2 fundamentos enlaces_radioelectricos

Fundamentos de los Enlaces

Radioeléctricos

Propagación de Ondas Electromagnéticas

Francisco A. Sandoval

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Agenda

• Flashback

• Introducción

• Enlace radioeléctrico (fórmulas de Friis para el enlace)

• Modelo energético de un sistema de radiocomunicación

• Ruido en los sistemas radioeléctricos

• Interferencia

• Distribuciones estadísticas de la propagación radioeléctrica.

fra

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Quadrinho

Revisión – Semana 1

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TERMINOLOGÍA Y DEFINICIONES

Definiciones generales Radiocomunicación: Telecomunicación realizada por ondas en espacio a frec< 3000GHz

Espacial: hace uso de elementos situados en el espacio

Terrenal: distinta de la espacial y la radioastronomía

Gestión de frecuencias (gran importancia por la escasez del recurso) Atribución de bandas a servicios (UIT en las Conferencias Internacionales (1))

Adjudicación de frecuencias a los servicios de una banda dentro de una zona (1)

Asignación de frecuencias a nivel Administración Local a las estaciones radioeléctricas:

frecuencia y banda (anchura necesaria más el doble de la tolerancia en frecuencia)

Servicios y modos de explotación Servicios:

Móvil son servicios tipo punto-zona o zonales.

Fijo son servicios tipo punto-punto

Radiodifusión servicios zonales destinados a la recepción por el público general

Modo de explotación: símplex (transmite alternativamente), dúplex (transmite simultáneamente), semidúplex (símplex en un punto y dúplex en otro) fra

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CARACTERÍSTICAS DE EMISIONES Parámetros de emisión

Clase de emisión: características de una emisión.

Anchura de banda: necesaria (aquella que garantiza una calidad y velocidad de transmisión dadas), ocupada (fuera de ella hay un porcentaje .5% de potencia)

Tolerancia en frecuencia.

Emisiones no deseadas: fuera de banda(su eliminación afecta a la calidad), no esencial

Potencia: cresta (PEP), media (Pm), portadora (Pc).

Polarización: lineal (horizontal, vertical, oblicua); circular.

Parámetros de recepción Intensidad de campo mínima utilizable

Relación de protección en RF (relación entre señal deseada e interferente que asegura una calidad en recepción)

Parámetros de explotación Zona de cobertura: intensidad de campo mayor de un umbral determinado

Zona de servicio: se garantiza al explotador del servicio una relación de protección fra

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BANDAS DE FRECUENCIAS

Nº Símbolo frecuencia

4 VLF 3 - 30 kHz

5 LF 30 - 300 kHz

6 MF 300 - 3000 kHz

7 HF 3 - 30 MHz

8 VHF 30 - 300 MHz

9 UHF 300 - 3000 MHz

10 SHF 3 - 30 GHz

11 EHF 30 - 300 GHz

12 300 - 3000 GHz

DENOMINACIÓN

BANDAS DE

FRECUENCIA

L 1 - 2 GHz

S 2 - 4 GHz

C 4 - 8 GHz

X 8 - 12 GHz

Ku 12 - 18 GHz

K 18 - 27 GHz

Ka 27 - 40 GHz

BANDAS

MICROONDAS

CUADRO DE ATRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS

Región I: Europa, Africa, Siberia, Oriente Medio

Región II: América del Sur y del Norte

Región III: Australia, Sureste Asiático, Pacífico Sur fralbe

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DENOMINACIÓN DE EMISIONES

Anchura de banda necesaria mediante:

3 cifras y una letra que ocupa la posición de la cifra decimal: H (Hz), K (Khz), M (Mhz) y G (Ghz). Ejemplo:

180.4 Khz.......180K

180.6 Khz.......181K

1.25 Mhz........1M25

Clase de emisión mediante símbolos:

Primero: modulación, N (ninguna), A (amplitud), H (BLU), C (BLV), F (freq)

Segundo: naturaleza señal moduladora: 0 (ninguna), 1 (canal digital), 3 (analógico), 8 (2 canales multiplex)

Tipo de información: D (datos), E (voz), F(vídeo)

Cuarto: calidad: J G H N

Multiplaje: N F T

Telefonía DBL, 6000 Hz, cal. Comercial

6K00A3EJN

Telefonía BLU, port. Completa, 3000Hz, cal. Comercial.

