Sistemas de Radiocomunicaciones

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  • Sistemas de radiocomunicacin 1

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin

    Miguel Calvo

    Sistemas de Radiocomunicacin 2

    Contenido Introduccin. Bloques de un Sistema de Radiocomunicaciones. Fuentes de seal. Codificacin de Voz y Vdeo. Modulaciones analgicas: AM, BLU, FM, PM. Modulaciones digitales: PAM, PSK, QAM, FSK. Caractersticas de antenas: diagrama, ganancia. Enlace: pire, prdidas. Tipos de Antenas: lineales, aperturas, agrupamientos. Acceso Mltiple y Duplexin. Espectro y gestin Servicios y Sistemas de Radiocomunicaciones

  • Sistemas de radiocomunicacin 2

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 3

    Percepcin El progreso tecnolgico est asociado a incertidumbres y riesgos La exposicin a campos EM de lneas de alta tensin, radares,

    telfonos mviles y estaciones base se percibe como riesgo para la salud, especialmente en nios.

    La construccin de nuevas lneas y estaciones base encuentra mucha oposicin pblica.

    La comunidad tiene derecho a conocer los planes de construccin de equipamientos EM que puedan afectar a la salud y tomar parte en la decisin.

    Los desarrollos de tecnologas EM deben coordinarse con la investigacin de sus consecuencias potenciales para la salud

    Sistemas de Radiocomunicacin 4

    Clasificacin del campo EM Campos estticos (constantes y de variacin muy lenta

    con el tiempo): Atmosfrico (12-150 V/m), geomagntico (0.07 mT) Pantallas de TV y vdeo (20 kV/m), equipos industriales (50 mT) Bajo lneas 500 kV (30 kV/m), resonancia magntica (2.5 T)

    Campos de baja frecuencia (hasta 300 Hz ELF) Bajo leas (12 kV/m, 10-30 T) Procesos industriales (soldadura) (130 mT)

    Radiofrecuencia (3 kHz a 300 GHz) Campos ionizantes (por encima de 300 GHz)

  • Sistemas de radiocomunicacin 3

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 5

    Radiocomunicaciones Comunicaciones a distancia mediante ondas

    radioelctricas Ondas electromagnticas que se propagan sin gua artificial

    (lneas de transmisin, guiaondas, fibras,...) Frecuencias inferiores a 3000 GHz (ptica) No ionizantes (energa insuficiente para la ruptura de enlaces

    moleculares)

    Sistemas de Radiocomunicacin 6

    Sistema Radiocomunicaciones.Diagrama de Bloques

    FuenteDigital

    FuenteAnalg.

    Codificadorde Fuente

    Codificadorde Canal Modulador

    Demodulador Decodificadorde CanalDecodificador

    de Fuente

    Tasa de BitsRb

    Tasa de BitsRc

    Tasa de SmbolosRs

    Tasa de Bits RcTasa de Error Pc

    Tasa de Bits RbTasa de Error Pb

    S/N, SINAD

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    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 7

    Seales Continuas / Discretas Aperidicas / Peridicas Representacin Tiempo /Frecuencia

    Am

    plitu

    d

    Frecuencia

    Analizador de Espectros

    Am

    plitu

    d

    Tiempo

    Osciloscopio

    T

    f=1/T

    Sistemas de Radiocomunicacin 8

    Fuentes de seal

    MULTIMEDIA

    AUDIO

    VIDEO

    DATOS

  • Sistemas de radiocomunicacin 5

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 9

    Codificacin de voz El objetivo de los algoritmos de codificacin de voz es

    transmitir, almacenar o sintetizar voz con una determinada calidad usando el menor nmero de bits.

    Los codificadores de voz se agrupan en dos categoras: codificadores de ondas y vocoders. Los codificadores de ondas se dividen a su vez en codificadores

    en el dominio del tiempo, como el PCM, DPCM y ADPCM, que aprovechan la periodicidad y variacin lenta de la seal y codificadores en el dominio espectral, como los codificadores subbanda SB entre otros, que aprovechan las redundancias frecuenciales de la voz (suelen proporcionar mayor calidad pero requieren tasas mayores).

