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RCM -4- 1

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Cap tulo 4: INTRODUCCI N A LOS SISTEMAS DE RADIOCOMUNICACIONES M VILES En este cap tulo se presenta una breve introducci n a los sistemas de radiocomunicaciones ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: RCM -4- 1


1
Capítulo 4 INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE
RADIOCOMUNICACIONES MÓVILES
  • En este capítulo se presenta una breve
    introducción a los sistemas de radiocomunicaciones
    móviles. Estos sistemas permiten explotar en
    toda su extensión todas las potencialidades de
    los sistemas inalámbricos por la movilidad
    inherente al mismo. Son sistemas zonales lo que
    implica una variación continua del trayecto
    radioeléctrico.

2
ÍNDICE
  • Introducción y generalidades.
  • Clasificación de los sistemas de
    radiocomunicaciones móviles.
  • Sistemas de concentración de enlaces (trunking).
  • Dimensionamiento de la red celular.
  • Propagación en canales móviles.
  • Proyecto de sistemas móviles

3
BIBLIOGRAFÍA
  • Transmisión por radio. J.M. Hernando Rábano.
    Capítulo 7. 2ª Edición. Editorial Centro de
    Estudios Ramón Areces.
  • Comunicaciones Móviles. J.M. Hernando Rábano. 1ª
    Edición. Editorial Centro de Estudios Ramón
    Areces.
  • Comunicaciones móviles GSM. Coordinador J.M.
    Hernando Rábanos. Fundación Airtel.
  • The Mobile Radio Propagation Channel . D.J.
    Parsons. Pentech Press 1992.
  • F. Pérez Fontán y A. Seone. Seminario
    Internacional de Comunicaciones Móviles Dpto. de
    Tecnologías de las Comunicaciones, Universidad de
    Vigo.

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INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES (I)
  • Definición permiten el intercambio de
    información entre terminales móviles y/o
    terminales fijos con una calidad determinada.
  • Se caracterizan por la movilidad por lo que son
    sistemas de cobertura zonal.
  • Se estudiará el sistema móvil terrestre privado
    (PMR) o público (TMA)
  • PMR
  • Origen ámbitos restringidos como tareas de
    despacho, gestión de flotas, mantenimiento de
    servicios públicos (policía, bomberos,)
  • Características
  • Cobertura básicamente local.
  • No están conectados a la red telefónica pública
    conmutada (RTPC).
  • Tradicionalmente disponían de acceso FDMA
  • Problema cuando aumenta el número de terminales
    tendencia a sistemas trunking, de concentración
    de enlaces.
  • TMA (telefonía móvil automática)
  • Sistemas de concentración de enlaces.
  • Interconexión entre redes móviles y la red
    telefónica pública conmutada (RTPC).
  • Utilización de técnicas digitales acceso TDMA y
    CDMA
  • Transmisión de voz y datos.

5
INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES (II)
  • Tipos de terminales
  • Estaciones fijas (no prevista para su utilización
    en movimiento)
  • Estación de base (EB-BS) se controla mediante
    una estación de control fija puede suministrar
    equipos de TX/RX juntos o separados.
  • Estaciones de control gobiernan automáticamente
    el funcionamiento de otra estación de radio en un
    emplazamiento fijo.
  • Estaciones repetidoras retransmiten las señales
    recibidas.
  • Estaciones móviles
  • Equipos portátiles o de mano
  • Equipos portamóviles instalados temporalmente en
    vehículos.
  • Equipos de control dispositivos necesarios para
    el gobierno de EB.
  • Nomenclatura de enlaces
  • Enlace descendente (DL)
  • Sentido de comunicación EB a móvil. Distancia de
    cobertura alcance.
  • Enlace ascendente (UL)
  • Sentido de comunicación móvil a EB. Distancia de
    cobertura retroalcance.
  • Debe procurarse igualdad entre alcance y
    retroalcance (simetría de enlace).

6
INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES (II)ESTRUCTURA
BÁSICA DE UN SISTEMA PMR
Centralita telefónica privada
Malla de comunicaciones
  • Generalmente el alcance es mayor que el
    retroalcance
  • Concepto de cobertura debido a la variabilidad
    solo puede hablarse en sentido estadístico. Se
    utilizan dos grados de cobertura/porcentaje
  • Emplazamientos tanto por ciento de lugares en
    donde se espera que haya enlace.
  • Cobertura zonal afecta a todo el área en torno a
    la estación base.
  • Cobertura perimetral afecta a una zona anular
    situada en el perímetro.
  • Tiempo tanto por ciento de tiempo en que se
    espera que haya enlace.
  • Radio de cobertura tiene una dependencia grande
    con la altura de la antena transmisora.

