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Principios de Propagación Mg (C) Christian Vega Caicedo Electiva II - Diseño de Redes Inalámbricas

prinsipios de propagacion

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Page 1: prinsipios de propagacion

Principios de PropagaciónMg (C) Christian Vega CaicedoElectiva II - Diseño de Redes Inalámbricas

Page 2: prinsipios de propagacion

Principios de Propagación

Page 3: prinsipios de propagacion

• En la interfaz radio (canal radioeléctrico) , se producen efectos no deseables (perturbaciones) que afectan la calidad de funcionamiento del sistema de comunicaciones.

• Perturbaciones más importantes:– Ruido (externo e interno)– Desvanecimiento (obstáculos y multitrayectoria).– interferencia (cocanal y canal adyacente).

Principios de Propagación

Page 4: prinsipios de propagacion

• Calidad: SINADSINAD = (S + N + D) / (N+D)

• Calidad: BER.• Calidad: C/N y C/I. • Valor umbral C/I=Relación de protección

(Rp).

Principios de Propagación

Page 5: prinsipios de propagacion

Unidades Logarítmicas• Decibel (dB)

• Decibel referido a un mw (dBm)

• Decibel para unidades de voltaje

Page 6: prinsipios de propagacion

Conversión a valores lineales

Page 7: prinsipios de propagacion

Nivel

• dBuV• dBW• dBV• dBA• dBuA

Page 8: prinsipios de propagacion

• Caracterización de la antena transmisora.– Antena Isotrópica– Ganancia Isotrópica

– Potencia isotrópica efectiva radiada.

, ,tpire p g

Principios de Propagación

Page 9: prinsipios de propagacion

Principios de Propagación

• Campo eléctrico producido por la antena

0

, ( ), 173.2

( )pire Kwmve m d Km

0 , 74.8 , 20logE dBu PIRE dBW d Km

Page 10: prinsipios de propagacion

• Antena dipolo

• Potencia radiada aparente

0

( ) ,, 222

( )tp Kw gmve m d Km

, ( ) ,t dpra p Kw g

Principios de Propagación

Page 11: prinsipios de propagacion

Principios de Propagación

• Campo eléctrico producido

0 77 ( ) 20logE dBu PRA dBW d Km

( ) ( ) 2.15PIRE dBW PRA dBW

Page 12: prinsipios de propagacion

• Caracterización de la antena receptora.

r effp A Φ Densidad de flujo de potencia onda incidente.

Aeff Area efectiva de antena.2

2

2 2

120

4

120 4

eff r

r r

e

A g

ep g

e: valor eficaz o efectivo del campo incidente.gr: ganancia isótropa de la antena receptora.

Principios de Propagación

Page 13: prinsipios de propagacion

• Caracterización de la antena receptora (4).

2 2

120 4r rep g

20log 77.2r Rp dBm E dBu f MHz G dBi

Principios de Propagación

Page 14: prinsipios de propagacion

2

24 4r

r effgpirep A

d

2

2 24 4t

r t rp Cp g gd f

pired

24pired

24; ; _ _ _

( ) 32.45 20 ( ) 20 ( )

t t rr o

o

o

p g g dfp l Perdidas de Espacio Librel C

L dB Logf MHz Logd Km

Principios de Propagación

Page 15: prinsipios de propagacion

• Perdidas en espacio libre y pérdida básica de propagación.

0

0

0

32.45 20log 20log

b ex

ex

L dB f MHz d Km

L L LL E E

Principios de Propagación

Page 16: prinsipios de propagacion

2.2

20log 77.2

( ) ( ) 20log 79.4

r R

r R

r R

P PIRE L G dBi

P PRA L G dBi

P dBm E dBu f MHz G dBi

L dB PRA dBm E dBu f MHz

Principios de Propagación

Page 17: prinsipios de propagacion
Page 18: prinsipios de propagacion

Presupuesto del enlace

• Donde: – M(dB) = Margen de Operación del sistema– PTx (dBm) = Potencia de trasmisión– Pctx (dB)= Pérdidas en el cable trasmisor– GTx (dBi)= Ganancia de la antena trasmisora– FSL (dB) = Pérdidas en espacio libre– GRx (dBi)= Ganancia en la antena receptora– Pcrx (dB) = Pérdidas en el cable del receptor.– S (dB) = Sensibilidad o umbral de recepción.