3K00H3EJN

Radiodifusión FM, calidad estéreo, 256 Khz

256KF8EHF

Televisión color, sonido monoaural, vídeo 6.25 MHz

6M25C3FNN

sonido 750 KHz

750KF3EGN

Clasificación según su clase y anchura

de banda necesaria Ejemplo de denominación de emisión

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CARACTERÍSTICAS DE PROPAGACIÓN Tipos de ondas según la frecuencia

Onda de superficie: para frecuencias inferiores a 30 MHz. Alcances largos y estabil.

Onda ionosférica: entre 3 y 30 MHz. Grandes alcances, inestabilidad.

Onda espacial freq superiores a 30 MHz:

Onda directa: alcanza el receptor de manera directa

Onda reflejada: conecta transmisor y receptor a través de una reflexión

Ondas por reflexión multitrayecto

Onda por dispersión troposférica: reflexiones en turbulencias de capas de la troposfera

Influencia del medio de transmisión Reflexión

Refracción

Difracción

Dispersión

Absorción

Efecto de meteoros e influencia con la frecuencia

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Introducción

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Introducción

Conceptos fundamentales en que se basan la constitución y el funcionamiento de los enlaces radioeléctricos.

Realización de enlace requiere:

Transferencia de energía electromagnética al medio de propagación en el extremo transmisor (Sistema radiante)

Extracción de energía del medio en el extremo receptor (antena receptora)

Parámetros básicos energéticos de un enlace.

Modelo energético – cálculo de enlaces

Desvanecimiento -- desarrollo de modelos estadísticos que permitan el análisis de esta variabilidad y su influencia en enlace radioeléctrico.

Perturbaciones provocadas por ruido e interferencias fralbe

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Fórmulas de Friis para el enlace

Enlace radioeléctrico en condiciones de espacio libre

Enlace radioeléctrico a través de un medio cualquiera

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Introducción

Desarrollar expresiones aplicables a un enlace radioeléctrico (En. Rde.) completo, considerando: Distintos tipos de antenas (isotrópicas o no)

Dos condiciones de propagación En espacio libre

A través de un medio cualquiera.

Caracterización de enlace – en términos de balances de potencia

𝑙𝑏 → pérdida básica de propagación de un En. Rde. dada por cociente 𝑝𝑡/𝑝𝑟 𝑝𝑡 → potencia transmitida por una antena isotrópica

𝑝𝑟 → potencia recibida por otra antena similar

unidades para potencias: watt, mwatt.

En dB, pérdida básica igual a 𝐿𝑏 = 𝑃𝑡 − 𝑃𝑟, con potencias en forma logarítmica. fra

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FÓRMULA DE FRIIS

rrRttT

22

R

2

T

2

rrRttT

TxDisponible

RxEntregada,G,G

R411,e,e

P

P

R

T

• La Ecuación de Friis permite calcular las pérdidas de inserción de un radioenlace en

función de parámetros de transmisión de ambas antenas asociados a las direcciones en

que cada una de ellas ve a la otra.

eT, eR : vectores unitarios de polarización fra

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Enlace radioeléctrico en condiciones de

espacio libre

Consideración: Antenas isotrópicas. (obtener caracterización independiente de las antenas utilizadas)

Pérdida básica de propagación en espacio libre (𝑙𝑏𝑓) es:

𝑙𝑏𝑓 =𝑝𝑡𝑝𝑟

=4𝜋𝑑

𝜆

2

𝑑 → distancia

𝜆 → longitud de onda

Pérdida básica de propagación en espacio libre en dB:

𝐿𝑏𝑓 𝑑𝐵 = 32,45 + 20 log 𝑓 𝑀𝐻𝑧 + 20 log 𝑑 (𝐾𝑚)

En radioenlaces de microondas 𝑓 se expresa en GHz

𝐿𝑏𝑓 𝑑𝐵 = 92,45 + 20 log 𝑓 𝐺𝐻𝑧 + 20 log 𝑑 (𝐾𝑚)

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Enlace radioeléctrico en condiciones de

espacio libre

Generalización: dos antenas trasmisora y receptora

ideales cualesquiera, de ganancias isótropas 𝑔𝑡 y 𝑔𝑟

Pérdida de transmisión: cociente entre potencia entregada

a la antena transmisora 𝑝𝑒𝑡 y potencia disponible en la

antena receptora.

