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$: 4. Análisis de resultados · 2012-12-07 · modelos de propagación. ... cuenta perdidas por difracción y por sub trayecto generadas por los edificios. Con base en lo descrito anteriormente$
4. Análisis de resultados

En la primera parte del capítulo se realiza el análisis de los resultados de las simulaciones realizadas

para comparar y evaluar el desempeño de los modelos, posteriormente se compararon los resultados

de las simulaciones con los valores obtenidos de las mediciones y con base en estos resultados se

selecciono el modelos de propagación que obtuvo mejor desempeño comparado con las mediciones,

una vez seleccionado el modelo se realizó un ―tunning‖ de las simulaciones ajustado la capa de clutter.

Teniendo el clutter ajustado al entorno metropolitano de la ciudad de Bogotá se procedió a realizar la

simulación de una red de DTV operando en SFN en cada uno de los escenarios descritos en la sección

2.4, se considero para el análisis la cobertura en recepción Fija, Portable Indoor y Móvil. Por último se

realizó una comparación de los resultados obtenidos en esta investigación con investigaciones

similares.

4.1 Comparación de resultados de cobertura para los diferentes modelos de propagación.

Teniendo en cuenta que para las simulaciones en la herramienta Xirio Online, solamente se tuvo

acceso a cartografía de baja resolución (Cartografía de uso gratuito) en la cual la ciudad de Bogotá

prácticamente aparece como un terreno totalmente plano y no se detallan los edificios; las

simulaciones arrojan como resultado un cubrimiento del 100% en el área de interés (Área Urbana), ya

que de manera general se están considerando únicamente las perdidas por espacio libre y no se tiene en

cuenta perdidas por difracción y por sub trayecto generadas por los edificios.

Con base en lo descrito anteriormente se decidió tener en cuenta para el análisis únicamente las

simulaciones con el software ICS Telecom con el cual se disponía de cartografía de alta resolución y

mostradas en la sección 3.2.

Para la realización del análisis de las coberturas obtenida se genero una mascara (Figura 4-1) que

delimita el área a evaluar (Área Urbana) y de esta forma no considerar las áreas rurales presentes en la

cartografía, En total el área evaluada fue de 437,19 kilómetros cuadrados.

84 Estudio de propagación de una red de DTV terrestre bajo el estándar DVB-T

Figura 4-1 Mascara del Área a Evaluar

4.1.1 Porcentaje de cobertura recepción Fija

Los porcentajes de cobertura obtenidos para recepción fija al 95% de probabilidad de localización con

los diferentes modelos simulados se resumen en la Tabla 4-1.

Tabla 4-1 Porcentaje de Cobertura recepción Fija

Recepción Fija

Modelo de Propagación

Tx CCNP Tx RTVC

Área Evaluada (km^2)

Área Cubierta (km^2)

Porcentaje de

Cobertura (%)


Área Cubierta (km^2)

Porcentaje de

Cobertura (%)

Fresnel - Rx=3m 437,19 436,14 99.76 437,19 417.00 95.38

Fresnel - Rx=10m 437,19 437.05 99.97 437,19 424.48 97.09

Okumura - Hata Rx=3m

437,19 344.83 78.87 437,19 267.97 61.29

Okumura - Hata Rx=10m

437,19 402.8 92.13 437,19 380.91 87.13

ITU-R P.525 - Rx=3m 437,19 437.01 99.96 437,19 424.09 97.00

ITU-R P.525 - Rx=10m 437,19 437.19 100.00 437,19 432.05 98.82

ITU-R P.526 - Rx=3m 437,19 386.05 88.30 437,19 345.39 79.00

ITU-R P.526 - Rx=10m 437,19 404.09 92.43 437,19 385.33 88.14

Capítulo 4 85

En la Figura 4-2 se puede observar por medio de barras el porcentaje de cobertura obtenido para los modelos evaluados. Figura 4-2 Porcentaje de Cobertura – Recepción Fija

4.1.2 Porcentaje de cobertura recepción Portable Indoor

Los porcentajes de cobertura obtenidos para recepción Portable indoor al 95% de probabilidad de

localización con los diferentes modelos simulados se resumen en la Tabla 4-2.

Tabla 4-2 Porcentaje de Cobertura recepción Portable Indoor

Recepción Portable Indoor

Modelo de Propagación

Tx CCNP Tx RTVC


Área Cubiert

a (km^2)

Porcentaje

de Cobertur

a (%)

Área Evaluad

a (km^2)

Área Cubiert

a (km^2)

Porcentaje

de Cobertur

a (%)

Fresnel - Rx=3m 437,19 233.73 53.46 437,19 129.80 29.69

Fresnel - Rx=10m 437,19 333.35 76.25 437,19 181.55 41.53

Okumura - Hata - Rx=3m

437,19 49.732 11.38

437,19 15.67 3.59

Okumura - Hata - Rx=10m

437,19 136.65 31.26

437,19 61.84 14.15

ITU-R P.525 - Rx=3m 437,19 260.91 59.68 437,19 164.21 37.56

ITU-R P.525 - Rx=10m 437,19 350.65 80.20 437,19 249.57 57.08

ITU-R P.526 - Rx=3m 437,19 183.66 42.01 437,19 130.98 29.96

ITU-R P.526 - Rx=10m 437,19 296.91 67.91 437,19 226.42 51.79


En la Figura 4-3 se puede observar por medio de barras el porcentaje de cobertura obtenido para los modelos evaluados.

