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Un elemento crítico para el adecuado funcionamiento de un sistema en diversidad es que a la salida de cada rama receptora se obtenga una señal estadísticamente independiente de las demás. De esta forma se garantiza que no se produzcan desvanecimientos profundos simultáneamente en todas las ramas, y por tanto el empleo de la diversidad mejorará las características globales del receptor.

un móvil al desplazarse observa fuertes variaciones en el nivel de señal recibido. A este efecto se le denomina desvanecimiento por multicamino, y se caracteriza estocásticamente.

PL/PT=-L+GT+GR (DB) El modelo Okumura-Hata predice una disminución del valor medio de la potencia recibida en función de la distancia de la forma que para una altura de antena de la estación base de 200 m implica una variación de la forma 1/R^2,98 y para una altura de 30 m la variación en función de la distancia es de la forma 1/R^3,52. Por tanto, el valor que se obtiene es intermedio entre la variación del tipo 1/R^2 correspondiente a la propagación en espacio libre y el caso de reflexión en tierra plana lisa con incidencia rasante proporcional a 1/R^4. Cuanto más alta se encuentra la antena de la estación base menor es el exponente que afecta a la distancia.

A lo largo del tiempo se han desarrollado distintos modelos empíricos. Uno de los más empleados es el denominado Okumura-Hata, que se desarrolló a partir de medidas realizadas en Tokio. De acuerdo con este modelo las pérdidas de propagación L definidas como

L50 es la atenuación mediana no excedida el 50 % del tiempo obtenida mediante un modelo empírico. Nótese que para una variable aleatoria gaussiana el valor medio o esperado y la mediana coinciden. En cuanto a Ls es una variable aleatoria gaussiana de media cero y caracterizada por su desviación estándar s. Una vez más el valor de s depende de la frecuencia y de la tipología del entorno y se determina mediante leyes derivadas de datos empíricos. Un modelo empírico es: s = 0,65(log f)2 - 1,3log f + A con A = 5,2 en entornos urbanos y 6,6 en los suburbanos.

Variaciones relativamente lentas en función de la distancia recorrida y que físicamente cabe asociarlas a la variación en el entorno. Dado que estas variaciones dependen de múltiples factores independientes, la resultante es una variación aleatoria de distribución gaussiana. De forma que las pérdidas de propagación se caracterizan como: L = L50 + Ls

Desvanecimientos rápidos multicamino y diversidad

Caracterización estadística de las pérdidas de propagación

Modelos empíricos para el valor medio de las pérdidas de propagación. El modelo Okumura-Hata

En este contexto, la modelización de la propagación debe abordarse a partir de modelos empíricos que permiten determinar el valor medio o esperado de las pérdidas de propagación. Sobre este valor medio se superpone una variable aleatoria que modela las fluctuaciones en la atenuación. El resultado es la caracterización estocástica de las pérdidas de propagación, cuyo objetivo no es predecir el valor exacto de las pérdidas, sino asociar a una atenuación una probabilidad de ocurrir. De forma que desde el punto de vista de la planificación de un servicio, el objetivo es garantizar que una cierta pérdida de propagación no se supere el 90, el 95 o el 99 % del tiempo en función de la fiabilidad que se le quiera conferir al servicio.

A frecuencias más elevadas (MF y superiores) la onda penetra en la ionosfera. La ionosfera es un medio cuyo índice de refracción varía con la altura. La densidad de ionización aumenta con la altura hasta alcanzar el máximo entre los 300 y 500 km. A medida que la densidad de ionización aumenta, el índice de refracción disminuye, produciéndose la refracción de la onda, o curvatura de la trayectoria, de forma análoga a la refracción atmosférica. Bajo ciertas condiciones la curvatura es tal que la onda regresa a la tierra

A frecuencias bajas y muy bajas (bandas de LF y VLF) la ionosfera supone un cambio brusco en términos de l del índice de refracción atmosférico. Esta variación abrupta produce una reflexión de la onda incidente en la parte baja de la ionosfera.

Comunicaciones ionosféricas

en las bandas de VHF y UHF puede tener valores considerables que son impredecibles. Es por este motivo que en estas bandas es necesario el empleo de polarización circular en las comunicaciones tierra - satélite, ya que el empleo de polarización lineal tendría asociadas pérdidas por desacoplo fluctuantes, impredecibles y con valores potencialmente elevados. Por el contrario, a frecuencias superiores a 10 GHz, puede emplearse polarización lineal sin que exista una rotación apreciable en la polarización, y de hecho es habitual en las comunicaciones espaciales en estas bandas la reutilización de frecuencias mediante el empleo de polarizaciones lineales ortogonales.

ROTACIÓN DE FARADAY.

El ángulo de rotacion de la polarización depende de la diferencia entre las dos constantes de propagación. Esta diferencia es función de la dirección de propagación de la onda respecto al campo magnético terrestre, de la intensidad del campo magnético y de la frecuencia de resonancia de la ionosfera, e inversamente proporcional al cuadrado de la frecuencia. Para frecuencias superiores a 10 GHz la rotación de Faraday es totalmente despreciable (inferior a 1º).

Un plasma sometido a un campo magnético constante posee características anisótropas, de forma que la constante dieléctrica no es un escalar sino un tensor. En concreto la constante de propagación es distinta para una onda polarizada circularmente a derechas o a izquierdas. Esto produce una rotación en el plano de polarización de una onda linealmente polarizada.

Influencia del campo magnético terrestre

La propagación en la ionosfera se puede modelar a partir de la propagación en plasmas. Un plasma es una región de espacio, con la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética del vacío, que contiene electrones libres. Un modelo simplificado es el de plasma frío, en el que se desprecia el movimiento de los electrones por causas térmicas. Un análisis más acorde con la realidad debe considerar la presencia de un campo magnético estático, de la misma manera que en la ionosfera existe el campo magnético terrestre.

PROPAGACION EN UN MEDIO IONIZADO

En la figura 2.22 se muestra la densidad de ionización típica de la ionosfera en función de la altura para el día y la noche.

Dado que la causa principal de ionización es la actividad solar, el comportamiento de la ionosfera está muy influido por los ciclos solares observados desde la tierra. periodos de estosciclos son: diurno, anual y de once años.

A partir de la formación de interferencias constructivas y destructivas les fue posible determinar la altura de la capa ionizada. A esta capa la llamaron capa eléctrica, o abreviadamente capa E. Investigaciones más profundas demostraron que la ionosfera no es un medio estratificado, sino que presenta variaciones continuas de la densidad de ionización en función de la altura.

En el mismo año 1902, Kennelly y Heaviside, de forma independiente, postularon la existencia de una capa ionizada en la parte alta de la atmósfera como la responsable de la reflexión de las ondas electromagnéticas, Explicando de esta forma el mecanismo de propagación a grandes distancias.

TX-RX PROPAGACION

MODELIZACION DE LA PROPAGACION EN ENTORNOS COMPLEJOS

EFECTO DE LA IONOSFERA