PROPAGACIÓN
Efectos de la Ionósfera
Introducción
Diciembre de 1901, Marconi realiza la primera comunicación radiotelegráfica
Cubriendo una distancia de 3000 Km
Experimentalmente Hertz comprueba la existencia de ondas electromagnéticas
En 1902 mediante experimentos Marconi comprueba que las comunicaciones a grandes distancias sufren fuertes variaciones según se realicen en el día o la noche
Comunicaciones superiores a 1000 Km fallaban en el día
Durante la noche las comunicaciones superaban los 3000 Km
Capas de la Ionósfera
D
Capa Inferior
50 a 90 Km de altura
E
Capa eléctrica Intermedia
90 a 130 Km de altura
F
Capa Superior
Por arriba de los 130 Km de altitud
Dos sub-capas F1 y F2
Propagación en un medio ionizado
Las ondas electromagnéticas en la ionósfera
Se pueden modelar a partir de la propagación en plasmas
Plasmas
Región en el espacio
Permitividad eléctrica y permeabilidad magnética del vacío
Contiene electrones libres
Influencia del campo magnético terrestre
Un plasma posee características anisótropas
La constante dieléctrica no es un escalar sino un tensor
La constante de propagación es distinta para una onda
Polarizada circularmente a derechas o izquierdas
Comunicaciones ionosféricas
La ionósfera permite comunicaciones a grandes distancias
El efecto de la ionósfera es distinto para las diferentes bandas de frecuencias
A frecuencias bajas y muy bajas (Bandas LF y VLF)
La onda no penetra la ionósfera
Cambio brusco en términos de λ del índice de refracción atmosférico
Este cambio produce una reflexión de la onda incidente en la parte baja de la ionófera
En estas bandas de frecuencia, favorece la propagación de las ondas, entre los 5000 a 20000 Km
Se puede considerar que la superficie de la tierra y la parte baja de la ionófera forma un guía de onda
A frecuencias elevadas (MF y superiores)
La onda penetra la ionósfera
La ionósfera es un medio, cuyo índice de refracción cambia con la altura
La densidad de ionización aumenta con la altura
Alcanza un máximo entre los 300 a 500 Km
A medida que la densidad de ionización aumenta, el índice de refracción disminuye
Modelización de la Propagación en Entornos Complejos
Introducción
Útiles para evaluar las pérdidas de
propagación asociadas a los distintos efectos
Reflexión en tierra
Difracción por
obstáculos, etc.
Cuan el efecto en las pérdidas de propagación es solo uno, permite estimar adecuadamente
En entornes que existes varios efectos en las pérdidas de propagación, el cálculo de pérdidas debe abordarse de diferente manera
La propagación debe abordarse a partir de modelos empíricos que permiten determinar el valor medio o esperado de las pérdidas de propagación.
Modelos empíricos para el valor medio de las pérdidas de propagación
Se basan en el ajuste de leyes de decaimiento de la potencia recibida en función de:
La distancia
Altura de antenas
Frecuencia
Tipología del entorno a datos medidos
Los modelos empíricos distinguen entre:
Zonas urbanas muy densas
Zonas urbanas de baja densidad
Zonas rurales
Modelo Okumuna-Hata
Se desarrolló a partir de medidas realizadas en Tokio
Las pérdidas de propagación L definidas como:
PL/PT=-L+GT+GR (dB)
Se pueden calcular para distancias R>1km como:
Zona urbana densa
L = A + B log R - E (dB)
Zona urbana de baja densidad
L = A + B log R - C (dB)
Zona rural
L = A + B log R - D (dB)
Predice una disminución del valor medio de la potencia recibida en función de la distancia
Caracterización estadística de las pérdidas de propagación
Los modelos empíricos sólo proporcionan el valor medio o esperado de las pérdidas de propagación
Para un entorno genérico en función de la distancia entre la estación base y el terminal
Manteniendo la distancia a la estación base constante se observarán fluctuaciones en los niveles de señal en distintas ubicaciones del terminal móvil, esto se debe a:
Diferentes alturas de los edificios
Orientación y características de las calles
Desvanecimientos rápidos multicamino y diversidad
Situación real de comunicaciones móviles
El campo incidente en la antena receptora es el resultado de la
superposición de múltiples contribuciones:
Campos reflejados en
edificios
Campos difractados en las aristas
Bordes de los
edificios
Componentes reflejadadas en el suelo
Componentes
provenientes de múltiples reflexiones
Fuertes variaciones en el nivel de señal recibido, a este efecto se le denomina desvanecimiento por multicamino
Existen varias formar para combatir este desvanecimiento, empleando la diversidad:
Diversidad en espacio en recepción
Diversidad en polarización
Diversidad en frecuencia
Diversidad temporal
Diversidad en transmisión