Figura 4-3 Porcentaje de Cobertura – Recepción Portable Indoor

4.1.3 Análisis porcentaje de cobertura obtenido

Como se observa en las tablas y figuras de porcentaje de cobertura fija y portable indoor varían

significativamente según el modelo seleccionado, por lo cual es importante evaluar y analizar cuál o

cuáles de los médelos tiene mejor desempeño en el entorno metropolitano de la ciudad de Bogotá

(Urbano Denso y terreno principalmente plano).

4.2 Evaluación de desempeño de los modelos de propagación

Para poder evaluar el desempeño de los modelos y poder generar una recomendación sobre los

modelos de propagación con el menor porcentaje de error de predicción, se realizo una comparación

de los valores obtenidos en las campañas de mediciones descritas en la sección 3.3 Mediciones.

4.2.1 Comparación de las simulaciones con 20 puntos de medición

Para comparar los valores simulados con los medidos se genero una base de datos de suscriptores que

contiene la ubicación de los 20 puntos de medición, el tipo de receptor y la altura de la antena

receptora Figura 4-4.

Capítulo 4 87

Figura 4-4 Ubicación de los receptores en ICS Telecom

Utilizando la base de datos descrita anteriormente, a través de la función ―Parenting Subscriber‖ se

obtiene de forma rápida el valor de potencia recibida en el receptor. Se realizó este procedimiento para

cada uno de los modelos simulados tanto para una altura del receptor 3 como a 10m; también se

calculo el error promedio y la desviación estándar de la diferencia entre los valores medidos y

simulados. Los datos obtenidos se muestran a continuación en la Tabla 4-3 y la Tabla 4-4.

Tabla 4-3 Comparación entre los valores de Intensidad de campo eléctrico medido y simulado con receptores ubicados a 3 metros de altura.

Mediciones Simulaciones Diferencia Medido - Simulado

Fresnel ITU 525 ITU 526 Hata Fresnel ITU 525 ITU 526 Hata

Sitio Canal Altura

Rx

Intensidad de campo eléctrico

(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)

Universidad Distrital Sede Tecnológica

CH 15 3 76.1 70 74 59 41 6.1 2.1 17.1 35.1

Colegio Fernando González Ochoa

CH 15 3 67.2 59 62 46 31 8.2 5.2 21.2 36.2

Colegio Altamira S.O.

CH 15 3 68.1 64 68 51 35 4.1 0.1 17.1 33.1




Sitio Canal Altura

Rx


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)

Centro Comercial Caracas

CH 15 3 51.8 54 58 24 26 -2.2 -6.2 27.8 25.8

Colegio José Félix Restrepo

CH 15 3 75.1 68 71 56 39 7.1 4.1 19.1 36.1

Terraza Calle 26 con Avenida

Boyacá

CH 15 3 94.5 88 92 91 62 6.5 2.5 3.5 32.5

Carrefour Bosa CH 15 3 87.3 67 70 55 38 20.3 17.3 32.3 49.3

Centro Comercial Tintal Plaza

CH 15 3 93.1 88 90 86 60 5.1 3.1 7.1 33.1

Glorieta Calle 3 con Carrera 50

CH 15 3 78.8 66 69 54 38 12.8 9.8 24.8 40.8

Villa del Rosario CH 15 3 62.4 65 68 53 37 -2.6 -5.6 9.4 25.4

Universidad Nacional

CH 15 3 72.5 67 70 55 40 5.5 2.5 17.5 32.5

Portal 80 CH 15 3 96.6 86 90 80 62 10.6 6.6 16.6 34.6

Cafam Floresta CH 15 3 87.4 80 84 71 56 7.4 3.4 16.4 31.4

Aeropuerto CH 15 3 97.3 91 91 79 66 6.3 6.3 18.3 31.3

Éxito Fontibón CH 15 3 91.9 76 80 67 49 15.9 11.9 24.9 42.9

Centro Comercial Santafé

CH 15 3 107.9 96 96 89 75 11.9 11.9 18.9 32.9

Éxito Colina CH 15 3 109.3 94 98 97 76 15.3 11.3 12.3 33.3

Parque Cedritos CH 15 3 102.3 93 97 98 70 9.3 5.3 4.3 32.3

Parque Nacional CH 15 3 71.9 79 83 70 52 -7.1 -11.1 1.9 19.9

Parque Virrey CH 15 3 88.9 78 82 69 53 10.9 6.9 19.9 35.9

Tabla 4-4 Comparación entre los valores de Intensidad de campo eléctrico medido y simulado con receptores ubicados a 10 metros de altura.



Sitio Canal Altura de Rx


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)

Universidad Distrital Sede Tecnológica

CH 15 10 86.4 82.0 86 86 59 4.4 0.4 0.4 27.4

Colegio Fernando González Ochoa

CH 15 10 73.3 60 64 47 38 13.3 9.3 26.3 35.3

Colegio Altamira S.O.