7
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES
MÓVILES (I).
  • Por la modalidad de funcionamiento
  • Sistemas de radiotelefonía transmisión en ambos
    sentidos (EB-EM y EM-EB)
  • Sistemas de radio-búsqueda (paging) transmisión
    en un sentido EB-EM.
  • Por el sector de aplicación
  • Radiotelefonía móvil privada (PMR) acción local
    y no conectado a la RTPC
  • Radiotelefonía móvil pública (PMT)
  • Cobertura desde una nación a continental y
    global.
  • Conexión a la RPTC.
  • Características de calidad similares a los del
    sistema público.
  • Telefonía inalámbrica. (Cordless Telephony y
    Wireless Telecommunications- WLAN)
  • Por la banda de frecuencias utilizada.
  • Banda VHF (30-300MHz utilizada en sistemas PMR)
  • Banda baja de 30 a 80 MHz
  • Banda alta de 140 a 170 MHz
  • Banda III de 223 a 235 MHz
  • Banda UHF
  • Banda baja de 406 a 470 MHz (sistemas PMR)
  • Banda alta de 862 a 960 MHz (sistemas PMT)
  • Banda de 1800 a 1900 MHz (sistemas PMT)

8
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES
MÓVILES (II).
Característica Banda Banda Banda Banda
Característica VHF baja VHF alta UHF baja UHF alta
Uso típico Rural Rural/urbano Urbano Urbano
Penetración Mínima Media Alta Alta
Pérdida vegetación Mínima Media Alta Alta
Multitrayecto Escaso Apreciable Pronunciado Alto
Inter. sobrealcance Máxima Media Baja Baja
Ruido ambiente Alto Medio Bajo Bajo
Disponibi. canales Casi nula Muy pequeña Pequeña Mediana
Tamaño antenas Grande Medio Pequeño Pequeño
Ganancia anten. Mínima Media Alta Alta
Canalización (KHz) 25 12.5 12.5 25/200
Alcance típico (base-móvi h30 m, P20w) 30 km 20 km 10 km 4 km
9
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES
MÓVILES (III).
  • Por la técnica de acceso múltiple.
  • FDMA suelen ser de un solo canal por portadora
    (SCPC). Cada usuario utiliza frecuencias
    diferentes.
  • TDMA únicamente viable con transmisión digital
    diferentes usuarios pueden compartir la misma
    frecuencia en intervalos diferentes.
  • CDMA se superpone a la información digital de
    cada usuario un código que les es propio
    secuencia directa (DS), por salto de frecuencias
    (FH) o por técnicas híbridas
  • Por la modulación y canalización.
  • Sistemas móviles analógicos (FDMA)
  • Modulación en frecuencia (FM) con algún tipo de
    preacentuación o deacentuación
  • Canalización normal (?f 25 KHz fd 5 KHz (PMR) o
    9KHz (PMT)) o estrecha (?f 12.5 KHz fd 1.5
    KHz).
  • Sistemas móviles digitales (TDMA)
  • Modulación digital con desplazamiento mínimo y
    prefiltrado gaussiano (GMSK)
  • Canalización múltiplo de 25 KHz (GSM 200KHz)
  • Sistemas móviles digitales (CDMA)
  • Modulación de fase coherente PSK
  • Canalización de banda ancha del orden de 1.5 MHz

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CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES
MÓVILES (IV)
  • Por el modo de explotación símplex, semidúplex,
    dúplex.
  • Modo símplex
  • A una frecuencia
  • Ventaja sencillez, además un móvil cuyo
    retroalcance no le permita llegar a la EB puede
    hacerlo a través de otro móvil
  • Inconveniente captura de una comunicación por
    otra captura por parte de una estación base de
    la comunicación de un móvil con otra estación
    base
  • Para solucionar lo último se acude a separación
    en frecuencia (4-5 MHz)
  • Cuando hay varios equipos no hay reducción en el
    espectro utilizado.
  • A dos frecuencias soluciona el anterior problema
    al precio de que los móviles no pueden hablar
    entre sí.
  • Modo semidúplex
  • Supera el problema de los símplex a dos
    frecuencias comunicándose los móviles (son
    símplex) entre sí a través de la estación base
    (dúplex).
  • Modo dúplex
  • Tanto móviles como EB disponen de duplexores. Se
    requiere un radiocanal diferente para enlazar
    cada móvil con la base.
  • La comunicación entre móviles sólo puede hacerse
    a través de la estación base.

