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Ctedra de Comunicaciones

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UNIVERSIDAD TECNOLGICA NACIONALFACULTAD REGIONAL SANTA FE

DEPARTAMENTO DE INGENIERA EN SISTEMAS DE INFORMACIN

CTEDRA DE COMUNICACIONES

Transmisin por microondas terrestre

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Contenido

Caractersticas principales de la propagacin.

Instalaciones terrestres.Los componentes del sistema de transmisin.

Ecuacin de enlace.

Regin crtica de Fresnel e interferencia

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TTaabbllaa ddee ccoonntteenniiddooss

Contenido ............................................................................................................................................ 2Objetivos y alcance............................................................................................................................. 4

Objetivos ......................................................................................................................................... 4Alcance ............................................................................................................................................ 4

Anlisis de la transmisin con microondas ...................................................................................... 5

Caractersticas de la propagacin .................................................................................................... 5Fundamentos de la propagacin ................................................................................................. 5El rol de la modulacin .............................................................................................................. 6

Cobertura de la instalacin .............................................................................................................. 6El horizonte del radio ................................................................................................................. 7El efecto de la atmsfera ............................................................................................................ 7Otros factores que intervienen en el clculo ............................................................................... 8

El despeje de la lnea de vista ..................................................................................................... 8Zona de Fresnel ........................................................................................................................ 11

Los componentes de una instalacin .............................................................................................. 13Esquema de Tx/Rx por Radiofrecuencia .................................................................................. 13Los radios o radiobases ............................................................................................................ 13Los alimentadores..................................................................................................................... 14Las antenas ............................................................................................................................... 14El medio ................................................................................................................................... 15

Tcnicas de transmisin................................................................................................................... 17

Enlace con asignacin de banda .................................................................................................... 17Enlace con espectro ensanchado ................................................................................................... 18

Definicin de espectro esparcido o spread spectrum (SS) ....................................................... 18Mtodo de Salto en frecuencia: FHSS ...................................................................................... 18Mtodo de Secuencia directa: DSSS ........................................................................................ 19Ventajas del uso de SS ............................................................................................................. 19Frecuencias para el uso de SS .................................................................................................. 20

Clculo del enlace ............................................................................................................................. 21Prdidas y ganancias ................................................................................................................ 21La ecuacin de enlace ............................................................................................................... 22

Apndice A: Elementos para el clculo .......................................................................................... 24A.1 Grfica para clculo del horizonte del radio ...................................................................... 24A.2 Tablas para clculo de la ecuacin del enlace ................................................................... 24

A.3 Sobre el factor y el margen de seguridad .......................................................................... 26Apndice B: Bibliografa ................................................................................................................. 27

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Objetivos y alcance

Objetivos

Este trabajo pretende reunir los elementos que intervienen en el funcionamiento yperformance de una instalacin de RF terrestre que normalmente se suelen encontrar dispersos en labibliografa y que adems es producto de la sistematizacin de observaciones y otros procesosempricos. Tal es el caso del Clculo geomtr ico de la i nstalaciny el Clcul o del enlaceen s.Ambos aspectos constituyen el diseo del radioenlace.

Las instalaciones de radiofrecuencia terrestre para la transmisin se han focalizado enlas bandas altas correspondientes al subespectro de las microondas, ubicadas regulatoriamente enlas frecuencias de 0,9 GHz en adelante. En esa parte del espectro, la transmisin es multimodal perola mayor eficacia se encuentra en el modo rectilneo y esto define que sea importante estudiar cmolograr la lnea de vista entre dos puntos adems de, por supuesto, prestar atencin a la tcnica detransmisin en s.

Alcance

Esta versin constituye una segunda edicin del apunte anterior titulado Transmisin

de datos por RF terrestre. Igualmente, la publicacin se concibi con la finalidad de serle til alestudiante para el anlisis sobre la viabilidad de la instalacin, y por eso no incluye los elementosde clculo estructural para el soporte del propio peso de cada estructura, ni resistencia al viento,

balizamientos obligatorios ni protecciones de riesgo elctrico o por RF para la infraestructura desoporte, es decir para las torres.

En cambio, se incluyen los elementos bsicos para determinar las caractersticas dealcance geogrfico de la infraestructura de una red de radio terrestre o radioenlace, preferentemente

para baja capacidad pero aplicable tambin a enlaces de media y alta.

Analiza la altura necesaria de torres para antena en la frecuencia de microonda, defineel horizonte del radio y lo relaciona con la altura, define el alcance visual de una instalacin y lorelaciona con el concepto de vano, define y muestra cmo calcular el mximo obstculoadmisible y su ubicacin y aplica los concepto de factor y margen de seguridad, aportandoelementos para el clculo rpido.

Luego se abordan los elementos relativos a la seal de radiofrecuencia en tanto sirvepara transmitir seales estructuradas como datos, voz o imgenes, es decir la potencia necesaria, lasprdidas admisibles, la interrelacin con el terreno y el clima. Tambin se encuentran las tcnicasms usadas para la transmisin en s.

Se espera que al terminar el tema, se pueda verificar el diseo de un radioenlacecompleto. Sin embargo, en los aspectos de la prctica y el estado del arte, esta publicacin contienetablas y valores concebidos para uso acadmico y no se espera que el uso de este trabajo se apliquedirectamente al ejercicio profesional.

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Anlisis de la transmisin con microondas

Analizaremos las tcnicas de transmisin de datos empleadas por las tecnologasactuales de RE, ya que ellas determinan aspectos decisivos como son el alcance y la cobertura, lanecesidad o no de lnea de vista y cmo ellas impactan en la transmisin en s.

Caractersticas de la propagacin

Analizaremos las caractersticas principales que determinan la cobertura y el alcancede la seal propagada desde su antena en el tope de una torre o cualquier altura en la que se emplacey que, cuando transmite en todas las direcciones, define un cono.

Fundamentos de la propagacin

Los enlaces de radio, o radioenlaces se realizan con radiofrecuencia, es decir conseales que se encuentran en el espectro RF de microondas. Se debe recordar queconvencionalmente trabajamos con este nombre a las seales de radio que se encuentran desde los0,9 GHz en adelante, ms o menos hasta los 30 MHz aunque los lmites son difusos. O sea, la banda10 (109 a 1010 Hz) llamada de SHF o Super High Frecuency.

Una transmisin con RF requiere que la seal transmitida alcance a la antena receptoracon la potencia necesaria para excitarla para que la seal recibida pueda ser copiada y decodificadasin errores irrecuperables. Cuando se verifica esta condicin, se dice que la antena receptora seencuentra alcanzada por el transmisor o tambin que est en el rea de cobertura de la antena

emisora.Debemos tambin tener presente que para el espectro radioelctrico rigen las leyes de

la ptica, y en particular en la banda sealada son importantes los fenmenos de reflexin,refraccin, difraccin e interferencia. La tcnica de modulacin de la seal es importante porquecon algunas de ellas se requiere que haya entre antenas una trayectoria recta y limpia, es decir sinobstculos ni elemento que produzcan dispersin. As se comportan QAM y todas sus emeariascuando se las usa tal cual son.