    Los vocoderes consideran un modelo de produccin de voz para reproducirla..

    Sistemas de Radiocomunicacin 10

    En primer lugar se muestrea la seal siguiendo el criterio de Nyquist.

    m(t)

    s(t)

    T

    m(t)s(t)

    T

    fm

    TEOREMA DE MUESTREOTEOREMA DE MUESTREO

    Tf

    f fs

    s m==== 1 2

    fs

    Codificacin de FuenteMuestreo PCM

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    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 11

    Las muestras de la seal se cuantifican en niveles. A cada nivel le corresponde un cdigo de bits a transmitir. Por ejemplo para 8 niveles hacen falta 3 bits.

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    Zona tiempoCdigo

    Codificacin de FuenteCuantificacin y PCM

    Sistemas de Radiocomunicacin 12

    Generacinde RuidoBlanco

    Generacinde RuidoBlanco

    Generacinde Tren deImpulsos

    Generacinde Tren deImpulsos

    Generacinde PulsosGuturales

    Generacinde PulsosGuturalesFrecuencia

    Fundamentaldel Tono

    Modelo deTracto Bucal(Filtro Digital)

    Modelo deTracto Bucal(Filtro Digital)

    Control peridico/aperidico

    VozSintetizada

    Modelo de Generacin de Voz

  • Sistemas de radiocomunicacin 7

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 13

    Seales de Vdeo El ojo humano es sensible a las ondas electromagnticas en la banda

    visible (entre 400 y 700 nm) La retina tiene dos tipos de receptores: bastones, responsables de la

    visin monocroma a niveles bajos de luminancia, y los conos, responsables de la visin de los colores.

    Hay tres tipos de conos con sensibilidades mximas al rojo (580 nm), verde (540 nm) y azul (440 nm) respectivamente.

    Para reproducir las imgenes se utilizan tres radiadores monocromticos en rojo (700 nm), verde (546.1 nm) y azul (435.8 nm), un poco separados de las frecuencias de mxima sensibilidad parapoder separar los espectros (en la prctica no son monocromticos).

    Sistemas de Radiocomunicacin 14

    Televisin Monocroma Una imagen bidimensional se descompone en elementos (pixeles)

    mediante transductores fotoelctricos. Las salidas de estos transductores y la informacin necesaria para

    reconstruir la imagen (seales de sincronismo) junto con el sonido forman la seal de TV.

    En el extremo transmisor la cmara explora la imagen lnea a lnea de izquierda a derecha y de arriba a abajo. Al finalizar cada lnea un rpido retroceso permite comenzar la nueva lnea. Al terminar una pantalla, un rpido retroceso del haz de exploracin permite comenzar la exploracin de la siguiente.

    En los sistemas de 625 lneas la pantalla se explora 50 veces por segundo, en dos campos entrelazados, con lo que se transmites 25 imgenes por segundo.

  • Sistemas de radiocomunicacin 8

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 15

    Estructura de trama 625/50

    Lneas impares 287.5

    Lneas pares 287.5

    25 lneas

    25 lneas

    Duracin de Lnea = 64 s

    12.45 s 51.55 s

    1.5 s

    18.5 s

    20 s

    40 s

    (767 pixeles/lnea) (aspecto 4:3)

    Sistemas de Radiocomunicacin 16

    Estructura de Lnea

    Sincr.

    Luminancia

    t

    64 s

    La resolucin horizontal es de 767 pixeles por lnea y se transmiten 625 lneas de imagen en 1/25 seg. El ancho de banda equivalente es de unos 7.4 MHz.

    Teniendo en cuenta las dimensiones del haz de electrones y la distancia media entre el observador y la pantalla, se transmite entre 4.2 y 6 MHz.

    El sonido utiliza una banda de 15 kHz. Se transmite en una subportadoramodulada en FM.

    100 IRE

    40 IRE

    La modulacin usada en sistemas terrenales es Banda Lateral Vestigial.

