Radioenlaces Terrenales Del Servicio Fijo

[email protected] 8.1

Radiación y Radiocomunicación

4º Ingeniería de Telecomunicación

Tema 8: RADIOENLACES TERRENALES DEL SERVICIO FIJO

04 de marzo de 2008

Juan José Murillo Fuentes


BibliografíaBibliografía básica:

• Estas transparencias están basadas en el capítulo 5 del libro “Transmisión por radio” del prof. Hernándo Rábanos, ed. Ramón Areces 2003.

Bibliografía adicional:• “Radio system design for Telecommunications”, Roger L. Freeman.

Wiley scd ed.

© Copyright 2005. Si utiliza este material para generar algún otro cítelo comoJ.J. Murillo-Fuentes. “Radioenlaces terrenales del servicio fijo. Transparencias de la asignatura radiación y radiocomunicación.“ Universidad de Sevilla. 2005


Tema 8: RADIOENLACES TERRENALES DEL SERVICIO FIJO

Introducción8.1 Estructura general de un radioenlace8.2 Planes de frecuencias: bandas y asignación de frecuencias 8.3 Diagramas de bloques de equipos 8.4 Dispositivos de microondas y antenas8.5 Parámetros básicos de un radioenlace8.6 Anchura de banda8.7 Datos de propagación necesarios para el cálculo del enlace 8.8 Desvanecimiento multitrayecto8.9 Diversidad 8.10 Calidad y disponibilidad 8.11 Trayecto Digital Ficticio de Referencia para radioenlaces digitales 8.12 Calidad de radioenlaces digitales8.13 Interferencias 8.14 Protección de los radioenlacesRepaso Radio DigitalEjemplos y Equipos


Radiación y RadiocomunicaciónTema 8. RADIOENLACES TERRENALES DEL SERVICIO FIJO

Introducción

8.I Estructura general de un radioenlace: equipos, planes de frecuencias, antenas, parámetros básicos, ...

8.II Cálculo del enlace: Desvanecimiento multitrayecto y Diversidad

8.III Calidad y disponibilidad Trayecto Digital Ficticio de Referencia para radioenlaces digitales Calidad de radioenlaces digitales

8.IV Interferencias

8.V Protección de los radioenlaces


8.0 IntroducciónRadioenlace: a cualquier interconexión entre terminales de telecomunicación efectuada por ondas radioeléctricas.

• Terminales Fijos: radioenlaces del servicio fijoMóvil: sistemas o servicios móviles

• Situación de terminalesTodos en la tierra: radioenlaces terrenalesUno o más repetidores en satélite: radioenlace espacial o por satélite

Radioenlaces terrenales del servicio fijo: sistemas de radiocomunicaciones entre puntos fijos situados sobre la superficie terrestre, que proporcionan una capacidad de transmisión de información con unas características de disponibilidad y calidaddeterminadas.


8.0 IntroducciónFrecuencias: 2-50 GHz : enlaces de microondas.Sistemas modulados, con multiplexación.Radiocanal: pareja de portadoras ida y retorno. Se asocia a la idea de circuito de telecomunicación dúplex a 4 hilos.Clasificación atendiendo a la modulación de esta portadora

•• RadioenlacesRadioenlaces analógicos, analógicos, Modulación: FMSeñal moduladora: Múltiplex telefónico (hasta 2700 canales telefónicos), una Señal de Video (0 a 5 Mhz), una señal radiofónica FM

• Radioenlaces digitales, Modulación: B-PSK, 4-PSK, D-PSK, OQPSK, MQAM,...Señal moduladora

video, audio, datos,un múltiplex digital 64 Kbits/s ITU-T (antiguo CCITT), o múltiplex de orden superior PDH y SDH, Capacidad: baja hasta 2Mb/s, media hasta 8, alta si ≥ 34 Mbits/sg.


8.0 IntroducciónPropagación troposférica

• Repetidores• Vano: sección del enlace radioeléctrico entre un terminal y un repetidor, o

entre dos repetidores. Si f <10GHz, se despeja al menos un 60 % de la primera zona de Fresnel y en condiciones normales de refractividad atmosférica: límite ≈80 Km.Si f >10GHz, la atenuación por lluvia limita la distancia: límite≈30 KmEconómicamente, interesan vanos de la mayor longitud posiblePero, hay que tener en cuenta desvanecimiento es proporcional a d (Rec ITU 530)El problema: ¿Longitud óptima del vano?

Existen radioenlaces con propagación por dispersión troposférica: “radioenloaces transhorizonte”

• Allí donde los repetidores tengan una difícil colocación• Alcance de 200 Km• Problemas: elevadas potencias, grandes desvanecimientos: terminales caros.• Alternativa: radioenlaces por satélite.


8.0 IntroducciónAntenas muy directivas (relación delante-atrás) permiten

• Reutilización del mismo par de frecuencias en cada vanoLimitación de recursos espectrales:

• Planes estrictos de canalización: aumenta distorsión, ISI,...Solución: codificación, igualación.

Ventajas e inconvenientes de un radioenlace• Ventajas (no hay que poner el medio)

Inversión reducidaInstalación rápida y sencillaConservación más económica y de actuación rápidaSe superan bien las irregularidades del terreno

• Inconvenientes (acceso a emplazamientos elevados)Necesidad de visibilidad directaAcceso adecuado a repetidor, energía, ...La segregación de canales no es tan flexibleLinealidad en repetidoresAnchos de banda reducidos comparado con fib. óptica


8.1 Estructura general de un radioenlace¿Qué partes tiene un radioenlace?

¿Qué nomenclatura se utiliza para ellas?

¿Cuándo fallan?

¿Qué mecanismos se contemplan para hacer frente a fallos?

►Indice


8.1 Estructura general de un enlace

Rp1reflector

Rp2TA

TBVano 1 Vano 2 Vano 3

MVX

TR

Supervisión

R-TT-R

Supervisión

R-TT-R

Supervisión

RT

Supervisión

MVX

f1

f2

Terminal A Terminal B

!!


8.1 Equipos y elementos de reservaEstaciones terminales y estaciones repetidoras intermedias con sus equipos transceptores

• Transceptores (TRX): equipos transmisores-receptores en el mismo bastidor, compartiendo el mismo sistema radiante.

Las estaciones intermedias pueden ser • Estaciones nodales: se baja a banda base y se pueden extraer-introducir

canales (“drop-in”).

• Repetidores activos: se amplifica en FI y se reenvía• Repetidores pasivos: la señal se reenvía, en otra dirección, tal como ha

llegado. Son reflectores (espejos), back to back,...

Rp1

Nodo1TA

Sección de conmutación:Control, protección y supervisión


8.1 Equipos y elementos de reserva: Back-to-back

Radioenlace

Sector GSM

Co

pyr

igh

t ©

mu

ril

lo2

00

7

Típico en sistemas de señalización ferroviarios

Co

pyr

igh

t ©

mu

ril

lo2

00

7


8.1 Equipos y elementos de reservaSistema de comunicaciones “en serie”: un corte en un vano inutiliza el sistema completo.