La lnea recta entre puntas de antenas emisoras y receptoras ser la trayectoriaprimaria para la propagacin de la seal en estas frecuencias y se las suele llamar trayectoria deespacio libre [Tomasi] para el haz. Todas las dems trayectorias, entre las que se cuentan la de

reflexin en la tierra y/o en la ionsfera y las de arrastre terrestre, son una diversidad modal. Elespacio entre ambas puntas de antena se llama Vano.

Cuando esa trayectoria est limpia y sin obstrucciones es cuando formalmenteconstituye una Lnea de Vista o LOS, por su sigla en ingls line of sight.

Dado que ambas antenas se encuentran elevadas del piso, la propagacin de la sealno sufrir la obstruccin del horizonte si las antenas estn a la altura correcta. Si ellas estn debajode la altura correcta, el haz colisionar contra el terreno en el horizonte, sin alcanzar el objetivo. Ental caso diremos que no existe alcance visual porque el haz aterriza.

En general, la necesidad de determinar la relacin entre la altura de las antenas y el

alcance visual se presenta siempre, ya sea porque se tiene fijada la altura de instalacin por algunarestriccin o bien porque se sabe cul es el rea que se debe cubrir.

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Con otras tcnicas de modulacin, el requisito de que exista LOS deja de serobligatorio y basta con que el receptor se encuentre en la zona de cobertura, como la modulacinOFDM usada con la tcnica de espectro esparcido. Ms adelante se las detalla en dos variantes.

Tecnologas emergentes como HSPA/QAM, responden con valores elevados de BER

cuando la seal no tiene lnea de vista, entonces su necesidad deja de ser imperiosa pero esconveniente que haya tal lnea de vista para mantener un BER bajo y la velocidad binaria alta,aunque puede trabajar (y de hecho lo hace!) sin LOS. Sin embargo algunas tcnicas, como es elcaso de WiMax con OFDM, son ms inmunes al desvanecimiento manteniendo el BER bajo cuandose generan dispersiones por obstculos, auto interferencia y otros fenmenos. En el mismo sentido,WiFi [Dunte] se comporta como WiMax respecto a la lnea de vista, debido al uso de OFDM, quees la tcnica de transmisin de ambas.

El rol de la modulacin

Con la modulacin QAM la tasa de smbolos baja pero mejora las regiones de decisinde cada smbolo para igual tasa de smbolos. Por lo tanto, mejora el BER. Si bien tiene unainterferencia intersmbolos [Tomasi] casi inexistente, la afectan frecuencias cercanas, autointerferencias y dispersiones modales. stas, potencialmente la interfieran y la transmisin resultaeventualmente confadingcreciente con la distancia. Esto genera la necesidad de LOS. Veremos el

fadingo desvanecimiento, ms adelante

En cambio OFDM consiste en la utilizacin de una portadora formada por unaimportante cantidad de subportadoras que se encuentran en frecuencias prximas dispuestasortogonalmente, y por ello la transmisin se comporta como una multitud de portadoras que sehubieran modulado cada una en banda angosta en lugar de ser slo una en banda ancha. Esto genera

un esquema ms confiable que se completa asegurando que haya baja interferencia intersmbolos[Tomasi] aplicando a la modulacin de cada subportadora una tcnica convencional como QAM, abaja velocidad de generacin de smbolos.

La seal en su conjunto resulta robusta y una ventaja comparada con los mtodos deportadora nica o dual en cuadratura es la estabilidad en canales de comunicacin con condicionesadversas, inestables o que presenten malas condiciones para la calidad de la transmisin, generandoun BER alto o creciente con la longitud del enlace.

Estas condiciones desfavorables en las que se impone OFDM, son tpicamente laatenuacin o recorte de las frecuencias altas en los cables de cobre y el fadingen las transmisionesde RF.

Cobertura de la instalacin

A la distancia que recorre el haz desde la punta de su antena de propagacin hastaaterrizar contra el horizonte, se le llama horizonte del radio. Para analizarlo consideraremos quenuestro planeta es una esfera en lugar del periforme llamado geoide, y que tiene un dimetroaparente definido y aceptado de 12.827 Km. En realidad, el ensanchamiento en el ecuadorrepresenta una desviacin respecto a considerar la Tierra esfrica, de slo 189 metros por grado delatitud geodsica, es decir aproximadamente un 0,17% de desviacin lo cual lo hace despreciable.

Analizaremos brevemente las principales variables de las que depende la cobertura dela instalacin, desde un punto de vista de su geometra, y que es independiente de la tcnica detransmisin y otras variables.

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El horizonte del radio

Veamos el horizonte del radio, que viene dado en la figura 1 por dy lo mediremos enKm. La altura de la torre esHy la expresamos por

ahora en Km para mantener coherencia deunidades.

El radio de la Tierra es r y loconsideraremos uniforme e igual a la mitad deldimetro aparente de la Tierra aceptado como12.827 Km, y es lo nico conocido.

Esto ltimo introduce un ligeroerror de clculo respecto al radio real en ese

punto, pero el error es an tolerable en laspeores latitudes y simplifica el clculo.

De hecho, este error se admite entodos los clculos geodsicos simples en los que nose hace correccin de error por latitud. Delesquema de la figura 1, podemos resolver del tringulo tomandoHcomo la altura en metros dela antena y dy rcomo distancias en Km:

rHHrdr 22222

Resolviendo, operando las constantes y despreciando las magnitudes muy pequeas:

)(58,3)( mHKmd (1)

El valor as obtenido del horizonte del radio se aplica ahora al clculo del vanomximo (que llamaremosD) que puede lograrse en las peores condiciones cuando las alturas a lasque se encuentran las antenas son conocidas:

Si la instalacin es simtrica, es decir ambas antenas se encuentra a alturas iguales:

)(.16,72)( mHdKmD

O en caso de que las antenas no se encuentren a la misma altura:

)(58,3)(.58,3)( 21 mHmHKmD

A esta forma simplificada lograda en (1) la llamamos Clculo abreviado delhorizonte del radio y permite encontrar el horizonte del radio en Km para la altura a la que seencuentra la antena expresada en metros, con un ligero error despreciable con respecto a laverdadera distancia, que es la distancia en arco.

El efecto de la atmsfera

El alcance visual puede verse modificado por varios factores, entre los que lainteraccin de la onda con los campos gravitacionales tienen un papel importante pero an ms es lainfluencia de la refraccin atmosfrica [Tomasi] en las inmediaciones del horizonte.

Fig. 1 - Clculo del horizonte del radio

H

d

rr

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Esto hace que ese efecto se haya estudiado y tabulado por el tipo de atmsfera,resultando en un coeficiente modificador de la constante 3,58 de (1). El efecto que se observa, engeneral, es equivalente al hundimiento del horizonte como consecuencia de que la trayectoria deespacio libre no ocurre exactamente en el espacio libre, sino en un medio real como la atmsfera

con ndice de refraccin distinto de 1.Esto tiene un efecto sobre la velocidad de propagacin del haz y adems genera

tubos de propagacin en la atmsfera, que funcionan como conductores directivos, y que inducenal haz a curvarse acompaando a la superficie de la Tierra. Se pueden ponderar estas interaccionessobre el haz como el efecto de un factor , tal que:

)(.58,3.)( mHKmd

El factor expresa un conjunto de factores que afectan al clculo, se lo encuentraempricamente tabulado y multiplicando a la constante 3,58 de (1). Esto forma un factor kdenominado factor de distancia en el clculo del horizonte del radio usado en el clculo rpido y

prctico del alcance visual, con el fin de determinar la viabilidad del enlace.Es comn no contar con la tabulacin y usar en consecuencia un valor k= 3,56 como

peor valor, usando un criterio ingenieril. Se suelen usar grficas para obtencin rpida del valor apartir de trazar una familia de cuadrticas, que se encuentran en anexo.