  • Sistemas de radiocomunicacin 9

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    TV Color. Espectro Banda Base

    Luminancia

    Crominancia

    fsc=3.579545 MHz

    Audio

    6.8 MHz

    +x

    x

    M

    R

    GB

    Osc. Subport.

    -90

    Sincr.Retornode lnea

    Y

    I

    Q

    Sistemas de Radiocomunicacin 18

    Codificador de vdeo El rgimen binario requerido por una seal RGB-HDTV de

    estudio, con 1080 lneas activas, 1920 muestras por lnea, 8 bits por muestra y 30 pantallas por segundo es de: 3x1080x1920x8x30 = 1.5 Gbps.

    Para difundir esta seal en canales de 6 MHz se requiere que la velocidad de transmisin se reduzca a unos 20 Mbps es decir por un factor de 75.

    Las tcnicas de compresin utilizadas para ello son: procesado adaptado a la fuente, reduccin de la redundancia temporal, reduccin de la redundancia espacial, explotacin del sistema visual humano y mejoras de la eficiencia de codificacin.

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    Sistemas de Radiocomunicacin 19

    Bloques y Vectores de Movimiento

    1 2 3 4

    5 6 7 8

    9 10 11 12

    13 14 15 1615

    12

    3 4

    56 7 8

    9 10 12

    1314

    16

    11

    Bloques de la imagen previa usados para laprediccin de la nueva

    Imagen previa despus deusar los vectores de movimientopara ajustar su posicin

    Sistemas de Radiocomunicacin 20

    Tramas I, P y B

    Intra-coded picture

    Predictivelly-coded picture

    Bidirectionally-coded picture

    B B B B B B B BI P P P P P I

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15Orden de Presentacin

    2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 12 11 14 13 16Orden de Transmisin

    Prediccinhacia atrs

    Prediccinhacia adelante

  • Sistemas de radiocomunicacin 11

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    Sistemas de Radiocomunicacin 21

    Modulaciones Analgicas

    AM

    Si se vara la amplitud la modulacin es AM

    FM

    Si se vara la frecuencia: modulacin FM

    PM Si se vara la fase: modulacin PM

    ( )( )tsentAts )()( = En una representacin polar del

    fasor tanto FM como AM cambian el ngulo y se denominan modulaciones angulares.

    ( ) ( )( )ttfsentAts += 2)()(

    Puede variarse la amplitud, frecuencia o fase de la portadora.

    Sistemas de Radiocomunicacin 22

    Modulacin AMCon una seal moduladora sinusoidal de frecuencia fm

    +

    ~

    BFPAM

    sen(ct)

    m x(t)x

    ~ Ec sen(ct)

    em+

    AM~

    sen(ct) AM

    Ec+em

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    Sistemas de Radiocomunicacin 23

    Espectro AM

    Requiere un ancho de banda doble del de informacin.Transmite potencia a la frecuencia de portadora que no transporta informacin.

    Sistemas de Radiocomunicacin 24

    Modulacin BLU (SSB)Para mejorar la eficiencia de transmisin de AM se suprime laportadora y una de las bandas laterales

    X

    ~

    BFP

    sen(ct)

    m(t) DSB-SC

    USB

    LSB

    Modulador Balanceado

  • Sistemas de radiocomunicacin 13

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    Sistemas de Radiocomunicacin 25

    Modulacin de Frecuencia La desviacin f de la frecuencia instantnea respecto a la frecuencia

    de portadora fc es proporcional a la amplitud instantnea de la tensin moduladora.

    VCOm(t) s(t)

    fc

    s t A t k mc ft

    ( ) cos ( )d==== ++++

    2

    0

    kf = cte de desviacin de frecuencia

    m t A tm m( ) cos====

    s t A t k Af

    sin t A t ff

    sin tc f mm

    m cm

    m( ) cos cos==== ++++

    ==== ++++

    f/fm es el ndice de modulacin mf

    Sistemas de Radiocomunicacin 26

    BW

    Seales y espectros FM

    0 20 40 60 80 100 120 14020

    15

    10

    5

    0

    5

    10

    .10 log P j

    j

    fc

    Portadora

    Moduladora

    Modulada

    BW ancho de banda de Carson

    ( ) ( )mmf fffmB +=+= 212

    Espectro infinito.

