Que es un Modelo de Propagación
Un modelo de propagación es un conjunto de expresiones matemáticas, diagramas y algoritmos usados para representar las características de radio de un ambiente dado. Generalmente los modelos de predicción se pueden clasificar en empíricos o estadísticos, teóricos o determinísticos o una combinaci combinación ón de estos dos (semi (semi empíricos).
Model Mo deloo de Okumura - Hat Hataa
Modelo de okumura Es un modelo utilizado para la predicción de la pérdida de propagación en áreas urbanas. Es un conjunto de curvas que proporcionan:
Se desarrollo en la ciudad de Tokio con parámetros analizados en esta ciudad
Presenta la atenuación adicional a espacio libre, para terreno suave y entorno urbano
No se basa en ningún modelo físico
Curvas para frecuencias de 150 a 1920 MHz
Curvas para terreno rugoso y suave
Modelo hata En este modelo se obtiene una formula empírica para las pérdidas por propagación a partir de las mediciones hechas por Okumura.
Las aproximaciones hechas por Hata involucran dividir las áreas de predicción categorizadas por el tipo de terreno, llamadas área abierta, urbana y suburbana.
Ambientes de trabajo Área Urbana: Corresponde a las grandes ciudades con altas edificaciones y casas con 2 o mas pisos, o donde existen una gran concentración de casas.
Área Suburbana: Ciudades o carreteras en donde hay arboles y casas en forma dispersa, existen obstáculos cerca del usuario pero no provocan congestión.
Área Abierta: Son los espacios abiertos sin grandes arboles o edificaciones en el camino de la señal.
Los parámetros físicos a considerar para el calculo con este modelo empírico son:
• Frecuencia de
operación del sistema • Altura de las antenas • La distancia entre la estación base y el terminal movil
ECUACION MODELO DE OKUMURA
El modelo se expresa como
• L50 son las pérdidas por propagación al 50 %
de recepción de la señal. • LF pérdidas en espacio libre. • G(hte) ganancia de la antena transmisora (dB) • G(hre) ganancia de la antena receptora. • GAREA ganancia del entorno.
ECUACION MODELO DE HATA f : frecuencia
Ht: altura de tx (30 a 200m) Hm: altura del receptor (1 a 10 m) d : distancia (1 a 20 km) a (hm) : Corrección por
APLICACIONES Se emplea principalmente en ambientes urbanos cuyos edificios no sean muy altos dentro de las frecuencias de 150-1920 Mhz
EJEMPLO Queremos diseñar una célula de un sistema de telefonía móvil que opera a una frecuencia fc = 900 MHz para el centro de una gran ciudad. La altura de la estación base es ht = 30 m, y la de la estación móvil se supone igual a hm = 3 m. a)
¿Cual es la corrección por altura móvil del sistema si se calcula con el modelo Okumura-Hata ?
ℎ = 3.2 (log11.75ℎ)−4.97 > 200ℎ ℎ = 3.2 log11.75∗3 − 4.97 ℎ 2.6
MODELO DE PERDIDA DE PROPAGACIÓN DE SUI
El modelo Stanford University Interim fue desarrollado por el grupo de trabajo IEEE 802.16, a partir del modelo de Okumura-Hata, en base a mediciones realizadas en la banda de frecuencia desde 1.9 GHz hasta 11 GHz.
3 CATEGORIAS
Tipo A: zonas montañosas con alta densidad de árboles(presenta más pérdidas).
Tipo B: zonas montañosas con baja densidad de árboles y zonas llanas con alta densidad de árboles.
Tipo C: zonas llanas con baja densidad de árboles(presenta menos pérdidas)
CONSTANTES. Dependen de la categoría del terreno
CARACTERÍSTICAS Para los tres escenarios, las características generales son, típicamente, las siguientes: • Tamaño de las celdas < 10 km. • Altura de la antena del receptor: 2 a 10 m. • Altura de la antena de la estación base: 15 a 40 m. • Requisito de porcentaje de cobertura elevado (80%-90%).