• Y se exige una elevada disponibilidad:Redundancia

elementos de reserva: equipos (averías) y canalestécnicas de diversidad (desvanecimientos)

Sistemas de supervisiónElementos de reserva

• Equipos de “protección” o “reserva activa” (stand-by)• Sistemas “M+N”: M canales activos y N de reserva

Muy usuales sistemas 2+1 y 3+1.Conmutación

Por separado en cada sentidoautomática (sistemas de supervisión) o manual (mantenimiento).En FI (ciclo conmutación más breve) o en BB

• Utilizados por: degradación señal referencia, ruido elevado, BER alta.


8.1 Equipos y elementos de reservaSistemas de supervisión

• Canales de servicio: canales reservados para la comunicación entre personal de mantenimiento

• Telecontrol: obtener la máxima información sobre el posible estado del radioenlace en un momento determinado (estación no atendida ⇒ central)

• Telemando: envío de información a las estaciones no atendidas en permanencia (estación no atendida ⇐ central)

• Señales de control del sistema de conmutación

►Indice


8.2 Planes de frecuencias: Bandas y asignación¿Cómo asignar las distintas frecuencias de portadora en cada vano del enlace para cada radiocanal?

•¿Deben de tener alguna separación?

•¿Qué papel juegan las antenas?

•¿Y la polarización?

¿Qué es el plan de frecuencias?

¿Está regulado?

►Indice


El plan de frecuencias fija, entre otras cosas, las frecuencias de las portadoras (Tx-Rx) del radiocanal.Hay que tener en cuenta

• Pt-Pr ≈ 60 a 90 dB• Pueden existir acoplos• La directividad de las antenas en repetidores.

Plan a 2 frecuencias: una para cada sentido de la transmisión del vano.

• Hay posibilidad de interferencia hacia atrás y hacia adelante • Se cambia la polarización en cada vano

8.2 Planes de frecuencias: portadoras

f2

f1

f1

f2

f1

f2

atrásdelante

Frecuencias suficientemente separadas

H H V V H H


8.2 Bandas de frecuenciasEn el Reglamento de Radiocomunicaciones (2001, ITU-R) se asignan al servicio fijo las bandas: 2,4,5,6,7,8,10,11,12,13,14,15,18,23,27,31,38,55 GHz

http://www.itu.int/ITU-R/publications/publication.asp?product=rr2001&lang=s(previo pago) y

http://www.mityc.es/NR/rdonlyres/E322047D-8EBB-4A46-891F-6AE592606CC3/0/notasrr.pdf

Atendiendo a este Reglamento, el Cuadro Nacional de Asignación de Frecuencias (CNAF) elaborado por la Secretaría de Estado de Telecomunicaciones y para la Sociedad de la Información (SETSI) -Antigua Secretaría General de Comunicaciones (SGC)- recoge los distintos usos de las bandas, y entre ellos los de los radioenlaces del servicio fijo.

http://www.mityc.es/Telecomunicaciones/Secciones/Espectro/cnaf/ (Ultimo: 2005)

Hoy día existe saturación por debajo de 10 GHz, y se han asignado nuevas bandas, por encima de los 17 GHz, hasta llegar a los 50 GHz


Ejemplo 1: Radioenlace del Servicio Fijo



CNAF 2005:



Figura 10

[email protected] 8.21 53

Ejemplo 2: CNAF, UN-85: ¿Qué son estas frecuencias?


Ejemplo 2: CNAF, UN-85: ¿Qué son estas frecuencias?CNAF 2002: NOTAS UN - 85Banda de frecuencias 2400 a 2483,5 MHz.Estas frecuencias podrán ser utilizadas en redes de área local para la interconexión sin hilos entre ordenadores y/o terminales y dispositivos periféricos para aplicaciones en interior de edificios.La potencia total será inferior a 100 mW (PIRE). Otras condiciones de uso han de ser conforme a la Recomendación CEPT/ERC 70-03 Anexo 3.Esta utilización se considera de uso común.Esta banda de frecuencias también podrá utilizarse para aplicaciones generales de baja potencia en recintos cerrados y exteriores de corto alcance.La potencia radiada máxima será inferior a 100 mW.Esta utilización se considera de uso común.En ambos casos, las características radioeléctricas de estos equipos se ajustarán a las especificaciones ETSI ETS 300 328, ETS 300 440 o bien al estándar específico, si es el caso y en base a lo anterior deberá realizarse la correspondiente evaluación de la conformidad.Se puede consultar el del 2005 en http://www.mityc.es/NR/rdonlyres/585CE878-E35E-43B6-B161-C43AEFE16410/0/notas_UN_junio2005.pdf


8.2 Bandas de frecuencias: enlace digitalLas bandas por debajo de 10 GHz están saturadas,

Banda Gama de Frecuencias

(GHz)

Separación de Canales (MHz)

Recomendación UIT-R Serie F

18 17.7-19.7 220-110-55-27.580-40-20-10-6

595

23 21.2-23-6 112 a 3.5 637 27 24.25-27.5

27.5-29.5 112 a 3.5 112-56-28

748

31 31.0-31.3 25-50 746 38 36.0-40.5 3.5-2.5

112 a 3.5 749


8.2 Planes de frecuencias: Bandas y asignación¿Qué más cosas fija el plan de frecuencias aparte de las bandas?

• El plan de frecuencias recoge para cada banda, Su frecuencia central

Su anchura

Número de radiocanales

Las portadoras asociadas a cada canal

Separación entre frecuencias adyacentes y entre las frecuencias extremas y los bordes

Polarizaciones de cada portadora

Tipo y calidad de radioenlace

Objetivos?• Optimizar la utilización del espectro• Minimizar interferencias• Otros: facilitar interconexión en circuitos internacionales, intercalado de

radiocanales adicionales, transmisiones mixtas analógicas-digital

H V H V H V H V H V


8.2 Planes de frecuencias: enlace digitalEjemplo de plan para radioenlace digital: Rec 636 (14 GHz)

• Separaciones posibles entre canales 14 ó 28 MHz: 32 ó 16 radiocanales

• Pequeña capacidad:

1 2 3 16 1’ 2’ 3’ 16’

14.400GHz 70MHz 15.350GHz

17MHz 23MHz

28MHz

950MHz

1 2 3 4 1’2’ 3’ 4’


8.2 Planes de frecuencias: enlace digitalLas frecuencias de portadora se suelen calcular a partir de un conjunto de expresiones, función de una frecuencia de referencia

Estas expresiones, para el caso 28 MHz-16 radiocanales son

fn= fr + 2 688 + 28nfn’= fr + 3 626 -28·(16 - n)

fr = 11 701 MHz

►Indice


8.3 Diagrama de bloques de equipos8.4 Dispositivos de microondas y antenas

¿Qué interfaces tiene un equipo?

¿De qué elementos consta?¿Qué arquitectura tienen?

¿Qué es un transceptor?

¿Qué es un front-end o cabecera?

¿Por dónde pasa una señal desde su modulación hasta su demodulación? ¿Qué elementos comparten los radiocanales?

¿Qué diferencia hay entre un repetidor y un nodo?¿Qué arquitectura tienen?

¿Cuáles son los dispositivos que forman parte de un radioenlace del SF?

• ¿Líneas de alimentación?

