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Canal de Propagación

• Entorno urbano densamente poblado• Propagación sin línea de vista (NLOS)• Pequeños desplazamientos causan severas

fluctuaciones del canal (2-6 Ghz)

Selectividad en frecuencia• Propagación por múltiples caminos• Cada uno modelado como un desvanecimiento de Rayleigh

independiente de los demás (WSSUS)

Efecto no relacionado con movilidad

• Scattering de la señal

• Delay spread (memoria)causa ISI

Selectividad en frecuencia (2)• Respuesta al impulso del canal distribuida en el tiempo

• Respuesta selectiva en frecuencia

Selectividad temporal

• Variación en el tiempo dependiente de la velocidad• Desvanecimientos pronunciados

• Debido a movilidad de MS y entorno• Efecto Doppler (movilidad)• Slow Shadowing (obstáculos)

Selectividad en frecuencia y Selectividad en tiempo

Selectividad temporal Selectividad en frecuencia

Distinta respuesta paracada portadora

Interpretaciónespectral

Interpretacióntemporal

Efecto DopplerICI

Delay spreadISI

Variaciones del canalFading rápidoShadowing

Tipos de Atenuación (Canal)• Atenuación plana:

– El canal es un coeficiente aleatorio que se multiplica alsímbolo:

.– h se puede modelar como Ricean (LOS) o Rayleigh (NLOS).

• Atenuación de multicamino:– Se reciben varias copias retardadas de la señal, multiplicada

cada una por un coeficiente aleatorio diferente.• h(l) es el perfil de retardo.• Los trayectos son estadísticamente independientes.

– El multicamino crea selectividad en frecuencia:• H(f) sólo será una constante si h(l) es una delta

nwnxhny ·

nwlnxlhnyL

l

1

0

·

7

lhFfH

UDELAR30/08/2007

Tipos de Atenuación (Canal)• Doppler:

– El coeficiente del canal depende deltiempo,

– h = h(n);• La dependencia de h(n) se puede modelar según [Jakes].• Se pierde la independencia estadística.• Aparece correlación entre cada h(n) y h(n+k).

• Canales doblemente selectivos(SUI):– Se reciben varias copias (retardos)

dependientes en el tiempo, h = h(n;l)

nwnxnhny ·

nwlnxlnhnyL

l

1

0

·;

8UDELAR30/08/2007

Parámetros de SUI-6 (Canal)

UDELAR30/08/2007 9

Hz0,50,30,4Doppl

erdB-26-160Powerμs20140Delay

Units

Tap3

Tap2

Tap1

SUI-6 Channel

Señal directa

Señal reflejada

Señaldifractada

Canal de Doble Selectividad

Extremadamente Hostil

Ensayos con canal Rayleigh (3)

Pre-ecualización resuelve la pérdida de ortogonalidad de las señales parafrecuencias de Doppler menores a 10 Hz

• Eficiencia de los compensadores de canal

Símbolos QAM en recepción, con fD=0.5Hz

SNR = 7dB Sin Ruido Blanco

Ensayos con canal Rayleigh (2)• Efecto de los compensadores de canal

Sin Pre-ecualización de canal Con Pre-ecualización de canal

Símbolos QAM en recepción, con fD=5Hz, SNR=20dB

Modelo del sistema

UDELAR30/08/2007

Parámetros del simulador

Parámetro ValorIntervalo de guarda 16 μs

Frecuencia portadora 3,5 GhzDuración de símbolo útil 128 μsDuración total desímbolo

144 μsEspaciado desubportadoras

7,8125 kHzNúmero desubportadoras

512Ancho de banda 3,5 Mhz, (Fs=4

MHz)Párametros de RF

Modulación 64-QAM 3/4. Duración de cada símbolo OFDM+CP: 144 µs. Duración de cada slot (3 símbolos OFDM): 432µs. Subcanales por slot: 17. Retardo del receptor: 100 muestras (11,8 μs). Transferencia bruta del sistema: 4,5 Mbps Transferencia neta del sistema: 3,4 Mbps Transferencia máxima del sistema: 11,3 Mbps