Según la documentación del IEEE 802.16, el modelo SUI es un método de estimación apropiado para sistemas WiMAX
El modelo SUI básico propuesto por el IEEE, para frecuencias cercanas a 2 GHz, altura de antena receptora menor a 2 m, y debe aplicarse a entornos suburbanos. El modelo SUI con factor de corrección de frecuencia para frecuencias mayores a 2 GHz y altura de antena receptora, h, entre 2 y 10 m, se introducen factores de corrección al modelo básico, previamente estudiado. El modelo SUI modificado propuesto por el IEEE 802.16 modifica el factor de corrección ΔLbh en función de los propuestos por Okumura. Esta modificación supone un recálculo de la distancia de referencia d0 que asume ahora el valor d’0, dado.
MODEO SUI BÁSICO.
ECUACIONES
Para f cercanas a 2GHz
• • • •
• •
d0 = 100 m (distancia de referencia) d= distancia entre base y receptor Y= exponente de pérdidas S= efecto de shadowin( depende del tipo de terreno y es igual a 10.6, 9.6 y 8.2, para terreno tipo a, b y c, respectivamente ) 10 m < hb < 80 m a, b, c = constantes que dependen de la categoría del terreno
Para f mayores a 2GHz y hr entre 2 y 10m
Se introducen factores de corrección al modelo básico, previamente estudiado.
ΔLbf : factor de corrección para la frecuencia ΔLbh:
factor de corrección para la altura de antena del receptor, h:
MODELO SUI EXTENDIDO Esta modificación supone un recálculo de la distancia de referencia d0 que asume ahora el valor d’0, dado. Se definen así las siguientes expresiones para el cálculo de la pérdida básica de propagación:
APLICACIONES El modelo SUI puede ser aplicado en el Ecuador preferiblemente en ambientes rurales , que presenten características similares a las descritas para los terrenos tipo A, B y C, es decir:
• Tipo A: zonas altas y bosques secos de la serranía
completamente rodeados de montañas de gran altura, con alta densidad de árboles y vegetación. • Tipo B: bosques húmedos y tropicales del oriente o región amazónica, llenos de vegetación, árboles y montes característicos del lugar. • Tipo C: extensas llanuras y planicies de la región de la costa y región insular, con muy poca vegetación, árboles y en ocasiones un poco desérticas.
A quien le podría aplicar? Administraciones, Ayuntamientos y Centros Educativos Polígonos
Comunidades Vecinales
Internet y WISP
Entidades Públicas y Privadas
Minería, Agricultura y Transporte
Seguridad y Emergencias
Modelo de propagación de Ericsson
Introducción: Fue desarrollado por
Es un modelo muy sencillo
donde su exactitud queda determinada por el correcto ajuste de los parámetros libres en base a mediciones para cada región
Ericsson
Ericsson Basado en El modelo de Okumura-Hata extendido.
Asume una atenuación de 30dB a una distancia 1m, la cual fue aproximada para una frecuencia de 900Mhz con una ganancia unitaria para las antena
Características: La pérdida de propagación, incluyendo el efecto de las zonas de sombra
Diseñado para utilizarse en 900MHz
Frecuencia (150-2000 Mhz) Distancia d (0.2-100km) Altura antena estación base hb (20-200m) Altura antena estación móvil hm (1-5m) )
Ambiente de trabajo: Es un modelo de propagación entorno exterior es dependiente de mediciones experimentales hechas en edificios de oficinas con múltiples pisos,
+ + + +
Ericsson da un limite determinístico en las perdidas por trayectoria en ciertos rasgos de distancia
Consideraciones El modelo puede ser descrito por 4 contribuciones a las pérdidas:
1.- Ecuaciones de OkumuraHata con parámetros modificables A0-A4
2.- Pérdidas adicionales que se presentan cuando la propagación es modificada debido a picos de montaña, etc (pérdidas por filo de cuchillo).
3.- Para distancias mayores a 10 km aparecen pérdidas adicionales debido a los disturbios causados por la curvatura de la tierra.
4.- Pérdidas por la topografía de la zona.