Otros factores que intervienen en el clculo

Generalmente es necesario corregir las alturas de las antenas ya que la superficie de laTierra no es una bola de billar. Existen valles, montaas y pendientes en el perfil del terreno eirregularidades como ser una depresin local donde se instala una torre. Para analizar esta cuestin,

puede tomarse para una antena la cota de su basamento y considerar la diferencia de cota de la otrainstalacin respecto a la misma referencia. En nuestro pas, el Instituto Geogrfico Militar (IGM),suministra cotas oficiales respecto al nivel del mar.

Por otro lado, si la instalacin se calculara al lmite del alcance visual, el haz pasaratangente al horizonte entre ambas torres. Por esa razn, suponer que el mximo radio de coberturacorresponde al mximo alcance visual terico no es correcto y se debe acudir alsobredimensionamiento de la altura de la estructura de soporte cuando se deba asegurar el radio decobertura, ya sea tomando margen o factor de seguridad, segn indique la circunstancia. Sobre losfactores y mrgenes de seguridad, se puede ver el anexo.

El despeje de la lnea de vista

Una instalacin con una antena de cualquier tecnologa y con cualquier tipo demodulacin, siempre que est radiando de modo omnidireccional, genera un cono sobre el terreno.

Antena propagando

rea de cobertura

Fig. 2 - rea de cobertura del cono de propagacin omnidireccional

Horizonte del radio

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Ello es vlido tanto para transmisiones con tecnologa celulartal el caso de HSPA-como con la difusin de WiFi [Dunte] o WiMax o las ms tradicionales de punto a punto P2P y

punto multipunto PMP. El cono se forma segn el esquema de la figura 2, donde se ve porqu se le

denomina cono, aunque lgicamente en sentido figurado.En realidad, toda la imagen es figurada ya que el verdadero aspecto es el de un haz

que tiende a ser tangente a la tierra en el horizonte, como puede verse en las figuras 1 y 3.

Para las instalaciones con modulaciones que requieren lnea de vista despejada, esnecesario que se calcule para el haz la Altura de despeje oAd, que es la menor distancia desde elhaz a la superficie de la tierra, segn vemos en la figura 3.

Si existe un objeto que potencialmente producir interferencia y est situado en el peorlugar, es decir en el lugar donde el haz ms se acerca al perfil de la tierra, entonces la altura del hazes crtica.

El problema tiene un enfoque si la instalacin es simtrica, y otro ms complejo si nolo es pero en suma puede reducirse a un problema de geometra analtica para determinar la mnima

distancia desde una recta no tangente ni secante a un crculo.Si la instalacin es simtrica, entonces se puede ver en la figura 1 que el punto de

H1

a = D

b

c

H2

r

r

h

Ad

r

A

r

m

d

d

L

son los ngulos internos del tringulo abc

a, vano o distancia total entre antenas = D

b, radio de la tierra ms la altura H2

c, radio de la tierra ms la altura H1

d, distancia desde la torre cuya altura es H1 hasta el punto crtico

h, radio de la tierra ms la altura de despejeAden el punto crtico

L, distancia desde la torre cuya altura es H1 hasta el punto a considerar

m, radio de la t ierra ms la altura de despejeA en el punto buscado

Fig. 3 - Anlisis de una altura genrica

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mayor acercamiento estar en la mitad del recorrido, as que usando la nomenclatura de la figura 3,si la instalacin es simtrica, entonces:

2

Dd

(2)Y en ese mismo lugar se encontrar la menor distancia del haz a la superficie, es decir

la altura crtica, que mirando la figura 3 ser la que surja del tringulo dado por los lados r+H(cualquiera de ambas alturas de torre, son iguales), r+Ad (siendo que estar a medio camino) y d, yen ese tringulo la nica incgnita esAd:

rdHrAd

22

(3)

Si en cambio la instalacin es asimtrica se puede seguir el enfoque analticoencontrado en [Dubbel, I, 75], donde se expresan las propiedades de los tringulos segn cuatro

problemas fundamentales. El tercero permite hallar los ngulos de un tringulo dado por sus tres

lados nicamente y de l deducimos el clculo de los lados.Los tres lados son el radio de la Tierra ms la torre ms baja, el radio de la Tierra ms

la torre ms alta y el vano, ya que en el caso ms general es necesario determinar cul es el valor dela altura de despeje a una distancia cualquiera de uno de los extremos. El anlisis permite encontrarla alturaA del haz a una distancia arbitrariaL del origen.

Si analizando la figura 3 se descomponen los tringulos puede verse que aplicando elmismo razonamiento que para (1) se puede obtener la distancia ddesde la torre ms baja hasta el

punto donde est la altura de despeje crtica:

D

HHrHHDd

2

).(2 212

2

2

1

2

(4)Con d(distancia crtica) la altura crtica de despejeAdqueda expresada por:

rdHrAd

22

1)( (3)

Y con (4) y (3), queda expresada la altura genrica A en un punto cualquiera, enfuncin deAdy d:

rdrAAd

22')(

(5)

Resumiendo, los valores de distancias y alturas de despeje tanto crticas comogenricas, se obtienen con (2) y (3) si la instalacin es simtrica y con (4), (3) y (5) si esasimtrica.

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Zona de Fresnel

A la recta que determina la lnea de vista, y que se usa para calcular el despeje, se lasuele llamar eje del haz. Rodeando a dicho eje, se encuentra una zona denominada Zona de Fresnel.

En la figura 4 vemos cmo queda generada esta regin crtica.Esta zona acta como una regin crtica que no debera ser invadida por ningn objeto,

bajo riesgo de que se genere una difraccin que degrade adicionalmente la transmisin. Mayor lainvasin de la zona, mayor la magnitud de la degradacin de la seal.

Su existencia se fundamenta estudiando cmo se expanden las ondaselectromagnticas cuando viajan por el espacio libre, lo cual requiere de la teora de las radiacioneselectromagnticas, pero se encuentra fuera de nuestro inters tal justificacin.

Dicha zona tiene forma de elipsoide de revolucin. El eje mayor del elipsoide coincidecon el eje del haz y es el eje de revolucin. El eje menor se encuentra en la mitad del vano. Al ser

de revolucin, el elipsoide genera una zona espacial cuyo corte transversal al eje del haz muestra un

rea circular.

En rigor, se puede demostrar que no existe una nica Zona de Fresnel, sino infinitas.Cada una de ellas envuelve a la anterior; as la segunda zona envuelve a la primera, la tercera a lasegunda, la ensima a la ensima-menos-uno, etc. Se puede calcular el radio de una zonaensima en un punto genrico mediante la ecuacin general dada por ITU-R I.715:

DF

ddnrn

.