( )M dB PTx Pctx GTx FSL GRx Pcrx S

Page 19: prinsipios de propagacion

• Modelo Energético

Principios de Propagación

Page 20: prinsipios de propagacion

• Modelo Energético

' '

100 10010log ; 10log

;

tt com dup con f f

at arat ar

t t at r r ar

L L L L l

L L

G G L G G L

Principios de Propagación

Page 21: prinsipios de propagacion

• Balance de un enlace radioeléctrico (RLB)

' 'Pdr et tt t b r trP L G L G L

Principios de Propagación

Page 22: prinsipios de propagacion

• Estudio y evaluación de la interferencia

Principios de Propagación

Page 23: prinsipios de propagacion

– Estudio y evaluación de la interferencia

Zona de cobertura protegida de un transmisor

PP

j j j j j

rD tD tD bD rD

rI tI tI bI rI

P G L GP G L G

10

1

P 10rI jPN

rIj

rP 10log PrD ICI

pC RI

Principios de Propagación

Page 24: prinsipios de propagacion

• Variabilidad de la Propagación– Características de la zona de cobertura.– Movilidad de los terminales.– Potencia transmitida fija → Potencia recibida es

una variable aleatoria. – Variaciones del nivel de señal con la posición y

el tiempo.

Principios de Propagación

Page 25: prinsipios de propagacion

• Perdida básica de propagación f(distancia).

• Modelo de pendiente única.

Principios de Propagación

nbl d k d

0

0 0 010 log ; 10log

nb

b

l d l d

L d L n d L l

Page 26: prinsipios de propagacion

• Variabilidad de la Propagación

Entorno Factor de exponente n

Espacio libre 2

Urbano 2.7-3.5

Urbano con grandes edificios 3-5

Interior de edificios 1.6-1.8

Interior de edifcios con sombras 2-3

Entorno suburbano 2-3

Zonas industriales 2.2

Principios de Propagación

Page 27: prinsipios de propagacion

Principios de Propagación

Page 28: prinsipios de propagacion

• Modelos de Propagación y métodos de predicción.– Importante para efectos de planificación y

diseño de sistemas de radiocomunicaciones.

Principios de Propagación

Page 29: prinsipios de propagacion

• Variabilidad del medio de propagación– El canal de radio es cambiante y no siempre

predecible.– Observaciones (de 1 a 15 años) permiten

modelar y estimar sus variaciones a efectos de predecir la propagación de ondas de radio.

• el clima (presión, vapor de agua, Intensidad de las lluvias y la presencia o ausencia de nubes),

• la región (Tropical, ecuatorial) y • las estaciones (determina el índice refractivo, y la

atenuación).

Principios de Propagación (21)

Page 30: prinsipios de propagacion

Principios de Propagación (25)

– Típicos receptores:– SNR= 18 dB

– Nr=-120dBm

– Antenas Dipolo λ/2= 1.5 dB

Re

( )Re

t t rr

querida r o r

t dBm r o t rquerida

p g gpsn n l n

SP N L G GN

Suponiendo f=1GHzd=1Km

Page 31: prinsipios de propagacion

– Pt(dB)> -13 dBm = 0.05mW.– Vida real???

• Las perdidas deben incluir, perdidas por penetración en edificios y obstáculos.

• L=Lo+ Perdidas en Edificios Ciudad ((20-30)dB) Pérdidas en interiores ((20-30)dB).

• Factor de 100 a 1000• 0.05mW -> 5mW -> 50mW• Interior (20dB) -> 0.5W -> 5W

Principios de Propagación (26)

Page 32: prinsipios de propagacion

ESPACIO LIBREMEDIO HOSTIL

Page 33: prinsipios de propagacion

Principios de Propagación (27)

Page 34: prinsipios de propagacion

ZONA DE FRESNEL• Es una zona de despeje adicional, además de la línea de vista entre

las dos antenas. • Este factor deriva de la teoría de ondas electromagnéticas, respecto

a la expansión de las mismas al viajar en el espacio libre. • Esta expansión resulta en reflexiones y cambios de fase al pasar

por los obstáculos, que pueden alterar la potencia de la señal. • La primera zona de Fresnel contribuye a la propagación de la onda,

por lo que es deseable que al menos el 60% de esta esté libre de obstáculos

Page 35: prinsipios de propagacion

ZONA DE FRESNEL• Radio de la zona de Fresnel en

un punto: • Donde:

– Rn = radio la n-esima zona de Fresnel

– d1 = distancia del trasmisor al objeto (Km)

– d2 = distancia del receptor al objeto (Km)

– d = distancia total del enlace (Km)– f = frecuencia de operación (Mhz)

. 1. 2548.n

n d drf d

Page 36: prinsipios de propagacion

Principios de Propagación (50)

Page 37: prinsipios de propagacion

Evolución de los modelos de predicción de la perdida básica de propagación.