CH 15 10 81.5 74 78 61 51 7.5 3.5 20.5 30.5

Centro Comercial CH 15 10 59.3 56 60 27 33 3.3 -0.7 32.3 26.3

Capítulo 4 89



Sitio Canal Altura de Rx


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)


(dBuV/m)

Caracas

Colegio José Félix Restrepo

CH 15 10 92.6 86 86 77 63 6.6 6.6 15.6 29.6

Terraza Calle 26 con Avenida

Boyacá

CH 15 10 96.2 88 92 93 68 8.2 4.2 3.2 28.2

Carrefour Bosa CH 15 10 86.6 77 81 68 54 9.6 5.6 18.6 32.6

Centro Comercial Tintal Plaza

CH 15 10 95.0 88 92 91 66 7.0 3.0 4.0 29.0

Glorieta Calle 3 con Carrera 50

CH 15 10 87.6 85 86 79 63 2.6 1.6 8.6 24.6

Villa del Rosario CH 15 10 87.8 77 81 69 54 10.8 6.8 18.8 33.8

Universidad Nacional

CH 15 10 82.8 70 74 58 49 12.8 8.8 24.8 33.8

Portal 80 CH 15 10 103.0 95 99 99 77 8.0 4.0 4.0 26.0

Cafam Floresta CH 15 10 101.9 94 98 99 76 7.9 3.9 2.9 25.9

Aeropuerto CH 15 10 104.7 92 95 94 72 12.7 9.7 10.7 32.7

Éxito Fontibón CH 15 10 98.6 89 93 93 68 9.6 5.6 5.6 30.6

Centro Comercial Santafé

CH 15 10 114.7 97 101 102 81 17.7 13.7 12.7 33.7

Éxito Colina CH 15 10 107.9 95 99 98 82 12.9 8.9 9.9 25.9

Parque Cedritos CH 15 10 107.8 93 97 98 76 14.8 10.8 9.8 31.8

Parque Nacional CH 15 10 70.5 88 87 78 67 -17.5 -16.5 -7.5 3.5

Parque Virrey CH 15 10 89.9 90 91 83 71 -0.1 -1.1 6.9 18.9

En la Tabla 4-5 se resumen los valores de error promedio y desviación estándar obtenidos en las

comparaciones.

Tabla 4-5. Comparación valor simulado VS valor medido

Modelo Utilizado Altura del

Rx Error Promedio

(dB) Desviación Estándar

(dB)

Fresnel 3 7.6 6.5

10 7.6 7.4

ITU525 3 4.4 6.7

10 4.4 6.3

ITU526 3 16.5 8.1

10 11.4 9.8

Okumura-Hata 3 33.7 6.2

10 28 7


En la Tabla 4-5 se observa que tanto en recepción a 3 metros como a 10 metros de altura el modelo

que presenta el menor valor de error promedio y desviación estándar es el ITU525 seguido del

modelo Fresnel, teniendo en cuenta las respectivas configuraciones usadas en esta investigación para el

cálculo de difracción y atenuación por sub trayecto.

4.2.2 Correlación de las simulaciones con las mediciones de Drive Test

Aunque las mediciones puntuales nos ayudan a realizar un primer análisis del desempeño de los

modelos, no son suficientes para poder concluir y realizar una recomendación. Por lo cual es necesario

realizar una correlación entre las simulaciones y las mediciones de drive test realizadas. Este tipo de

correlación además de permitirnos calcular el error medio y la desviación estándar de las simulaciones

respecto a las mediciones, nos permite realizar un ajuste o ―Tuning‖ del clutter y reducir estos valores.

Teniendo en cuenta que las mediciones de drive test se realizaron con una altura de la antena de Rx a 3

metros, únicamente se comparo con las simulaciones realizadas a 3 metros. Los resultados de las

correlaciones para cada uno de los modelos se muestran a continuación:

Figura 4-5 Correlación con el modelo Fresnel Figura 4-6 Correlación con el modelo ITU 525

Figura 4-7 Correlación con el modelo ITU 526 Figura 4-8 Correlación con el modelo Okumura -Hata

Capítulo 4 91

En la Tabla 4-6 se resumen los valores de error promedio y desviación estándar obtenidos en las

correlaciones.

Tabla 4-6 Correlación simulaciones VS mediciones de Drive Test.

Modelo Utilizado Desviación estándar (dB)

Error Promedio (dB)

%<6dB31 (dB)

Fresnel 5.16 -2.8 77.6

ITU525 3.96 -1.27 88.3

ITU526 7.94 -4,64 64.1

Okumura-Hata 8.52 -16.99 9.81

4.3 Selección del modelo para el entorno metropolitano de Bogotá

Con base en los resultados de las comparaciones con los 20 puntos de medición y las correlaciones se

observa que el modelos de propagación que presenta mejor desempeño es el ITU525 acompañado del

meto de cálculo de difracción Geométrica Deygout94 y para la atenuación ―Subpath attenuatiuon‖ el

método ―Standard‖.

4.3.1 Ajuste de las simulaciones

El valores de error promedio al redor de los 1.3dB y de desviación estándar cerca a los 4dB obtenidos

en los resultados de la correlación son valores que se pueden considerar aceptables para el desarrollo

de una planificación de una red de TDT, sin embargo, con el fin de obtener un mejor aproximación al

entorno de propagación del área metropolitana de Bogotá se realizó un ―tuning‖ de las simulaciones.

Esté ajuste se realizó por medio del ajuste del clutter descrito en la sección 2.1.4, donde se incluyeron

valores de atenuación para los diferentes usos del suelo, estos valores fueron encontrados a partir de

las mediciones de drive test y realizando unas variaciones de forma manual comparando los resultado

de las simulaciones con las mediciones y analizando los puntos donde se presentaba un error mayor.