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    Sistemas de Radiocomunicacin 27

    Demodulacin FM

    ( )( )tAtnttAtx c cos)())(cos()( =++=

    El filtro de FI se supone ideal y su ancho de banda B permite el paso de s(t) con distorsin mnima

    )()(])([21)( tntmk

    dttdty outf +==

    El demodulador deriva (t) para obtener la seal moduladora

    fm-fm

    nout

    fRuido parablico

    2

    23

    =

    mm ff

    fB

    NC

    NS

    Intercambio C B

    Sistemas de Radiocomunicacin 28

    Modulacin Digital

    Para enviar informacin digital puede modularse la amplitud, la frecuencia o la fase de la portadora, en sistemas PAM, FSK y PSK respectivamente.

    Cualquier tipo de modulacin digital puede ser directa o diferencial segn la amplitud/frecuencia/fase de la portadora se determine por el estado de la seal moduladora o por el cambio de estado de la seal moduladora.

    La amplitud/frecuencia/fase de la portadora adopta un nmero finito M de valores.

    Modulacin digital es el proceso por el que los smbolos digitales se transforman en seales compatibles con el canal de comunicaciones.

    En las modulaciones paso banda la informacin modula alguna caracterstica de la portadora.

    El tiempo de transicin ms el tiempo durante el que la fase se mantiene constante se denomina periodo de smbolo y la onda transmitida se denomina smbolo.

  • Sistemas de radiocomunicacin 15

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    Sistemas de Radiocomunicacin 29

    Seales moduladas digitalmente

    Amplitud PAM

    Amplitud y Fase QAM

    Frecuencia FSK

    Fase PSK

    Sistemas de Radiocomunicacin 30

    Representacin fasorial

    Fase

    Amp.

    0 grad

    Cambio de Amplitud

    Phase0 drad

    Cambio de Fase

    Cambio de Frec.Cambio de Amplitud y Fase

    0 deg

    0 deg

    I

    Q

  • Sistemas de radiocomunicacin 16

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 31

    Constelaciones

    I

    Q

    I

    Q

    I

    Q

    2 PAM 4 PAM 8 PAM

    I

    BPSK

    Q

    IQPSK

    Q

    I8PSK

    Q

    I4QAM

    I16 QAM

    Q

    Sistemas de Radiocomunicacin 32

    Modulador IQ

    /2Portadora

    I:

    Q:

  • Sistemas de radiocomunicacin 17

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 33

    Demodulacin(((( )))) (((( ))))r t s t dtTs 10(((( )))) (((( ))))r t s t dtTs 20

    (((( )))) (((( ))))r t s t dtMTs0

    Elige el valormayor

    sealrecibida

    r(t)=s(t)+n(t)

    Decisin

    (((( )))) (((( )))) (((( ))))u t h t r dt==== 0El valor u(Ts) a la salida de un filtro ser igual al de la salida de los correladores si h(Ts- ) = s() -> Filtro adaptado.

    r(t) x0

    Ts Salida

    (((( ))))s t tc1 ==== cos ~

    Demoduladorde mxima verosimilitud

    Filtro adaptado

    Demodulador coherente

    Sistemas de Radiocomunicacin 34

    Comparacin entre esquemasEficiencia espectral:

    Hzsegbits

    WR

    Probabilidad de error:

    ( )

    QAMkM

    erfc

    PSKM

    senkerfc

    PAMkM

    erfcM

    M

    P

    b

    b

    b

    M

    ,12

    32

    ,

    ,1

    312

    MkbitpormediaSNRb

    2log==

  • Sistemas de radiocomunicacin 18

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    Sistemas de Radiocomunicacin 35

    Antenas Son los elementos transductores que convierten las

    ondas de corrientes o tenciones de las lneas de transmisin y guiaondas en ondas de radio y viceversa.