• Clásicos– Curvas del CCIR (60s), áreas rurales y grandes zonas

de cobertura sin reutilización de frecuencias. Abacos de Bullington.

• Los Modelos Empíricos– Okumura, Lee, Egli, Longley-Rice, Hata, Cost

231(Walfisch, Ikegami).• Los Modelos Determinísticos,  • Los Modelos Semideterminísticos.

– Durkin.• Entornos Microcelulares(GTD, Teoría Geométrica

de la Difracción)• Modelos bidimensionales y tridimensionales.

Page 38: prinsipios de propagacion

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación

• Introducción.– Los métodos empíricos proporcionan una estimación

rápida de la perdida básica de propagación o de la intensidad de campo.

– Utilización sencilla y rápida, pero su exactitud no es muy buena.

– El error cuadrático medio del error entre el valor estimado por uno de estos métodos y el valor medido puede ser del orden de 10 a 14 dB.

Page 39: prinsipios de propagacion

• Modelo ITU-R.– Está basado en el Modelo de Bullington, predice

la intensidad de campo E en función de la rugosidad de terreno, la frecuencia de operación, la altura de antenas, pero es muy restringido en rango de frecuencias.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación

Page 40: prinsipios de propagacion

• Método de Lee– Se basa en el modelo de tierra plana y

mediciones experimentales (EE UU). – Gráficas nivel de potencia (dBm). – Entornos suburbanos y urbanos (tres ciudades

típicas). – Frecuencia (850 MHz).

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(4)

Page 41: prinsipios de propagacion

• Método de Lee – Parámetros de referencia.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación

Altura de la antena de transmisión ht=100pies (30,5m)

Altura de la antena de recepción hr=10pies (3m)

Potencia de transmisión Pt=10W(40dBm)

Ganancia de antena de transmisión Gtd=4(6dBd)

Ganancia de antena de recepción Grd=1(0dBd)

Frecuencia f=900 MHz

Page 42: prinsipios de propagacion

• Método de Lee (3)– Factores de corrección (otras condiciones).

– Factor global de corrección.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(6)

2

1 2 3 4 5; ; ; ; ;30,5 3 10 4 1

nt t td rdrh p g gh

10 23 1

r

r

h m nh m n

0 1 2 3 4 5

Page 43: prinsipios de propagacion

• Método de Lee (4)– Zona suburbana

– Zona urbana (Filadelfia)

– Zona urbana (Newark)

– Zona urbana (Tokyo)

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(7)

r 0P 53,9 38,4log log / 900 10logdBm d Km n f

r 0P 62,5 36,8log log / 900 10logdBm d Km n f

r 0P 55,2 43,1log log / 900 10logdBm d Km n f

r 0P 77,8 30,5log log / 900 10logdBm d Km n f

Page 44: prinsipios de propagacion

• Método de Lee (5)– El exponente n del termino de frecuencia, varía

según el entorno y la frecuencia, así:• n=2 para f<450MHz y zona suburbana.• n=3 para f>450MHz y zona urbana.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(8)

Page 45: prinsipios de propagacion

• Método de Okumura-Hata– Medidas de campo en Tokio (Japón).– Okumura obtuvo unas curvas estándar de

propagación.– Valores de intensidad de campo

• Medios urbanos.• Diferentes alturas efectivas de antena en BS.• Banda: 150, 450 y 900 MHz. • PRA=1KW.• Altura de antena de recepción:1.5m.

 

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(9)

Page 46: prinsipios de propagacion

• Método de Okumura-Hata(2)– Correcciones

• Efectos de ondulación (Δh).• Pendiente y heterogeneidad del terreno (trayectos

mixtos tierra mar).• Presencia de obstáculos significativos.• Altura de antena receptora.• Potencia radiada aparente.• Orientación de calles y densidad de edificación.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(10)

Page 47: prinsipios de propagacion

• Método de Okumura-Hata(3)– Hata realizó las expresiones numéricas.– Perdida básica de propagación, Lb, para medios

urbanos, suburbanos y rurales. – La formula de Hata, Lb en entorno urbano y

referencia para los otros entornos de propagación:

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(11)

69,55 26,26log 13,82log 44,9 6,55log logb t m tL f h a h h d

Page 48: prinsipios de propagacion

• Método de Okumura-Hata(4)– Donde:

• f: frecuencia (MHz), 150MHz<=f<=1500MHz.• ht: altura efectiva de la antena transmisora (m),

30m<=ht<=200m.