• ¿Antenas?►Indice


8.3 Diagrama de bloques de equiposElementos: VF, BB, RF, FI, MUX, M y D, Tx, B (branching), C, F(feeder), DX, f1 y f2


Transceptor: Tx-Rx en el mismo bastidorFront-end: cabezal o cabecera

8.3 Diagrama de bloques de equipos

T. Señal Mod Up-Conv

S/NPe

LTR

FI

Amp Filtro

T. Señal Dem D-Conv LNA FiltroAmp FI

LbGTLTT

PT

Fn

UEb/NoC/N

GR

PR

R

Banda Base

CabeceraCAG


Diagrama de bloques de un repetidor

Diagrama de bloques de un nodo• Para regeneración señal (BB)• Para “drop-in”

8.3 Diagrama de bloques de equipos

RF D/C FI U/C PADXDX

RF D/C FI U/C PADXDX

Dem MX Mod

BBBB


8.4 Dispositivos de microondas y antenasCircuitos de acoplo y alimentadores

• De acoploCirculadores, Filtros, Polarizadores, Duplexores

• AlimentadoresLíneas coaxiales:

hasta 3 GHz, flexibles y fáciles de instalarConductor interno-dieléctrico-conductor exterior: 50 ohm

Guiaondas: modo fundamental, f >3GHz

Tipo Banda de Frecuencias (GHz) Atenuación (dB/m) R 40 3.2-50 0.024 R 58 4.6-7.15 0.041 R 70 5.4-8.5 0.055

Atenuación (dB/m) Tipo 1 GHz 3 GHz

7/8’’ 0.039 0.072 15/8’’ 0.021 0.039


8.4 AntenasAntenas reflectores de bocina o paraboloides,

• Para f> 2Ghz, D<3mSon parámetros de interés

• Ganancia isótropa (parabólica)

• Anchura de haz (3 dB)

• Diagrama de radiación

)()(2170º

mDGHzfDBW ==

λ

20.4 10 log 20 log (m) 20 log (GHz)TG D fη= + + +

( )2D

gπ

ηλ

=


8.4 Antenas: Diagrama de envolvente


8.4 Antenas: repetidores pasivosBack-to-back

Reflector plano

Montaje periscópico

( )

( )( )2

1 22

1 2

4 1

cos 2

Tp

R

P d dl

P g gab

π

α= = ⋅

41 2

4

1

4 1Tp

Ri

i

P d dl

Pg

πλ

=

⎛ ⎞⎟⎜= = ⋅⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠∏

Rp

PTPR

12

34

d1 d1

PTPR

d1d2

α

obstáculo

a x b( )2 2

4cos( /2)ab

πσ α

λ=

►Indice


8.5 Parámetros de un radioenlace8.6 Ancho de banda

8.5

•¿Qué parámetros intervienen en un radioenlace?

•¿Qué notación usamos?

•¿En qué puntos están referidos?

•¿Qué es un hipsograma?

8.6•¿Qué ancho de banda tiene la señal transmitida (Analog y Dig)?

►Indice


8.5 Parametros básicos de un radioenlaceSon aquellos involucrados en la ecuación de FRIIS:

• Donde intervienen directamentePotencia entregada: Potencia de transmisión, PT (dBm)Pérdidas en los circuitos de acoplamiento LTT LTR (dB)

Ganancias de las antenas, GT GR (dB)Pérdidas básicas de propagación Lb (dB)Potencia recibida PR (dBm) definida a la entrada del Amplificador RF.

• E indirectamente, en la potencia recibida,El ruido, Factor de Ruido

del Rx, FR (dB) del sistema FS (dB)

La relación portadora ruido PR /N=C/N (dB)

TTDFTTT lLL α+=RRDFRTR lLL α+=

TRRBTTTTR LGLGLdBmPdBmP −+−+−= )()(


8.5 Parametros básicos de un radioenlace,...Potencia mínima utilizable o sensibilidad U (dB)Relación señal/ruido S/N (dB) o portadora/ruido C/N (dB) Relación Energía de bit/densidad espectral de potencia Eb/No (dB)Probabilidad de error, Pe

LTT

GT Lb GT

F

CAG

LTR

Tx Rx

Hipsograma


Relación C/N: Esquema Tx Rx, Figura 2.14, pp 80

rtraras fffff +−= 1 rxtrar

soF gll

BfkTN 1=

so

r

ARF

F

trarso

dr

RF

F

F

F

BfkTp

NC

llfBkTp

NC

NC

====trarrxso

rxdr

F

F

llgBfkTgp

NC

/=

TxCIRCUITO

DE ACOPLO

CIRCUITO DE

ANTENA

T T’ AT RxFR

GRX

CIRCUITO DE

ACOPLO

CIRCUITO DE

ANTENA

RR’AR

petPT

p’t pt

Ltt Lat Dt Lb Dr

pr p’r pdrPR

LtrLar

Gt Gr

PIRE

F

OJO!: En R, si fa=1 (Ta=To), entonces s s ar tr rRf f l l f= =


En resumenLa sensibilidad en el punto AR, tal como se dio en Tema 4:

• Para el caso analógico se tiene fórmula análoga• Si queremos calcular el margen del sistema:

La sensibilidad en el punto R:• Si queremos calcular el margen del sistema:• Ó

Donde se observa que todo queda igual, al restar lo mismo en los dos términos

• De forma “elegante” se suele definir la figura de ruido “referida” en R:

• Y se calcula:

min 0 min| / | 10 log( ) 174( / )r b s bP E N F V dBm Hz= + + −

1 1s s a ar tr r a ar tr rARf f f f f f f l l f= = + − = + −

min min| |r r et tt at t b r rM P P P L L G L G P= − = − − + − + −

min min| |dr r ar trP P L L= − −

( )min min| |dr dr et tt at t b r ar tr r ar trM P P P L L G L G L L P L L= − = − − + − + − − − − −

s s ar trR ARF F L L= − −

min 0 min| / | 10 log( ) 174( / )dr b s bRP E N F V dBm Hz= + + −


8.6 Ancho de BandaANCHURA DE BANDA

• Sistemas analógicos, Señal vídeo en FM

Δfcc Excursión pico a pico señal moduladora (Rec ITU-R 276: 8MHz)fv Frecuencia máxima de video (Sistemas B y G, 5MHz)

TV: vídeo y audio

QuedaSe aproxima Δfcmm≈ Δfcc y fmm ≈ fsm

• Sistemas digitales: banda lateral/residual, velocidad binaria, número de niveles, conformado de pulso,…

MHz182)(2 =+Δ=+Δ= vccvc ffffB

( ) ( ) RVFKM

VT

B bbs

⋅⋅⋅=⋅⋅+⋅=+

=2log1111 αα ( )MTT bS 2log=

fmmfv fS1 fS2

mmcmm ffB 2+Δ=smcc ffB 2+Δ=

fsm

►Indice


8.7 Diseño de un radioenlace• ¿Qué pasos hay que seguir en el diseño de un radioenlace?• ¿Qué factores intervienen?• ¿Cómo se protege el enlace frente a desvanecimientos de factor

k?=¿Alturas de antenas?• ¿Cómo se protege el enlace frente a desvanecimientos multitrayecto?

