INTRODUCCIÓN
Definición: sistemas de radiocomunicaciones entre puntos fijos que proporcionan una capacidad de transmisión de información con calidad y disponibilidad dadas.
Funcionan en condiciones de visibilidad directa por lo que requieren:
Estaciones repetidoras
Estaciones nodales bajan a banda base pudiendo haber extracción-inserción de señal.
La entidad terminal que hace de estación nodal se denomina sección de conmutación
Vano: el enlace radioeléctrico entre dos estaciones.
Situación de compromiso entre el número de vanos (mínimo) y la longitud de los mismos que tiene un límite debido al desvanecimiento de la señal.
Radiocanal: el conjunto de dos portadoras, una para cada sentido de transmisión. Constituye un sistema dúplex a 4 hilos equivalentes.
Repetidores deben tener visión óptica en vanos adyacentes:
Activos: amplifican la señal sin demodularla.
Pasivos: sólo cambian la dirección de propagación.
INTRODUCCIÓN
Se explotan en las bandas de frecuencias altas con las siguientes ventajas:
Potencia recibida proporcional al cuadrado de la frecuencia.
Ruido, disminuye al aumentar la frecuencia.
A mayor frecuencia, mayor anchura de banda y mayor directividad.
Desventajas:
Mayor inestabilidad, mayor desvanecimiento y equipos más caros.
Radioenlaces son sistemas en serie por lo que requieren gran disponibilidad
Utilización de técnicas de redundancia (equipos) y diversidad (desvanecimiento)
Establecimiento de sistemas de control para aplicación automática
Tipos de radioenlaces según el tipo de señal múltiplex transmitida
Analógicos:múltiplex de 12 a 2700 canales telefónicos, múltiplex de vídeo y audio
Digitales: múltiplex digital de alguna de las jerarquías normalizadas
Radioenlaces transhorizonte: monovano, grandes distancias y por dispersión troposférica. Aplicación: comunicación costa-isla.
Radioenlaces por satélite: dos vanos, repetidor-convertidor de frec. (transponder)
PLANES DE DISPOSICIÓN DE CANALES DEL CCIR
CARACTERÍSTICAS
OBJETIVOS
Número de radiocanales en la banda
Separación entre radiocanales adyacentes
Bandas de guarda
Frecuencias portadoras
Polarización
Tipo y capacidad del radioenlace
Frecuencia central de la banda
Anchura de banda
Anchura de banda de los radioenlaces
Facilitar la interconexión en RF de
radioenlaces en circuitos internacionales
Reducir las perturbaciones
Facilitar la intercalación adicional
Utilización de una banda para
transmisiones mixtas
DISPOSITIVOS DE ACOPLAMIENTO
Se utilizan como interfaz entre transmisores y receptores a antena.
Filtros
Circuladores
Duplexores y polarizadores.
Las configuraciones varían en función del número de radiocanales y polarizaciones
Alimentadores
Línea coaxial: válida hasta 3 GHz, flexibilidad y facilidad de instalación.
Guía ondas en el modo fundamental: para frecuencias superiores a 3 GHz ya que la atenuación del coaxial es grande.
ANTENAS
Antenas utilizadas : reflector parabólico, antenas Cassegrain, bocinas, reflectores pasivos y arrays de antenas.
Parámetros a analizar:
ganancia: función de la superficie geométrica, ganancia y frecuencia.
Anchura de haz:
Se requiere precisión en la orientación.
Diagramas de radiación:
Diagrama copolar: es el correspondiente a la excitación de la sonda excitadora.
Diagrama contrapolar: correspondiente a la polarización ortogonal.
Diagrama de envolvente: son diagramas obtenidos como envolvente de diagramas reales de una serie dada. Existen aproximaciones semiempíricas.
REPETIDORES PASIVOS
Se utilizan cuando resulta necesario cambiar la dirección de un trayecto.
Pueden ser reflectores parabólicos y reflectores planos.