• hm: altura sobre el suelo de la antena receptora (m), 1m<=hm<=10m.

• d: distancia(Km), 1Km <=d<=20Km.• a(hm): corrección por altura hm

– Perdida básica de propagación sin tener en cuenta el efecto del entorno alrededor del receptor.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(12)

Page 49: prinsipios de propagacion

• Método de Okumura-Hata(5)– Nivel medio del terreno:

– Altura efectiva de la antena:

• En medios urbanos (ciudades) con poco desnivel ht=h0.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(13)

1

11

2 1

12

i hi i

m i ii k

c ch x x

d d

0 0t mh h c h

Donde:xi abscisas del perfil (distancias).ci las cotas respectivas.xk=d1

xh=d2

Donde:h0 altura sobre el suelo.c0 cota del terreno en el pie del mástil de la antena.

Page 50: prinsipios de propagacion

• Método de Okumura-Hata(6)– a(hm), corrección que depende de la altura de la antena

del móvil.• a(hm) =0 para hm=1,5m• Para otras alturas depende del tipo de ciudad.

– Ciudad media-pequeña

• El error cometido con esta aproximación, aumenta con la frecuencia y es igual a 1dB aproximadamente para 1500MHz. El error mayor se produce para alturas de 4m a 5m

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(14)

1,1 log 0,7 1,56log 0,8m ma h f h f

Page 51: prinsipios de propagacion

• Método de Okumura-Hata(7)– Ciudad grande

• El error es máximo para frecuencias bajas y alturas superiores a 5m donde puede llegar a valer 1dB.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(15)

2

2

8,29 log1,54 1,1 200

3,2 log11,75 4,97 400

m m

m m

a h h f MHz

a h h f MHz

Page 52: prinsipios de propagacion

• Método de Okumura-Hata(8)– Si receptor en zona suburbana, caracterizada por

edificaciones de baja altura y calles relativamente anchas, la atenuación es:

– Si el receptor se encuentra en una zona rural, abierta, sin obstrucciones en su entorno inmediato, se tiene:

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(16)

22 log / 28 5,4bs bL L f

24,78 log 18,33log 40,94br bL L f f

Page 53: prinsipios de propagacion

• Método de Okumura-Hata(9)– La formula de Hata no tiene en cuenta la influencia de la

ondulación del terreno, ni los efectos derivados del grado de urbanización.

– La formula original de Hata solo es valida para f<=1500MHz.

– Europa sistemas operando en 1800MHz (DECT, DCS-1800)

– COST 231. Extensión sobre la formula Hata.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(17)

Page 54: prinsipios de propagacion

• Método de Okumura-Hata(10)

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(18)

Page 55: prinsipios de propagacion

• Método de Okumura-Hata(11)

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(19)

Page 56: prinsipios de propagacion

• Método de Okumura-Hata(12)– COST 231-Hata

• Cm=0dB. Ciudad de tipo medio y áreas suburbanas con densidad de árbol moderada.

• Cm=3dB. Grandes centros metropolitanos.• 1500MHz<=f<=2000MHz.• 30m<=ht<=200m.

• 1m<=hm <=10m.• 1Km <=d <=20Km.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(20)

46,3 33,9 log 13,82log

44,9 6,55log logb t m

t m

L f h a h

h d c

Page 57: prinsipios de propagacion

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(21)

Page 58: prinsipios de propagacion

• Método de Ikegami.– Modelo para el calculo de la potencia media en zona

urbana.– Modelo basado en teoría de rayos y óptica geométrica.– Estructura ideal de la ciudad, alturas uniformes de los

edificios, tiene en cuenta orientación de las calles y altura de la estación móvil.

– Rayos principales y secundarios. (multitrayecto).– Altura de la antena transmisora es alta (solo influyen

edificios cercanos) .