8.8 Desvanecimiento Multitrayecto• ¿Qué efectos tiene sobre el enlace?• ¿Qué mecanismos pueden paliarlos?

8.9 Diversidad• ¿Qué tipos hay de diversidad?• ¿Qué ventajas incorpora la diversidad?• ¿Qué papel juega el Procesado de señal?• ¿Qué es el factor de mejora?

►Indice


8.7 Datos de propagación necesarios para el cálculo de radioenlaces

El problema se reduce al cálculo de las pérdidas básicas,

• Espacio libre, difracción, desvanecimiento, ángulos, precipitaciones, gasesLa metodología en el diseño de un radioenlace queda

• 1. Análisis de la geometría del perfil: determinar altura de las antenas• 2. Evaluar Pérdidas Adicionales debidas a atmósfera:

desvanecimiento factor kAtenuación debida a gases atmósféricos

• 3. Cálculo atenuación por lluvia• 4. Estudio de la despolarización• 5. Estudio de desvanecimientos multitrayecto: plano y selectivo• 6. Protección contra desvanecimientos multitrayecto: Técnicas de

diversidad

gpaddibfb LLLLLLL +++++=



1.- Cálculo de alturas de antenas• Mínimas necesarias para asegurar la transmisión en

Condiciones normales (pérdidas por difracción tolerables)Condiciones anómalas (Pb pequeña de pérdida de visibilidad)

• Rec ITU-R PN 530 (sin diversidad)1. k (k=4/3) → ht, hr : despejamiento = R12. k(0,1%) → ke (efectivo, rebasado el 99.9%) para el mes más desfavorable, Figura 3.23

Nuevo cálculo de alturas ht, hr con ke para a) Clima templado:

» despejamiento= 0,0R1 obstáculo aislado (incidencia rasante)» despejamiento= 0,3R1 obstáculo redondeado

b) Clima tropical: » despejamiento= 0,6R1 si d > 30 km

3. hT y hR son los valores máximos obtenidos en 1. y 3.• Si salen cero: 10-15 m

Despejamiento respecto a entorno inmediatoSeguridad y protección de la instalación



2.- Pérdidas Adicionales• Atenuación por gases y vapores (f > 10 GHz)• Difracción por factor k, se calcula para ke

3.-Atenuación por lluvia (f > 6,7,10 GHz) → p% de tiempo, indisponibilidad4.- Despolarización

5.- Se produce por reflexión en el suelo o por reflexión en la atmósfera (debido a cambios en el índice refracción)

• Aumenta con frecuencia y distanciaEfecto de la selectividad

• RE Digitales:ISI → BER ↑ , despreciable vb <10 Mbps e importante vb >20 Mbps

diversidad+igualación+codificaciónNo mejora a potencia ↑

Recuperación de portadora: error de fase = giro en la constelaciónTemporización: no en la máxima abertura del diagrama de ojo

8.8 Desvanecimiento multitrayecto

[ ]3.2 0.97 0.032 0.00085 /10( ) (1 ) 10 (%)

Método 1 de la recomendación ITU-R 530

Lf h FpP F K d ε − − −= ⋅ ⋅ + ⋅


Efecto ISI en Diagrama de Ojo

4 6 8 10 12

x 10-6

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

time (second)

ampl

itude

Eye-Pattern Diagram

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

x 10-5

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

time (second)

ampl

itude

Eye-Pattern Diagram


8.8 Desvanecimiento multitrayectopor reflexión en suelo

6.- Ya se vió en tema 7. Soluciones: • Diversidad, • Inclinación de las antenas (RR en mínimo diagrama radiación), • Desplazamiento del punto de reflexión, • Apantallamiento RR• Sistemas antireflectantes: se ponen en fase (con φ) los RD y se calcula s

para cancelar la suma de RR.

φ

s

θ

θ

πθλπδ =⋅⋅= sen2 s

Rx

DF

HRD

RR

Alturas antenas


8.9 Solución: DiversidadDiversidad: enviar información por caminos radioeléctricos diferentes

• Espacial, • de frecuencia, • de ángulo, • de polarización, • de ruta

Según el tipo de procesado de Señal de los distintos caminos:• Conmutación• Combinación

Interesa correlación pequeña entre distintas señales a procesar

Ventajas:• Reduce el % de tiempo de desvanecimiento• Aumenta la fiabilidad (redundancia)• Mejora la S/N o la BER


8.9 Diversidad EspacialCaracterísticas

• Poco probable un doble desvanecimiento• Una sola frecuencia• Redundancia sólo en Recepción: Fiabilidad en Rx.• Se aconseja una distancia vertical de

λλ 1504

≥=Δhdh

TX

RX

RX

Procesador

f1

f1

Δh

h: altura del transmisor


8.9 Diversidad Espacial

En sistemas digitales las antenas pueden ir más juntas


8.9 Diversidad de FrecuenciaEl periodo de desvanecimiento difiere para frecuencias separadas entre 2-5%. En la práctica (escasez de frecuencias) se separan un 1-2%

• Cuando una se desvanece la otra frecuencia no.Redundancia Tx y Rx: Aumenta fiabilidad Inconveniente: usar otro radiocanal (espectro es bien escaso y caro)

BR

RX1

BR Procesadorf1

f2

RX2

TX1

TX2

Rama1

Rama2


8.9 Diversidad Espacial – Frecuencia (Montaje Mixto)

Cuando la separación de frecuencia no sea suficiente

RX1

BR

Procesador

RX2

Rama1

Rama2f1,f2

ΔhBR

Tx1

Tx2 f1,f2 RX1

BR

RX2

Rama3

Rama4


TX1F1

RX1F3

RX4F4

RX2F3

TX2F2

RX3F4

TX1F3

RX1F1

RX4F2

RX2F1

TX2F4

RX3F2

Diversidad cuádruple: casos muy complicados, como largas distancias en mar.

Diversidad de trayecto: lluvia. (circunstancias excepcionales)Diversidad de ángulo: se juega con haces de antenas

8.9 Diversidad: otrosD

iv. e

spac

ial

Div

. fre

cuen

cial

Div

. esp

acia

l

f1

f1f3

f3

f2

f2f4

f4


http://www.gaips.upv.es/PWire.htm

Récord máxima distancia para radioenlace: 100 mW, 11Mbps, 2.5GHz¿Es casualidad que sea sobre mar...?


8.9 Diversidad con Trat. SeñalSelección por conmutación:

• Se elige la señal mejor.Mayor intensidad

• Proceso de conmutación:Microinterrupción (<10 μsg)Ruido de conmutación

• Sencillo y económicoSelección por combinación: lineal y de relación máxima

• RF/FI versus BB: poner en fase las señales

• Suma (Combinación lineal)Se suman las señales en BB y en faseSi Pi<<Pj (6dB) se desprecia la primera.

