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PROPAGACIO

Desvanecimientos rápidos multicamino y diversidad

En una 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 o bordes de los edificios, componentes reflejadadas en el suelo, y componentes provenientes de múltiples reflexiones.

Diversidad: En un sistema de diversidad en espacio significa que la distancia d entre antenas receptoras debe ser tal que exista independencia estadística entre el campo incidente en cada una de las antenas. La independencia estadística se caracteriza por la correlación.

Desvanecimiento rápido: son los ocasionados por la propagación multicamino en donde el transmisor no sabe exacamente la posición del receptor

Caracterización estadística de las pérdidas de propagación

Al describir una circunferencia en torno a una estación base se medirán variaciones en las pérdidas de propagación. 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.

Para un entorno urbano denso podemos estimar la variación estandar de las fluctuaciones de las pérdidas debidas a la variabilidad del entorno como s = 0,65(log 915)2 - 1,3 log 915 + 5,2 = 6,85 dB Mediante el empleo de la función error es fácil comprobar que la atenuación no superada el 90% viene dada por L50 + 1,25*s. Si consideramos que la ganancia de la antena en el terminal es de 0 dB, obtenemos que la potencia recibida el 90% es superior a PL (90%) = 13 dBW + 17dB - (144,6 + 1,25*6,85)dB + 0dB = -123,2 dBW = -93,2 dBm Si se desea el valor superado el 99% del tiempo, tenemos que la atenuación no superada el 99% del tiempo viene dada por L50 + 2,37*s y PL (99%) = -101 dBm

El Modelo Okumuna-Hata

Los modelos empíricos se basan en el ajuste de leyes de decaimiento de la potencia recibida en función de la distancia, altura de antenas, frecuencia y tipología del entorno a datos medidos.De acuerdo con este modelo las pérdidas de propagación L definidas como 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) Donde R es la distancia en km y los parámetros A, B, C, D y E dependen de la altura de la antena de la estación base (hb), la altura de la antena del terminal (hm) ambas expresadas en metros, y la frecuencia (f) expresada en MHz. El modelo es válido con las siguientes restricciones: 150 MHz ≤ f ≤ 1.500 MHz, 30 m ≤ hb ≤ 200 m, y 1m ≤ ht ≤ 10 m. El modelo Okumura-Hata predice una disminución del valor medio de la potencia recibida en función de la distancia

En entornos de propagación complejos en los que existe una superposición de varios efectos. En la mayoría de las ocasiones no existe visibilidad directa entre los dos extremos del enlace: la estación base y el terminal móvil. La intensidad de campo eléctrico y por tanto la densidad de potencia incidente en la antena receptora es el resultado de la contribución de ondas reflejadas y difractadas en los edificios y obstáculos del entorno. En el caso de ser destructiva se producirá un fuerte desvanecimiento en la señal recibida.

IONOSFERA

EFECTO DE LA IONOSFERA

COMUNICACIONES IONOSFÉRICAS

La existencia de la ionosfera permite las comunicaciones a grandes distancias. El efecto de la ionosfera es distinto para las diferentes bandas de frecuencias.

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. La condición para que la onda regrese a la tierra es que para cierta altura se cumpla, según la ley de Snell.

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. Se puede considerar que la superficie de la tierra y la parte baja de la ionosfera forman una guía de ondas que favorece la propagación a grandes distancias en estas bandas de frecuencias (típicamente entre los 5.000 y 20.000 km). Dado que la onda no llega a penetrar en la ionosfera, este modo de propagación es relativamente insensible a las variaciones de la ionosfera.

Para establecer una comunicación ionosférica es necesario conocer la frecuencia de resonancia y la altura virtual a la que se produce la reflexión.

CAMPO MAGNÉTICO TERRESTRE

ROTACION DE FARADAY

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.

Para frecuencias superiores a 10 GHz la rotación de Faraday es totalmente despreciable (inferior a 1º) sin embargo, 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.

Un plasma sometido a un campo magnético constante posee características anisótropas, de forma que la constante dieléctrica no es un escalar sino un tensor. El efecto más notable es que la constante de propagación es función de la polarización de la onda. En concreto la constante de propagación es distinta para una onda polarizada circularmente a derechas o a izquierdas

PROPAGACION EN UN MEDIO IONIZADO

La propagación de ondas electromagnéticas 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

La ionósfera no es un medio estratificado, sino que presenta variaciones continuas de la densidad de ionización en función de la altura y su comportamiento varia durante el día como en la noche.

Capa de la atmósfera terrestre que se extiende entre los 80 y los 500 km de altitud.Su existencia se debe principalmente a la radiación ultravioleta del sol.