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CALIDAD DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES MÓVILES
  • Calidad de cobertura
  • Extensión tamaño de la zona de cobertura.
  • Escenario describe el entorno (calles y
    carreteras, interior de vehículos, edificios o
    túneles)
  • Grado de cobertura (perimetral o zonal)
  • Calidad de terminal (el alcance iguala al
    retroalcance)
  • Calidad en cuanto a disponibilidad se cuantifica
    mediante la prob. de bloqueo o congestión
    mediante la que se rechaza una tentativa de
    comunicación.
  • Calidad en cuanto a fiabilidad porcentaje máximo
    admisible de interrupciones.
  • Calidad en cuanto a fidelidad grado de
    inteligibilidad o número de errores con que se
    recibe una comunicación.
  • Analógicos mediante la relación SINAD (Signal to
    Noise and Distortion Ratio)
  • Digitales mediante la BER

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EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES
MÓVILES
  • Sistemas de PMR
  • En la actualidad ya se ha llegado a sistemas de
    concentración digitales (TETRA)
  • Sistemas de PMT
  • Mediados de los 60 sistema IMTS (Improved Mobile
    Telephone System) en USA. EBs de gran cobertura,
    con pequeña dotación de canales saturados con
    facilidad.
  • Concepto de estructura celular (1947) y
    desarrollado 30 años después disposición de una
    banda de frecuencias importante y sistemas de
    señalización.
  • En USA se desarrolla AMPS (Advanced Mobile Phone
    Service) en 800 MHz
  • En los países nórdicos NMT450 primero y NMT900
    después
  • En Gran Bretaña se desarrolla TACS a 900 MHz
  • En Europa GSM (Groupe Special Mobile) reservar
    una banda de frecuencia y elección de multiacceso
    TDMA. Se desarrollan sistemas en USA y Japón
    paralelos.
  • GSM se universaliza (Global System for Mobile
    Communications)
  • DCS-1800 similar al GSM pero en la banda de 1800
    MHz
  • Sistemas de tercera generación sistemas IMT2000
    en USA y UMTS en Europa (inclusión de multimedia
    y servicios de banda ancha disponibilidad de
    terminales muy ligeros)

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EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES
MÓVILES (II)
  • Sistemas de telefonía inalámbrica
  • Origen teléfono sin hilos. Estación base
    conectada a la red analógica con un terminal
    portátil. Doble frecuencia en VHF baja 46-48 MHz
    (CT0)
  • Segunda generación (CT2) varios usuarios con
    acceso FDMA en 864-868 MHz.
  • Sistema DECT proporciona centralitas automáticas.
  • Sistemas de radiobúsqueda
  • Origen equipos sencillos que transmiten mensajes
    alfanuméricos.
  • Estándar europeo ERMES radiobúsqueda
    internacional.
  • Redes de área local inalámbricas
  • Utilización del recurso radio en las redes de
    área local (LAN)
  • Ventajas flexibilidad. Inconveniente
    Sensibilidad a interferencias y necesidad de
    definición de una técnica de acceso.
  • Origen USA banda ISM, estándar IEEE 802.11,
    velocidades 2 Mbit/s
  • Europa HIPERLAN, banda de trabajo 5.2 GHz
    velocidades 20 MBit/s

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PROPAGACIÓN POR CANALES MÓVILES
  • Características generales de los canales móviles.
  • Cobertura zonal necesidad de predicciones de
    propagación.
  • Multiplicidad de trayectos entre transmisor y
    receptor.
  • Variabilidad de los trayectos debido al
    desplazamiento de los móviles lo que supone
    variación con la distancia y el tiempo de las
    condiciones de propagación
  • Requisitos en la planificación de sistemas
    móviles
  • Caracterización del canal en banda estrecha
    determinación de la pérdida básica de propagación
    entre transmisor y múltiples puntos situados en
    la zona de cobertura
  • Lb es la pérdida básica de propagación
  • Lbf pérdida básica de propagación en condiciones
    de espacio libre
  • Lex es la pérdida por exceso debido a efectos del
    terreno
  • Lent pérdidas del entorno inmediato al receptor
  • Caracterización del móvil en banda ancha
    análisis de los efectos del multitrayecto, sobre
    todo en zonas montañosas y urbanas.
  • Desarrollo de modelos de simulación lógicos
    (software) y físicos (hardware)
  • Realización de medidas radioeléctricas para
    validar los anteriores puntos.