    Los tipos principales de antenas son Antenas de hilo (monopolos y dipolos)

    Usadas con coberturas omnidireccionales Antenas de bocina

    Alimentadores para reflectores Antenas de cobertura global desde satlites( BW ~ 17.4)

    Antenas reflectoras (simples y mltiples, centradas y descentradas -offset-)

    Haces estrechos, mltiples, haces contorneados. Arrays de elementos impresos, ranuras o bocinas.

    Sistemas de Radiocomunicacin 36

    Antenas simples: Dipolo y monopolo

    36

    /2Lnea bifilarbalanceada

    Dipolo

    Dipolo doblado

    Monopolo

  • Sistemas de radiocomunicacin 19

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 37

    Diagrama de Radiacin y GananciaRepresentacin de la intensidad de radiacin en cada direccin.

    Una antena istropa radia una onda esfrica con una potencia uniformePt/4 en cualquier direccin ( ,,,, ) del espacio. Pt es la potencia entregada a la antena.

    ==== ==== 0000

    ((((,,,,))))

    Pmax

    P

    Pt/4

    GANANCIA

    G PP

    G PP

    t

    m a xm a x

    t

    ( , ) ( , )

    ====

    ====

    4

    4En decibelios: G = 10 log(Gmax) dBi

    Una antena direccional radia una potencia P( ,,,, ) en la direccin ( ,,,, ).

    Sistemas de Radiocomunicacin 38

    Caractersticas del Diagrama

    0

    50

    FdB ( )

    250

    3dB//2 HPBW = 3dB

    SLCP

    XP

    Ancho de haz a 3 dB

    Nivel de lbulos secundarios

    Nivel de polarizacin cruzada

  • Sistemas de radiocomunicacin 20

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 39

    Diagrama de radiacin del Dipolo

    39

    Sistemas de Radiocomunicacin 40

    Diagramas de Antenas de Satlite

    CoberturaGlobal

    17.4

    Global

    Hemi-Global

    Zonal

    Zonal

    SpotSpot

  • Sistemas de radiocomunicacin 21

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 41

    rea Efectiva y PIRE

    AAe =2

    22max44

    ===

    DAAG e ==== ==== 0000

    Dimetro D

    La antena capta la potencia contenida en su rea de Abertura Efectiva Ae.

    Donde es la eficiencia (entre 0.6 y 0.8).

    Si la antena fuera perfecta y sin perdidas Ae = A = D2/4 . En la prctica:

    Distancia RPT PR

    GRGTAReff

    eR AFP =

    224 mW

    RPF T

    = 22 44 RPIRE

    RPGF TT

    ==

    4

    2R

    eGA =

    2

    4

    =

    RGPIREP RR

    24

    =

    RL p

    dBW][][][][ pRR LGPIREP +=

    Sistemas de Radiocomunicacin 42

    Reflectores de Estaciones

  • Sistemas de radiocomunicacin 22

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 43

    Reflector Parablico Descentrado

    Dimetro: D Altura Offset (Clearance): C ngulo Offset: 0 Semingulo subtendido: s Sistema de Referencia

    Alimentador: xf,yf,zf

    D

    C

    z

    y

    F

    2s0

    n

    zfyf

    (Plano del papel)

    xf

    Interseccin del Paraboloide de revolucin con un cono de eje 0 y ngulo s. La apertura es Circular. La figura presenta el corte por el plano vertical de simetra =90.

    Sistemas de Radiocomunicacin 44

    Reflectores Dobles Descentrados

    Elipsoide

    Ms utilizado por ser ms compacta

    CassegrainOffset

    Gregoriano Offset

  • Sistemas de radiocomunicacin 23

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 45

    Otras Configuraciones Reflectoras Utilizadas

    Antena Periscpica

    Bocina Reflector

    Foco del paraboloide=Vrtice de la bocina

    Reflectores de Rejilla

    Sistemas de Radiocomunicacin 46

    E

    Bocina Sectorial Plano H

    E

    Bocina Sectorial Plano E

    E

    Bocina Piramidal

    Bocinas Rectangulares

    Bocina Corrugada

  • Sistemas de radiocomunicacin 24

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 47

    Programa ASYRIOAlimentador y BFN Plana

    Sistemas de Radiocomunicacin 48

    Arrays (Yagui-Uda)Yagi de doble reflector

    Yagi de cuernos

  • Sistemas de radiocomunicacin 25

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 49

    Espacio Radioelctrico Comprende los recursos de espacio, tiempo y frecuencia.