Los valores a0, a1, a2 y a3 son coeficientes de expresión de pérdidas, exclusivos del modelo, y se asignan según la siguiente tabla
Ecuaciones
El modelo puede ser escrito como:
LE= Okumura-Hata (áreas abiertas) + pérdidas difracción filo de cuch illo + pérdidas difracción tierra esférica + pérdidas topografía
Reemplazando en la Ecuación 15.2 se obtiene la primer contribución del modelo Ericsson 9999 válida para zonas planas y urbanas, para otro tipo de zona hay que realizar correcciones para considerar las pérdidas extra
Frecuencia: 2.5GHz, 3.5 y 5GHz.
Distancia: 0-10 Km.
Altura del móvil: 1.5m.
Altura de Construcción Promedio: 56m.
Altura de antenas: 57m y 63m.
P a g e
Aplicaciones
3 2 •
Calculo de perdidas del perfil trayectoria en los equipos
Presencia de bosques, campos de uso agrícola y zonas obstruidas
Tiene una gran aceptación y utilización en la industria.
Su utili zación es redes de gran dimensión.
Diseño de sistemas de redes inalámbricas
Conclusiones Es un modelo empírico Basado en los datos de las perdidas de propagación por Okumura Trabaja en el rango de frecuencia de VHF Y UHF
MODELO DE PROPAGACIÓN BAJO EL ESTÁNDAR IEEE 802.11B/G
Utilizado en Sistemas Wi - Fi. Son modelos de propagación empíricos, es decir; son campañas de medidas y ajuste de curvas a partir de los datos muestreados. Opera bajo el estándar IEEE 802.11b/g.
Transmiten señales en el orden de 2,4 GHz. La ecuación de propagación fue tomando como referencia un modelo empírico propuesto por Rappaport en 1992.
Espacio libre, con una altura de la antena del AP de 3 metros, y distancias de 0 a 100 metros. •
Medidas con obstáculos;
Primero en un entorno urbano en un barrio de la ciudad. Segundo en un ambiente con presencia de arboles y Tercero en un recinto con densidad poblacional.
L(d): Potencia en función a la distancia
Lf(do): Representa la potencia de referencia del enlace en dB cuando el receptor-transmisor está a una distancia de 1 metro (do=1). d/do: Establece la distancia entre receptor y transmisor en metros
n: Representa las pérdidas en el enlace por el medio ambiente
Xσ: Es un proceso aleatorio siguiendo una ley log-normal y de desviación σ dependiente del entorno, que
representa el grado de desvanecimiento de nivel de potencia (shadow fanding) presente en el medio ambiente en dB y donde se incluye el factor de densidad poblacional
.
= + 10 + Sin embargo, se desea escribir el modelo matemático sin tener en cuenta el factor aleatorio Xσ. Dado que Lf (do ) representa la potencia de referencia del enlace cuando el receptor está a una distancia de 1 metro (do=1), esta variable corresponde a 22dbm. Por su parte, el factor n que mejor ajusta la curva representada, es n=1.8 De acuerdo a esto, el modelo propuesto para línea de vista es: EXPONENTE DE PÉRDIDA DE MEDIO AMBIENTE RUTA (n) Espacio libre
2
Radio celular en la zona urbana
2.7 a 3.5
Radio celular urbana sombreada En edificio línea de la vista Obstruido en edificios
3a5 1.6 a 1.8 4a6
= 22+10 1.8 log()
Modelos Outdoor
Los modelos que cubren áreas del orden de 200 a 1000 metros, con emisiones de potencia del orden de 10 mW a 1W y antenas de entre 3 a 10 metros se clasifican como microceldas (microcell).
Por ejemplo una calle con la antena en un tejado de los edificios de alrededor
SEMI-EMIRICO
EMPIRICOS
TEORICOS
mediciones
Principios fundamentales de los fenómenos de propagación
• • • • • •
Características Ambiente de Trabajo Consideraciones de Calculo Ecuaciones Aplicaciones Ejemplos
El mode modelo lo Egli Egli es un mode modelo lo del del te terr rren eno o par para la prop propag agac ació ión n de radio adio frec frecue uenc ncia ia.. Este modelo, que se introdujo por primera vez por John Egli, en su artículo 1957, se deriva de dato datoss del del mund mundo o real eal en UHF UHF y VHF VHF tran transm smis isio ione ness de telev elevis isió ión n en varia ariass ciud ciudad ades es gran grande des. s. Egli
se restringe al cálculo de la intensidad de campo hasta en unos 60 Km con un rango de frec frecue uenc ncia iass de 40 – 900 900 MHz. MHz.