El resultado de estas correlaciones se muestra a continuación:

31 Porcentaje de valores correlacionados con una diferencia menor a 6dB entre el valor medido y el simulado.


Figura 4-9 Correlación con el modelo ITU525– Clutter ajustado

Con el ajuste del clutter se obtuvo una reducción tanto del error promedio como de la desviación

estándar. Los valores se describen en la siguiente tabla (Tabla 4-7):

Tabla 4-7 Comparación del valor de erro promedio y desviación estándar con clutter ajustado.

Modelo Utilizado

Sin Clutter Con Clutter Ajustado Reducción

Desviación estándar

(dB)

Error Promedio

(dB)


(dB)

Error Promedio

(dB)


(dB)

Error Promedio

(dB)

ITU-R 525 3.96 -1.27 3.16 -0.72 0.8 0.55

Aunque el modelo de propagación ITU525 presentó el mejor desempeño, sin embargo, es importante

resaltar que el tiempo de cálculo con este modelo se incrementa considerablemente, esto también

ocurre con el modelo ITU526, por el contrario con el modelo de Fresnel los cálculos son realizados en

un menor tiempo y la diferencia de error promedio y desviación estándar comparadas con las del

ITU525 están por el orden de los 2dB, por lo cual para una planificación inicial o obtener una primera

idea del resultado de una cobertura se puede usar este modelo y una vez ajustados todos los

parámetros si realizar la simulación final usando el modelo ITU525 ajustado.

4.4 Evaluación y Análisis de la Red SFN bajo los escenarios propuestos

Como se indica en la Tabla 2-6 de la sección 2.4, para el primer escenario se estableció una

configuración que permite una tasa de trasmisión alta, esto se logra principalmente por el esquema de

modulación y el FEC. En este escenario se selecciono un 64QAM que es el esquema de modulación

que permite tener una mayar tasa de bits, sin embargo, para agregar algo de robustez se tomo un valor

Capítulo 4 93

de FEC conservador (2/3) y de esta forma darle un poco de robustez a la configuración del

trasmisor, obteniendo como resultado una tasa de transmisión de 16.5Mbps. Para el escenario 2 se

tomo una modulación de 16QAM con un FEC de 3/4, esta es una configuración intermedia que

permite tener una tasa de trasmisión aceptable y una robustez también aceptable. Para el escenario 3

se tomo una configuración en modo jerárquico que permite la trasmisión de dos flujos de datos

distinto, el flujo LP o flujo de baja prioridad que es destinado principalmente a la recepción Fija y el

flujo HP o de alta prioridad que presenta una mayar robustez siendo indicado para la recepción móvil

y en interiores. Para este caso se tomo una configuración de 16QAM y FEC de ¾ para el flujo LP y

para el flujo HP un esquema de modulación QPSK con α=2 y FEC de 1/2 siendo esta la

configuración más robusta que presenta el estándar. Claro está todo esto a cambio de sacrificar la tasa

de trasmisión que se ve reducida a 9.3Mbps, con 5.6Mbps para el flujo LP y 3.7 para el HP. Otro

factor a considerar en esta configuración es la selección de un modo de FFT de 2k, que al tener un

número menor de portadoras en el mismo ancho de banda estas se encuentras mas separadas entre sí,

lo que las hace menos susceptibles a efectos como fast fading, shadowing y el efecto Doppler que se

presentan generalmente en recepción móvil [59]. La desventaja al usar un modo FFT 2k se ve reflejado

en la distancia máxima entre trasmisores, ya que esta se ve considerablemente reducida y esto afecta de

forma importante el diseño de una red SFN.

Para realizar la evaluación del porcentaje de cobertura obtenido respecto a la potencia del trasmisor

que se ve reflejada en el valor de PIRE de la estación, se realizaron simulaciones con diferentes valores

de potencia. Los resultados obtenidos se analizaron teniendo en cuenta el escenario de configuración

y el modo de recepción.

4.4.1 Recepción Fija

4.4.1.1 Escenario 1

En la Figura 4-10 se muestran los porcentajes de cobertura obtenidos para diferentes valores de

potencia del transmisor de Calatrava y la Figura 4-11 muestra los valores obtenidos para el transmisor

Cruz Verde, los porcentajes están calculados para un umbral de Rx de 49dBuV/m.


Figura 4-10 Cobertura Tx Calatrava, Escenario 1, Rx Fija.

Figura 4-11 Cobertura Tx Cruz Verde, Escenario 1, Rx Fija.

La Figura 4-10 muestra que a pesar de seguir incrementando el valor de potencia del trasmisor de

calatrava en un valor superior a los 2000W el resultado de porcentaje de cobertura es prácticamente el

mismo. Lo mismo sucede con el trasmisor de Cruz Verde (Figura 4-11), donde un incremento de

potencia de 1000W a 2000W únicamente produce un aumento de 1% de cobertura y lo mismo para

un incremento de 2000w a 5000w.

En la Figura 4- 12 se presenta el porcentaje de cobertura obtenido por los dos trasmisores operando

en modo SFN.

Figura 4-12 Cobertura Tx Calatrava + Cruz Verde, Escenario 1, Rx Fija.