    Las radiocomunicaciones se separan en alguna de estas magnitudes dependiendo de la tcnica de acceso mltiple utilizada

    Tiempo

    Frecuencia

    EspacioSeparacin en espacio

    Separacin en tiempo

    Separacin en frecuencia

    Sistemas de Radiocomunicacin 50

    Tcnicas de Acceso Mltiple FDMA: a cada usuario se le asigna exclusivamente una

    porcin del ancho de banda total durante todo el tiempo. TDMA: a cada usuario se le asigna todo el ancho de banda

    durante una fraccin de tiempo de forma cclica (p.e. una ranura en cada trama).

    CDMA: a cada usuario se le asigna un CODIGO y se le permite usar todo el ancho de banda todo el tiempo.

    f

    t

    FDMA

    t

    fTDMA

    t

    fCDMA

  • Sistemas de radiocomunicacin 26

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 51

    Acceso Mltiple y Duplexin

    45MHz

    200kHz

    4.6 ms 0.57 ms

    FDD

    30 kHz 45 MHz

    FDM

    ATD

    MA

    45 MHz

    1.25 MHz

    CD

    MA

    100 kHz

    2 ms

    300kHz

    5 ms

    0 1 2 3 0 1 2 3 0

    AMPSTACSNMTCT0CT1

    TDD

    GSMDCS1800IS-54PDC

    IS-95

    PHSDECT

    CT2

    Frec

    uenc

    ia

    Tiempo

    5 MHz

    Tx MS Rx MSW-CDMA

    Sistemas de Radiocomunicacin 52

    Transmisin DS-CDMA

    X X X X

    Canal

    Generadorde Cdigo Generador

    de CdigoSincroniz.de Cdigo

    LPF Integ.m(t) p(t)

    cos(ct) 2cos(ct)p(t)

    s(t) r(t) u(t) x(t) v(t)Rb=1/Tb

    Rc=1/Tc

    m(t)= 1 con Rb=1/Tb p(t)= 1 con Rc=1/Tc

    s(t)=m(t)p(t) cos(ct) r(t)= m(t)p(t) cos(ct)(2 cos(ct))= m(t)p(t) + m(t)p(t) cos(2ct)

    x(t)=m(t)p(t) p(t)=m(t)p2(t)=m(t)u(t)=m(t)p(t)

  • Sistemas de radiocomunicacin 27

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 53

    Acceso DS-CDMALa estacin receptora recibe la seal deseada s(t) superpuesta a las seales si(t)de los N-1 restantes usuarios. Por tanto:

    La seal a la salida del multiplicador de cdigo es por tanto

    Con lo que se vuelve a ensanchar el espectro de las seales interferentes, queya haba sido ensanchado en transmisin. Estas seales actan por tanto comoruido con una densidad espectral de potencia muy baja.

    Si J(t)cos ct es una seal interferente, a la salida del multiplicador se tendrsu espectro ensanchado actuando como ruido.

    (((( )))) (((( )))) (((( ))))r t s t s tii

    N

    ==== ++++====

    1

    1

    (((( )))) (((( )))) (((( )))) (((( )))) (((( )))) (((( ))))x t m t p t m t p t p ti ii

    N

    ==== ++++====

    2

    1

    1

    (((( )))) (((( )))) (((( )))) (((( )))) (((( ))))x t m t p t J t p t==== ++++2

    Sistemas de Radiocomunicacin 54

    Espectro Radioelctrico Es el conjunto de bandas de frecuencia usadas para

    radiocomunicaciones. Comprende las frecuencias entre 3 KHz y 3000 GHz

    Es un recurso natural limitado Su utilizacin cambia con la evolucin de las tecnologas y la

    introduccin de nuevos servicios

  • Sistemas de radiocomunicacin 28

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 55

    Bandas de Frecuencia

    300 a 3000 GHzOndas decimilimimtricas

    30 a 300 GHzOndas milimtricas (EHF)