Asume
también una altura estándar de antena de 1.5 m, para la cual desarrolló la siguiente ecua ecuaci ción ón par para el cálc cálcul ulo o de la pér pérdida dida por por tran transm smis isió ión n o prop propag agac ació ión. n.
El modelo
Egli suele ser adecu ecuado para los escena enarios de la comu omunicación celul lular en el que se fija una antena y el otro es móvil. El modelo es aplicable a situaciones en las que la transmisión tiene que ir sobre un terre terreno no irregul irregular ar.. Se predice la pérdida total de la ruta de un enlace punto a punto.
Egli debe ser utilizado sólo en circunstancias que se ajusten a sus suposiciones.
El modelo Egli no debe ser utilizado en áreas de terreno rugoso, obstrucciones significativas, etc.
Egli dice que está "limitado a aquellas áreas geográficas que son similares a la tierra plana, como las llanuras, costas y los caminos muy planos de tierra estériles “
Frecuencia: El modelo se aplica típicamente a transmisiones de espectro VHF y UHF.
El modelo Egli se expresa formalmente como:
Donde, GT = Ganancia de la antena de estación base. GR = Ganancia de la antena de la estación móvil. ht = altura de la antena de estación base. Unidad: metro (m) hr = Altura de la antena de la estación móvil. Unidad: metro (m) d = Distancia desde la antena de estación base. Unidad: metro (m) f = frecuencia de transmisión. Unidad: megahercios (MHz)
Aplicaciones
Normalmente se usa al aire libre para la línea de transmisión de la vista, este modelo proporciona la pérdida en el camino como una sola cantidad.
Suele ser adecuado para los escenario de comunicación celular en el que se fija una antena y el otro es móvil.
El modelo es aplicable a situaciones en las que la transmisión tiene que ir sobre un terreno irregular.
El modelo no toma en cuenta los viajes a través de alguna obstrucción vegetativa, tales como árboles o arbustos.
Se tiene un enlace en donde la antena Tx y Rx tienen ganancias de 30 dBi, ubicados a una altura de 1.3m y 1,5m respectivamente a una frecuencia de 360MHz con una distancia de 1200m entre antenas.
En este caso se busca la perdida de transmisión que exista entre la antenas.
L= 40log(1.2) − 20log(1.3*1.5) +20log(360/40) L= 3.1672 – 5.8006 + 19.0848
L= 16.4514 dB
Modelo de Walfisch-Ikegami Es una combinación de los modelos empíricos con los teóricos siendo los empíricos quienes se basan en mediciones y los teóricos que se basan en principios fundamentales de los fenómenos de propagación.
SEMI-EMIRICO
EMPIRICOS
TEORICOS
mediciones
Principios fundamentales de los fenómenos de propagación
Walfisch-Ikegami es un modelo estadístico, que además resulta de la combinación de los modelos de Ikegami y Walfisch-Bertoni. Ikegami
+
Walfisch-Bertoni
Este modelo es aplicable a zonas urbanas y además toma en cuenta el ángulo de incidencia del rayo directo respecto a la calle y los factores de corrección para las pérdidas por difracción
Zonas urbanas
, factores de corrección
Sin embargo, el modelo distingue entre dos situaciones, la "línea de visión" (LOS) y la "línea sin línea de vista" situación (NLOS).