𝑙𝑡𝑓 =𝑝𝑒𝑡𝑝𝑑𝑟

=𝑙𝑏𝑓

𝑔𝑡𝑔𝑟

En unidades prácticas y dB:

𝐿𝑡𝑓 𝑑𝐵 = 𝐿𝑏𝑓 𝑑𝐵 − 𝐺𝑡 𝑑𝐵 − 𝐺𝑟(𝑑𝐵)

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Enlace radioeléctrico a través de un medio

cualquiera

Pérdida básica 𝑙𝑏 → cociente entre la potencia

transmitida por una antena isótropa 𝑝𝑡 y la recibida por

otra antena similar, 𝑝𝑟:

𝑙𝑏 =𝑝𝑡𝑝𝑟

Cálculo de 𝑙𝑏 debe efectuarse en función de las

características del medio en cuestión.

En la práctica, se suele referir a atenuación de campo

Atenuación de campo: Sean 𝑒0 y 𝑒 los valores de los campos producidos

por una antena isotrópica, que radia una potencia 𝑝𝑡, a una distancia 𝑑, en

condiciones de espacio libre y para un medio cualquiera, respectivamente. Se

denomina atenuación de campo al cociente 𝑎𝑒 = 𝑒0 𝑒 2. fralbe

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cualquiera

Atenuación de campo en dB:

𝐴𝐸 = 20 log𝑒0𝑒

= 𝐸0 𝑑𝐵𝑢 − 𝐸(𝑑𝐵𝑢)

La pérdida básica de propagación para un enlace

radioeléctrico, a través de un medio cualquiera, es igual a

la pérdida básica en condiciones de espacio libre, más la

atenuación de campo.

𝐿𝑏 = 𝐿𝑏𝑓 + 𝐴𝐸

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cualquiera

La pérdida de transmisión, 𝑙𝑡 entre dos antenas

cualesquiera, a través de un medio arbitrario, en dB, es:

𝐿𝑡 = 𝐿𝑏𝑓 + 𝐴𝐸 − 𝐺𝑡 − 𝐺𝑟 = 𝐿𝑏 − 𝐺𝑡 − 𝐺𝑟

Parámetro Símbolo Definición

Antenas Medio

Pérdida básica en espacio

libre

𝐿𝑏𝑓 Isótropas Espacio libre

Pérdida básica 𝐿𝑏 Isótropas Cualquiera

Pérdida de transmisión en

espacio libre

𝐿𝑡𝑓 Cualesquiera Espacio libre

Pérdida de transmisión 𝐿𝑡 Cualesquiera Cualesquiera

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Modelo energético de un sistema

de Radiocomunicación

Constitución del modelo

Potencias

Pérdidas y Ganancias

Balance de un Enlace radioeléctrico fralbe

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Constitución del Modelo (lado Transmisión)

1. TX: Transmisor

2. Circuitos de acoplo a la antena: alimentador de antena, multiplexores, etc.

3. Circuito de antena, que representa los elementos disipativos de la antena

4. Antena ideal

1 2 3 4 5 6 7 8

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Constitución del Modelo (lado Recepción)

5. Antena de recepción ideal, a través de cuya interfaz entra la señal al sistema receptor

6. Circuito de antena de recepción, representa los elementos disipativos de la antena Rx

7. Circuitos de acoplo al receptor, filtros, línea de alimentación del receptor, etc.

8. RX: Receptor.

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Potencias 𝑃𝑒𝑡(dBm): potencia entregada por el transmisor al circuito de

conexión al sistema radiante.

𝑃𝑡′(dBm): potencia entregada a la antena real.

𝑃𝑡 (dBm): potencia (ficticia) entregada a la antena ideal, sin pérdidas, equivalente a la antena real considerada y por tanto, potencia radiada.

PIRE (dBm): potencia isótropa radiada equivalente en la dirección hacia el receptor.

𝑃𝑖 (dBm): potencia (ficticia) disponible en una antena receptora isótropa.

𝑃𝑟 (dBm): potencia (ficticia) disponible en los terminales de la antena receptora ideal equivalente a la antena receptora real.

𝑃𝑟′(dBm): potencia disponible a la entrada de los circuitos de acoplo

al receptor.

𝑃𝑑𝑟 (dBm): potencia disponible a la entrada del receptor.

En todo el modelo se considera adaptación de impedancias en las diferentes interfaces.