...548 21

)(),(),(,, 21 mrMHzFKmDdd

En la que rn resulta ser el radio en metros de la zona ensima de Fresnel en el lugarque se desea calcular y n es la ensima que se desea calcular. Ntese que d1 , d2 yD estn medidosen Km y la frecuenciaFen MHz. Si bien corresponde formalmente a frecuencias de hasta 10 MHz,el error introducido es despreciable tomndolo para valores de frecuencia dentro del subespectrocompleto de microondas.

Si se desarrollara la teora de los campos generados, se vera que el correspondiente ala zona 2 y sucesivas, todos juntos, equivalen a la mitad del de la zona 1, y por tal razn suele

d1 d2

D

r1 r

Fig. 4 Regin crtica o Zona 1 de Fresnel para un enlace con microondas

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calcularse el radio slo para la primera zona de Fresnel [ITU-R].

Ante esta circunstancia, podemos directamente calcular el radio que involucra la Zonade Fresnel como una nica rea (y no la sucesin de capas) directamente como:

DF

ddr

.

..548 21

)(),(),(,, 21 mrMHzFKmDdd (6)

De todos modos, este fenmeno no exige que exactamente nada invada esa zonacrtica, sino que nos obliga a trabajar con un criterio de obstruccin.

Este criterio es complejo, ya que ante los objetos especulares y los objetos filosos laonda no tiene el mismo comportamiento, pero como criterio rector debera procurarse que el rea

obstruida no supere el 15% del rea circular de la Z1 de Fresnel para no tener que calcular prdidasadicionales por difraccin.

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Los componentes de una instalacin

Ahora que hemos visto cmo la naturaleza de la propagacin determina el alcance dela onda y el diseo y viabilidad de la instalacin, veremos cmo se compone un sistema tpico deradioenlace, vlido para estas tecnologas.

Esquema de Tx/Rx por Radiofrecuencia

En la figura 5 se ha realizado un diagrama de bloques de los componentes que nosinteresan con miras a poder entender cmo funciona el sistema completo. Esto es necesario para

poder luego analizar las partes.

Hemos empleado los trminos indoor para denotar instalaciones en el interior youtdoorpara instalaciones en el exterior, considerando interior y exterior relativos al local donde

operar la instalacin, que suele recibir el nombre desitio. Lo hemos hecho porque es lo habitual enla literatura, pero en lo sucesivo lo emplearemos en espaol.

El diagrama de bloques mostrado es aplicable a la transmisin de datos urbana einterurbana porque estn concebidas con alimentador y antena en exterior.

Los radios o radiobases

Una RBU (por radio base unit) es un equipo que cumple con las operacionesnecesarias para que el flujo binario de datos entregados por el DTE desde su interfaz pueda serirradiado. Por lo tanto, contiene una etapa DCE, que podr ser moduladora analgica o digital y unaetapa amplificadora que convierte la seal modulada en seal RF con la potencia necesaria paraentregarla a la interfaz del alimentador que la lleva a la antena.

Como todo DTE una radiobase es un elemento par y por lo tanto trabaja emitiendo yrecibiendo seal de su anlogo. Por esa razn, entre sus datos importantes estn la potencia de

indoor indooroutdoor outdoor

antena antena

radiobase

alimentador

tranceptor

reflector

alimentador

tranceptor

reflector

radiobase

medio

Fig. 5 - Diagrama de bloques de la instalacin de RF

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transmisinPX que indica la potencia til total de la seal emitida y la sensibilidad SR que indica lapotencia que es capaz de sensibilizar al receptor.

En la categora RBU entran por ejemplo- los puntos de acceso inalmbricos(popularizados como Access Point) que se utilizan para transmitir en 802.11 en modo

infraestructura, al que apropiadamente se le puede decir que acta como radio mdem. Tambin sonRBU los equipos de transmisin P2P, los PMP, los 802.16 y los radios celulares con GPRS y/oHSPA, entre otros.

Los alimentadores

El alimentador es el conductor de seales guiadas o semiguiadas que conecta a la RBUcon el radiante en la antena, y tiene inters porque introduce una prdida que no es despreciable enel transporte entre antena y RBU. En general, es un cable coaxial, aunque en funcin de lafrecuencia y potencia empleadas, puede ser una gua de ondas. Tiene una interfaz para conectar la

antena y otra para conectar a la RBU, que suele recibir el nombre de interfazR/A.Los alimentadores para sistemas que trabajan aproximadamente hasta 12 GHz son

cables coaxiales de distintas caractersticas constructivas con prdidas tpicas de 3 15 dB/100metros. Los alimentadores para sistemas que irradian a frecuencias superiores a 2,5 GHz o conmucha potencia se pueden construir con guas de onda con prdidas de entre 4 20 dB/100 metros

para baja potencia y hasta 40 dB/100 metros. En caso de mucha potencia, se debe usar gua deondas para disipar calor. Se encontrarn tablas de prdidas en el anexo.

Las antenas

La transmisin por RF se apoya en antenas directivas que privilegian una direccinhacia la cual transmitir, no directivas que irradian hacia un sector y omnidireccionales que irradianen todas direcciones. Cuando se pretende hacer un enlace punto a punto se usa una antena directivay cuando se pretende hacer un enlace del tipo Punto a Multipunto o hacer difusin, se usan antenasno directivas u omnidireccionales.

La antena directiva tpica es la que tiene reflector parablico, y consiste en dossecciones: el radiante y el reflector que le da direccin al haz. Al radiante lo alimenta con RF elalimentador a travs de un acople. Para transmisiones terrestres la combinacin de frecuencia y

potencia permiten que los radiantes sean simples, y el nombre genrico de la interfaz de laterminacin del alimentador con el aire espunta de antena. El reflector en si puede ser slido o de

rejilla.Los reflectores slidos son de material plstico. Los de rejilla estn construidos de una

rejilla de alambres que no obstante, conservan su forma de paraboloide de revolucin y pueden sercirculares o recortadas. La rejilla puede tener los alambres principales dispuestos de modohorizontal o vertical dependiendo de la polarizacin de la onda que irradia el radiante. El fabricantede la RBU es el que especifica la polarizacin de la antena. La distancia que media entre alambresque la constituyen es una funcin de la longitud de onda.

Sin el reflector, la seal tendra un gran desperdicio. Pero la existencia del reflector noasegura que la eficiencia de la transmisin sea total. Se produce en los bordes del reflector un efectodenominado efecto de borde, cuyo principio es el de dispersin por difraccin. Estos efectos de

bordes combinados con las caractersticas de los iluminadores y el material de construccin haceque para una misma frecuencia, la ganancia de las antenas slidas y de rejilla sean distintas para el

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mismo dimetro. Ver tabla en el anexo.

Finalmente, otros reflectores son planos, se construyen slidos y tienen laparticularidad de que en ocasiones contienen parte de la electrnica outdoor. Son usadosgeneralmenteaunque no exclusivamente- en las bandas de LMDS.