En la anterior figura se observa que con una potencia de 1000W para Calatrava y 500W para Cruz

Verde es posible obtener un porcentaje de cobertura en recepción Fija del 99.99%, obtenido los

mismos resultados con potencias superiores.

Capítulo 4 95

4.4.1.2 Escenario 2




Figura 4-13 Cobertura Tx Calatrava, Escenario 2,

Rx Fija.

Figura 4-14 Cobertura Tx Cruz Verde, Escenario

2, Rx Fija


Calatrava en un valor superior a los 1000W el resultado de porcentaje de cobertura es prácticamente el

mismo. Lo mismo sucede con el trasmisor de Cruz Verde (Figura 4-14), donde un incremento de la

potencia en un valor superior a los 1000W produce aumentos de menos del 1% en la cobertura.

En la Figura 4-15 se presenta el porcentaje de cobertura obtenido por los dos trasmisores operando en

modo SFN.

Figura 4-15 Cobertura Tx Calatrava + Cruz Verde, Escenario 2, Rx Fija





4.4.1.3 Escenario 3





Rx Fija

Figura 4-17 Cobertura Tx Cruz Verde, Escenario 3, Rx Fija


calatrava en un valor superior a los 2000W el resultado de porcentaje de cobertura es prácticamente el

mismo. Lo mismo sucede con el trasmisor de Cruz Verde (Figura 4-17), donde un incremento de

potencia de 1000W a 2000W únicamente produce un aumento de 0.5% de cobertura y lo mismo para

un incremento de 2000w a 5000w.


modo SFN.

Figura 4-18 Cobertura Tx Calatrava + Cruz Verde, Escenario 3, Rx Fija

Capítulo 4 97




4.4.1.4 Consideraciones Generalas Recepción Fija

Los altos valores de porcentaje de cobertura (Para todos los casos superiores al 93%) obtenidos en las

simulaciones en recepción fija incluso con las mínimas potencia evaluadas se debe en gran parte al

hecho de considera el receptor a una altura de 10m, sin embargo, para el caso de Colombia y

específicamente en el escenario de interés de esta investigación que es la ciudad de Bogotá, no existe

una cultura de antenización como en otros países, por ejemplo el caso de España, donde casi todas las

edificaciones tiene ubicadas antenas Yagui en los techos y sistemas de distribución a cada una de las

viviendas, incluso en algunos casos cuentan con sistema de amplificación que facilitan la recepción fija.

Si se planifica una red únicamente para dar servicio fijo es muy probable que gran parte de la

población no pueda decodificar la señal.

4.4.2 Recepción Portable Indoor

4.4.2.1 Escenario 1





Rx Portable Indoor

Figura 4-20 Cobertura Tx Cruz Verde, Escenario 1, Rx Portable Indoor


La Figura 4-19 muestra que los mayores incrementos en el porcentaje de cobertura sedan al pasar de

1000W a 2000W, de 2000W a 4000W y finalmente de 4000W a los 6000W, de este valor en adelante el

porcentaje de cobertura incremento es muy pequeño en relación con el aumento en potencia. Lo

mismo sucede con el trasmisor de Cruz Verde (Figura 4-20), donde los mayores incrementos se ven al

ir aumentando potencia hasta llegar a los 4000W, de 4000W en adelante el porcentaje de cobertura

incremento es muy pequeño en relación al aumento de potencia del trasmisor.


modo SFN.

Figura 4-21 Cobertura Tx Calatrava + Cruz Verde, Escenario 1, Rx Portable Indoor


Verde es obtiene una buena relación un porcentaje de cobertura indoor del 80%. Con valores mayores

de potencia el porcentaje de cobertura ganado no es insignificante comparado con el aumento de

potencia.

4.4.2.2 Escenario 2




Capítulo 4 99


Rx Portable Indoor

Figura 4-23 Cobertura Tx Cruz Verde, Escenario 2, Rx Portable Indoor

La Figura 4-22 muestra que los mayores incrementos en el porcentaje de cobertura sedan al pasar de

1000W a 2000W y de 2000W a 4000W, de 4000W en adelante el porcentaje de cobertura incremento

es muy pequeño en relación con el aumento en potencia. Lo mismo sucede con el trasmisor de Cruz

Verde (Figura 4-23), donde los mayores incrementos en el porcentaje de cobertura obtenido se sedan

al pasar de 500W a 1000W y de 1000W a 2000W, de 2000W en adelante el porcentaje de cobertura

incremento es muy pequeño en relación al aumento de potencia del trasmisor.


modo SFN.

Figura 4-24 Cobertura Tx Calatrava + Cruz Verde, Escenario 2, Rx Portable Indoor


Verde es obtiene una buena relación Cobertura vs Potencia, con esta opción se logra un porcentaje de

cobertura indoor del 84%. Con valores mayores de potencia el porcentaje de cobertura ganado no es

significativo comparado con el aumento de potencia.


4.4.2.3 Escenario 3



Cruz Verde, los porcentajes están calculados para un umbral de Rx de 85dBuV/m. correspondiente al

flujo LP.


Flujo LP, Rx Portable Indoor

Figura 4-26 Cobertura Tx Cruz Verde, Escenario 3, Flujo LP, Rx Portable Indoor

La Figura 4-25 se observa incrementos significativos en el porcentaje de cobertura cuando se aumenta

la potencia hasta los 6000W, de este valor en adelante el porcentaje de cobertura incremento es

mínimo en relación con el aumento en potencia. Lo mismo sucede con el trasmisor de Cruz Verde

(Figura 4-26), donde los mayores incrementos en el porcentaje de cobertura obtenido se sedan hasta

los 4000W, de este valor en adelante el porcentaje de cobertura incrementado es muy pequeño en

relación al aumento de potencia del trasmisor.


modo SFN.