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(20)

Page 59: prinsipios de propagacion

• Método de Ikegami (2).– Componentes dominantes las que solo han

tenido una difracción y una sola reflexión

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(21)

Page 60: prinsipios de propagacion

• Método de Ikegami.(3)– Suposiciones:

• El tejado del edificio que produce difracción tiene visibilidad directa con la antena transmisora.

• Se desprecia la posible reflexión en el suelo.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(22)

Page 61: prinsipios de propagacion

• Metodo Ikegami (4)

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(23)

Page 62: prinsipios de propagacion

• Metodo Ikegami (5)– Donde:

• E1 y E2. campos debidos a la onda difractada y reflejada, respectivamente.

• H. Altura del edificio en el que se produce difracción.• hr. Altura de la antena receptora.• W. Ancho de la calle donde esta situado el receptor.• w. Distancia desde el receptor al edificio donde se produce la difracción. • Φ. Angulo formado por el rayo incidente y la dirección de la calle.• d. Distancia.• lr. Parámetro que depende del coeficiente de reflexión en la fachada de

los edificios. Valores típicos 2 (VHF) y 3,2 (UHF).

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(24)

Page 63: prinsipios de propagacion

• Metodo Ikegami (6)– Si e0 representa la intensidad de campo en condiciones

de espacio libre , el valor medio de intensidad de campo es:

– En general, el valor de intensidad media varía muy poco según el ancho de la calle. Entonces:

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(25)

2

0

20,2552

r

r

W wwl

e eH h sen

02

0,255 312 r r

We el H h sen

Page 64: prinsipios de propagacion

• Metodo Ikegami (6)– En forma logarítmica.

– Aplicando:

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(25)

0 2

35,8 10log 1 10log 20log

10log 10log

rr

E E W H hl

f sen

Donde:

H, hr. y W están en metros. f en MHz.E en dBu.

0 77 ( ) 20logE dBu PRA dBW d Km

( ) 20 log 79,4bL dB PRA dBm E dBu f MHz

Page 65: prinsipios de propagacion

• Metodo Ikegami (7)

– El modelo Ikegami, proporciona en general buenos resultados de predicción cuando la altura de la antena de transmisión es grande. Solo influyen los edificios cercanos al móvil.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(26)

2

3( ) 26,25 30log 20log 10log 1 10log

20log 10log

br

r

L dB f d Wl

H h sen

Page 66: prinsipios de propagacion

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(27)

Page 67: prinsipios de propagacion

• Método de Walfish-Bertoni– Tiene en cuenta la influencia del conjunto de

edificios (No Ikegami).– Supone áreas con distribución uniforme de

edificios altos, con bordes angulares y en filas casi paralelas .

– Altura de antena transmisora no muy elevada, por encima de edificios próximos.

– los edificios separados una distancia mucho menor a su altura .

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(28)

Page 68: prinsipios de propagacion

• Método de Walfish-Bertoni (2)– El móvil no tiene línea de vista con el

transmisor.– Análisis de la reflexión, dispersión y difracción

de la onda.– Frecuencias 300 MHz a 3 GHz.– Separación entre BS - MS de 200 m a 5 Km.– Las pérdidas de propagación incluyen: pérdidas de

espacio libre, pérdidas por propagación sobre edificios y pérdidas por difracción final (sobre la última azotea).

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(29)

Page 69: prinsipios de propagacion

• Método de Walfish-Bertoni (3)

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(30)

Page 70: prinsipios de propagacion

• Método de Walfish-Bertoni (4)– Parámetros que caracterizan el entorno urbano:

• Altura de la antena de transmisión sobre los edificios próximos, H.• Altura media de los edificios, hR.

• Altura de la antena móvil, hm.• Separación entre edificios b.• Distancia, d.

– Las perdidas básicas de propagación

• El último termino tiene en cuenta la curvatura de la tierra.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(31)

2

57,1 log 18log 18log 18log 117dL dB A f d HH

Page 71: prinsipios de propagacion

• Método de Walfish-Bertoni (5)– La influencia de los edificios esta incluida en el termino

A(dB):

– La pérdida total se obtendrá sumando a las pérdidas propuestas por el modelo y las perdidas de espacio libre.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(32)

22 1 25log 9log 20log tan

2R m

R m

h hbA h h bb

2

89,55 21 log 38log 18log 18log 117dL dB A f d HH

Page 72: prinsipios de propagacion

• Método COST-231– Combinación modelos Walfish e Ikegami.– Aplicable a entornos:

• Celdas grandes y pequeñas. – Antenas BS por encima de los tejados de edificios.– Geometría similar al Walfish-Bertoni.– Incluye ancho de la calle (W) y el ángulo de la calle con la

dirección de propagación (Φ) (Modelo Ikegami).