    3 a 30 GHzOndas centimtricas (SHF)

    300 a 3000 MHzOndas decimtricas (UHF)

    30 a 300 MHzOndas mtricas (VHF)

    3 a 30 MHzOndas decamtricas (HF)

    300 a 3000 KHzOndas hectomtricas (MF)

    30 a 300 KHzOndas kilomtricas (LF)

    3 a 30 KHzOndas miriamtricas (VLF)

    Gama de frecuenciasBanda

    Sistemas de Radiocomunicacin 56

    Gestin del Espectro Es un recurso natural reutilizable pero escaso -> debe

    optimizarse su uso por el mayor nmero posible de usuarios

    Su gestin debe tener carcter internacional, a nivel de la UIT y se instrumenta en el Reglamento de Radiocomunicaciones (RR)

    Las bandas de frecuencia se atribuyen a servicios en las CMRs (Cuadro de Atribucin de Frecuencias del RR)

  • Sistemas de radiocomunicacin 29

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 57

    Cuadro Nacional de Atribucin de Frecuencias (CNAF) Inspirado en el Cuadro Internacional del RR Traslada al mbito nacional las atribuciones de las

    diferentes bandas a los servicios contenidos en el RR Recoge modificaciones consecuencia de Decisiones y

    Recomendaciones a nivel Europeo (Conferencia Europea de Administraciones Postales y de Telecomunicaciones CEPT)

    Sistemas de Radiocomunicacin 58

    Servicios de RadiocomunicacionesLos servicios radioelctricos de mayor inters social son:

    Servicios Mviles (Terrestre, Martimo, Aeronutico)

    Servicios Fijos (Radioenlaces, WLL, LMDS)

    Servicios de Radiodifusin (Sonora y TV)

    Servicios por Satlite (Mviles y de Radiodifusin)

  • Sistemas de radiocomunicacin 30

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 59

    Servicios de Difusin

    Para 36 millas de alcance: 4 KW

    Radar Martimo

    UHF (470 a 862 MHz) hasta 1 KW (500 W en SFN)Digital

    VHF (174-230 MHz) UHF (470 a 862 MHz) 1 a 100 kWAnalgica

    Difusin de TV

    1467,5 a 1492 MHz (mbito local)

    195 a 223 MHz (mbito nacional y regional) hasta 1 KWDAB

    Tipo C de hasta 50 W

    Tipo B de hasta 150 W

    Tipo A con PRA de hasta 500 WFM (87.5 a 108 MHz)

    531 a 1602 KHz con PRA de 1 a 1000 KW (Arganda)AM en Onda Media

    3 30 MHz PRA Megavatios (Radio Exterior de Espaa)AM en Onda Corta

    Difusin sonora

    Potencias radiadasServicio

    Sistemas de Radiocomunicacin 60

    Balance de Enlace: Relacin C/N

    2

    23

    =

    mm ff

    fB

    NC

    NS

    Ap

    RR LL

    GPIREP

    = IFkTBN =La potencia recibida es: El ruido total es:

    Por tanto la C/N ser:Ap

    R

    IFAp

    R

    LLTGPIRE

    kTBLLGPIRE

    NC 11)()(

    )(=

    =

    En sistemas digitales, p.e. BPSK:

    En sistemas analgicos FM: )(2 mffB +=

    RB

    NC

    BNCT

    NE b

    o

    bb ===

    =

    NCfBER

  • Sistemas de radiocomunicacin 31

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 61

    Objetivo de calidad

    30

    35

    40

    45

    50

    4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

    S/N b.e.S/N b.a.