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CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LA PROPAGACIÓN POR
MÓVILES (I)
  • Variabilidad potencia transmitida es fija
    mientras que la recibida es una variable
    aleatoria.
  • Pérdida básica de propagación
  • k depende del tipo de terreno
  • n es función del medio de propagación y de la
    altura de la antena
  • Las leyes anteriores de propagación proporcionan
    valores medianos.

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
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CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LA PROPAGACIÓN POR
MÓVILES (II)
  • El entorno entre T y R varía atenuación
    variable, desvanecimiento lento
  • G(x,y) variable aleatoria de media 0 y desviación
    típica s dB
  • El entorno inmediato al móvil en un radio de 100
    ? es donde se producen las interacciones de ondas
    con estructuras próximas al RX desvanecimiento
    rápido
  • La función R(t,f) depende de la distancia
  • y de la frecuencia y es una función Rayleigh
  • de media 0

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CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LA PROPAGACIÓN POR
MÓVILES (III)
Patrón de ondas estacionarias
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MÉTODOS DE PREDICCIÓN BASADOS EN MEDIDAS
OKUMURA-HATA (I, Okumura)
  • El modelo de Okumura es uno de los más usados en
    el mundo para la predicción en áreas urbanas.
  • Comenzó en base a una amplia campaña de medidas
    en Tokio para las bandas de 150, 450 y 900 MHz
    con antenas casi omnidireccionales en TX y RX.
  • Se sacaron curvas de distribución y se extrajo el
    valor medio
  • Se aplica de 150MHz a 1920MHz pero también se
    usa fuera de ese rango.
  • En distancia se cubre un rango de 1 a 100 Km
  • Se puede usar con estaciones base de altura de 30
    m a1000 m.
  • No tienen en cuenta la ondulación del terreno
  • Se diseñó en Tokio lo cual es importante por la
    ciudad de la que parten.
  • El modelo se expresa como
  • L50 son las pérdidas en el percentil
  • LF pérdidas en espacio libre
  • G(hte) factor de la antena transmisora
  • G(hre) factor de la antena receptora y GAREA
    ganancia del entorno

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OKUMURA GRÁFICA DE ATENUACIÓN
20
OKUMURA GRÁFICA DE CAMPO
21
MODELO DE OKUMURA-HATA
  • Modelo de Okumura
  • Basado en medidas con correcciones hechas
    gráficamente.
  • Modelo de Hata
  • Hata mejoró el modelo mediante la sistemización y
    formulación obtenida a partir de los gráficos de
    Okumura
  • Este término representa el valor de 10n
  • a(hRX) corrección por altura de antena receptora.
  • Para una ciudad pequeña
  • Para una ciudad grande
  • Es fundamental fijar los límites de estabilidad

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CARACTERIZACIÓN EN BANDA ANCHA DE LOS CANALES
RADIOELÉCTRICOS
  • La caracterización de un canal por medio de
    desvanecimiento no es válida en banda ancha
    efectos multitrayecto, variabilidad del canal con
    el tiempo.
  • Efecto multitrayecto dispersión temporal exceso
    de retardo entre el primer eco y el i.
  • En el dominio del tiempo interferencia entre
    símbolos.
  • En el dominio de la frecuencia desvanecimiento
    selectivo en frecuencia (FSF).
  • Ancho de banda de coherencia grado de
    correlación entre dos componentes separadas Bc.
    Si BtltltBc desvanecimiento plano, si no,
    selectivo.
  • Variabilidad del canal con el tiempo patrón
    espacial se transforma en otro temporal
  • el desv. espacial se transforma en
    desvanecimiento selectivo en tiempo (TSF)
  • la señal TDMA ve distintos canales tiempo de
    coherencia, Tc, tiempo entre el cual los
    elementos de señal están correlados.
  • Variaciones temporales de la amplitud recibida
    originan una dispersión de frecuencia o
    desplazamiento Doppler variaciones de las
    frecuencias espectrales.
  • En resumen, se necesitan cuatro parámetros
  • Dispersión temporal dispersión de retardo y
    ancho de banda de coherencia
  • Dispersión de frecuencia dispersión Doppler y
    tiempo de coherencia.

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CARACTERIZACIÓN EN BANDA ANCHA DE LOS CANALES
RADIOELÉCTRICOS (II)
  • En radioenlaces digitales los anteriores efectos
    provocan una degradación en la tasa de errores en
    los bits que llega a un valor umbral que no se
    reduce (I-BER).
  • Compensación del multitrayecto
  • Técnicas de diversidad
  • Saltos de frecuencia (frecuency hopping)
  • Ecualizadores digitales en el receptor.
  • Receptores de gran resolución para separar los
    ecos (receptor RAKE) a partir de las
    características del canal.
  • Utiliza sondeadores en banda estrecha y ancha
    para extraer la información del canal.

