Modelización de la propagación en entornos complejos
Desvanecimientos rápidos multicamino y 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.
Correlación entre la potencia recibida por dos antenas en función de
su separación a la frecuencia de 5 GHz en un entorno de interiores. Se muestran los casos de separación entre antenas en horizontal y vertical. La
figura muestra el valor medio de la correlación para un conjunto de medidas y
el valor correspondiente a un percentil del 90%
la probabilidad de la fluctuación en el nivel de
señal recibido sobre el valor medio de la atenuación para desvanecimientos
del tipo Rayleigh en función del número de receptores independientes M.
Así para un solo receptor la probabilidad de un desvanecimento de 20 dB
es del 10-2. Mientras que con dos receptores incorrelados para esta misma
probabilidad se obtiene un desvanecimiento de 10 dB. Por tanto es posible
obtener una ganancia por diversidad de hasta 10 dB en el caso de emplear
un sistema con diversidad de dos receptores
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.
Al desplazarse el receptor del
punto 1 al 2 separados una distancia del
orden de la longitud de onda, la fase de las
distintas contribuciones varía de forma
que la resultante puede presentar grandes
fluctuaciones
Por tanto, 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.
Atenuación en función de la distancia entre emisor y transmisor a la
frecuencia de 1900 MHz en una calle de la ciudad de Barcelona. Se observan
las fuertes fluctuaciones de la atenuación y el aumento de la atenuación con la
distancia. Las medidas han sido realizadas por el Grupo de Comunicaciones
Radio de la UPC
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.
Éstas se deben a las diferentes
alturas de los edificios, orientación y características de las calles, etc.
Por tanto, 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.
Modelos empíricos para el valor medio de las pérdidas de propagación. 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.
Generalmente los modelos
empíricos distinguen entre zonas urbanas muy densas, zonas urbanas de baja densidad y zonas rurales.
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
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/R2,98 y
para una altura de 30 m la variación en función de la distancia es de la forma 1/R3,52.
Cuanto más alta se encuentra la antena de la estación base menor es el exponente que
afecta a la distancia.
Introducción
En entornos de propagación complejos en los que existe una
superposición de varios efectos, el cálculo de las pérdidas de propagación debe abordarse de forma
diferente.
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 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.
para evaluar las pérdidas de
propagación asociadas a los distintos efectos que se han descrito: reflexión en tierra, difracción por
obstáculos, etc. Cuando el efecto dominante en las pérdidas de propagación es únicamente uno de ellos
las permiten estimar adecuadamente