Todas las transmisiones PaP usan antenas de este tipo, as como las usadas paraalgunas instalaciones WiFi que deben salvar cierta distancia o que tienen requerimientos especiales;tambin son usadas en instalaciones WiMax con el mismo propsito. Y siempre son usadas paraenlazar instalaciones entre s [Dunte] por los ISP que eligen WiFi con varios puntos de prestacindel servicio distribuyendo en cada uno unAccess Point.

Las antenas no directivas suelen irradiar de modo sectorizado. La sectorizacionestpicas pueden ser de 60, 90 y 120. Algunas aplicaciones tpicas de estas antenas son:

Telefona celular, con transmisiones de datos en banda angosta o ancha, circa 2 GHz;

Telefona inalmbrica o wireless, en banda angosta o ancha, circa 3 GHz;

Transmisin de datos PMP, en bandas bajas de unos 3 GHz, 5 GHz o sobre los 10 GHz.

Estas antenas al ser no directivas carecen de reflector, entendido ste como elparablico, pero siempre tienen algn tipo de cobertura de proteccin propia que les da similitudcon una antena directiva, y que pueden contener algn pequeo reflector interno.

Las antenas omnidireccionales no cumplen con el concepto de haz focalizado en unadireccin, y tienen un patrn de radiacin de 360. Una aplicacin tpica omnidireccional es latelefona wireless para transmisin de datos en banda angosta y, mucho ms difundido, lastransmisiones en 802.11 como si fueran WiFi que se realizan outdoory 802.16. Sin embargo, en latransmisin en las bandas y con las tecnologas que nos interesan las omnidireccionales suelen ser

reemplazadas por tres o cuatro sectoriales cubriendo el espacio que se desea. Es decir, por ejemplo,se cubren los 360 con cuatro radiobases con antenas cubriendo 90 cada una o (ms usado) trescon 120 cada uno.

Como se mencion, cuando se analiza una antena, los datos ms importantes queusamos de ella son su ganancia y su relacin F/B, o sea la tasa que se mide como ganancia absolutaentre el frente y el dorso de la antena, llamada tambin frente-a-espalda.

Los datos referidos a la ganancia de la antena se encuentran descriptos ms adelante,en la ecuacin del enlace. Respecto a la relacin F/B, se suele expresar en dB o en veces, ydetermina la relacin que existe entre la emisin hacia adelante y hacia atrs del reflector. En lasantenas directivas, ese valor se esperara que sea lo ms grande posible. En las omnidireccionales,

no es aplicable.

El medio

El medio que atraviesa la microonda para alcanzar su objetivo es el aire. Comovivimos en l y es nuestro medio natural, le solemos asignar caprichosamente caractersticas que loigualaran al vaco. Por ejemplo, suponemos que su ndice de refraccin es 1.

Sin embargo, eso es cierto slo para trayectos extremadamente pequeos o ensituaciones de extrema pureza como en los desiertos a algunas horas del da, o en gran altura. En lamayora de las situaciones, el aire limpio tiene una tasa para la velocidad de propagacin del haz

respecto a la velocidad de la luz en el vaco, llamada NVP, cercana al 98% (que se corresponde consu recproca, el ndice de refraccin, n = 1,02) y el NVP desciende drsticamente con la humedad

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contenida por aire y con la presencia de smog, humo, tierra, niebla y cualquier elemento de esagranulometra que lo enturbie. Recurdese que la humedad contenida por el aire se mide comovapor de agua contenido en la atmsfera en trminos porcentuales y es funcin de la temperatura. Aese parmetro se lo llama Humedad Relativa Ambiente o HRA.

Por ejemplo, el aire limpio sin smog con 60% de HRA en un territorio a 24 C tieneNVP = 96% que resulta en un ndice de refraccin correspondiente n = 1,041 mientras que consmog moderado desciende a NVP = 87% (n = 1,15). A los efectos prcticos, que es determinarvelocidades de propagacin en la transmisin por RF terrestre, usaremos NVP = 96%.

La influencia del medio en la propagacin y las caractersticas constructivas de unaantena genera diversos patrones de radiacin que siempre son parte de la informacin necesaria a lahora de seleccionarlas.

El efecto que el clima ejerce sobre la transmisin lo veremos ms adelante en laecuacin del enlace bajo el nombre defading.

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Tcnicas de transmisin

Existen dos formas opuestas para transmitir por microondas terrestres: en la primera seocupa una porcin de banda de manera exclusiva, en la segunda se puede compartir.

Enlace con asignacin de banda

Es la forma ms directa de transmitir por radiofrecuencia, y la ms usada durantemucho tiempo para las aplicaciones punto a punto de cierta distancia, o que requieren altacapacidad o para los sistemas de frecuencia alta en la banda de RF.

Consiste en requerir a la autoridad de aplicacin, que en Argentina es la ComisinNacional de Comunicaciones [siteCNC], que asigne al peticionante una banda nica del espectro de

RF terrestre para poder usarla de manera exclusiva.La banda asignada est identificada por una frecuencia central para la portadora y sus

bandas laterales de modulacin y guarda. La frecuencia y la potencia que tendr la transmisindeben adecuarse a los valores regulados: mientras se respeten esos valores, el titular de laexclusividad de uso puede ocupar la banda a su antojo. La exclusividad de uso se obtiene con unalicencia por la cual quien la requiera probablemente deba pagar. En Argentina, seguro debe hacerlo.

La autoridad de aplicacin, luego de examinar la traza, la frecuencia y la potencia,asigna la banda con exclusividad para esas condiciones: significa esto que el licenciatario no puedeusar una banda asignada en una regin, libremente en otra; tampoco puede excederse de los valoresde potencia.

Finalmente, como la licencia la obtuvo declarando para qu la va a aplicar, tampocopuede cambiar este hecho ya que el espectro se divide en bandas y sub-bandas en funcin de lasaplicaciones.

Habitualmente, est tcnica de transmisin con banda regulada se utiliza cuando lastransmisiones son PaP o PMP, cuando la potencia en la punta de antena debe ser mayor que unvatio o cuando la aplicacin requiere frecuencias altas.

Son ejemplos de estas transmisiones:

acceso inalmbrico a Internet con tecnologa llamada MMDS o LMDS

transmisin de datos y voz inalmbricas con topologa estrella en modo PMP

enlaces punto a punto de alta capacidad

Algunas de estas aplicaciones son muy competitivas [Stalbiz]. Por ejemplo: en unaciudad densamente poblada y con un ingreso bruto anual per cpita alto, muchos prestadores

pueden requerir licencias de uso para acceso inalmbrico a Internet, pero el espectro es finito ypuede no alcanzar para todos. En tal caso, puede licitarse una licencia disponible.

En ciertos casos, los procedimientos normalizados de la autoridad de aplicacinpueden contemplar que el paso siguiente a la presentacin del pedido de asignacin de banda, sea lapublicacin en un registro de oposicin o simplemente la publicacin durante varios das en algnrgano oficial.

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Enlace con espectro ensanchado

La tcnica conocida como espectro ensanchado (spread spectrum en el original) tieneuna historia reciente.