Figura 4-27 Cobertura Tx Calatrava + Cruz Verde, Escenario 2, Flujo LP, Rx Portable Indoor

Capítulo 4 101


Verde se logra un porcentaje de cobertura indoor del 80%. Con valores mayores de potencia el

porcentaje de cobertura ganado no es significativo comparado con el aumento de potencia.



Cruz Verde, los porcentajes están calculados para un umbral de Rx de 70dBuV/m. correspondiente al

flujo HP que también es posible utilizarlo para dar cobertura en recepción indoor.


Flujo HP, Rx Portable Indoor

Figura 4-29 Cobertura Tx Cruz Verde, Escenario 3, Flujo HP, Rx Portable Indoor

La Figura 4-28 se observa que incluso para la minina potencia evaluada se obtiene un porcentaje de

cobertura indoor cercano al 80%, este alto porcentaje de cobertura indoor se debe a la gran robustez

del flujo HP. Para el caso del transmisor Cruz Verde(Figura 4-29) sucede algo similar, donde con

potencias muy bajas se puede ofrecer cobertura indoor cercanas al 70% de área evaluada. Sin

embargo, no se debe olvidar la penalización que se paga en tasa de bit para obtener la robustez que

presenta este modo de trasmisión.

Figura 4-30 Cobertura Tx Calatrava + Cruz Verde, Escenario 2, Flujo HP, Rx Portable Indoor


En la anterior figura (Figura 4-30) se observa que con una potencia de 1000W para Calatrava y 500W

para Cruz Verde se logra un porcentaje de cobertura indoor del 91% .

4.4.2.4 Consideraciones Generalas Recepción Portable Indoor

Para una población objeto de cobertura como el área metropolitana de Bogotá, sí que es importante

considerar en la planificación la recepción indoor, que es uno de los tipos de recepción que más se

puede presentar, donde el usuario utiliza una antena tipo ―Conejo‖ o antenas con bajas ganancias

ubicadas muy cerca de los receptores (en interiores).

Otro aspecto a considerar en la planificación de una red de TDT con recepción indoor es que existen

zonas que incluso con altas potencia de transmisión debido a su condición geográfica o alta densidad

de edificios presentan sombras de cobertura (Figura 4-31), para estos casos se debe evaluar la opción

de instalación de “Gapfiller” o trasmisores de baja potencia.

Figura 4-31 Zonas de Sombra de cobertura

4.4.3 Recepción Móvil.

Para evaluar la cobertura móvil se utilizo el modulo de simulación dinámica que posee la herramienta

de simulación ICS Telecom, el modulo es conocido como ―Path Mode‖ y permite definir una

trayectoria o recorrido del receptor.

Se evaluaron dos rutas del sistema de trasporte masivo Transmilenio de la ciudad de Bogotá. La

primera ruta es el recorrido del Portal 80 hasta la Avenida Caracas (Figura 4-32), esta ruta tiene una

longitud de aproximada de 7.6km y recorre la ciudad en sentido oriente a occidente. La segunda ruta

es el recorrido del Portal del Norte hasta el Portal del Usme (Figura 4-33), esta ruta tiene una longitud

de 25km y recorre la ciudad en sentido Norte-Sur. Para este tipo de recepción se asumió una potencia

Capítulo 4 103

del trasmisor de Calatrava de 4000W y una potencia de 2000W para el trasmisor de Cruz Verde, se

evaluaron únicamente los escenarios 2 y 3.

Figura 4-32 Ruta Portal 80

Figura 4-33 Ruta Portal del Norte – Portal Usme

4.4.3.1 Recepción Móvil

La Figura 4-34 y Figura 4-35 muestra el resultado visual de cobertura que da la herramienta al realizar

el desplazamiento del receptor por la ruta definida. Los puntos donde no se observa una línea entre el

receptor y el trasmisor obedecen a los puntos sin cobertura. Una vez finalizado los cálculos la

herramienta permite exportar los datos a un archivo de texto plano para hacer más análisis.

Figura 4-34 Resultado Ruta Portal 80 desde Tx Cruz Verde

Figura 4-35 Resultado Ruta Portal Norte Usme desde Tx Calatrava


En la Tabla 4-8 se resumen el porcentaje de cobertura obtenido y el valor en kilómetros cubiertos para

la ruta de la calle 80, por cada uno de los trasmisores y en conjunto.

Tabla 4-8 Porcentaje de Cobertura sobre la Calle 80

Para el escenario 2 de la ruta evaluada se cubre un 59.6% del cual el trasmisor Calatrava aporta un 48%

y el restante 11.2% es cubierto por el trasmisor de Cruz Verde. Para el escenario 3 que es un escenario

muy favorable para la recepción móvil se obtuvo un cubrimiento del 97.5% del cual el trasmisor

Calatrava aporta un 85.4% y el restante 16% es cubierto por el trasmisor de Cruz Verde.

En la Tabla 4-9 se resumen el porcentaje de cobertura obtenido y el valor en kilómetros cubiertos para

la ruta Portal Norte – Portal Usme, por cada uno de los trasmisores y en conjunto.