• Microceldas. Antenas BS por debajo de los tejados de edificios.

– Guía de onda

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(33)

Page 73: prinsipios de propagacion

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(34)

• Método COST-231(2)

Page 74: prinsipios de propagacion

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(34)

• Método COST-231(3)

Page 75: prinsipios de propagacion

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(35)

• Método COST-231(4)

Page 76: prinsipios de propagacion

• Método COST-231 (2)

– Donde:• L0=perdida de espacio libre.

• Lrts=Perdidas por difracción y dispersión del tejado a la calle Lrts.

– Lori= perdidas debidas a la orientación de la calle.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(33)

0b rts msdL L L L

16,9 10log 10log 20logrts R oriL W f h L

R R mh h h

Page 77: prinsipios de propagacion

• Método COST-231 (3)

• Si Lrts<0 → Lrts=0

• Si Lmsd<0 → Lmsd=0

• Si ΔhB<0 → Lbsh=0

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(34)

0 0

0 0

0 0

10 0,3571 ;0 352,5 0,075 35 ;35 554 0,114 55 ;55 90

oriL

log log 9logmsd bsh a d fL L K K d k f b

18log 1 ;bsh B B B RL h h h h

Page 78: prinsipios de propagacion

• Método COST-231 (4)• Ka y Kd pueden ser obtenidas a partir de:

• Ka representa el incremento de pérdidas de propagación en el caso de que las antenas de la estación base estén por debajo de los tejados de los edificios adyacentes

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(35)

18; 0

18 15 ; 0

B

d BB

R

hk h h

h

54; 054 0,8 ; 0 0,554 1,6 ; 0 0,5

B

a B B

B B

hk h h y d

h d h y d

Page 79: prinsipios de propagacion

• Método COST-231 (5)• Kf

• Ciudades de tamaño medio y centros suburbanos con densidad moderada de vegetación.

• Grandes centros metropolitanos.

• Kd y Kf ajustan la dependencia de la difracción en función de la distancia y la frecuencia.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(36)

4 0,7 1925ffk

4 1,5 1925ffk

Page 80: prinsipios de propagacion

• Método COST-231 (6)• Si los datos de edificios y calles son desconocidos.

– Altura de los edificios hR=3*número de pisos.– Separación entre edificios b=20-50m.– Anchura de la calle W=b/2.– Orientación de la calle con respecto al rayo directo de

propagación Φ=90°.

• El modelo ha sido validado para frecuencias en 900MHz y 1800 MHz y distancias desde 10m a 3Km.

• La exactitud en la predicción es aceptable cuando hB>hR.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(37)

Page 81: prinsipios de propagacion

• Método COST-231 (6)• Si hB<<hR. El error de predicción es mayor. Modos de

propagación (efecto guía de onda en las calles, difracción en esquinas).

• B, W y Φ no presentan un significado físico en microceldas, por lo tanto el error puede ser bastante considerable.

• Cuando desde la antena de la estación base hay visibilidad a lo largo de una calle (guía de onda).

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(37)

42,6 26log 20log ; 20bL d Km f MHz d m

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• Método de Sakagami-Kuboi (SK)– Desarrollado en Japón.– Aplicación para entornos urbanos.– Requiere información muy detallada del entorno

móvil.– Frecuencias entre 900MHz y 1800MHz.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(38)

Page 83: prinsipios de propagacion

• Método de Sakagami-Kuboi (2)

– Donde:• W: ancho de la calle donde encuentra el móvil (5 a 50m). • Φ: ángulo entre la dirección móvil-base y el eje de la calle (0-90°)• Hs: altura de los edificios próximos al móvil (5-80m).• <H>: altura media de los edificios alrededor del punto de recepción (5-50m).• Hb: altura de la antena de estación base respecto del punto de recepción (20-100m).

• Hb0: altura de la antena de estación base sobre el suelo (m).