    C/N

    S/N0.1

    0.000001

    PB ( )EbNo

    120 EbNo

    C/N

    BER

    Los demoduladores funcionan por encima de un umbral mnimo de C/N:FM de banda estrecha: (C/N)min > 5 dBFM de banda ancha : (C/N)min > 11 dB (umbral extendido 8.5 dB)BPSK (BER 10-5): (C/N)min > 10 dB

    La interferencia puede considerarse como ruido (caso peor): N=NoB + I

    Sistemas de Radiocomunicacin 62

    Cobertura contnua

    EB

    u

    v

    (u1,v1)

    (u2,v2)

    D

    3R

    R

    Los ejes forman 60y la distancia unitariaes 3RLa distancia entre dos celdas es D i ij j2 2 2==== ++++ ++++

    donde i = u2 - u1 y j= v2 - v1son enteros

  • Sistemas de radiocomunicacin 32

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 63

    Efectos de la Interferencia C/I

    Deseado

    R

    Nivel relativo

    Distancia relativa0.1 1 10 100

    1010.10.010.001

    R D

    (D-R)/R

    Nivel de portadora C

    Nivel de interferente I

    C/I

    Interferente

    RD

    Sistemas de Radiocomunicacin 64

    Distribucin de canales

    n

    RD

    IC

    NRD 3====

    La relacin C/I producida por las clulas interferentes puede aproximarse por:

    La relacin entre la separacin mnima entre dos coclulas D y el radio R de las clulas se relaciona con el nmero de clulas N que forman el racimo como

    Los canales se reparten entre un conjunto de clulas que forman un racimo. Este racimo se extiende al resto de clulas formando un patrn de repeticin celular.Dos clulas que tienen los mismos canales se llaman coclulas y estn separadas D.

    ====

    ICN

    32

    siendo n el exponente de prdidas (2 en espacio libre, 4 en tierra plana

    Por tanto, considerando 6 clulas interferentes y tierra plana (n=4), se obtiene:

    Para un sistema analgico C/I =18 dB y Nmin=7 mientras que para un TDMA digital C/I = 9 dB y Nmin = 3. Para un CDMA con C/I = -15 dB el valor de N es 1.

  • Sistemas de radiocomunicacin 33

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 65

    Incremento de la CapacidadCuanto menor sea N ms canales habr por clula y mayor ser la capacidad.

    Cuando no se puedan distribuir ms canales se pueden usar clulas ms pequeas aumentando la capacidad por km2. Se realiza mediante subdivisin celular.

    La sectorizacin consiste en dividir la clula en un cierto nmero de sectores (3), cada uno de ellos con un conjunto diferente de canales e iluminado por una antena directiva. Cada sector puede considerarse como una nueva clula. Disminuye la Interferencia Cocanal => Pueden usarse racimos menores => Aumenta el nmero de canales por clula y la Capacidad

    Sistemas de Radiocomunicacin 66

    Evolucin de las Redes Mviles

    U

    P

    T

    MOVILESTERRESTRES

    MOVILES PORSATELITE

    3 generacin

    AMPS,TACS

    HAZGLOBAL

    (GEO)

    ANALOGICO

    1 generacin

    1994 2000

    2 generacin

    DIGITAL

    GSM, DECT, ...

    HACESMULTIPLES

    (GEO)

    IMT2000

    UMTS

    HACESMULTIPLES(NO-GEO)

  • Sistemas de radiocomunicacin 34

    RADIACIONES ELECTROMGNETICAS:SALUD Y SOCIEDAD

    Sistemas de Radiocomunicacin 67

    GSM, GPRS y UMTS

    WMSC HLR/AuCEIR

    PSTN

    SS7

    BSCBTS

    INFRASTRUCTURA GPRS

    Ruter

    LAN

    Servidor

    Empresa 1

    Ruter

    Empresa 2

    BorderGateway (BG)

    Serving GPRSSupport Node(SGSN)

    Lawful InterceptionGateway (LIG)

    OperadoresPLMN

    GPRSbackbonenetwork

    (IP based)

    Internet

    Gateway GPRSSupport Node(GGSN)

    Charging Gateway (CG)

    Billing System

    Internet

    Servidor

    BSRNC

    IWU