WalfischIkegami
LOS Variables que afectan el modelo de propagación
Altura de antena Tx Altura de antena Rx Ancho de calles Distancia entre bases de edificios Altura de los edificios
Distancia de las entenas Frecuencia Angulo de incidencia del rayo
NLOS
= 42.6 +26log +20log
LOS Línea de vista directa
d: distancia [Km]
f: frecuencia[Mhz]
NLOS Sin línea de vista directa
= + + ++ ≤> 00
: Pérdidas por el espacio libre
:Pérdidas por difracción desde las azoteas y hasta en nivel de las calles :Pérdidas por difracciones en múltiples pantallas
Perdidas por el espacio libre ◦
= . +()+()
Donde: - d: distancia entre las entenas Tx y Rx [km] - f : frecuencia de la onda radiolectrica [Mhz]
Pérdidas por difracción desde las azoteas y hasta en nivel de las calles
= −. − + + ∆ +
Donde:
w: Ancho de las calles [m]
f : frecuencia de la onda radioeléctrica [Mhz]
∆
: diferencia entre la altura media de define las pérdidas debidas al los edificios y la altura de la antena del ángulo de incidencia del rayo directo móvil [m] respecto a la calle[dB]
−10+0. 3 54∅ 0 ≤ ∅ < 35 35 ≤ ∅ < 55 = 2.4.50 +0.−0.017514 ∅−35 ∅−55 55 ≤ ∅ < 90
Pérdidas por difracciones en múltiples pantallas Donde:
◦
= + + + ()−()
: pérdidas debido a la altura de la antena de la estación base
:incremento de las pérdidas para las estaciones base que están por debajo de las azoteas de los edificios adyacentes
: controla la dependencia de dichas pérdidas con la frecuencia de operación
: control de dependencia entre pérdidas por difracción múltiples pantallas y distancia
b: distancia centro a centro de los edificios
la las en la
APLICACIONES Este es un sistema hibrido para sistemas celulares de PCS de corto alcance, este modelo puede ser utilizado en las bandas UHF Y SHF .Se usa comúnmente para la predicción en telefónica celular
En un ambiente Urbano denso como en la figura el modelo Walfish-Ikegami se aplica con las siguientes características: Multitrayectoria Antenas transmisoras por debajo de las alturas de los edificios • •
EJEMPLO
LO : Pérdidas por el espacio libre W la anchura de la calle L rts : Pérdidas por difracción de múltiples esquinas de los techos de los edificios. L msd : Pérdidas debido a una única difracción final cuando la onda se propaga hacia la calle.
Realizar los cálculos con lo siguientes datos de un enlace
= 42.6 +26log ()+20log(ℎ) ==113,42.60+26l o g( 3 )20l o g( 8 00) 66 ==..+ ()()+ () + ()()+ () = . Línea de vista directa
db
Perdidas por el espacio libre
(Mhz)
Pérdidas por difracción desde las azoteas y hasta en nivel de las calles
= −.= −. − − + + + ∆ + + +,
= .
RICE
CONTENIDO Conceptualización Características Ambiente de trabajo Consideraciones de calculo Ecuaciones Aplicaciones Ejemplos
CARACTERISTÍCAS El modelo de propagación Longley-Rice incluye entradas para el tiempo, la ubicación y la variabilidad situación.
Distancia de separación entre ellas de 1 a 2000 Km.
Tiene en cuenta: Rugosidad del terreno.
Polarización: Se debe especificar el tipo de polarización lineal; vertical u horizontal
Altura de antenas de 0.5 a 3000 m.
Refractividad: Utiliza por defecto 4/3 (1,333) para condiciones atmosféricas promedio
CARACTERISTÍCAS Permisividad: Permisividad relativa o constante dieléctrica del aire.
Conductividad: Medida en Siemens por metro
Clima: Considera 7 modelos distintos de clima: Ecuatorial, Continental Subtropical, Marítimo, Subtropical, Desértico, Continental templado, Marítimo templado sobre tierra y Marítimo, templado oceánico.
La variabilidad utilizada en el modelo, son el tiempo, la posición y la variabilidad de situación.
AMBIENTE DE TRABAJO Longitudes de trayecto de 1 y 2000 Km.
Antenas: Considera el diagrama de radiación de las antenas involucradas Altura de las Antenas: Considera la altura de las antenas sobre el nivel del mar, con la ayuda de La Base de Datos Topográfica.