• Combinación lineal ponderada.Se maximiza s/n

( )( )

( )2 2

2 2

, 1, 2,...

i i

ri

i r

x xsn Mnn

n n i M

= =

= =

∑ ∑∑


8.9 Mejora por diversidadBeneficios ya vistos: aumenta fiabilidad, mejora S/N o BER y reducción del tiempo de desvanecimientoFactor de mejora

• Diversidad de espacio (ITU-R PN 530), banda estrecha sobre tierra

F: Profundidad de desvanecimiento para el trayecto no protegido (dB)V: |G1-G2| con G1 y G2 (dB) ganancias de antenas terminalesd: longitud del trayecto (km) (43 ≤ d ≤ 240)f: frecuencia (GHz) (2 ≤ f ≤ 11)s: separación vertical entre los centros de antenas (m) (3 ≤ s ≤ 23)

r

r

( ) / ( ) Pb de desv./Pb desv. con diversidadTiempo (BER>BER )sin protecciono tambien =Tiempo (BER>BER ) con proteccion

dI P F P F

I

= =

unopor en tanto )(:Nota ,10)(

10)]04.0exp(1[10/

0

10/)(04.10

48.012.087.0

F PFPPdonde

PdfsIF

VF

⋅=

⋅⋅⋅⋅⋅−−= −−−


8.9 Mejora por diversidad• Diversidad de frecuencia 1+1 (ITU-R I.338)

Donde f: frecuencia central de la banda (GHz) (2 ≤ f ≤ 11)d: longitud del trayecto (km) (30 ≤ d ≤ 70)Δf /f : separación relativa de frecuencias (%) (Δf /f ≤ 5%)

Válida para I ≥5 y si no hay reflexiones superficiales intensas.

10/108.0 Fff

dfI ⋅⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛ Δ⋅

=

►Indice


8.10 Calidad y disponibilidad¿Qué se entiende por calidad de un radioenlace?

• ¿Qué se entiende por disponibilidad?• ¿Qué se entiende por fidelidad?• ¿En qué se diferencian?

¿Cómo afecta cada elemento a la disponibilidad del radioenlace?

¿Qué criterios tomar para definir la calidad?

¿Qué objetivos de calidad imponer?¿Cómo los definimos?

¿Cómo evaluar la calidad?

►Indice


Un resumenSe distingue entre pérdida de calidad en un tiempo grande

•Indisponibilidady en un tiempo pequeño

•Fidelidad (o también simplemente calidad)En radioenlaces

•1.-CriteriosIndisponibilidad: pérdida de calidad (Ej BER) durante un tiempo ≥ ToFidelidad: pérdida de calidad (Ej BER) durante un tiempo < To

•2.-ObjetivosSe fijan en un % del tiempo y se suelen distribuir proporcionalmente a la distancia

•3.-EvaluaciónLa indisponibilidad está ocasionada por

Mal funcionamiento de EquiposLluvia

La pérdida de fidelidad viene dada por Desvanecimiento PlanoDesvanecimiento Selectivo


8.10 Calidad: interrupciones (5.11-5.12)

La calidad representa el grado en el que el radioenlace estará en condiciones de proporcionar el servicio para el que se ha diseñado.

La pérdida de calidad viene dada por interrupciones en el servicio.

Existen interrupciones debido a• Fallos o averías • Condiciones anómalas de propagación (lluvia y desvanecimientos)• Interferencias (internas o externas)

que producen, en un periodo de tiempo, • Un corte parcial o total de la señal• Que aparezca un ruido elevado• Que aparezca discontinuidades• Que aparezca distorsión


8.10 Calidad: interrupciones: indisponibilidad y calidad (5.11-5.12)

Las interrupciones del servicio pueden darse en• 1) Un periodo de tiempo largo (≥To s): Calidad de disponibilidad• 2) Un periodo de tiempo corto: Calidad de fidelidad

1) La disponibilidad cuantifica la probabilidad de que el sistema se encuentre en condiciones de funcionamiento en un momento dado.

• Existe cuando el sistema no está operativo durante más de To.• Se cuenta el tiempo que está indisponible Tind

El tiempo de reestablecimiento del servicio es tiempo indisponible.Se debe medir en un tiempo T significativo: más de un año

(%)100⋅= ∑TTU ind


8.10 Calidad: Indisponibilidad y fidelidad (5.11-5.12)2) La fidelidad: microinterrupciones y degradaciones ligeras y breves

• Afecta a la nitidez o claridad de la señal recibida• A veces se le denomina también “calidad”• Se cuantifica atendiendo al % del tiempo en el que hay una BER por

encima de un umbralSiempre que estos errores no sean en un periodo consecutivo mayor de To

Se suele medir en el mes más desfavorable

Ambas se cuantifican en % del tiempo.Para definirlas hay que especificar

• Criterio cuantitativo relativo al parámetro de calidad:Analógico: Potencia de ruido en banda base pWp0 (=pW0p), ver apéndiceDigital: BER

• Duración To

Esbozados los criterios, ¿Qué objetivos podemos marcar y cómo lo hacemos?¿Cómo se tienen en cuenta distintos tipos y longitudes de radioenlaces?


8.11 Objetivos: Trayecto Digital Ficticio de Referencia para radioenlaces digitales (5.13)

Asignación y distribución de objetivos de calidad sobre • Disponibilidad • Calidad

Modelo ficticio de enlace: HRX-CFR, Hypothetical Reference Conection

Modelo de trayecto digital ficticio de referencia: HRDP-TDFR, HypotheticalReference Digital Path

Se estudia aquí la HRX para una ISDN • a 64Kbps • con red de conmutación de circuitos• conectividad digital entre extremos

• dividida en tres partes con sus correspondientes grados de calidad

Rec ITU-T G.801: Modelos de redes de Tx Digital que son entidades ficticias de una longitud y composición determinadas


8.11 Objetivos: HRX / ISDN (5.13)

5x250=1250 Km 5x250=1250 Km10x2500=25000 Km

27500 Km

GradoLocal

GradoMedio

GradoAlto

GradoMedio

GradoLocal

Punto de Referencia T

Punto de Referencia T

CL CL

HRDP

9 secciones de radio digitales x 280=2500 Km→Son homogéneas: no incluyen MUX/DUX

Rec ITU-T G.821: Para canales con tasas por debajo la primaria Nx64, N≤24 (1.544Mbit/s) ó N≤31 (2.048 Mbit/s)


8.11 Objetivos: Parámetros (5.14)Parámetros de calidad de error (fidelidad) y disponibilidad

Fidelidad:• Parámetro Básico BER• Parámetros ITU T G.821

EFS, Error Free Second: BER=0 en 1 sgES, Errored Second: BER≠0 en 1 sg → ESR, ES RatioSES, Severely Errored Second: BER>10-3 en 1sg → SESR, SES Ratio

Disponibilidad • ITU T G.827, ITU R F.557

A: Availability (disponibilidad o fiabilidad)MTBF: Mean time between failuresMTTR: Mean time to restore

ITU-T G.821 G.827HRX y HRDP

ISDN a 64 Kbits/sg

Radioenlace digitales F.557F695, F.594 y F.634, F.696F.697ITU-R

Nota: Se toma 10-3 como degradación. El sistema empieza a degradarse antes, ej 10-6


8.12.1 Objetivos de indisponibilidad-fidelidad (5.15.1)

Para diferenciar indisponibilidad de fidelidad, Rec ITU-T G.821,• El párametro básico es el SES y • El To =10 s.• Se pasa de disponible a indisponible si