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MODELOS DE CANAL MULTITRAYECTO
  • Por su naturaleza
  • Modelos matemáticos basados en la representación
    de las ondas por rayos y su interacción con
    fuentes dispersoras.
  • Modelos físicos materialización de los fenómenos
    mediante circuitos electrónicos
  • Por su variabilidad
  • Modelos estáticos, el receptor es fijo.
  • Modelos dinámicos, el receptor es móvil.
  • Por el tipo de tratamiento
  • Modelo determinístico manejan estructuras de
    dispersores no aleatorias
  • Modelo aleatorio caracterizan el canal como un
    proceso aleatorio multidimensional.

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MODELO DETERMINÍSTICO DE DISPERSORES
  • Señal en receptor es la suma de N rayos que
    después de incidir en un dispersor alcanzan el
    receptor.
  • Señal paso bajo equivalente supone que en un
    intervalo elemental la estructura de dispersores
    es invariante y la variación de la señal
    moduladora pequeña
  • Contribución del rayo i (dispersor i-ésimo)
  • Aproximaciones
  • Señal
  • Amplitud constante
  • Función de retardo con variación lineal
  • Intervalo temporal suficientemente pequeño
  • Fase de la señal (una variación de p rad para
    1800 Mhz equivale a un retardo de 0.556 ns)
  • Contribución resultante del rayo i

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MODELO DETERMINÍSTICO DE DISPERSORES (II)
  • Expresión de la variación de la función de
    retardo
  • Desplazamiento Doppler
  • Señal resultante del rayo i
  • Señal total, suma de todas las contribuciones
  • Parámetros de dependencia
  • Amplitud
  • Frecuencia Doppler
  • Retardo
  • Desfasamiento

di(?t)
di(0)
ai
v(?t)
ai
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CARACTERIZACIÓN DE CANALES MULTITRAYECTO (I)
FUNCIONES DEL SISTEMA
  • Canales variables multitrayecto (caracterización
    clasica) función de transferencia y respuesta
    impulsiva.
  • Fenómenos a considerar variación temporal y
    desplazamiento Doppler
  • Manejo de cuatro variables tiempo, frecuencia,
    dispersión temporal y desplazamiento Doppler
  • Funciones básicas de Bello
  • Función de respuesta impulsiva variable con el
    tiempo IDSF (Input Delay Spread Function)
  • Función de transferencia variable con el tiempo
    TVTF (Time Variable Transfer Function)
  • Función desplazamiento Doppler-retardo DDSF
    (Doppler Delay Spread Function)
  • Función de transferencia de frecuencia-desplazamie
    nto Doppler ODSF (Output D.S.F)

Dominio (f, ?)
Dominio (?, t)
28
FUNCIONES DEL SISTEMA (II)
Relación entre las funciones de Bello
Problema imposibilidad de disponer de la función
densidad multidimensional Solución trabajo con
las funciones de correlación suponiendo procesos
gaussianos de media nula
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CARACTERIZACIÓN DE CANALES PRÁCTICOS (I)
  • Para recorridos pequeños de los terminales t1 y
    t2 difieren poco y los procesos y
    H(t,f) son estacionarios en sentido amplio (WSS)
    por lo que sus funciones de correlación dependen
    únicamente de la diferencia de tiempos.
  • La propiedad WSS implica incorrelación Doppler
  • Las variables t,f y t, ? son duales por lo que
    las propiedades de WSS y US se trasladan.
  • Los canales móviles reales, en una buena
    aproximación, son WSS en la variable t y US en t
    por lo que también son WSS en f y US en ?. Si
    definimos la variable ut2-t1 y vf2-f1 las
    nuevas funciones quedan