Situaciones:
Reflectores en campo lejano
Repetidor pasivo con dos antenas parabólicas.
Repetidor pasivo con plano reflector (el ángulo no ha de ser muy obtuso)
Repetidor pasivo con dos planos reflectores (en un punto o en dos)
Reflectores en campo próximo: también se denomina montaje periscópico y pone la antena a una altura determinada.
Cálculo de la atenuación en el trayecto con reflectores:
Reflector parabólico: (1)
Un reflector plano: (2)
La anchura de haz disminuye al aumentar la superficie y no debe ser inferior a 1º.
Montaje periscópico: (5.16)
DATOS DE PROPAGACIÓN
Los radioenlaces se diseñan en condiciones de visibilidad directa.
La consecución del despejamiento supone un cálculo de las alturas de antenas.
Probabilidad despreciable de pérdida de visibilidad en condiciones anómalas.
Pérdidas de difracción tolerables bajo propagación normal.
Rec. 530 del CCIR
Determinación de las alturas para un despejamiento de la primera zona Fresnel (R1).
Variación estadística del gradiente del coíndice (?N) valor de ke excedido el 99.9% del tiempo:
Con el valor de ke se calculan los siguientes despejamientos:
Clima templado:
0.0 R1 si sólo hay un obstáculo
0.3 R1 si hay varios obstáculos o con forma redondeada
Clima tropical:
0.6 R1 para trayectos superiores a 30 km
Se toman los máximos de los valores del punto 1 y 3
Tablas
ANCHURA DE BANDA DE UNA TRANSMISIÓN POR RADIOENLACE
Enlaces por telefonía
Señal en banda base: múltiplex telefónico
Ancho de banda: regla de Carson
depende: excursión de frecuencia y de la carga
Enlaces por televisión
Transmisión de vídeo
Transmisión de vídeo más sonido: múltiplex MDF que se modula en frec.
Ancho de banda depende de:
Factor de modulación K (1 ó 0.6)
Factor de especificación F (del filtrado)
Vb: velocidad binaria
R: factor de anchura de banda
Expresión:
RADIOENLACES ANALÓGICOS
RADIOENLACES DIGITALES
DESVANECIMIENTOS
Definición: variación temporal de la amplitud, fase y polarización de la señal recibida con relación al valor nominal debido al trayecto de propagación: multitrayecto, conductos, reflexión, difracción y dispersión.
Profundidad de desvanecimiento: diferencia entre el valor nominal y el nivel recibido en condiciones de desvanecimiento.
Duración de desvanecimiento: tiempo que media entre la pérdida y recuperación del nivel.
Pueden desarrollarse contramedidas que mitiguen el efecto.
Clasificación de los desvanecimientos:
DESVANECIMIENTO MULTITRAYECTO
Se debe a la existencia de dos o más trayectos de propagación además del directo.
Puede producirse por reflexiones en el suelo o en capas de la atmósfera.
Es selectivo en frecuencia por lo que produce distorsión y atenuación.
Modelo estadístico del campo resultante:
Desvanecimiento por centelleo: gaussiana con m y ?, son lentos y poco profundos.
Desvanecimiento multitrayecto: típico de desvanecimientos profundos y rápidos.
Rice: existe una componente dominante (hay visión directa)
Rayleigh: componentes con amplitudes similares (no hay visión directa)
Factor de actividad del multitrayecto ? depende del período de observación y de las condiciones meteorológicas. En climas templados dura tres meses la actividad del multitrayecto.
(Gp:) t
(Gp:) ?
(Gp:) 1-?
DESVANECIMIENTOS PROFUNDOS
La probabilidad de rebasar un desvanecimiento profundo viene dada a partir de una ley Rayleigh por:
P0 es el factor de aparición de desvanecimiento y depende de la longitud del enlace, frecuencia, rugosidad del terreno y del clima
Métodos de cálculo de la probabilidad de desvanecimiento difieren en el cálculo de P0
Mojoli: calcula el valor de P0 para el mes más desfavorable y a partir de ahí determina el factor de actividad.