En 1985, la FCC (Federal Communication Comission de los Estados Unidos deNorteamrica) asign tres bandas de frecuencias para la tcnica de transmisin de radio conocidacomo espectro ensanchado o esparcido, originalmente desarrollada para aplicaciones militares, y

permiti usarlas libremente. Los radios convencionales poseen un estrecho ancho de banda, por loque toda la energa de la seal se concentra en ese ancho de banda. Debido a la pequea porcin delancho de banda que es ocupada en una transmisin de radio, la FCC tradicionalmente favoreca alas transmisiones convencionales con asignacin de bandas. Sin embargo, debido a la multitud de

bandas vecinas en el espectro, estas transmisiones son frecuentemente interferidas por otras enbandas cercanas y cuyos transmisores inadvertidamente o no, exceden su potencia o desplazan sufrecuencia central.

La tcnica de espectro ensanchadotiene una alta inmunidad al ruido comparada con latransmisin por radio convencional. Adems, muchos usuarios pueden compartir la mismafrecuencia. Las reglas para la transmisin fueron diseadas para la implementacin decomunicaciones de datos locales o de alcances limitados, del tipo urbano e interurbano corto.

Respecto a la regulacin, no es necesario pedir licencia a la autoridad de aplicacinpara operar en las bandas dedicada a esta transmisin. Sin embargo, en Argentina es necesariodeclarar los enlaces de datos que funcionan en dichas bandas, segn un procedimiento definido porla CNC, cada vez que se use en el espacio pblico. Como se ver, en general existe una correlacinfuerte entre tcnica de transmisin y banda.

Definicin de espectro esparcido o spread spectrum(SS)

Es una tcnica de transmisin en la cual un cdigo de seudo-ruido, independiente delos datos a transmitir, es empleado como forma de onda de modulacin para esparcir (spread, eningls) la energa de la seal sobre una banda del espectro (spectrum) mucho ms grande que elancho de banda de la seal de datos.

Al recibir la seal, un recolector llamado ds(de-spread) se encarga de recuperar laseal con un cdigo de seudo-ruido similar al utilizado en la transmisin, el cual se encuentrasincronizado.

Existen dos mtodos bsicos despread spectrum: Frecuency hop (Salto en frecuencia)

Direct secuency (Secuencia directa)

Mtodo de Salto en frecuencia: FHSS

El mtodo FHSS (frecuency hop spread spectrum) esparce la seal en pequeasseales de banda estrecha sobre toda la banda, como una funcin del tiempo. La banda en uso, paraeso, se divide en canales de igual ancho que se usarn de manera pseudoaleatoria, en la que el

receptor y el transmisor sincronizadamente saltarn de frecuencia en frecuencia segn ese patrnque por ello es denominado semilla del salto.

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Con esta tcnica, que es la ms sencilla de describir, el canal aparece ocupado en eltotal del ancho de banda todo el tiempo, pero la energa de la seal est esparcida en los subcanales.

Se puede ver en la figura 6 que, de hecho, esta tcnica funciona como si fuera unamultiplexin por tiempo TDM en la que el round-robin est armado con un patrn conocido slo

por ambos extremos.

Mtodo de Secuencia directa: DSSS

Con la tcnica DSSS el modulador toma la seal a transmitirse y la esparce sobre unabanda muy ancha dentro de la banda asignada, mezclando los datos con un cdigo seudo aleatoriode alta velocidad antes de ser modulado y enviado a la etapa de radio frecuencia. Este cdigo de altavelocidad puede ser de varios rdenes mayores que la seal de datos.

El proceso de recuperacin de la seal, comienza con recolectar los datos esparcidos,lo cual es realizado mezclando la seal con el mismo cdigo que fue utilizado para armar la sealesparcida. En definitiva DSSS, que tambin es muy usado, puede verse como una tcnica surgida deesparcir la seal mediante una tcnica de CDM.

Otras formas de modulacin pueden verse en [Tanenbaun] en el anlisis de la capafsica de 802.11

Ventajas del uso de SS

Por qu se usan las tcnicas de SS? Como sostiene [Poveda, p.72] El propsito espermitir que el sistema entregue informacin ms segura y libre de error en un ambiente de seal

ruidosa. En donde adems agregamoslas comunicaciones concurrentes que ocurren entre otrospares o corresponsales y que no son objetos de un receptor en un momento dado, son vistas por ste(por el receptor) como simple ruido.

Dicho en otras palabras, las comunicaciones con espectro esparcido tienen lapropiedad de ser vistas como ruido popr aquellos que no estn involucrados en una transmisin.

Fig. 6 Tiempo de la transmisin compartido en SSFH

tiempo

fre

cuencia

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Esto significa que la transmisin tiene la habilidad de trabajar con potencias similares a las delruido, que se presentar como ruido blanco.

Frecuencias para el uso de SS

La FCC permite la utilizacin tanto de FHSS como de DSSS en tres bandas defrecuencia, y la asignacin de bandas en Argentina sigue el mismo patrn. Ellas son:

902,0928,0 MHz

2.400,02.483,5 MHz

5.752,05.850,0 MHz

Para todas ellas, el mximo de potencia de transmisin es de 1 vatio en punta deantena aunque luego los estndares especficos de transmisin limiten la potencia an ms cuandose trata de transmisiones que han sido concebidas para indoor (ver, por ejemplo: IEEE 802.11en lo

relativo a capa fsica).

El espectro esparcido es la tcnica de transmisin terrestre en la banda de microondasque ms se ha popularizado en la dcada del 90, y que crece exponencialmente en cantidad deinstalaciones [Stalcom].

Ello se debe a sus dos puntos ms fuertes:

Los componentes y las instalaciones son de bajo costo,

No necesita asignacin de banda y por lo tanto no se requiere licencia de operacin.

Si bien su mayor crecimiento se registra en las distancias de LAN y muy cortas

urbanas, se las encuentra con buen desempeo en instalaciones interurbanas de corta distancia, conalcances del orden de 30 km.

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Clculo del enlace

Cuando analizamos una instalacin, suponemos que la seal emitida ser capaz deseguir sensibilizando al receptor despus de haber sido amplificada en las antenas y de sufrir todaslas prdidas a las que estar sometida.

Este clculo es el que se conoce como Clculo del enlace, y consiste en considerar quedesde un transmisor hasta sensibilizar al receptor la seal sufrir una prdida en todo el sistema,

producto de la sumatoria de prdidas y la ganancia que encontrar en la trayectoria.

Dichas prdidas pueden verse en a) la alimentacin y b) la trayectoria, adems deprever que habr que contabilizar un margen para c) el fading o desvanecimiento producto dedistintos fenmenos. Los nicos componentes que introducen ganancia son las antenas.