Tabla 4-9 Porcentaje de Cobertura sobre la Ruta Norte-Usme

Cobertura Móvil

Escenario 2 69 dBuV/m

(%)

Km Cubiertos

Escenario 3 Flujo HP

58 dBuV/m (%)

Km Cubiertos

Cruz Verde 30.6 7.7 48.4 12.1

Calatrava 27.0 6.7 34.7 8.7

Total 57.6 14.4 83.2 20.8

Para el escenario 2 de la ruta evaluada se cubre un 57.6% lo que equivale a 14.4km de los 25km

evaluados, de esta cobertura el trasmisor Calatrava aporta un 27% y Cruz Verde el 30.6%. Para el

escenario 3 que es un escenario muy favorable para la recepción móvil ya que se emplea la modulación

jerárquica se obtuvo un cubrimiento del 83.2% del cual el trasmisor Calatrava aporta un 34.7% y el

restante 48.4% es cubierto por el trasmisor de Cruz Verde.

Teniendo en cuenta los resultado del las dos rutas analizadas se observa que en ninguno de los

escenarios evaluados se logra tener un 100% de cobertura.

Cobertura Móvil

Escenario 2 69 dBuV/m

(%)

Km Cubiertos


58 dBuV/m (%)

Km Cubiertos

% Cruz Verde 11.2 0.8 16.0 1.2

% Calatrava 48.4 3.6 85.4 6.4

% Total 59.6 4.5 97.5 7.3

Capítulo 4 105

4.4.3.2 Recepción Móvil con mejoras

Teniendo en cuenta que se han desarrollado técnicas que permiten mejorar la recepción en movilidad

bajo el estándar DVB-T como la diversidad de antenas en recepción y el mecanismo de protección

AL-FEC [59], se desarrollo un análisis de cobertura para los escenarios 2 y 3 introduciendo la mejora

por la utilización de diversidad en antenas en el receptor. Esta mejora se tomo como una reducción de

7dB en la relación de C/N requerido para la correcta demodulación de la señal [60].

En la Tabla 4-10 se resumen el porcentaje de cobertura obtenido y el valor en kilómetros cubiertos

para la ruta de la calle 80, por cada uno de los trasmisores y en conjunto.

Tabla 4-10 Porcentaje de Cobertura sobre la Calle 80 –Diversidad de Antenas

Cobertura Móvil

Escenario 2 + Diversidad en Rx

62 dBuV/m (%)

Km Cubiertos


+ Diversidad en Rx 51 dBuV/m

(%)

Km Cubiertos

Cruz Verde 15.6 1.2 16.4 1.2

Calatrava 73.7 5.5 83.6 6.3

Total 88.8 6.7 100.0 7.5

Para el escenario 2 en la ruta de la Calle 80 se obtuvo una ganancia en porcentaje de cobertura del 20%

comparado con el mismo modo de trasmisión pero sin recepción con diversidad de antenas. Para el

escenario 3 con la inclusión de recepción con diversidad de antenas se logro dar cobertura al 100% de

la ruta.

En la Tabla 4-11 se resumen el porcentaje de cobertura obtenido y el valor en kilómetros cubiertos

para la ruta Portal Norte – Portal Usme, por cada uno de los trasmisores y en conjunto.

Tabla 4-11 Porcentaje de Cobertura sobre la Ruta Norte-Usme – Diversidad de Antenas

Cobertura Móvil

Escenario 2 + Diversidad en Rx

62 dBuV/m (%)

Km Cubiertos


+ Diversidad en Rx 51 dBuV/m

(%)

Km Cubiertos

Cruz Verde 43.6 10.9 55.7 13.9

Calatrava 32.5 8.1 39.5 9.9

Total 76.2 19.0 95.1 23.8


Para el escenario 2 en la ruta del Portal del Norte – Portal Usme se obtuvo una ganancia en porcentaje

de cobertura del 18.6% comparado con el mismo modo de trasmisión pero sin recepción con

diversidad de antenas. Para el escenario 3 se tuvo un aumento en el porcentaje de cobertura del

11.9%.

Con el fin de poder realizar una comparación visual de las mejoras al introducir la diversidad de

antenas en recepción se cargaron parte de los resultados de las rutas evaluadas en Google Earth, los

puntos de color verde representan los sitios donde existe cobertura y los puntos en color rojo son los

punto sin cobertura. Las imágenes se muestran a continuación:

Figura 4-36 Vista de Resultados en Google Earth tramo de la ruta Portal 80

a)Escenario 2 (16QAM – FEC ¾) Umbral: 69 dBuV/m

b)Escenario 2 + Diversidad (16QAM – FEC ¾) Umbral: 62 dBuV/m

Figura 4-37 Tramo Ruta Portal Norte – Portal Usme

a)Escenario 2 (16QAM – FEC ¾) Umbral: 69 dBuV/m

b)Escenario 2 + Diversidad (16QAM – FEC ¾) Umbral: 62 dBuV/m

Capítulo 4 107

c)Escenario 3 Flujo HP (QPSK – FEC ½) Umbral: 62 dBuV/m

d)Escenario 3 Flujo HP + Diversidad (QPSK – FEC ½) Umbral: 62 dBuV/m

4.4.3.3 Consideraciones generalas recepción Móvil

Con base en los resultados obtenidos en las simulaciones se observa que con un modo adecuado de

configuración de paramentaros del trasmisor es posible obtener una cobertura móvil y si adicional a

esto se aplican técnicas de mejora de recepción como la diversidad de antes se logran cobertura que

permitirían brindar el servicio de televisión en el sistema masivo de trasporte Transmilenio o en

vehículos particulares.