Hay 10 SES consecutivos• Se pasa de indisponible a disponible si

Hay 10 seg. sin SES • Los ES en estado de disponibilidad cuentan como pérdida de fidelidad

SES EFS ES

10 sdisponible indisponible disponible

<10 s 10 s

El tiempo de indisponibilidad no cuenta

para fidelidad (calidad de errores)


8.12.1 Objetivos de indisponibilidad (5.15.1)Criterios de indisponibilidad grado alto

• El HRDP Indisponible si más de 10 seg consecutivosHay SES (BER > 10-3)

• El período de indisponibilidad termina cuando durante 10 seg consecutivosNo hay SES → fidelidad

Objetivos de indisponibilidad, ITU-R F.695 → U < 0.3% (TDFR) repartidos proporcionalmente a la longitud del enlace

• Si L es la longitud del enlace

km 280 %0336,02500

2803,0% <=⋅

= LU

km 2500 km 280 %2500

3,0% <<⋅

= LLU

ITU-T G.827 Radioenlace digitalesF.695 ITU-R


8.12.2 Objetivos de fidelidadCriterios

• Analógicos: S/N, ruido a una potencia de señal normalizada (dBm0,...)• Digitales: ESR, SESR: BER (Eb/No, interferencias, modulación, distorsión)

Degradación: • Analógicos: gradual• Digitales: todo-nada

Objetivos: (grado alto) Para cada sentido del TDFR (ITU-R F.594 y F.634):

• También se reparten linealmente con la distancia, para cualquier mes

LL

L

≤⋅+

<<⋅

⋅

km2500 00004.02500

0005.0

2500280 %054.02500

L :SESR

%32.02500

L :ESR

ESR SESR0.0032 (0.32%) 0.00054 (0.054%)

L< 280km, 0.006%

L< 280km, 0.036%


8.12.2 Objetivos: Otras Recomendaciones ITU Las últimas recomendaciones (R F.1703, R F.1668)

• Tienden a unificar los objetivos para las redes SDHPara cualquier tasa

• Los parámetros ES y SES se definen (ITU T G.826) como ES: segundos con algún “bloque” con algún bit erróneoSES: segundos con más del 30% de bloques con algún bit erróneo

La BER asociada a este objetivo no está clara (≈1.7 10-5)• En disponibilidad se utilizan mismos parámetros, renombrados,

ITU R F.1703AR, availability ratio: disponibilidad =AMTTRMo, Mean time between Outage = MTBF+MTTROI, outage intensity = 1/Mo


8.12.2 Objetivos: Resumen Recomendaciones ITU

Circuitos de referencia T G.801Disponibilidad (Availability):

• Objetivos en redes de telecomunicaciones: T G.8272, • Objetivos en radioenlaces del servicio fijo: R F.557,695,696,6971; R F.17032

Fidelidad (Performance)• Objetivos en redes de telecomunicaciones: T G.8211; T G.8262, • Objetivos en radioenlaces del servicio fijo: R F.594,634,696,6971, R F.16682

1Para canales con tasas inferiores a la primaria2Para todas tasas


Indisponibilidad en sistema Duplex, con dos sentidos 1 y 2

Indisponibilidad de un trayecto: equipos + propagación

Se calculan por separado en cada vano y se suman•Equipos

Distintos equipos en vanosEquipos de reserva

•PropagaciónLluvia f>10GHz provoca indisponibilidad t ≥To, Desvanecimientos multitrayecto profundos son de corta duración t<To y afectan a la fidelidad

8.12.3 Evaluación de la indisponibilidad (5.12)

100(%) 1221 ⋅−+=T

TTTU

)()()( LULULU pE +=


8.12.3 Evaluación de la Indisponibilidad de EquiposLa indisponibilidad de equipos es

•Donde Usi es la indisponibilidad de la sección de conmutacióni-ésima,

Para un radiocanal con 1 Tx, 1 Rx y n repetidores •U la indisponibilidad en cada sentido:

Fiabilidad: complemento a uno de la indisponibilidad•Tiene en cuenta el tiempo entre averías: t

una variable aleatoria exponencial negativade media τ, (MTBF, mean time between failures).

La probabilidad de que t supere un valot to ,

Si se conectan en serie dos equipos,

∑=

=N

isiE UU

1

isi UU 2=

RPRxTx nUUUU ++=

)/exp(1)( ττ

ttp −=

)(exp)( τoo tttp −=>

-12

-11

-1 )(MTBF )(MTBF (MTBF) +=


8.12.3 Evaluación de la Indisponibilidad de EquiposEl otro parámetro necesario es el MTTR (Mean Time To Restore)

• Depende del diseño del equipo

La indisponibilidad en un sentido de un equipo para un canal i, Ui sin protección es

• Donde se tiene en cuenta el MTTR y

Con protección, se tienen que indisponer simultáneamente todos los cananales M+N, para m vanos y ambos sentidos

• Si hay un canal de reserva

{ } 100100(%) ×≈<<≈×+

= qMTBFMTTRMTTRMTBF

MTTRUi

( ) 1

1200(%)2 +

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++

= Ni mq

NNM

MU

MTBFMTTRq /=

( )22

1200(%)2 mqM

MUi ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ +=


8.12.3 Evaluación de la Indisponibilidad de Propagación

La indisponibilidad por propagación se limita a la lluvia• Para f >10GHz la atenuación por lluvia es importante para indisponibilidad

El tiempo en el que habrá indisponibilidad es en el que la atenuación por lluvia Ap excede el margen M

• El margen está dado para una BER (10-3)→Umbral Th3

• Este % p del tiempo es

Para frecuencias >20 GHz la lluvia limita la distancia máxima• Esta distancia máxima se obtiene despejando la máxima indisponibilidad

permitidamax

0.01 maxEU U p p

A dM

= + ⇒ ⎫⇒⎬

⎭

dkmdGHzfLTLGLPIREM

ab

htrrb

⋅+++=

−−+−=

γ)(log20)(log205.923

dB12.0 )log043.0546.0(01.0

pp pAAM ⋅+−⋅⋅==

pU p =donde

odddA

/101.0 +⋅= γ


8.12.3 Calidad de Radioenlaces: Evaluación de la Indisponibilidad, Equipos+Lluvia (5.15.3, 5.18.2)

Consideraciones generales• f > 10GHz, lluvia• Se suman los porcentajes de indisponibilidad de cada vano• Se comparan con objetivos, Grado alto,• Proceso:

1. UE=función de MTTR/MTBF x 100%2. Th3=W(dB)+Fs(dB)+10log10Vb(bits/seg)-174, 3. M3 =C - Th =Pet-Ltt+Gt-Lb+Gr-Ltr-Th3 donde

Lb=92.5+20log10f(GHz)+20log10d(Km)+(γo+γw)d4. Up=p(M(A0.01))

Conocida la Atenuación excedida el 0.01% del tiempo A0.01, se puede calcular para otro porcentaje de tiempo p como

Se iguala al Margen bruto y se resuelve (ec 2º logp) para obtener Up=p, el porcentaje de tiempo de indisponibilidad.

5. U=UE+Up

)log043.0546.0(01.012.0 p

p pAAM +−⋅⋅== (3.14.18)

Fs es la figura de ruido del sistema a la entrada del receptor

+2-5 dB ecua.