Prdidas y ganancias

Las prdidas de alimentacinson producidas en los alimentadores y estn tabuladas.Las llamaremosLA y se puede ver en general que:

xcaALLLdBL )( )(,, dBLLL xcA (7)

Estas prdidas estn compuestas por las que se producen en el cable alimentador, sea

ste del tipo coaxial o gua de onda (La), las que ocurren como consecuencia de la existencia de losconectores o acoples (Lc) y finalmente las que se presentan por diversidad de la seal (Lx). Engeneral estas prdidas se encuentran tabuladas en cualquier manual de producto, pero para unarpida referencia se incluye en el anexo una tabla de prdidas. Para frecuencias de hasta 10 GHz,no exceden los 9 dB (coaxial) o 13 dB (guas)

Las prdidas en la trayector iase presentan cuando la seal termina el tramo delalimentador, es radiada y viaja por el medio hasta la antena de destino que capta la seal. En elviaje, se produce una prdida por atenuacin en el medio que es funcin de la frecuencia F y lalongitud del vanoD y que recibe el nombre de Prdida de trayectoria de espacio libre [Tomasi], yaque se calculan como si la seal viajara de modo rectilneo y el medio fuera el espacio libre. Lallamaremos prdidas por trayectoriaLTy paraFen GHz yD en Km, se verifica que:

DFdBLT

log.20log.2044,92)( )(),( KmDGHzF (8)

El clculo completo y el anlisis no logartmico se pueden encontrar en [Tomasi]

Finalmente encontramos el margen de desvanecimi ento. Dado que la propagacinocurre por un espacio no ideal y mediante una trayectoria no libre de interferencias, se presenta unfenmeno llamado desvanecimiento ofadingque es dependiente de las condiciones especficas queencuentra la propagacin.

Factores como el tipo de suelo, el tipo de clima y el entorno que rodea a la trayectoria

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y que coadyuva la diversidad modal tienen una influencia directa en el clculo del margen. Tambines dependiente de cunto error estemos dispuestos a aceptar en la transmisin, o sea nuestroobjetivo de confiabilidad expresado en porcentual. Con las ecuaciones de Barnett-Vignantrecogidas en [Tomasi] relativas a la confiabilidad para sistemas sin diversidad espacial, podemos

expresar el margen al que llamaremosLD:

70)1log(.10)..6log(.10log.30)( RFBADdBLD )(),( KmDGHzF (9)

D y F son parmetros conocidos. A es una constante tabulada que dimensiona elentorno de propagacin variando desde 4 (ms desfavorable, para espejos de agua) hasta 0,25 (msfavorable, terreno duro). B pondera el clima variando desde 1 (ms desfavorable, para reasmarinas) hasta 0,125 (ms favorable, para clima seco mediterrneo). Finalmente,R es el objetivo deconfiabilidad porcentual, que cobra significados para valores entre 99,70% y 99,90% e interviene

en formato decimal (p. ej.:R= 0,999). Este parmetro opera aumentando el margen cuando ms altasea la expectativa de confiabilidad; la constante 70 est relacionada con pretender un BER nomenor a 10-6

Finalmente, la ganancia, como se dijo, se encuentra slo en las antenas. y sta seencuentra tabulada unitariamente segn tipo de antena y frecuencia de la transmisin. Se encontraren cualquier manual comercial una tabla de ganancias. sta variar en funcin de su naturaleza(directiva u omnidireccional) su material (rejilla, slida) y su forma (parablica, plana, yagui,logartmica, etc.). Para el caso, llamaremos a la ganancia en la antena:

GA (dBm) (la obtendremos de tablas, ver anexo) (10)

La ecuacin de enlace

La ecuacin de enlace muestra si la seal emitida por el transmisor a la interfaz, luegode todas las prdidas y amplificaciones, es an capaz de sensibilizar al receptor. La prdida totaldeviene entonces de la suma algebraica de las prdidas y ganancias vistas en (7)(8) (9) y (10), lallamaremos Prdida del sistema,LS , y la calcularemos como una prdida:

ADTASGLLLdBL )( (11)

Preferimos esta terminologa LS, por sobre la de ganancia del sistema, usada poralgunos autores, ya que desde nuestro punto de vista llamarla ganancia induce confusin.

Para que el receptor se excite, el valor de la potencia recibida PR medida en la interfazR/A del receptor debe ser igual o mayor que el umbral de sensibilizacin SR del receptor, medidotambin enR/A.

Dicho valorPR se obtiene restndole a la potencia PX de la transmisin medida en laR/A del transmisor, la Prdida del sistemaLScalculada en (11). Es posible operar directamente si las

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potencias y los umbrales los expresamos en unidades de ganancia absoluta, o sea que expresndolosen dBm,

)()()()(dBmSdBLdBmPdBmP

RSXR (12)

De este modo, si se verifica (12), se asegura que el sistema sea factible.

Existen distintas herramientas sencillas para validar el clculo del enlace,pero se debesiempre recordar que el clculo est completo cuando se verifica que hay alcance (la potenciatransmitida alcanza) y visibilidad (hay LOS) y no hay interferencias (Fresnel).

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Dimetro Frecuencias superior e inferior en GHz

(m) (pies)

0,8

a0,96

1,3

a1,5

1,5

a1,8

1,8

a2,3

2,3

a2,7

3,4

a4,2

4,0

a6,4

6,4

a7,1

7,1

a8,5

10,0

a13,0

13,0

a16,0

16,0

a20,0

20,0

a25,0

25,0

a40,0

0,6 2 15,9 16,3 19,2 19,4

0.9 3 14,1 18,5 19,5 21,5 23,1

1,2 4 16,7 20,6 22,9 24,8 25,9

1,8 6 19,2 23,8 25,8 27,7 29,1

Apndice A: Elementos para el clculo

A.1 Grfica para clculo del horizonte del radio

Grfica A.1 Clculo rpido del horizonte del radio

A.2 Tablas para clculo de la ecuacin del enlace

Tabla A.2-1. Ganancia en dBd en la antena parablica de rejilla

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

RadioHorizontee

nKm

Altura de Antena H en metros

k = 3,56k = 3,75k = 3,95k = 4,15

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Dimetro Frecuencias superior e inferior en GHz

(m) (pies)