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Constitución del Modelo

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Pérdidas

Se define las siguientes pérdidas en dB:

𝐿𝑡𝑡: Pérdidas en los circuitos terminales del transmisor,

entre las interfaces T y T’.

𝐿𝑎𝑡 : Pérdidas en la antena de transmisión, entre las

interfaces T’ y AT.

𝐿𝑡𝑟 : Pérdidas en los circuitos terminales del receptor,

entre las interfaces R’ y R.

𝐿𝑎𝑟 : Pérdidas en la antena de recepción, entre las

interfaces AR y R’.

Estas pérdidas dependen de los componentes pasivos de las

instalaciones de transmisión y recepción. fralbe

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Pérdidas

𝐿𝑏 : Pérdida básica de propagación (entre antenas

isótropas), que es función de la frecuencia, distancia,

alturas de antenas, modo y medio de propagación.

𝐿𝑡 : Pérdida de transmisión (entre antenas ideales).

𝐿𝑠: Pérdida de sistema, definida entre las interfaces de las

antenas reales.

𝐿𝑔: Pérdida global, definida entre las interfaces T y R del

transmisor y el receptor.

Recomendación UIT-R P.341 – facilita expresiones para las características de emisión

y recepción de antenas próximas al suelo. fralbe

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Ganancias

Las únicas ganancias que aparecen en el modelo son las

correspondientes a las antenas:

𝐺𝑡′, 𝐺𝑡: ganancias de potencia y directiva para el trayecto,

respectivamente, de la antena del transmisor.

𝐺𝑟′, 𝐺𝑟: ganancias de potencia y directiva para el trayecto,

respectivamente, de la antena del receptor.

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Pérdidas y Ganancias

Relaciones obvias entre pérdidas y ganancias.

𝐿𝑡 = 𝐿𝑏 − 𝐺𝑡 − 𝐺𝑟

𝐿𝑠 = 𝐿𝑡 + 𝐿𝑎𝑡 + 𝐿𝑎𝑟

𝐿𝑔 = 𝐿𝑠 + 𝐿𝑡𝑡 + 𝐿𝑡𝑟

En general, para el proyecto de sistemas radioeléctricos

suelen despreciarse las pérdidas en los circuitos de las

antenas. fralbe

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Balance de un enlace radioeléctrico

Donde las pérdidas/ganancias están en dB y las potencias en

unidades logarítmicas similares (dBm).

Se llama potencia isótropica de recepción 𝑃𝑖𝑠𝑜 a la

potencia disponible en bornas de la antena receptora.

Balance del enlace: relación que expresa la potencia disponible en el receptor en

función de la potencia entregada por el transmisor y las diferentes pérdidas y

ganancias que aparecen en el trayecto del transmisor al receptor.

𝑃𝑑𝑟 = 𝑃𝑒𝑡 − 𝐿𝑡𝑡 + 𝐺𝑡 − 𝐿𝑏 + 𝐺𝑟 − 𝐿𝑡𝑟

𝑃𝑖𝑠𝑜 = 𝑃𝑒𝑡 − 𝐿𝑡𝑡 + 𝐺𝑡 − 𝐿𝑏 + 𝐺𝑟 fralbe

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Balance de un enlace radioeléctrico,

Ejemplo: (Planteamiento)

Se considera un enlace entre un transmisor que entrega

una potencia de 10 W a una antena de ganancia directiva

8 dB y rendimiento del 95% a través de un cable con 1,2

dB de pérdida. La antena receptora tienen una ganancia

directiva de 3 dB y un rendimiento del 97,7% y la pérdida

en el cable de conexión al receptor es de 1 dB. La pérdida

básica de propagación es de 120 dB. Se desean conocer

las ganancias de potencia de las antenas, las pérdidas de

transmisión y de sistema y la potencia recibida.