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CARACTERIZACIÓN DE CANALES PRÁCTICOS (II)
  • Descripción de las funciones anteriores
  • Función Ph(u,t), WSS en u y US en t u0,
    Ph(0,t) Ph(t)PDP, perfil retardo potencia.
  • Función de correlación en f (WSS) y en u (US) de
    aquí se deduce el ancho de coherencia (en el caso
    u0) o el tiempo de coherencia (v0) (RT(u,v))
  • Función de correlación en v (WSS) y de dispersión
    Doppler (US) (PH(v, ?))
  • Función densidad de potencia en la variable
    dispersión (PS(t, ?)). Para t0, PS(?) constituye
    el perfil de potencia Doppler. Esta función se ha
    tomado como base para el desarrollo de muchos
    software.
  • Características del Perfil de Retardo potencia
    (PDP)
  • Proporciona una información primaria sobre los
    valores del desplazamiento Doppler.
  • Parámetros retardo máximo último valor de t con
    cruce por el nivel de ruido
  • Dispersión de retardo D (trasnp.31)
  • Retardo medio (transp31)
  • Los mismos parámetros se pueden definir respecto
    a la dispersión Doppler con la función perfil de
    potencia Doppler.

31
CARACTERIZACIÓN DE CANALES PRÁCTICOS (III)
Dispersión de retardo
Dispersión Doppler
32
ANCHURA DE BANDA DE COHERENCIA Y TIEMPO DE
COHERENCIA
  • Anchura de banda de coherencia del canal Bc, para
    el nivel de correlación ?, es el intervalo
    comprendido entre 0 y f1 para la que RT(f1) ?.
    Para determinar dicho intervalo suele tomarse
    ?0.5.
  • Para un perfil de retardo potencia exponencial
    con parámetro D dispersión de retardo, el ancho
    de banda de coherencia es
  • Que se ve que es inversamente proporcional a la
    dispersión de retardo.
  • Tiempo de coherencia Tc, para el nivel de
    correlación ?, es el valor de u para el que R(u)
    ? suele tomarse ?0.5.
  • Si la duración de un elemento de señal es TgtTc el
    canal es selectivo en el tiempo
  • Si la duración de un elemento de señal es TltTc el
    canal no es selectivo en el tiempo
  • Para un perfil de potencia Doppler

33
SISTEMAS DE CONCENTRACIÓN DE ENLACES
  • Fundamento teórico
  • Tráfico generado por un sistema de móviles se
    entrega a un conjunto de radiocanales.
  • La asignación no es rígida sino flexible
  • Pregunta Qué es más eficiente, entregar a un
    sistema radioeléctrico con N radiocanales o a N
    sistemas radioeléctricos con un radiocanal cada
    uno?
  • Modelado del tráfico como una función Erlang B
  • Opción A
  • Opción B
  • ANgtA1 para Ngt1
  • Se cursa más tráfico cuando se ofrece a un número
    mayor de radiocanales
  • Regímenes de funcionamiento de sistemas de
    telecomunicación
  • Sistemas privados cuando el sistema se
    congestiona la llamada se pone en espera. Se
    modelan como una Erlang C
  • Sistemas públicos cuando el sistema se
    congestiona las llamadas se pierden. Se modelan
    como una Erlang B
  • Método de gestión de canales protocolo MPT1327

34
RECORDATORIO DE LA FUNCIÓN ERLANG-B
  • Si se disponen de N canales con un tráfico de A
    Erlangs, la probabilidad de bloqueo es
  • Para un N dado, conforme crece A, así también lo
    hace la probabilidad de bloqueo.

Canales Tráfico para una calidad de servicio (QoS) probabilidad de rechazo Tráfico para una calidad de servicio (QoS) probabilidad de rechazo Tráfico para una calidad de servicio (QoS) probabilidad de rechazo Tráfico para una calidad de servicio (QoS) probabilidad de rechazo
Canales 0.01 0.005 0.002 0.001
2 0.153 0.105 0.065 0.046
4 0.869 0.701 0.535 0.439
5 1.36 1.13 0.900 0.762
10 4.46 3.39 3.43 3.09
20 12.0 11.1 10.1 9.41
24 15.3 14.2 13.0 12.2
40 29.0 27.3 25.7 24.5
70 55.1 53.7 51.0 49.2
100 84.1 80.9 77.4 75.2
35
SISTEMAS DE TELEFONÍA PÚBLICA CELULAR (I)
  • En función de las previsiones de tráfico y grado
    de calidad se determina
  • El número de radiocanales por celda
  • La dimensión de la agrupación.
  • El radio celular.