0,9

a

1,5

1,7

a

1,9

1,9

a

2,3

2,3

a

2,5

2,5

a

2,7

3,4

a

4,2

4,0

a

6,4

6,4

a

7,1

7,1

a

8,5

10,0

a

13,0

13,0

a

16,0

16,0

a

20,0

20,0

a

25,0

25,0

a

40,0

0,3 1 29,0 31,1 33,0 37,5

0,6 2 18,5 18,6 29,3 33,4 34,4 36,3 38,2 42,4

0.9 3 22,1 22,4 31,9 36,7 37,0 39,1 41,7

1,2 4 20,7 22,3 24,2 25,0 25,9 34,9 39,5 40,4 42,5 44,2

1,8 6 24,3 26,2 28,1 28,6 29,4 33,1 36,4 37,9 38,4 43,1 43,9 46,4 47,6

2,4 8 26,9 28,7 30,6 31,3 31,9 35,4 38,9 40,3 40,9 45,5 44,4

3,0 10 28,9 30,7 32,5 33,2 33,9 37,4 40,8 42,0 42,9 47,2

3,7 12 30,5 32,4 34,1 34,8 35,5 39,0 42,44 43,6 44,6

4,6 15 40,9 44,6 45,5 46,2

Tabla A.2-2. Ganancia en dBd en la antena parablica slida

Tabla A.2-3. Ganancia en dBd en la antena no directiva sectorizada

Tabla A.2-4. Prdida en dB en el alimentador

Frecuencia (GHz) Sectorizada 60 Sectorizada 90 Sectorizada 120

2,1 a 3,4 16 15 13

3,4 a 3,6 14 13 12

Alimentador Banda de

transmisin

GHz

Atenuacin

especfica

dB/100m

Prdida por

diversidad

dB

Prdida por

par de acoples

dB

Impedancia

caracterstica

Resistencia

a dc

/100 m

NVP

Coaxil

No usar sobre

12 GHz

Hasta 0,9 3,00

2 1,2 50 0,78 88

0,9 -1,5 4,80

1,5 - 1,9 5,00

1,9 - 2,2 5,40

>2,2 5,80

Gua de onda

No usar

debajo de

2 GHz

2,0 - 3,1 1,40

4 0,6 N/A N/A 97,08

3,1 - 4,4 2,10

4,4 - 6,2 3,60

6,2 - 7,1 4,30

7,1 - 7,7 4,60

7,7 - 8,5 5,60

8,5 - 10,0 8,40

10,0 - 11,7 8,90

11,7 - 13,3 11,20

13,3 - 15,4 13,70

15,4 - 19,7 18,90

19,7 - 23,6 28,10

23,6 - 26,5 32,00

26,5 - 40,0 60,00

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Tabla A.2-5. Composicin y valores del Margen de desvanecimiento

70)1log(.10)..6log(.10log.30)( RFBADdBLD )(),( KmDGHzF

A.3 Sobre el factor y el margen de seguridad

Como para todo parmetro que se desee calcular su valor, al resultado se le puedeaplicar un criterio de seguridad. En el caso que nos ocupa, los criterios de seguridadsobredimensionarn la altura de la torre, la potencia de transmisin o ambos.

Se define el Margen de seguridad como el porcentaje de altura que podemos bajaruna antena y sta an seguir alcanzando el objetivo aunque sea al lmite de su alcance visual. Esobvio que el margen de seguridad debe ser menor que 100% porque no se puede retirar el 100% dela altura.

Si HC es la altura que se calcula para que la antena alcance al objetivo, HR es la alturareal que tendr la antena (antes de bajarla, segn la definicin), y Ms es el margen de seguridad,entonces:

S

C

R

M

HH

1 1

SM (A.1)

Se define el Factor de seguridad o de Factor de sobredimensionamiento al factorque multiplica la altura calculada HC para encontrar una altura real de instalacin HR con el

propsito de asegurar el objetivo. Por definicin este factor debe ser mayor que 1.

As, Fs mide la cantidad de veces en la que HC est contenida en HRy, obviamente, HRser mayor que HC. Entonces:

CSR HFH 1SF (A.2)

Trmino Pondera Factores Valores

30 log D La diversidadmodal

D

Distancia

La distancia visual entre antenas, en Km

10 log (6A B F) El entorno depropagacin

A

Factor de

rugosidad

4 = espejos de agua, ros muy anchos, etc.

3 = sembrados densos; pastizales; arenales

2 = bosques (la propagacin va por encima)

1 = terreno normal

0,25 = terreno rocoso desparejo

B

Factor

climtico

1 = reas marinas o con condiciones de peor mes, anualizadas

0,5 = reas tropicales calientes y hmedas

0,25 = reas mediterrneas de clima normal

0,125 = reas montaosas de clima seco y fresco

F

Frecuencia

La frecuencia medida en GHz

10 log (1R) El objetivo deconfiabilidad

R

Confiabilidad

La confiabilidad esperada o convenida, como un decimal

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Apndice B: Bibliografa

OBRAS

[Tomasi] Sistemas de comunicaciones electrnicas; Wayne Tomasi; 2 ed.; 1996; Prentice Hall.

[Tanenbaum] Redes de computadoras; Andrew Tanenbaum; 4 ed.; 2003; Addison Wisley-PearsonEducation

[StalBiz] Bussiness data communications; William Stallings, 4th ed.; 2001; Prentice Hall.

[StalCom] Comunicaciones y Redes de computadoras; William Stallings, 7 ed. En espaol;2004; Pearson Alhambra

[Castro] Teleinformtica para Ingeniera en Sistemas de Informacin; A.Castro Lechtaler &J.Fusario, 2 ed.; 1999; Reverte

[Dubbel] Manual del constructor de mquinas, Tomo 1; H. Dubbel, 4 ed.; 1975; Ed. Labor

[Duntem] Jeff Duntemanns WiFi Guide; Jeff Duntemann, 2nd

ed.; 2004; Paraglyph Press,[Andrews] Fundamentals of WiMax; Jeffrey Andrews et Al.; 1st ed.; 2007; Prentice Hall

[Holma] HSDPA/HSUPA for UMTS; Harry Holma & Antii Toskala; 1st ed.; 2006; Wiley & Son.

[Bates] Manual de Telecomunicaciones en banda ancha; Regis J. Bates; 3a ed.; 2003; McGrawHill (Disponible como e-book en 2nd ed. en ingls: Broadband TelecommunicationHandbook)

PAPERS

[Shannon] Collected papers; Shannon C. et. Al.; IEEE Press; ISBN 0-7803-0434-9

[Poveda] Espectro esparcido; Poveda Zafra, Jos Noe; Revista Ingeniera, de la UniversidadDistrital Francisco Jos de Caldas, Bogot, Colombia; Vol 5, No 1 (2000)

[Portela] Prospeccin de radiacin electromagntica ambiental no ionizante; Portela & al.,para la CNC, 1998

WHITE PAPERS

[Proxim] Range LAN 802.11; Proxim Inc., Corporate Headquarter, #7680, 12-1997

[SwiftIP] SwiftBroadband andIP data connections; Inmarsat Global Ltd; 01-2008

[Cayla&alt] WiMax, an efficient tool to bridge the digital divide; Lucent, prepared by Guy Cayla,Stephane Cohen and Didier Guigon, on behalf of WiMAX Forum, 11-2005

[Junquera] Wimax Vs. HDPA; Rafael A. Junquera, Director Editorial, Tele-Medios, 03-2008

[Wimaxdep] WiMax Deployment. Considerations for Fixed Wireless Access in the 2.5 GHz and 3.5 GHz

Licensed Bands; WiMax Forum, 06-2005[Wimaxind] WiMax Deployment with indoors terminals; WiMax Forum, 06-2005

[Wimaxlos] WiMaxs technology for LOS and NLOS environments; WiMax Forum, contributors:Eugene Crozier (System Architect, SR Telecom); Allan Klein (VP System and Technology,SR Telecom), 12-2006

CATLOGOS CON DATOS DE LA INDUSTRIA

[RFS] Radio Frecuency Systems; catlogo 2002 de productos RFS

SITIOS RELACIONADOS

[siteRFS] http://www.rfsworld.com/

[siteAndrew] http://www.andrew.com/

[siteAirlink] http://www.airlink.com/
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Datos de la edicin Fecha: 6 de mayo de 2012 Versin 3 edicin, 1 revisin

Autor original: Ing. Toms Bracalenti Editor: Ing. Toms Bracalenti

Correcciones Resuelto un problema con las citas bibliogrficas de las obras de Stalling

Completado Conceptos sobre Espectro esparcido

Agregado Citas a la Revista Ingeniera.

Modificado Formato general para lectura digital (mrgenes, tamao de letras, fondo, links).
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