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Ejemplo: (Resolución)

Obtener las pérdidas en las antenas:

𝐿𝑎𝑡 = 10 log100

95= 0.2 dB

𝐿𝑎𝑟 = 10 log100

97.7= 0.1 dB

Las ganancias de potencia serán:

𝐺𝑡′ = 8 − 0.2 = 7.8 dB

𝐺𝑟′ = 3 − 0.1 = 2.9 dB

La pérdida de transmisión es:

𝐿𝑡 = 𝐿𝑏 − 𝐺𝑡 + 𝐺𝑟 = 120 − 11 = 109 dB

fra

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Ejemplo: (Resolución)

La pérdida del sistema valdrá:

𝐿𝑠 = 𝐿𝑡 + 𝐿𝑎𝑡 + 𝐿𝑎𝑟 = 109.3 dB

Aplicando la ecuación de balance, y teniendo en cuenta

que 𝑃𝑒𝑡 = 10 log 10 ∙ 103 = 40 dBm, resulta:

𝑃𝑑𝑟 = 40 − 1.2 + 7.8 − 120 + 2.9 − 1 = −71.5 dBm

y 𝑃𝑖𝑠𝑜 = −71.5 dBm. fralbe

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Ruido en los Sistemas

Radioeléctricos

Factor y temperatura equivalente de ruido de un sistema receptor.

Temperatura equivalente de ruido de la antena.

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Introducción

El ruido es una perturbación eléctrica que impone un límite a la calidad de funcionamiento de un sistema radioeléctrico.

Modelo para caracterizar perturbación.

Fuentes del ruido:

Naturales

Externas al sistema: radiación producida por elementos naturales: tierra, cielo, efectos del medio (lluvia, gases atmosféricos)

Internas al sistema: residen en los circuitos pasivos de conexión de la antena al receptor y en el propio receptor.

Artificial:

Consecuencia de actividades industriales: tracción de vehículos, transporte y distribución de energía eléctrica, etc. fra

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Introducción La evaluación de la influencia del ruido sobre la calidad de

funcionamiento de un sistema receptor, se efectúa mediante el valor normalizado de la potencia total de ruido, que incluye el ruido captado por la antena y el generado en ésta, en sus circuitos de conexión al receptor y en el propio receptor.

La potencia de ruido normalizada (ganancia neta de la red igual a uno) se calcula mediante:

𝑝𝑛 = 𝑘 ∙ 𝑇0 ∙ 𝑏 ∙ 𝑓𝑠𝑖𝑠

donde: 𝑘, constante de Boltzmann: 1.38 ∙ 10−20 mJ °K

𝑇0, temperatura de referencia: 𝑇0 = 290 °K

𝑏, anchura de banda de predetección (Hz)

𝑓𝑠𝑖𝑠, factor de ruido del sistema receptor. fralbe

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Factor y temperatura equivalente de ruido

de un sistema receptor

Modelo general de sistema receptor utilizado para el

cálculo de los parámetros y potencia de ruido.

UIT-R-P.372: Ruido Radioeléctrico

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Antena sin pérdidas. Se define el factor de ruido de una antena sin pérdidas:

𝑓𝑎 =𝑝𝑛𝑘𝑇0𝑏

𝑝𝑛, potencia de ruido disponible en bornas de la antena

𝑇0, temperatura de referencia

𝑏, la anchura de banda de recepción

Se define la temperatura equivalente de ruido de la antena 𝑇𝑎 como el producto 𝑓𝑎 ∙ 𝑇0

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Circuito de antena. Representa las pérdidas en la antena real, con una temperatura física 𝑇𝑎𝑟 y un factor de ruido, igual a las pérdidas, 𝑙𝑎𝑟.

Línea de transmisión, o alimentador. Conecta la antena al receptor, con una temperatura física 𝑇𝑡𝑟 y un factor de ruido igual a las pérdidas 𝑙𝑡𝑟 .

Receptor, con una ganancia de potencia 𝑔 y un factor de ruido 𝑓𝑟. fralbe

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Hay 3 interfaces de interés:

Interfaz A: a la salida de la antena ideal

Interfaz R: a la entrada del cabezal de RF del receptor, que es

donde se refiere habitualmente el ruido

Interfaz S, a la salida del receptor. fralbe

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Para formulación del factor de ruido del sistema receptor,

se define un sistema equivalente, constituido por un

cuadriopolo con una ganancia de potencia igual a

𝑔 𝑙𝑎𝑟 ∙ 𝑙𝑡𝑟 y a cuya entrada hay conectada una fuente

de ruido a la temperatura de referencia 𝑇0.

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Se define el factor de ruido en el sistema, 𝑓𝑠𝑖𝑠, de forma que la potencia de ruido en la interfaz S sea la misma en los dos modelos.

𝑓𝑠𝑖𝑠 = 𝑓𝑎 − 1 + 𝑓𝑎𝑟 ∙ 𝑓𝑡𝑟 ∙ 𝑓𝑟

En radiocomunicaciones por satélite se especifica la temperatura equivalente de ruido del sistema receptor referida a la interfaz R.