Método 1 de la Rec. UIT-R PN530: se utiliza para una planificación inicial del vano
Determinación del factor geoclimático del trayecto para el mes más desfavorable
Cálculo del ángulo de inclinación del trayecto
Valor de la probabilidad p(F) en porcentaje.
Método 2 de la Rec. UIT-R PN530: proporciona un diseño detallado para pequeños porcentajes de tiempo y requiere el conocimiento del perfil.
DESVANECIMIENTO POR REFLEXIÓN EN EL SUELO
Se produce cuando el trayecto discurre sobre un terreno despejado y la longitud es pequeña. Trayectos sobre mar, lagos y zonas llanas y húmedas.
Función de transferencia:
Se puede apreciar la dependencia con la frecuencia y el carácter lobular. La profundidad de desvanecimiento depende de la frecuencia, altura y factor k. Esto hace que el desvanecimiento sea selectivo.
Su expresión es la base para los modelos FTM.
EJEMPLO
Se supone un vano de un radioenlace sobre agua,
con una longitud de 61.1 km y altura sobre el nivel
del mar ht=122 m y hr=457 m en la frecuencia
f=6.125 GHz. Considerando R=-1 determine la pro-
fundidad de desvanecimiento así como su efecto
para una comunicación con 20 Mhz para varios
valores del factor k.
PARÁMETROS A DETERMINAR
PROBLEMA
Distancia al punto de reflexión
Ángulo de incidencia
Factor de divergencia
Retardo del rayo reflejado
Frecuencia de máximo de desv.
Máxima prof. desv.
Conclusiones
Influencia de k y de la frecuencia sobre el desvanecimiento
Depende del valor de k y para anchuras de banda de 20 MHz el
desvanecimiento será más o menos selectivo.
DESVANECIMIENTO SELECTIVO
La función de transferencia del medio de propagación varía con la frecuencia lo que produce distorsión de amplitud y fase en la señal.
Estudio del desvanecimiento selectivo:
Porcentaje de tiempo en que un desvanecimiento tiene carácter selectivo.
Modelo de función de transferencia multicanal al menos para B/2
Estadísticas de los parámetros que intervienen en H(w)
Modelo de la función de transferencia multitrayecto (FTM). Tiene en cuenta el rayo directo y múltiples rayos reflejados.
Modelo de rayos, tiene en cuenta un rayo directo y N ecos
Modelo polinómico: desarrollo en serie de potencias de la función de transferencia.
MODELO DE TRES RAYOS SIMPLIFICADOS
La FTM viene dada por:
Puede ponerse como:
Esta expresión se suele poner en función de la separación con la portadora
wo es la frecuencia a la cual se produce el mínimo de H(w), depende de ? y ?
válido en el ancho de banda del canal (B)
Profundidad de desvanecimiento:
Parámetro a: afecta por igual a todas las frecuencias, representa el desvanecimiento plano.
b: diferencia máximo-mínimo, indica el desvanecimiento selectivo.
Canal de fase mínima: ?>0, b<1.
Canal de fase no mínima: ?>0, b>1.
El modelo depende de 4 parámetros (a, b, wo, ?) lo que supone un ajuste complicado con las mediciones efectuadas.
EFECTOS DEL DESVANECIMIENTO MULTITRAYECTO
Radioenlaces analógicos:
Ruido de intermodulación: importante en radioenlaces con gran capacidad y en aquellos en que se produce por reflexión en el suelo.
Variación del nivel de la banda base
Radioenlaces digitales
Aumenta la interferencia entre símbolos debido a la dispersión de los impulsos. Es mayor a velocidades grandes.
Efectos de la recuperación de portadora: se produce una rotación en la constelación.
Efectos de la recuperación de la temporización: el muestreo no se realiza en el punto adecuado.
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