISOR KATHREIN 86010017 TRIBANDA 70,00 4 280,001.11 ACOPLADOR KATHREIN 860 10021 10 dB 300,00 1 300,001.12 DIPLEXOR KATHREIN 793423 DCS/UMTS 500,00 2 1.000,001.13 COMBINADOR HIBRIDO KATHREIN 793554 TRIBANDA 300,00 12 3.600,001.14 CABLE 1/2" SF 25m. 200,00 2 400,001.15 CABLE 7/8" 25m. 500,00 25 12.500,00

SISTEMA RADIANTE BTS3

1.16 ANTENA BILOBULAR KATHREIN 738446 150,00 7 1.050,001.17 DIVISOR KATHREIN 86010017 TRIBANDA 70,00 4 280,001.18 ACOPLADOR KATHREIN 860 10021 10 dB 300,00 1 300,001.19 DIPLEXOR KATHREIN 793423 DCS/UMTS 500,00 2 1.000,001.20 COMBINADOR HIBRIDO KATHREIN 793554 TRIBANDA 300,00 12 3.600,001.21 CABLE 1/2" SF 25m. 200,00 2 400,001.22 CABLE 7/8" 25m. 500,00 22 11.000,00

SUBTOTAL MATERIALES SISTEMA RADIANTE 44.800,00

EQUIPOS BTS1

2.1 RBS 2106 ERICSSON 38.000,00 4 152.000,002.2 OUTDOOR APM100+BBU+RRU 21.900,00 3 65.700,00

EQUIPOS BTS2


EQUIPOS BTS3


SUBTOTAL EQUIPOS 805.100,00

INGENIERÍA Y SERVICIOS

3.1 Replanteo 100,003.2 Coordinación seguridad y salud 600,003.3 Proyecto técnico 800,003.4 Certificación radioeléctrica 350,003.5 Gestión de proyectos 800,003.6 Dirección facultativa 900,003.7 Documentación as-built 600,00

SUBTOTAL INGENIERÍA Y SERVICIOS 4.150,00

TOTAL COBERTURA CAMP NOU 854.050,00

IVA 16% 136.648,00

990.698,00

* En los precios vienen incluidos el suministro y la instalación

TOTAL COBERTURA CAMP NOU (IVA INCLUIDO)

Anexos 89

ANEXO 9 CÁLCULOS DE POTENCIAS

1. Instrucciones

BTS1 estado actual 1. GSM y DCS

BTS1 estado propuesto 1. GSM compartición 2. DCS compartición 3. UMTS compartición

BTS2 estado propuesto 1. DCS comparación 1 2. DCS comparación 2 3. UMTS comparación 1 4. UMTS comparación 2 5. DCS compartición 6. UMTS compartición

BTS3 estado propuesto 1. DCS comparación 1 2. DCS comparación 2 3. UMTS comparación 1 4. UMTS comparación 2 5. DCS compartición 6. UMTS compartición

Inst

rucc

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