Trabaja en frecuencias entre los 20 MHz y los 40 GHz
Basado en un algoritmo numérico
Modelo de LongleyRice
EIRP: Potencia Isotrópica Efectiva Radiada
CONSIDERACIONES CÁLCULOS Parámetro
Rango
Frecuencia
20 a 40000 MHz
Altura de la antena
0.5 a 3000 m
Distancia
1 a 2000 km
Refractividad de la superficie
250 a 400 N-unidades
CONSIDERACIONES CÁLCULOS Tipo de terreno
Rango interdecil (m)
Agua o llanura muy planas Llanuras
0-5 5-20
Llanura ligeramente ondulada
20-40
llanuras onduladas
40-80
Colinas
80-150
Montañas
150-300
Montañas escarpadas
300-700
Montañas muy
>700
ECUACIONES Refractividad: curvatura que sufrirán las ondas radio.
Hay tres formas de especificar la refractividad. Refractividad de superficie directamente, típicamente en el rango de 250 a 400 Unidades de n (correspondiente a valores de curvatura de la tierra de 1.232 a 1.767).
----
Una curvatura efectiva de la tierra de 4/3 (=1.333) corresponde a una refracrtividad de superficie de valor aproximadamente 301 Unidades de n (recomendado condiciones atmosféricas promedio). Se dice que la onda está en condiciones de k = 4/3, que es el valor para una atmósfera estándar
De manera que el factor k multiplicado por el radio terrestre da el radio ficticio de la Tierra. La relación entre los parámetros “k” y “n”, viene dada por la siguiente expresión
APLICACIONES • Sistemas punto a punto y esquemas de comunicación en el rango de
frecuencias desde VHF hasta EHF.
• Es muy útil para sistemas de radiocomunicaciones móviles y de
difusión
• Modelo ampliamente aceptado en la industria; la Comisión Federal
de Comunicaciones (FCC) también ha adoptado este modelo de serie. Fue desarrollado inicialmente para las necesidades de planificación de frecuencias de radiodifusión de TV en los EE.UU..
EJEMPLO Uso de un modelo de terreno irregular Longley-Rice modificado y de elevación digital datos representativos de un sitio de lunar análogo para la predicción de la pérdida de trayecto de RF sobre la superficie lunar.
Un método para determinar el rango máximo de las comunicaciones para los varios intervalos de confianza cobertura
El modelo se utiliza para aproximar la desviación de pérdida de trayecto de atenuación teórica sobre una esfera reflectante
El análisis de los resultados de la simulación proporciona estadísticas sobre las profundidades de desvanecimiento para frecuencias de interés.
MODELOS DETERMINISTICOS
Se basan en principios fundamentales de la física en cuanto a propagación de ondas de radio y los fenómenos que la rodean. Pueden ser aplicados en diferentes entornos sin afectarles a su precisión.
Los algoritmos usados por los modelos deterministas son generalmente muy complejos y computacionalmente poco eficientes. Por esta razón su implementación se restringe a pequeñas áreas. Por el contrario, si su implementación es correcta, proporcionan gran precisión en su predicción comparados con los modelos empíricos.
MODELO DE FRIIS
MODELO DE FRIIS
El modelo de propagación en “espacio libre” es un modelo determinista, que se utiliza para predecir el nivel de potencia recibido en cierta ubicación, cuando no existe ningún objeto cercano al enlace que puede afectar la propagación
El modelo predice que la potencia disminuye en función de la separación “d” entre el Tx y Rx, de acuerdo a la “ecuación de Friis” :
Características Para desarrollarse este modelo debe tener línea de vista directa entre transmisor y receptor Existe una ecuación que estable que la potencia es inversamente proporcional a la distancia entre transmisor y receptor, la potencia disminuye en función de la separación de la antenas Predice el nivel de potencia recibido en cierta ubicación, cuando no existe un objeto cercano que pueda afectar la propagación
Este modelo es buena referencia de comparación para enlaces mas complejos
Aplicaciones
Este modelo es utilizado en el diseño de los enlaces satelitales.