8.12.3. Calidad de Radioenlaces: Indisponibilidad. Datos prácticos.

Equipos

Lluvia

http://www.ericsson.com/enterprise/library/brochures_datasheets/Minilink/minilink_1105066.pdf


8.12 Calidad de Radioenlaces: Ejemplo Evaluación de la Indisponibilidad

En• Con visión directa• Despejamiento suficiente• Pol Vertical

¿Indiponibilidad Total, Ut?¿Cumple con objetivos?

5 Km

f=38GHzγ o= 0.036dB/Kmγ w= 0.087dB/Km

Pt=12dBmGt=40 dBLtt=0.5

Th3= -83dBmGr=40 dBLtr=0.5

R0.01=32mm/h

MTTR=5hMTBF=50000h


8.12.4 Calidad en Radioenlaces Digitales: Evaluación de la Calidad (Fidelidad)

• Se suman los porcentajes de indisponibilidad de cada vano:

También se usa la expresión más restrictiva

• Se distingue entre radioenlaces de Pequeña capacidad y Media/Alta.• Pequeña capacidad (< 34Mbps) → Sólo Desvanec. Plano

Pb de que el desvanecimiento sea mayor de F=M3,

Para un factor de aparición de desvanecimiento Po

Si existe diversidad y como la mejora por diversidad

TSTPTT PPP +=

( ) 5.1, /22/2/ =+= αααα

TSTPTT PPP

PlanoSelectivo

(%) 10010 10/3 ×⋅== −MoTPTT PPP

IPPPPI TPTPdd

/)diversidad con pb(

)diversidad sin pb(, =⇒=

(3.18.11)


8.12.4 Calidad en Radioenlaces Digitales: Evaluación de la Calidad (Fidelidad)

Capacidad Media/Alta: 2 métodos• Método de la signatura, se calcula el PTS y se suma al PTP

• Método del margen neto de desvanecimiento: permite calcular PTT directamenteMétodo de la signatura

• Signatura de un receptorModelo de 2 rayos

B=-20log(1-b), máximo desvanecimientofo frecuencia de ranura o notch (distancia a frecuencia de portadora, Fig 3.65)

La signatura de un Rx, para el par (BERo,τ) → B(fo )

]1[)( )( τωω ojbeawH −−−=

-30 0 30

10

20

30

20

10

BER>BERo

BER<BERo

BER=BERo Fase MínimaFM τ >0Fase No MínimaFNM τ <0

B(dB)

fo(MHz)

Desv. aumenta

16-QAM


8.12.4 Calidad en Radioenlaces Digitales: Signatura

Comentarios acerca de la signatura• Interesa signatura estrecha y baja• La altura depende de la modulación, si existe o no igualación, y de τ.• La anchura no depende de τ y sí de la modulación e igualación.• Generalmente se da para τ = 6.3nsg• La signatura de equipos modernos es casi cuadrada

-18 0 18

18

-30

18

BER>10-3

τ =6.3nsgB(dB)

fo

140Mbps16-QAMAnchura efectiva=1/Ts

=2x18MHz=36MHz

B(dB)

fo(MHz)


8.12.4 Calidad en Radioenlaces Digitales: Evaluación de calidad mediante Signatura

Recordemos: necesitamos calcular PTS, porcentaje de tiempo en el que hay desvanecimiento selectivo y

• El PTS es el porcentaje de tiempo en el que existe desvanecimiento selectivo y se puede expresar como

• Para el cálculo de η se proporcionaron expresiones en el Tema 7.• La probabilidad p(o| η) se puede calcular a través de la signatura:

C: Factor Constantepb(1): Valor de la pb de b para b=1. Se toma de una tabla.k: Signatura Normalizada, constante que depende de la signatura

Existen valores típicos para distintos Rx, con y sin igualaciónO se calcula

< τ 2>: varianza del retardo del eco. Ts, periodo de símbolo

TSTPTT PPP +=

100(%))|(×=

⋅=

sTS

spPopp ηη

η, pb de desvanecimiento multitrayecto

p(o| η), probabilidad de desvanecimiento selectivo condicionada a desvanecimiento multitrayecto

22)1()|( sb TkPCop τη ⋅⋅⋅=


8.12.4 Calidad en Radioenlaces Digitales: Evaluación de calidad mediante Signatura

• El proceso quedaFactor de actividad multitrayectoSe elige el valor de pb(1)

Se toma valor típico de k

O se calcula a partir del ancho W(MHz) y alto BC(dB) de la signatura

Si se supone el retardo distribuido exponencialmente, del Tema 7

Finalmente, se calcula

20/10y )( donde , CBsBsABA

TKTMHzWKKKk −⋅=⋅=⋅=τ

retardo del medio valor el ,2 22mm τττ >=<

Ts y τ en μsg

TSTPTTsmbsTS PPPTkPCpP +=⇒×⋅⋅⋅⋅⋅=×= 100/2)1(100 22τη

1.3( )0.7

50md km

nsτ⎛ ⎞⎟⎜= ⋅ ⎟⎜ ⎟⎜⎝ ⎠

Pb(b) Uniforme Exponencial WeibullPb(1) 1 2.16 4

)2.0exp(1 75.0oP⋅−−=η

Método de modulación k Teórica Con igualación

64 QAM 15.4 0.4 16 QAM 5.5 0.3

4PSK 1 0.2

BC

W

0 dB

Mojoro: C·Pb·2 = 4.32, (C=1)


8.12.4 Signatura normalizada para algunas modulacionesLa tabla con la signatura para algunas modulaciones es la siguiente:

• ¿Cuál es el efecto de la igualación (equalización)?• ¿Qué pasará con PTS al aumentar el régimen binario?

• ¿Qué pasará con PTS al aumentar el número de niveles?

0.21.04 PSK

7.08 PSK0.35.516 QAM0.415.464 QAM

Con igualaciónTeórica

kMétodo de modulación

Valores de signatura normalizada para BER = 10-3

2 2(1) 2 / 100TS b m sP C P k Tη τ= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ×


8.12.4 Calidad en Radioenlaces Digitales: Evaluación de calidad mediante Margen Neto

Margen Neto de Desvanecimiento, valor teórico• Permite calcular directamente el PTT

• La idea es calcular el PTT de la misma forma que PTP

Si para PTP → F=M3, y

• Para el cálculo de Me se iguala y sustituye el valor de PTT y se despeja

Si M3 ↓ entonces Me≈ M3

Si M3 ↑ entoncesM3>Me

(%) 10010 10/3 ×⋅= −MoTP PP

(%) 10010 :? 10/ ×⋅= − eMoTTe PPM

10/10/ 10(%)10(%) 3 eMoTS

MoTSTPTT PPPPPP −− ⋅=+⋅=+=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅+−= 10/

103 310(%)

1log10 M

oTS

e PPMM

TSo

eM P

PM (%)log10lim 103

=∞→ M

e(dB

)M3(dB)

domina PTSdomina PTP


8.12.4 Calidad en Radioenlaces Digitales: Ejemplo Evaluación de fidelidad (calidad)

Se considera un vano de radioenlace digital que tiene las siguientes características

• Velocidad 140 Mbits/s• Modulación 16 QAM• Desvanecimiento multitrayecto con factor Po=0.27• Margen bruto para BER = 10-3, de 30 dB.• Distancia d=40Km• Signatura (la dada anteriormente en Fig 5.36)

Se pide• Evaluar la calidad del enlace• Calcular el margen neto de desvanecimiento• Compare con los objetivos dados por la ITU-R.