3,4e6 x(4/3)x(5/2)=11,3 Mbps. Considerando CP 11,3x(9/8)=12,7 Mbps (en el aire)

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Multipath Propagation

• Reflection - occurs when signal encounters a surfacethat is large relative to the wavelength of the signal

• Diffraction - occurs at the edge of an impenetrablebody that is large compared to wavelength of radiowave

• Scattering – occurs when incoming signal hits anobject whose size in the order of the wavelength ofthe signal or less

Signal propagation• Propagation in free space always like light (straight line)• Receiving power proportional to 1/d²

(d = distance between sender and receiver)• Receiving power additionally influenced by• fading (frequency dependent)• shadowing• reflection at large obstacles• scattering at small obstacles• diffraction at edges

reflection scattering diffractionshadowing

Multipath Propagation

• Signal can take many different paths between sender and receiver due toreflection, scattering, diffraction

• Time dispersion: signal is dispersed over time• interference with “neighbor” symbols, Inter Symbol Interference

(ISI)• The signal reaches a receiver directly and phase shifted• distorted signal depending on the phases of the different parts

Multipath propagation

signal at sendersignal at receiver

The Effects of Multipath Propagation

• Multiple copies of a signal may arrive atdifferent phases– If phases add destructively, the signal level relative

to noise declines, making detection more difficult• Intersymbol interference (ISI)

– One or more delayed copies of a pulse may arriveat the same time as the primary pulse for asubsequent bit

2 pulsos en un canal con multicaminos

Tipos de Fading

• Fast fading• Slow fading• Flat fading• Selective fading• Rayleigh fading• Rician fading

Fading urbano

T

Si g

nals

tren

gth

(dB

)

Time

Long term fading

Short term fading

Fading en distancia

Distribuciones Comunes

• Rayleigh– Modela un fading de señal plano– Usado para componentes individuales de

multitrayecto• Ricean

– Usado cuando hay una señal dominante(LOS) + ecos débiles

– parametro K (dB) define fuerza de lacomponente dominante; si K=-, equivalentea Rayleigh

Bit Error Rate Teórico para Varias Condiciones de Fading

Mecanismos de Compensación deErrores

• Forward error correction

• Ecualizacion Adaptiva

• Diversidad

Forward Error Correction

• El transmisor agrega información (codigo) paracorrección de errores a los datos.– Codigo es funciónde los bits de datos

• El Receptor calcula el código de corrección desde losbits de datos– Si el código calculado coincide con el código recibido, no

occurrió error– Si no coinciden, el receptor intenta determinar que bits

están errados y los corrige

Ecualización Adaptiva

• Puede ser aplicada a transmisiones analogicas odigitales– voz o video analogico– Datos Digitales, voice or video digitalizadas (PCM, VOIP)

• Usada para disminuir interferencia intersimbol o• Implica volver a concentrar la energia de simpbolo en

el intervalo de tiempo original• Tecnicas

– Circuitos analogicos concentrados– Algoritmos de procesamiento digital de la señal

sofisticados

Equalizador Lineal

Técnicas de Diversidad

La diversidad esta basada en el hecho de que canalesindividuales presentan eventos de fading en formaindependiente

• Diversidad de espacio – técnicas tomando en cuentael canal de propagación

• Diversidad de Frecuencia – técnicas donde la señalva por mas de una frecuencia o en mas ancho debanda.

• Diversidad en el tiempo – técnicas donde la mismaseñal se mandan en tiempos diferentes.

Antenas: diversidad• Grupo de 2 o mas antenas

– Batería de antenas multielemento• Diversidad de Antenas

– Diversidad conmutada, diversidad seleccionada• receptor elige la antena con mayor nivel

– diversidad combinada• Combina la salida de potencia para tener una ganancia• Es necesario que sea en fase para no tener cancelación

+

/4/2/4

ground plane

/2/2

+

/2

Diversidad