Modelo utilizado en enlaces de microondas
DUAL SLOPE (DOS RAYOS)
Desarrollado Feuerstein y Beyer. Ellos observaron que path loss se comporta diferentes maneras distancias cercanas y distancias lejanas.
por el de a a
Para cuantificar este efecto este modelo trabaja con dos modelos path loss uno para distancias cortas y otro para largas.
*El primero tiene un rango corto y tiene su propio índice de decaimiento.
*El segundo es función del primero. Para diferenciar la utilización de ambos modelos se introduce la distancia de ruptura dBR.
Este modelo es usado comúnmente cuando la antena transmisora está varias longitudes de onda por encima de la horizontal del plano del suelo.
Es útil para conocer la reflexión de las señales sobre la tierra, se basa en óptica geométrica considera la transmisión directa y una componente de propagación reflejada en la tierra entre el transmisor y el receptor
Se puede considerar que este modelo de gran escala es uno de los más adecuados para predecir la potencia de la señal en distancias de varios kilómetros tomando en cuenta que la antena del sistema celular debe tener una altura mínima de 50 metros. El segmento de separación entre transmisor y receptor puede considerarse plano, ya que en la mayoría de los sistemas celulares la distancia real entre el transmisor y receptor es de unas cuantas decenas de kilómetros.
LAS FÓRMULAS UTILIZADAS *En las regiones cercanas, n1 se suele establecer a 2; y para las regiones lejanas n2 se suele poner un valor de 6 ó mayor.
DBR NN A A
*Este modelo se puede hacer más específico para un sitio al poder introducir los valores n1 y n2.
: distancia de ruptura. λ: longitud de onda. : exponente de path loss antes de dBR ( ). : exponente de path loss después de dBR ( ). : diferencia entre PLDS y PLFS a la distancia de 1 metro. : es causado por efectos en las ondas y varía entre 0 y 5 dB.
PLSPLS
*La distancia de ruptura dBR juega un papel muy importante y debe ser un valor que se conozca lo mejor posible y que debe ser establecido en base a mediciones.
LAS FÓRMULAS UTILIZADAS Se debe tomar en cuenta la altura de las antenas receptoras y transmisora y su ecuación matemática para calcular la potencia es la siguiente :
Modelo de Propagación Durkin Algunos autores han desarrollado nomogramas y cartas para permitir el calculo de las intensidades de campo esperadas en un receptor. Durkin desarrollo un artículo científico en el cual describe un programa informático escrito para calcular los contornos de intensidad de campo teóricos con mayor precisión desde un transmisor especificado hasta un receptor de radio(VHF-UHF).
En primer lugar, a partir de datos geográficos almacenados, se reconstruye el perfil del suelo a lo largo de un radio desde el emisor hasta una posición de receptor elegida.
En segundo lugar, se evalúa la atenuación de la trayectoria que se espera a lo largo de este perfil. Estos cálculos se repiten para un gran número de puntos a lo largo de 72 distancias igualmente espaciadas desde el transmisor para permitir deducir los contornos de intensidad de campo.
Los resultados calculados permiten determinar los contornos de intensidad de campo y proporcionan información más útil que las curvas estadísticas estándar.
Utiliza la base de datos topográfica.
Puede leer mapa de elevación digital y producir contorno de fuerza de señal.
Ignora las reflexiones (no toma en cuenta propagación multitrayecto).
Clasifica rutas de 3 maneras. •Pérdidas sin obstrucciones en la primera zona de
Fresnel. •Pérdidas con desaceleración inadecuada de la
zona 1 de Fresnel (6 dB).
No predice efectos de propagación debidos al follaje, edificios y multitrayecto.
Características
Al igual que el método de Longley, éste sólo modela fenómenos de gran escala de distancias (atenuaciones debido a la ruta seguida)
Se asume que la antena receptora recibe toda la energía en forma de un haz radial, es decir, asume un enlace en LOS, con fenómenos de difracción asociados. No se consideran por lo tanto fenómenos de multitrayectoria multitrayectoria (reflexiones, dispersión, etc).
