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Modelización de la propagación en entornos complejos

Desvanecimientos rápidos multicamino y diversidad

En entornos urbanos densos en que es habitual que no exista visibilidad directa entre el terminal móvil y la estación base las fluctuaciones en la densidad de potencia incidente

Por tanto en la potencia recibida se caracterizan por una función de densidad de probabilidad Rayleigh.

De hecho sólo que la diferencia de camino recorrido sea de media longitud de onda (17 cm a 900 MHz), una componente que contribuía constructivamente se convierte en destructiva.

En una situación real de comunicaciones móviles el campo incidente en la antena receptora es el resultado de la superposición de múltiples contribuciones

En 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.

Modelos empíricos para el valor medio de las pérdidas de propagación. Modelo Okumuna-Hata

Uno de los más empleados es el denominado Okumura-Hata, que se desarrolló a partir de medidas realizadas en Tokio

El modelo Okumura-Hata predice una disminución del valor medio de la potencia recibida en función de la distancia de la forma

se pueden calcular para distancias R>1km

los modelos empíricos distinguen entre zonas urbanas muy densas, zonas urbanas de baja densidad y zonas rurales

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.

Caracterización estadística de las pérdidas de propagación

Aún manteniendo la distancia a la estación base constante se observarán fluctuaciones en los niveles de señal en distintas ubicaciones del terminal móvil.

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.

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.

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 la mayoría de las ocasiones no existe visibilidad directa entre los dos extremos del enlace: la estación base y el terminal móvil.

Cuando el efecto dominante en las pérdidas de propagación es únicamente uno de ellos las permiten estimar adecuadamente.

EFECTOS DE LA IONÓSFERA

Comunicaciones ionosféricas

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

La propagación por reflexión ionosférica es importante en las bandas de MF y HFdebe tenerse en cuenta que en la banda de MF, y especialmente a frecuencias inferiores a 1 MHz, la capa D

presenta una atenuación elevada, proporcional a la densidad de ionización, que imposibilita la refracción ionosférica en esta banda durante el día.

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.

A frecuencias más elevadas (MF y superiores) la onda penetra en la ionosfera

a 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).

A frecuencias bajas y muy bajas (bandas de LF y VLF) la ionosfera supone un cambio brusco en términos del del índice de refracción atmosférico

El efecto de la ionosfera es distinto para las diferentes bandas de frecuencias.

Propagación en un medio ionizado

Las 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.

Influencia del campo magnético terrestre

En las bandas de VHF y UHF puede tener valores considerables que son impredecibles.

a frecuencias superiores a 10 GHz, puede emplearse polarización lineal sin que exista una rotación apreciable en la polarización

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.

El ángulo de rotacion de la polarización depende de la diferencia entre las dos constantes de propagación

En concreto la constante de propagación es distinta para una onda polarizada circularmente a derechas o a izquierdas.

Un plasma sometido a un campo magnético constante posee características anisótropas, de forma que la constante dieléctrica no es un escalar sino un tensor.

Introducción

Estudios posteriores revelaron la existencia de capas inferiores y superiores a la capa E, a las que manteniendo el orden alfabético se las denominó D y F respectivamente.

El primer experimento para realizar mediciones directas de la ionosfera lo llevaron a cabo Appleton y Barnett en Londres, en 1925

En un receptor próximo se recibía la interferencia entre la onda directa y la reflejada.

Consistía en emitir una señal de onda continua de fase variable con el tiempo.

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.

Marconi consiguió realizar de forma satisfactoria la primera comunicación radiotelegráfica transatlántica cubriendo una distancia de 3.000 km entre Gales y Terranova, en el extremo oriental de Canadá.