𝑇𝑒𝑞 = 𝑇𝑎

𝑙𝑎𝑟𝑙𝑡𝑟+𝑇0 𝑙𝑎𝑟 − 1

𝑙𝑎𝑟𝑙𝑡𝑟+𝑇0 𝑙𝑡𝑟 − 1

𝑙𝑡𝑟+ 𝑇0 𝑓𝑟 − 1

La potencia de ruido normalizada, en la interfaz S, es:

𝑃𝑛𝑟 dBm = 𝐹𝑠𝑖𝑠 dB + 10 log 𝑏 (Hz) − 174 fralbe

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RUIDO EN SISTEMAS DE RADIO Todos los cuerpos con una temperatura diferente de 0ºK desprenden

radiación incoherente (ruido).

La antena capta esa radiación de todos los cuerpos que la rodean a través de su diagrama de radiación.

Siendo NDR la potencia de ruido disponible en bornes de la antena, su temperatura de ruido se define mediante:

k, cte. de Boltzman=1,38 10-23 (julio/K)

Bf, el Ancho de Banda de Ruido (Hz)

TA, la temperatura de Ruido de Antena (K)

En función de la Temperatura de Brillo TB (,) asociada a la radiación de ruido que incide sobre la antena para la dirección (,), la Temperatura de Antena TA se obtiene como:

TA depende de orientación de la antena respecto de las radiofuentes celestes y de la atmósfera, pero sobre todo de la banda de frecuencia de trabajo.

N kT BDR A f

4B

A4

BA d,f,T1

d,G,T4

1Tfra

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m

VALORES TÍPICOS DE TA (MF, HF y VHF)

Isolíneas de ruido atmosférico a 1 MHz en dB referidos a KT0B

Ruido Atmosférico

Asociado a los

100 rayos/s

Máximo

Zonas Tropicales

Polos Mínimo

Ruido

Cósmico

Temperatura de ruido en MF y HF fra

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de un sistema receptor. Ejemplo

Un sistema receptor tiene las siguientes características en lo que respecta al ruido:

Temperatura de ruido de la antena 𝑇𝑎 = 1296°K.

Pérdidas en el circuito de antena 𝐿𝑎𝑟 = 0.5 dB.

Pérdidas en la línea de transmisión 𝐿𝑡𝑟 = 1.5 dB.

Factor de ruido del receptor: 𝐹𝑟 = 8 dB.

Anchura de banda: 𝑏 = 16 KHz.

Se supone todo el conjunto a la temperatura 𝑇0. Se desea calcular:

Factor de ruido del sistema.

Temperatura equivalente, referida a la interfaz R.

Potencia de ruido normalizado. fralbe

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de un sistema receptor. Ejemplo

Preparar los datos:

Factor de ruido de la antena 𝑓𝑎 =𝑇𝑎

𝑇0=

1296

290= 4.47

Pérdidas en el circuito de antena 𝑙𝑎𝑟 = 100.1 𝐿𝑎𝑟 = 100.05 =1.12

Pérdidas en la línea de transmisión 𝑙𝑡𝑟 = 100.1 𝐿𝑡𝑟 = 100.15 =1.41.

Factor de ruido del receptor 𝑓𝑟 = 100.1 𝐹𝑟 = 100.8 = 6.31.

𝑓𝑠𝑖𝑠 = 13.43; 𝐹𝑠𝑖𝑠 = 11.3 dB

𝑇𝑒𝑞 = 2.467°K

La potencia de ruido es:

𝑃𝑛𝑟 dBm = 11.3 + 10 log 16 000 − 174 = −120.7 dBm fralbe

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Interferencia

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Interferencia

Modelo – interferencia: Enlace deseado (ED) y enlace

interferente (EI). fralbe

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Interferencia

Clasificación:

Según el número de fuentes:

Simples: una sola señal interferente.

Múltiples: varias fuentes interferentes.

Según disposición de canales

Cocanal: interferencia se produce en la misma frecuencia portadora

que la de la señal deseada.

Canales adyacentes: la frecuencia de la señal interferente

corresponde a canales contiguos al de al señal deseada.