El modelo es pesimista en sectores “encerrados” “encerrados” como valles angostos
b) Cálculo de las pérdidas en el receptor debido a la ruta de propagació propagación: n:
Ambiente de Trabajo a) El acceso a una base de datos topográfica del ár área ea de se serv rvic icio io pr prop opue uessta y rec eco onstru ruir ir el perfil del terren eno o entre el Tx y el Rx utilizando méto mé todos dos de int interp erpola olació ción n par paraa obt obtene enerr alt altur uras as aprox. = 32 + 20 log (f) + 20 log (d) (d) - 10 log (p) - antenna antenna gain,
f frequency in megahertz, d length of transmission path (kms), P base station power in watts. d, - dn-l = 0.5 km, (2) intervals intervals alongeach alongeach transmis transmis
Consideraciones de Cálculos ¿Existe o no una una ruta Tx-Rx Tx-Rx en LOS? a) Si esta está despejada, entonces el cálculo de las pérdidas se pueden hacer con técnicas de espacio libre b) Si existe una obstrucción que apenas toca la trayectoria trayectoria LOS, entonces la potencia en el receptor es 6dB menor que el cálculo en espacio libre
Asumiendo que: Existe LOS el algoritmo chequea la primer zona de Fresnel
EL MÉTODO PARA DETERMINAR SI LA PRIMER ZONA DE FRESNEL ESTÁ DESPEJADA ES CALCULANDO EL PARÁMETRO DE DIFRACCIÓN U, DEFINIDO ANTERIORMENTE, PARA CADA UNO DE LOS J ELEMENTOS.
Si vj<-0.8yj=1...n entonces predominan las condiciones de espacio libre.
EN CASO DE QUE NO EXISTA LOS, EL PROBLEMA CAE EN UNA DE LAS SIGUIENTES 4 CATEGORÍAS:
Si vj>-0.8 para algún j=1...n entonces hay 2 posibilidades: i) No hay LOS
a) Un vértice de difracción
ii) Existe LOS, pero con inadecuado despeje de la
b) 2 vértices de difracción
Primer zona de Fresnel para ambos casos, el programa calcula la potencia de recepción en espacio libre y la potencia recibida utilizando la ecuación de propagación de onda plana terrestre (modelo de 2-rayos)
c) 3 vértices de difracción
El mínimo de ambas potencias es elegido entonces como la potencia de referencia recibida para este tipo de terreno. El siguiente paso es agregar las pérdidas adicionales según corresponda. Si se está en el caso LOS pero con insuficiente despeje de la primer zona de Fresnel:
⇒
agregar pérdidas adicionales (filo de navaja) a la mayor de las dos atenuaciones calculadas antes.
d) más de 3 vértices de difracción
Ecuaciones A) DETECCIÓN DE UN VÉRTICE DE DIFRACCIÓN: El máximo de estos ángulos queda marcado,registrándose su distancia y altura (dn, hn). Lo mismo se hace desde el transmisor para hallar el máximo mirando desde el transmisor (dm,hm).
b) Si la condición para vértice simple no se cumple, entonces el chequeo para 2 vértices. Esto lo hace viendo si existe LOS entre los vértices calculados anteriormente. c) Este caso se produce si no existe LOS entre los vértices calculados anteriormente. Luego se deduce que existe un tercer vértice en nuestro perfil.
Aplicaciones
Hoy en día este método es utilizado tanto en el diseño de sistemas para redes de telefonía celular. Servicios de VHF y UHF Radio AM - 535 kilohertz a 1,7 megahercios De radio de onda corta - bandas de 5,9 megahercios a 26,1 megahercios De Banda Ciudadana (CB) radio - 26,96 a 27,41 megahercios megahertz Las estaciones de televisión - 54 a 88 megahercios para los canales 2 al 6 de Radio FM - 88 megahercios a 108 megahercios Las estaciones de televisión - 174 a 220 megahercios para los canales del 7 al 13 Para puertas de garaje, sistemas de alarma, etc Alrededor de 40 megahercios Teléfonos inalámbricos estándar: Bandas de 40 a 50 megahercios Monitores de bebés: 49 megahercios Radio control aviones: Alrededor de 72 megahercios, que es diferente de ... Radio control coches: Alrededor de un 75 megahercios
Ejemplos