36
SISTEMAS DE TELEFONÍA PÚBLICA CELULAR (II)
  • Objetivos
  • Gran capacidad de abonados calidad telefónica
    similar al servicio convencional utilización
    eficaz del espectro conmutación automática de
    radiocanales.
  • Sistemas celulares
  • La zona de cobertura se divide en zonas más
    pequeñas llamadas celdas, cada una con un número
    de radiocanales.
  • En un conjunto de celdas separadas una distancia
    cocanal o de reutilización D, se pueden
    reutilizar las frecuencias.
  • Son sistemas limitados por interferencia y la
    calidad de servicio depende de la relación
    portadora/interferencia.
  • Si se reduce el radio de la celda se puede
    disminuir la distancia de reutilización y por lo
    tanto reutilizar las frecuencias más veces.
  • Así un conjunto de frecuencias suelen dividirse
    en juegos de frecuencias asignados a un cierto
    número de celdas constituyendo un cluster de
    forma que se cubre toda la zona formando un
    enlosado de celdas

37
DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA TMA
  • Se dimensionan como sistemas de llamadas
    perdidas pB(N,A)
  • p probabilidad de pérdida
  • N número de canales de tráfico disponibles en la
    celda.
  • A tráfico ofrecido por los móviles
  • Determinación del número de radiocanales (por
    cluster)CW/?f
  • W recurso espectral ?f separación de
    radiocanales
  • Número de radiocanales por célula NC/J (con J
    el número de celdas)
  • Tráfico total ofrecido AMLH/3600(Erlang) (para
    un móvil aHL/3600)
  • M número de móviles L número llamadas por
    móvil en hora cargada H duración (s)
  • Intensidad de tráfico en la celda AB-1(N-1,p)
    (N-1 canales de datos)
  • Número de móviles en la célula mA/a.
  • Densidad de tráfico admisible en la célula
    ?aA/Sc (Sc superficie celular)
  • Superficie de un cluster o agrupación de celdas
    Sr JSc
  • Número total de agrupaciones en la superficie de
    cobertura (S) QE(S/ Sr)1
  • Q también representa el índice de reutilización
    del sistema
  • Oferta total de canales de tráfico
    QJ(N-1)C(S/(JSc))
  • El número de canales es tan grande como se quiera
    si reducimos J o la superficie de celda
  • J está acotado por la relación de protección,
    sólo se puede reducir la superficie de la celda

38
EJEMPLO DE DIMENSIONAMIENTO
  • Número total de móviles a los que se puede dar
    servicio MQJm
  • EJEMPLO
  • Supóngase un sistema celular con celdas
    circulares de radio 2 km y agrupaciones de J 7
    celdas. Se dispone de 280 canales. La
    probabilidad de bloqueo es del 10 y el tráfico
    por móvil es 25 mE. La superficie de cobertura es
    400 km2
  • Número de radiocanales por celda N280/740 (uno
    para señalización y 39 datos).
  • Intensidad de tráfico en la celda
    AB-1(39,0.1)37.715E
  • Número de móviles por celda m1508
  • Densidad de tráfico ?a37.715/p(2)23E/km2
  • Índice de reutilización QE(400/(712.57))15
  • Oferta total de canales de tráfico 53971365
  • Número total de móviles 57150852780

39
GEOMETRÍA CELULAR (I)
  • Forma geométrica más conveniente.
  • Estudio supone TX idénticos
  • Terreno homogéneo
  • Antenas omnidireccionales
  • Esto supone cobertura circular
  • Problema solape o recubrimiento parcial
  • Estructura geométrica de la agrupación
  • Coberturas poligonales
  • Polígonos triángulo, cuadrado, hexágono
  • Análisis de interferencia
  • Hexágono tiene mayor relación área/radio
  • Mínimo número de celdas necesario
  • Ubicación de estaciones base
  • Sistema de coordenadas oblicuas u-v.
  • Cada vértice del triángulo es un nodo
  • Las estaciones base se colocan en los nodos

40
GEOMETRÍA CELULAR (II)
v
  • Parámetros de diseño.
  • Radio del hexágono R
  • Distancia entre nodos contiguos dRv3
  • Distancia entre nodos arbitrarios (th.coseno)
  • Distancia de reutilización
  • Los números enteros J se llaman rómbicos
  • y definen el rombo cocanal que constituye el
  • cluster, agrupación o racimo

u
41
GEOMETRÍA CELULAR (III) tamaño del racimo
i j J
1 0 1
1 1 3
2 0 4
2 1 7
2 2 12
3 2 19
4 1 21
42
GEOMETRÍA CELULAR limitación por interferencia
  • Relación portadora interferente para 6
    interferencias cocanal idénticas en una EB
  • Ejemplo Rp17 dB rp50.12 n3.9 J6.22 lo que
    supone que el número rómbico inmediatamente
    superior J7.
  • En el borde de la zona de cobertura se tiene
  • Con los datos del ejemplo anterior se obtiene
    J9.43 y viendo la tabla de números rómbicos
    resulta J12.