►Indice


8.13 Interferencias¿Qué son las interferencias?¿Cómo se clasifican?¿Cómo se miden?¿Cómo repercuten en BER?¿Cómo se controlan?

8.14 Protección¿Qué esquemas existen para la protección ante fallos en equipos y desvanecimientos?¿Cómo se clasifican?

►Indice


8.13 InterferenciasInterferencias: Concepto

• Clasificación 1:Intrasistema (reutilización de frecuencias)Intersistema

• Clasificación 2:CocanalCanal adyacente

• Clasificación 3: detalladaDos grupos según si la interferencia se desvanece o no con la señal

1,72

8 46

5

3DA

S


8.13 Interferencias

1,72

8 46

5

3D

AS

f2

f1 f1f2

f2

f1

Grupo A Grupo B 1 Cocanal, canales de

polarización cruzada 3 Recepción delante/Detrás

2 Radiación hacia atrás 5 Rebasamiento Opuesto (3 tramos)

4 Rebasamiento (3 tramos)

6 Reflexiones No deseadas

7 Canal adyacente copolarizado

D Otros Sist Dig

8 Radiación hacia atrás y rebasamiento

A Otros Sist Analog

S Sistemas Satélite


8.13 Interferencias: relación C/ILa interferencia se evalúa con la relación portadora/Interferencia C/I (dB)

• Dados un Tx A, un Rx B y un Tx interferente C, hay que tener en cuentaLos filtros LFC y LFB: interferencia de canal adyacente Las pérdidas adicionales en ganancias de antenas: AC(β) y AB(α)

• Se puede expresar la potencia interferente en Rx B como

Se calcula la Lb como si no hubiera obstáculos, a menos que salga C/I elevada,...

FBTRBBRBbCTCTTCFCTCIB LLAGLAGLLPP −−−+−−+−−= )()( αβ

A

C

Bα

βLb


8.13 Interferencias: C/I y BEREl efecto de la interferencia en la BER es un incremento para una Eb/No dada.

El estudio de la repercusión de las Interferencias en la BER es complicado.

• Solución conservadora: Se modela la interferencia como ruido gaussiano que se suma en potencia con el ruido del sistema:

ci

cnin

cPeb+

⋅=+

⋅= 1erfc2/1erfc2/1

BER

Eb/No


8.13 Interferencias: C/I y BER

Incremento moderadoSol. Conservadora


8.14 Interferencias: controlControl de interferencias

• Requerir discriminación mínima lóbulo ant-pos de 65 dBSe evita interferencias hacia delante y hacia atrás

• Filtros buenos (gran selectividad)Se evita interferencias de canales adyacentes

• Separación espectral adecuada• Diferentes polarizaciones• Limitar potencia sistemas interferentes: satélites, radar


8.14 Protección de los RadiocanalesLa protección consiste en introducir Redundancia ante

Se clasifican en• Esquemas sin diversidad

Sin reservaCon reserva: Isofrecuencia con reserva activa

• Esquemas con diversidadSin reserva: Isofrecuencia con dos antenas (Diversidad Espacial)Con reserva: heterofrecuencia con una antena (Diversidad Frecuencial)

Fallos y averías en equipos Desvanecimientos profundos

Conmutación de protección Diversidad

Equipos redundantes en Tx y Rx, Sistemas n+1

Equipos redundantes en Tx/Rx

Sistemas de supervisión y lógica de conmutación

Selección por conmutación o por combinación


8.14 Protección de los Radiocanales:Ejemplo de Sistema de supervisión y gestión


8.14 Protección: Esquemas sin diversidadSin reserva: Sistema simpleCon reserva: “Isofrecuencia con reserva activa” (HSB, Hot Standby)

• Sistema 1+1 requiere 2 Tx y 2 Rx, así como un sistema de conmutación• Sólo un Tx está activo a la vez, los 2 Rx siempre activos

Tx1

Tx2

f1

f2

HRx1

Rx2

COMB

BB BB

Conmutador


8.14 Protección: Esquemas con diversidadSin reserva: “Isofrecuencia con dos antenas” • Diversidad de espacio• Selección por conmutación o combinación • 1 Tx y 2 Rx

Con reserva: “Heterofrecuencia con una antena”• Diversidad de frecuencia• 2 Tx y 2 Rx

Rx1

f1

f2

Tx1

Rx2

Tx2

Rx1

Rx2

f1

Rx’1 Rx’2

Tx1 Tx2

Rx1Rx2

Tx’1Tx’2

f2f’1

f’2


8.14 Protección: Esquemas con diversidad• Nota: los sistemas n+1 con una antena realizan una selección por

conmutación:El funcionamiento normal es el de isofrecuencia con una antenaSi hay fallo en equipo: se corresponde con esquema isofrecuencia con reserva activaSi hay desvanecimiento en un canal: se puede hablar de diversidad de frecuencia (frecuencia del canal de reserva suficientemente separada)

Diversidad Mixta: “Heterofrecuencia con dos antenas”• Diversidad Espacial y Frecuencial• 2Tx y 2 Rx

f1, f’1,

Rx’1 Rx’2

Tx1 Tx2

Rx1Rx2

Tx’1Tx’2

f1f2

f2, f’2,

Rx1Rx2


8.14 Protección: ConmutaciónConmutación

• Prioridad en la asignación de canales de reservaPor naturaleza de tráfico (TV, telefonía)Tipo de fallo (avería sobre ruido)

• El canal de reserva se libera una vez reestablecido el canal indisponible• Según el vano que pase a indisponible y los equipos en extremos, se

puede realizar en BB-BBFI-FIMixtos BB-FI

• Se lleva cabo cuando se superan determinados umbrales de calidad y siguiendo determinados protocolos que aseguren su correcta ejecución.

►Indice


Ejemplos I: Red de comunicaciones en NoruegaFabricante NERA


Ejemplo II: Nokia FlexiHopper, muy utilizado en BTS


Ejemplo II: Nokia


Ejemplo II: Nokia, outdoor unit


Ejemplo II: Nokia, indoor unit


Ejemplo II: Nokia, Hot StandBy

Dos equipos


Ejemplo II: Nokia, resumen

►Indice


ApéndicepWp0: Abbreviation for picowatts, psophometrically weighted,measured at a zero-dBm transmission level point.

transmission level point (TLP): In a telecommunications system, a test point, i.e., a point where a signal may be inserted or measured, andfor which the nominal power of a test signal is specified.

dBm0: Power in dBm referred to or measured at a zero transmissionlevel point (0TLP). Note 1: A 0TLP is also called a point of zerorelative transmission level (0 dBr0). Note 2: Some internationaldocuments use dBm0 to mean noise power in dBm0p(psophometrically weighted dBm0). In the United States, dBm0 is notso used.

Radioenlaces Terrenales Del Servicio Fijo

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