Calidad de enlace sujeto a interferencia es función de la

relación portadora/interferencia. fralbe

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Interferencia

Aplicando ecuaciones de balance de potencia a los

enlaces deseado e interferente:

Potencia recibida de señal deseada:

𝑃𝑟𝐷 dBm = 𝑃𝑡𝐷 dBm + 𝐺𝑡𝐷 − 𝐿𝑏𝐷 + 𝐺𝑟𝐷

Potencia recibida de señal interferente:

𝑃𝑟𝐼 dBm = 𝑃𝑡𝐼 dBm + 𝐺𝑡𝐼 − 𝐿𝑏𝐼 + 𝐺𝑟𝐼

La relación portadora/interferencia, C/I, es: 𝐶

𝐼dB = 𝑃𝑟𝐷 − 𝑃𝑟𝐼

= 𝑃𝑡𝐷 − 𝑃𝑡𝐼 + 𝐺𝑡𝐷 + 𝐺𝑟𝐷 − 𝐺𝑡𝐼 + 𝐺𝑟𝐼 + 𝐿𝑏𝐼+ 𝐿𝑏𝐷 fra

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m

Interferencia

La relación C/I se utiliza fundamentalmente para los sistemas punto a punto.

Para enlaces zonales se define un parámetro equivalente denominado relación de protección, que es la diferencia entre los campos de las señales deseada e interferente en el punto I de ubicación de la antena receptora.

En el caso de interferencia múltiple, se calcula la 𝑃𝑟𝐼 global, sumando en potencia las contribuciones de las fuentes interferentes calculadas mediante la expresión para 𝑃𝑟𝐼.

Para los sistemas zonales, el efecto de al interferencia múltiple se valora en términos de la llamada intensidad de campo utilizable 𝐸𝑢, que es una función de los denominados campos perturbadores. fra

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Tipos de Sistemas

Radioeléctricos

Sistemas limitados en potencia

Sistemas limitados por interferencia

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Tipos de Sistemas Radioeléctricos

Pueden clasificarse atendiendo a la perturbación

dominante que impone el límite a la cobertura de una

estación:

Sistemas limitados en potencia.

Sistemas limitados en interferencia.

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El ruido limita la cobertura

El alcance de un transmisor es función de su potencia, pérdida de transmisión y factor de ruido del sistema receptor.

Se especifican en términos de la potencia umbral de recepción, a la que se añade un margen de protección frente al desvanecimiento, de forma que la potencia nominal de recepción será:

𝑃𝑟𝑛 dBm = 𝑃𝑟𝑢 dBm +𝑀(dB)

𝑃𝑟𝑢 , es la potencia umbral, generalmente especificada por

fabricante del receptor.

𝑀, margen de desvanecimiento.

fra

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m


Puede tenerse en cuenta efecto de la interferencia, pero

solamente a título secundario.

Ejemplos de sistemas radioeléctricos limitados por

potencia:

Radioenlaces terrenales y espaciales del servicio fijo

Sistemas de radiodifusión por satélite

Sistemas de radionavegación, etc.

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La cobertura depende primordialmente de la

interferencia admisible o prevista.

El ruido puede intervenir como una componente de

interferencia adicional.

La potencia juega un papel secundario.

Son sistemas de cobertura zonal, estructurados en forma

de retículas de emisores.

Se especifican mediante el valor mediano de la intensidad

de campo utilizable en el emplazamiento del transmisor

deseado. fralbe

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El radio de cobertura de una estación viene determinado

por la distancia para la cual la intensidad del campo

producido por el transmisor deseado es igual al valor de

la intensidad de campo utilizable, calculada para todas las

fuentes interferentes, a través de los campos

perturbadores producidos pro ellas.

Ejemplos típicos:

Redes de radiodifusión en bandas de ondas hectométricas y

métricas

Sistemas de radiocomunicaciones móviles celulares.

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Distribuciones estadísticas de la

Propagación radioeléctrica

Distribución normal de campo

Distribución de Rayleigh

Distribución Rayleigh + Log-Normal

Distribución Nakagami-Rice fralbe

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Distribuciones Estadísticas de la

Propagación Radioeléctrica

La propagación de las ondas radioeléctricas tiene lugar a

través de un medio que experimenta variaciones

aleatorias en sus características físicas, las cuales afectan a

la intensidad de campo de la señal, por lo que los valores

del campo presentan fluctuaciones tanto a lo largo de

puntos equidistantes del transmisor como en el tiempo.

Las variaciones del campo se describen mediante

diferentes distribuciones estadísticas.

