Tema 2: Factores que Afectan la Transmisi

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Tema 2 Factores que Afectan la Transmisión

• Profesora Maria Elena Villapol
• mvillap_at_ciens.ucv.ve

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Factores que afectan la transmisión LOS

• Atenuación y distorsión de atenuación
• Pérdida en el espacio libre (Free space loss)
• Ruido
• Absorción atmosférica
• Multi trayecto (Multipath)
• Refracción
• Ruido termal

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Atenuación

• La fuerza de la señal decrece con la distancia.
• Los factores de atenuación para los medios no
  guiados son
• La señal recibida debe tener la suficiente fuerza
  para ser interpretada correctamente por el
  receptor.
• La señal debe mantener un nivel más alto que el
  ruido para ser recibido sin error.
• Si la atenuación es más alta a altas frecuencias
  causa distorsión.

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Pérdida en el espacio Libre (Free space loss)

• Es un tipo de atenuación.
• Con la distancia la señal se dispersa.
• Es expresada en la siguiente fórmula para antenas
  ideales
• Pr potencia de la señal de la antena receptora.
• Pt potencia de la señal de la antena
  transmisora
• ? longitud de la onda portadora
• d distancia de propagación entre las antenas
• c velocidad de la luz ( 3 108 m/s)
• d y ? tienen las mismas unidades (e.g., metros)

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Pérdida en el Espacio Libre

• Pérdida en decibelios

• Pérdida en decibelios en función de la
  frecuencia, d esta en Km y f en MHz

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Pérdida en el Espacio Libre
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Pérdida en el Espacio Libre

• Para otras antenas se tiene la siguiente
  ecuación
• Gt ganancia de la antena que transmite.
• Gr ganancia de la antena que recibe.
• At área efectiva de la antena que transmite.
• Ar área efectiva de la antena que recibe.

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Pérdida en el Espacio Libre

• La fórmula anterior en decibelios es

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Ruido

• Ruido termal
• Ruido de intermodulación
• Crosstalk
• Ruido de Impulso

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Ruido Termal

• Debido a la agitación de los electrones.
• Está presente en todos los dispositivos y medios
  de transmisión.
• No puede ser eliminado.
• Particularmente significante en redes
  satelitales.

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Ruido Termal

• El ruido termal presente en un ancho de banda B
  Hz es
• k constante de Boltzmann 1.3803 X 10-23 J/K
• T temperatura, en kelvins (temperatura
  absoluta)
• En decibelios-wats

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Otros Ruidos

• Ruido Ínter modulación ocurre cuando diferentes
  frecuencias comparten el mismo medio.
• La interferencia es causada por la señal
  resultante que tiene un frecuencia igual a la
  suma o diferencia de la frecuencia original.
• Crosstalk no deseable acoplamiento de el camino
  de las señales.
• Ruido impulsivo pulso irregulares
• Tienen corta duración y relativa alta amplitud.
• Causado por disturbios electromagnéticos o
  equipos con fallas.

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Absorción

• La absorción ocurre cuando un objeto disminuye la
  intensidad de la radiación incidente.
• El vapor de agua y oxigeno contribuyen a la
  atenuación de las señales.
• A frecuencias menores a los 15 GHz la atenuación
  es menor.
• La lluvia y niebla causa atenuación.
• El agua absorbe rápidamente las ondas
  electromagnéticas, así como muchas otras
  substancias.
• La energía absorbida generalmente se transforma
  en calor.

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Refracción/LOS

• Refracción inclinación de la microondas por la
  atmósfera
• La velocidad de las ondas electromagnéticas es
  una función de la densidad del medio.
• Cuando el medio cambia, la aceleración cambia

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Multitrayecto

• Los obstáculos reflejan las señales causando que
  múltiples copias con diferentes retardos sean
  recibidas.
• Dependiendo de las diferencias en las longitudes
  de las ondas directas y reflejadas, la señal
  compuesta puede ser más larga o más pequeña que
  la señal directa.
• En la telefonía móvil hay muchos obstáculos.
• En otros casos como satélites y microondas las
  antenas pueden ser localizadas donde no existan
  muchos obstáculos cercanos.

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Multitrayecto Ejemplos de Interferencia
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Desvanecimiento (Fading)

• Es usado para describir las fluctuaciones rápidas
  en las amplitudes, fases o retardos de una señal
  de radio en un período corto de tiempo o
  distancia de viaje.
• El desvanecimiento es causado por la
  interferencia entre dos o más versiones de la
  señal transmitida que llega al receptor en
  tiempos ligeramente deferentes.
• La señal recibida denominada onda multitrayecto
  puede entonces variar significativamente en sus
  características.

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Factores que Influencian el Desvanecimiento

• Muchos factores pueden causar el desvanecimiento
• Propagación de multitrayecto.
• Velocidad del usuario móvil.
• Velocidad de los objetos alrededor del radio del
  canal.

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Desvanecimiento Propagación de Multitrayecto

• Reflexión ocurre cuando la señal encuentra una
  superficie que es larga comparado con la longitud
  de onda de la señal.
• Difracción ocurre en los lados de un cuerpo
  impenetrable que es largo comparado con la
  longitud de onda de la onda de radio.
• Scattering ocurre cuando la señal tropieza un
  cuerpo cuyo tamaño está en el orden o es menor
  que la longitud de onda de la señal.

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Desvanecimiento Propagación de Multitrayecto
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Señal Reflejada y Refractada
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Desvanecimiento Difracción

• La difracción es uno de los factores que explican
  la cobertura en sitios visualmente bloqueados.
• Los objetos agudos causan mucha más difracción
  que los de bordes suaves.
• El frente de onda es frenado por el obstáculo,
  mientras que el resto prosigue con la misma
  velocidad.