Para los casos donde aun implementado la diversidad de antenas no se tienen cobertura (Figura 4-38)

se puede evaluar la opción de incluir técnicas como el Al-FEC para tratar de dar cobertura. Sin

embargo, esto queda para futuras investigaciones.

Figura 4-38 Puntos sin cobertura del Escenario 2 + Diversidad

Zona sin cobertura


Por último, es importante tener en cuenta que para el desarrollo de las simulaciones para considerar un

punto cubierto se considero únicamente el criterio que en el punto se reciba un valor de intensidad de

campo eléctrico mayor o igual al valor definido en el umbral.

4.5 Auto-interferencia de Red SFN

Considerando que la distancia entre los dos trasmisores propuestos es de 24.9km y la distancia entre

trasmisores máxima permitida para evitar interferencias Co-Canal para una configuración como la

descrita para el escenario 3 de una FFT 2k con intervalo de guarda de 1/4 es de 22.4km, se presentan

interferencia en las zonas posteriores a los trasmisores (Figura 4-39).

Figura 4-39 Zonas de Interferencia32 para un modo FFT 2k y IG de 1/4 (75us).

En estos casos existes diferentes opciones, una es incrementar el inérvalo de guarda (cuando es

posible) que para esta caso no aplica ya que se está utilizando el mayor intervalo de guarda que dispone

el estándar DVB-T, otra opción es pasar al modo FFT 8k pero como se comento anteriormente esto

tiene ampliaciones en la recepción en movilidad, por lo que la opción más viable para este caso es el

uso de un retardo de red, que corresponde a colocar un valor en µs en uno de los dos trasmisores, sin

embargo, esta opción no elimina por completo la interferencia sino lo que se debe buscar es

desplazarla (en la medida de lo posible) a una zona despoblada o una zona que no sea objeto de

cobertura o lograr la disminución del C/I. En la Figura 4-40 se observa el desplazamiento de la zona

de interferencia según el valor del retardo y la estación en la cual se introduce.

32 Con C/I mayor a 20dB

Capítulo 4 109

Figura 4-40 Zonas de Interferencia

a)Retardo en estación Cruz Verde de 5us

b)Retardo en estación Cruz Verde de 10us

c) Retardo en estación Calatrava de 5us d) Retardo en estación Calatrava de 10us

4.6 Análisis de la potencia del trasmisor

La potencia del transmisor es un parámetro muy importante en el diseño y planificación de una red, y

se debe seleccionar el valor más optimo de la relación Potencia vs Cobertura, debió a que esté valor

afecta directamente las especificaciones técnicas de los demás elementos que conforman un estación

trasmisora (Torre, Cuarto de equipos, Sistemas eléctricos), ya qu, a mayor potencia por ejemplo, se

requieren líneas de transmisión de mayor diámetro, distribuidores de mayor capacidad y demás

elementos de interconexión del SSRR que generan un aumento en la carga estructural del torre; de la

misma forma trasmisores de mayor potencia pueden ocupar un mayor espacio físico, y necesitar de un

aumento en la capacidad del sistema eléctrico de la estación y por ende sube el consumo de energía


eléctrica. Al final todo esto se traduce en un aumento tanto de CAPEX33 como de OPEX34, que va en

contravía de la implementación de cualquier tipo de red.

4.7 Comparación con otras investigaciones

Se han desarrollado investigaciones sobre redes de televisión digital terrestre bajo el estándar DVB-T

que permitan la recepción fija y móvil en Colombia, sin embargo, el escenario seleccionado fue la

ciudad de Cali [59] y [61], la cual presenta un tipo de terreno quebrado, muy diferente al escogido para

esta investigación. También se han realizado investigaciones sobre el desempeño de los modelos de

propagación en entornos urbanos, como el mostrado en [62] donde el escenario de estudio fue la

ciudad de Manizales. A nivel internacional uno de las universidades que presenta un gran número de

artículos e investigaciones en el tema de la recepción móvil con DVB-T es la Universidad Politécnica

de Valencia, más específicamente el grupo de investigación iTEAM [59], [61], [63] y [64]. Otras

investigación han documentado las mejoras que se producen en la recepción móvil al introducir

avances tecnológicos como la diversidad de antenas y el AL-FEC [59], [61], [63] - [66]. Teniendo en

cuenta que los escenarios donde se realizaron las investigaciones descritas anteriormente presentan

entornos diferentes al analizado, los resultados obtenidos no se pueden comparar de forma directa,

sin embargo, si se puede evidenciar que al igual que los resultados obtenidos en esta investigación, con

una adecuada configuración del trasmisor es posible implementar una red de TDT bajo el estándar

DVB-T que permita la recepción fija y móvil. Adicionalmente, se observan las ventajas de utilizar

avances tecnológicos como la diversidad de antenas.

33 ―Capital expenditure‖ o Gastos de Capital 34 ―Operating Expense‖ o Gastos operativos

4. análisis de resultados · 2012-12-07 · modelos de propagación. ... cuenta perdidas por...

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