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Distribuciones Estadísticas de la

Propagación Radioeléctrica

Investigar, describir y ejemplificar las distribuciones más

utilizadas en radiocomunicación.

Distribución normal del campo

Distribución de Rayleigh

Distribución Rayleigh + Log-Normal

Distribución Nakagami-Rice

Otras …

UIT-R-P.1057: Distribuciones de probabilidad para establecer modelos de

propagación de las ondas radioeléctricas fra

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CARACTERIZACIÓN DEL CANAL RADIO

El medio de propagación experimenta variaciones aleatorias de dos tipos: Con las ubicaciones y con el tiempo.

Variabilidad del trayecto de propagación debido a: Radiocomunicaciones zonales y perfil orográfico muy complejo o de tipo

urbano

Existencia de: distribuciones estadísticas de propagación y de métodos empíricos de predicción. Distribuciones estadísticas de propagación:

Distribución normal de campo.

Distribución Rayleigh

Distribución Rayleigh+logNormal

Distribución de Nakagami Rice

Concepto de mes más desfavorable.

Métodos empíricos de predicción: Recomendación 370 del CCIR

Método de Okumura Hata

Método del COST 231

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DISTRIBUCIÓN NORMAL

• La intensidad de campo en dB sigue una

distribución normal:

• Se manejan las siguientes funciones de

probabilidad

• Estas funciones se evalúan mediante

aproximaciones numéricas.

– Aproximación en series de potencias (2.13.9)

– Aproximación de Hastings (2.13.10)

• En ocasiones resulta conveniente expresar el

valor del campo superado con una

probabilidad p dada. Se utiliza la función la

función

• Si p>0.5:

• Se suele utilizar papel gaussiano

EE ,

00

00

Pr

Pr

EGEE

EFEE

pG 1

pGpF

pGpG

1

1

11

11 fralbe

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DISTRIBUCIÓN RAYLEIGH

• Se utiliza para modelar la envolvente de

la señal resultante de propagación

multitrayecto.

– Es uniparamétrica

– x es la amplitud en valor absoluto

• La probabilidad de superar un cierto

valor viene dada por la función

complementaria

• Se suele utilizar papel Rayleigh

representando en abscisas la probabilidad

de rebasar los valores indicados en

ordenadas.

02

exp2

x

b

x

b

xxf

2

~693.0expx

xxG

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DISTRIBUCIÓN RAYLEIGH+LOG NORMAL

• En aplicaciones de comunicaciones

móviles el campo puede seguir una ley

Rayleigh pero con una mediana variable

que se distribuye con una ley log-normal.

• La función de distribución global será:

• No es expresable mediante funciones

elementales. Se suele utilizar un papel

Rayleigh resultando la Rayleigh normal

aquella cuya desviación es 0.

• Ejemplos: variación del campo en un

entorno urbano o un terreno muy

accidentado.

0

2

2

2

0

'

ln

2

1exp

2'

1

z

dzz

z

xxG

dzzfzxGxG z

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DISTRIBUCIÓN DE NAKAGAMI RICE

Típica de radioenlaces punto a punto.

La señal está constituida por una

componente determinística y varias

componentes aleatorias:

Función biparamétrica

c: valor eficaz de la componente det.

2b: valor cuadrático medio de la aleat.

Io: función de Bessel de orden 0 y primera

especie.

Si c=0 la función degenera en una Rayleigh

Si c2>>b resulta una gaussiana

En papel Rayleigh se ha supuesto la

potencia media de la señal 2b+c2 fralbe

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CONCEPTO DE MES MÁS DESFAVORABLE

Para el análisis de la calidad se establecen umbrales de funcionamiento. Si la señal está por debajo de un umbral el enlace está cortado.

Los criterios de calidad aplicables en sistemas de radio se refieren a un período de tiempo normalizado como “cualquier mes”.

Mes más desfavorable se define como el período de un mes dentro de 12 meses civiles durante el que se rebasa más tiempo el umbral.

PTRMD porcentaje de tiempo durante el que se supera el umbral en el mes.

UIT-R P.841: Conversión de las estadísticas anuales en estadísticas del mes más

desfavorable.

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Referencias

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Bibliografía y Referencias

Hernando rábanos, José María. «Transmisión por Radio»,

Cuarta Edición, Editorial Centro de Estudios Ramón

Areces, S. A., 2003.

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