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Desvanecimiento Efectos de la Propagación
Multitrayecto

• Múltiples copias de una señal pueden llegar a
  diferentes fases.
• Las ondas de radio provenientes de diferentes
  direcciones llegan con diferentes retardos.
• Así, la señal recibida por el usuario móvil puede
  consistir de un número de ondas con aleatorias
  características de onda que pueden combinarse
  vectorialmente en la antena del receptor causando
  distorsión o pérdida.

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Desvanecimiento Efectos de la Propagación
Multitrayecto
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Propagación de Radio

• Onda directa
• Onda terrestre
• Onda reflejada
• Reflexiones en la ionosfera
• Refracción en un obstáculo
• Efecto de la curvatura terrestre

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Propagación de Radio
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Mecanismos para Compensar los Errores

• Corrección de Errores hacia adelante
• Basado en técnicas de detección y corrección de
  errores en el receptor.
• Se estudiaran posteriormente.
• Ecualización
• Usado en contra de interferencia ínter símbolos.
• Algunos métodos comprende juntar la energía de
  símbolos dispersos en su intervalo original.

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Mecanismos para Compensar los Errores

• Diversidad
• - Consiste en proporcionar múltiples
  canales lógicos entre el transmisor y el receptor
  y enviar la señal sobre cada canal.
• Diversidad Espacial
• Por ejemplo, colocar múltiples antenas para
  recibir mensajes.
• Reconstruir la señal que con mayor probabilidad
  se transmitió.

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Mecanismos para Compensar los Errores

• Diversidad en Frecuencia
• Dispersar la señal sobre un ancho de banda grande
  o
• Transportarla señal usando múltiples portadoras
  de frecuencia.
• Ver espectro disperso posteriormente.
• Diversidad Temporal
• Dispersar la data en el tiempo para que el ruido
  afecte pocos bits.

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Mecanismos para Compensar los Errores

• Diversidad temporal (ejemplo)

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Mecanismos para Compensar los Errores

• Macro diversidad
• Uso de varios enlaces entre el móvil y estaciones
  fijas.
• Soft handover.

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Alcance de un Sistema de Radiocomunicación
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Alcance de un Sistema de Radiocomunicación
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Alcance de un Sistema de Radiocomunicación

• Gs ganancia de salida.
• Pca pérdida del cable del extremo transmisor.
• Pna pérdida de los conectores del extremo
  transmisor.
• Gaa ganancia de la antena del extremo
  transmisor.
• Pp pérdida en el espacio libre.
• Gab ganancia de la antena del extremo receptor.
• Pab pérdida de los conectores del extremo
  receptor.
• Pcb pérdida del cable del extremo receptor.
• Siendo la señal que llega al receptor
• S Ga Pna Gaa Pp Gab Pnb Pcb.

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Alcance de un Sistema de Radiocomunicación Otro
Ejemplo

• Potencia de transmisión 25dBm
• Pérdida en los cables -1dB
• Pérdida en el Diplexer de TX -2 dB
• Pérdida en el Cable de TX -2.5 dB
• Ganancia de la antena TX 21 dBi
• Pérdida en el espacio libre (FSL) -124.5 dB
• Ganancia de la antena RX 21 dBi
• Pérdida en el Cable RX de -2.5dB
• Pérdida en el Diplexer de RX -2 dB
• Pérdida en Cable -1 dB
• ---------------
• Nivel de Señal Recibida -68.5dBm

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Alcance de un Sistema de Radiocomunicación
Sensibilidad del Receptor

• Dependiendo de las características del equipo
  receptor, el nivel de señal puede o no ser
  suficiente.
• Esto es conocido como sensibilidad del receptor.

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Alcance de un Sistema de Radiocomunicación
Sensibilidad del Receptor
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Alcance de un Sistema de Radiocomunicación
Sensibilidad del Receptor
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Alcance de un Sistema de Radiocomunicación
Sensibilidad del Receptor

• Equipo DLINK
• Receiver Sensitivity54Mbps OFDM, 10
  PER,-68dBm)
• 48Mbps OFDM, 10 PER,-68dBm)
• 36Mbps OFDM, 10 PER,-75dBm)
• 24Mbps OFDM, 10 PER,-79dBm)
• 18Mbps OFDM, 10 PER,-82dBm)
• 12Mbps OFDM, 10 PER,-84dBm)
• 11Mbps CCK, 8 PER,-82dBm)
• 9Mbps OFDM, 10 PER,-87dBm)
• 6Mbps OFDM, 10 PER,-88dBm)
• 5.5Mbps CCK, 8 PER,-85dBm)
• 2Mbps QPSK, 8 PER,-86dBm)
• 1Mbps BPSK, 8 PER,-89dBm)

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Elección de una Antena En Resumen

• Frecuencia
• Tipo de Antena
• Directividad
• Ganancia
• Polarización
• Ganancia
• Conectores
• Cables

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Ejemplo de un Enlace Inalámbrico

• The Swedish Space Corporation (SSC) announced 12
  December 2002 that they have transmitted
  information via a broadband wireless link over a
  distance of 310km. They believe that this is the
  longest distance achieved using wireless
  connectivity.
• The link was made between a stratospheric balloon
  that was launched from Esrange near the town of
  Kiruna in northern Sweden and a base station
  located near Esrange. Onboard the balloon was a
  2.4 meters antenna and radio supplied by
  Alvarion, with a 6 watts power amplifier, a
  camera and a server. Automatic tracking of the
  antenna using GPS technology was employed.
• The information between the balloon and the base
  station was transmitted over the 2.4GHz spectrum
  with a stable signal strength of -68 dBm. The
  round trip ping response at 300 km was 300-500 ms