• H: altura media de los edificios alrededor de la estación base (H<= Hb0).• D: distancia estación base-móvil (0,5-10Km) • f : frecuencia (450-2.200MHz)

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(39)

0

100 7,1log 0,023 1,4 log 6,1log

24,37 3,7 log 43,2 3,1log log

20log

b s

b bb

L W h H

H h h dh

f

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• Modelo Longley-Rice– Modela obstáculos lejanos como filo de cuchillo y los cercanos

como cilindros.– Tiene en cuenta: Rugosidad del terreno h.– Frecuencia de operación de 20 MHz a 40 GHz.– altura de antenas de 0.5 a 3000 m, – Distancia de separación entre ellas de 1 a 2000 Km. – Es muy útil para sistemas de radiocomunicaciones móviles y de

difusión. – Lo único que lo hace poco accesible por cualquier usuario es que

requiere de fuentes confiables de información de mapas digitalizados con aceptable resolución.

Métodos Empíricos de Predicción de Propagación(40)

Page 85: prinsipios de propagacion

• Modelo Durkin– Considera tres condiciones de trayecto posibles:

con Línea de vista, con Línea de vista parcial (zona Fresnel obstruida), y sin línea de vista.

– Necesita datos geográficos del terreno. – Si las obstrucciones son varias las reduce a una

por el método de Bullington.

Métodos Semi-Empíricos de Predicción de Propagación

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Métodos de Predicción de Propagación

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Métodos de Predicción de Propagación (2)

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Métodos de Predicción de Propagación (3)

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Métodos de Predicción de Propagación (4)

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Métodos de Predicción de Propagación (4)

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Métodos de Predicción de Propagación (5)

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Métodos de Predicción de Propagación (6)

Page 93: prinsipios de propagacion

Métodos de Predicción de Propagación (7)

• Predicción en macroceldas a 450MHz.

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Métodos de Predicción de Propagación (7)

• Predicción en Munich

Page 95: prinsipios de propagacion

• Modelos Microcelulares– Cobertura reducida– Requieren condición de línea de vista entre Tx y Rx. – Los fenómenos importantes a tener en cuenta son:

• la reflexión en el suelo, sobre los edificios u otros obstáculos.• Sobre los obstáculos cercanos al móvil es muy probable la difracción• dependiendo de la frecuencia puede presentarse dispersión.

– En este entorno se utilizan modelos tridimensionales– Incluyen parámetros adicionales, modelos digitales.– Los modelos tridimensionales:

• Técnica de trazado de rayos (Ray Tracing)• Su precisión se basa en el número de componentes o rayos que se consideren.• Asumen que la altura de la antena transmisora está por encima de los edificios.

Métodos de Predicción de Propagación (8)

Page 96: prinsipios de propagacion

Métodos de Predicción de Propagación (9)

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Métodos de Predicción de Propagación (10)

Page 98: prinsipios de propagacion

Métodos de Predicción de Propagación (11)

• Modelos Picocelulares.– Su cobertura es más restringida.– Por condiciones de propagación y frecuencia de

operación normalmente requieren condición de línea de vista.

– se dividen en dos tipos: con línea de vista y obstruido. – Se consideran para propagación en interiores de

edificios, oficinas, industria o centros comerciales. Su modelado hace consideraciones de absorción en función del tipo de material de construcciones.

Page 99: prinsipios de propagacion

Métodos de Predicción de Propagación (12)

• Modelos Picocelulares(2)– La técnica más conocida Ray Tracing, que analiza

individualmente cada rayo lanzado desde el Tx. • Pérdidas por división en el mismo piso, (Hard partitions y Soft

partitions) para todo tipo de material presente se tiene tabuladas las pérdidas que producen sobre la señal.

• Pérdidas entre pisos, según el tipo de material separador entre pisos y sus dimensiones (tablas de atenuación disponibles (13 a 34 dB típicos)), con respecto a otros edificios se tiene en cuenta la posición de las ventanas, sus dimensiones y el número de ellas, y

• Pérdidas ocasionadas por el movimiento de objetos o de las personas.

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Métodos de Predicción de Propagación (13)

• Modelos Picocelulares(3)– Modelos empíricos.– Modelos deterministico.– El Modelo probabilístico/estadístico.

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Métodos de Predicción de Propagación (14)

• Modelos Picocelulares(4)

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Métodos de Predicción de Propagación (15)

• Modelos Picocelulares(5)

Page 103: prinsipios de propagacion

Referencias• http://en.wikipedia.org/wiki/Radio_propagation• http://en.wikipedia.org/wiki/Fresnel_zone• http://en.wikipedia.org/wiki/

Radio_propagation_model

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Preguntas ?

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