43
GEOMETRÍA CELULAR división celular
  • Los sistemas con pocas celdas se saturan pronto.
  • División celular posterior en mitades
  • Reducción a la mitad del radio de la celda
    división por cuatro de la superficie.
  • Incremento de la capacidad en un factor 4.
  • Exigencia de mayor precisión en las ubicaciones y
    aumento de carga de señalización
  • Aumento de costes.
  • Concepto de recubrimiento añadir células dentro
    de la zona de cobertura inicial
  • División no es homogénea

44
GEOMETRÍA CELULAR caracterización de las celdas
Tipos de celdas Ubicación antena EB
Dimensión celda
  • Macrocelular Sobre los tejados
    1-30km
  • Celdas grandes (urbano) Sobre los tejados
    3-30km
  • Celdas pequeñas (urbano) Sobre los tejados
    1-3km
  • Microcelular Por debajo o a nivel de tejado
    0.1-1km
  • Picocelular Por debajo del tejado o interior
    0.01-0.1km

45
SECTORIZACIÓN (I)
Antena omnidireccional.
Antena trisectorial.
46
SECTORIZACIÓN (II)
  • La cobertura omnidireccional requiere tamaños
    altos de la agrupación.
  • Hay un mínimo de 6 interferencias.
  • Las antenas directivas reducen la contribución de
    las mismas.
  • Se reduce el tamaño de los racimos de celdas.
  • Asignación dinámica de frecuencias.

47
GENERALIDADES SOBRE EL FUNCIONAMIENTO DE UN
SISTEMA CELULAR (I)
El significado de las abreviaturas de la figura
anterior es BSC Controlador de la Estación
Base BTS Transceptor de Estación
Base BSS Sistema de Estación Base MS Estación
Móvil MSC Centro de Conmutación de
Móviles NMC Centro de Gestión de Red OMC Centro
de Operación y Mantenimiento AUC Centro de
autenticación EIR Registro de identidad de
equipos HLR Registro de abonados locales VLR
Registro de abonados visitantes RDSI Red
Digital de Servicios Integrados RPMT Red Pública
Móvil Terrestre RPTC Red Pública Telefónica
Conmutada
48
GENERALIDADES SOBRE EL FUNCIONAMIENTO DE UN
SISTEMA CELULAR (II)
  • Estaciones base conectadas a los centros MSC
    mediante enlaces dedicados. Facilidades
    requeridas
  • Localización del móvil y mantenimiento de la
    misma (roaming)
  • Inscripción del móvil en el registro de abonados
    locales (HLR)
  • Exploración de canales de control e inscripción
    en el registro de visitas VLR
  • Transferencia de esta información al HLR del
    móvil.
  • Conexión del móvil dondequiera que esté (paging)
  • Encaminamiento de una llamada mediante
    interrogación al HLR
  • Se indica a la MSC donde debe reencaminarse la
    llamada.
  • El aviso le llega simultáneamente por varias
    celdas (paging)
  • Sintonización automática de canales por parte del
    móvil
  • Transferencia o de una llamada cuando el móvil
    cambia de celda (handover)
  • Medidas de campo entre la MS y las EB próximas
    para efectuar o no la conmutación.
  • Puede suponer una brevísima interrupción de la
    comunicación.

49
PROYECTO DE SISTEMAS MÓVILES (I)
  • Deben abordarse dos tipos de cálculos
  • De tráfico determinación del número de canales
    necesarios.
  • De cobertura radioeléctrica se obtienen
    características de potencia y radiación así como
    las distancias de reutilización de frecuencias.
  • Intensidad de campo utilizable en los sistemas
    móviles obtención del campo mediano necesario.
  • Corrección por ruido y multitrayecto
  • Corrección estadística
  • Relación entre porcentajes de cobertura zonal y
    perimetral
  • Corrección estadística para porcentajes L y T

50
PROYECTO DE SISTEMAS MÓVILES (II)
Porcentajes en comunicaciones móviles
Desviaciones en emplazamientos y tiempo
Porcentaje P() K(P)
50 0
75 0.67
90 1.28
95 1.64
Banda sL(dB) sT(dB)
VHF 8 3 (tierra y mar)
UHF (?h 50 m) 10 2 (tierra) 9 (mar)
  • Cálculo de cobertura radioeléctrica
  • Cálculo de cobertura-potencia
  • Cálculo de la distancia de reutilización.
  • Valor umbral de la relación de protección
  • Calidad de cobertura perimetral
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