Una única estación base para cubrir la zona deseada (ciudad y alrededores) Receptores satélite para equilibrar la cobertura ascendente con la descendente FDMA (FM de 25-30 kHz, voz) Limitaciones de cobertura y de capacidad Sistemas iniciales (no celulares)
División de la zona de cobertura en zonas más pequeñas, llamadas células o celdas. Cada célula es atendida por una base. Reutilización de las frecuencias en células suficientemente alejadas. Concepto celular clásico
Se consideran (idealmente) células hexagonales. Células cocanal: las que utilizan la misma frecuencia. Están separadas la distancia de reutilización, D. Relación de protección, Rp: mínima C/I necesaria. Depende del sistema (modulación, codificación, calidad objetivo, …). Cocanal. Ej: 9 dB en GSM. De canal adyacente: Ej: -9 dB en GSM. Agrupación o cluster: conjunto de células que utilizan canales diferentes. El número de células por agrupación es el tamaño de la agrupación, N.
Conceptos relacionados
Geometría de las redes celulares (Gp:) u (Gp:) v (Gp:) 60º (Gp:) r (Gp:) (i,j) (Gp:) (2,1) (Gp:) d (Gp:) R
Ejes a 60º
Paso de la red: d
Radio celular: R
Agrupación celular (Gp:) 6 (Gp:) 7 (Gp:) 5 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 3 (Gp:) 4 (Gp:) 6 (Gp:) 7 (Gp:) 5 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 3 (Gp:) 4 (Gp:) 6 (Gp:) 7 (Gp:) 5 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 3 (Gp:) 4 (Gp:) 6 (Gp:) 7 (Gp:) 5 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 3 (Gp:) 4 (Gp:) 6 (Gp:) 7 (Gp:) 5 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 3 (Gp:) 4 (Gp:) 6 (Gp:) 7 (Gp:) 5 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 3 (Gp:) 4 (Gp:) 6 (Gp:) 7 (Gp:) 5 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 3 (Gp:) 4 (Gp:) 6 (Gp:) 7 (Gp:) 5 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 3 (Gp:) 4
Ejemplo: N = 7
Agrupación celular (Gp:) 3 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 4
Ejemplo: N = 4 (Gp:) 3 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 4
(Gp:) 3 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 4
(Gp:) 3 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 4
(Gp:) 3 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 4
(Gp:) 3 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 4
(Gp:) 3 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 4
3 1 2 4 3 1 2 4 (Gp:) 3 (Gp:) 1 (Gp:) 2 (Gp:) 4
Distancia de reutilización D Área de la agrupación:
Área del rombo:
Sagrup = Srombo:
u v ?
La distancia entre la base de referencia (0,0) y una base cocanal (i,j) es, por definición, D. Dicha distancia se expresa en función de i,j como
Como N = D2/d2, resulta
Dado que las coordenadas i, j de las bases deben ser números enteros, sólo son posibles N que cumplan la expresión anterior con i, j enteros.
Tamaños de agrupación posibles
Tamaño de agrupación Efecto de N: Interesa N bajo, para reutilizar más las frecuencias:
Pero N bajo implica C/I baja. De acuerdo con esto, Interesa el menor N posible que cumpla los requisitos de Rp. Se suelen incluir márgenes por variabilidad de señal e interferencias.
Nº frecuencias por célula = Nº total de frecuencias / N
Cobertura omnidireccional
Cobertura sectorizada
2 Sectores 3 Sectores Células omnidireccionales y sectorizadas
Base en el centro de la célula con m antenas directivas. Cada antena cubre un sector. En la agrupación hay N células y N·m sectores. Habitualmente se usan células trisectorizadas (m = 3), con antenas de ancho de haz (a -3 dB) en torno a 65º. Características de las estructuras sectorizadas: + Mejor cobertura (mayor ganancia de cada antena). – Más equipos por emplazamiento. + Normalmente permiten usar N más bajo que con células omnidireccionales, ya que la directividad de la antena reduce la interferencia.
Células sectorizadas
Agrupación celular sectorizada Ejemplo: N = 7, m = 3
Agrupación celular sectorizada
El objetivo es ver si una asignación de frecuencias (patrón de reutilización) es viable, es decir, cumple los requisitos de C/I. Se analizan por separado UL y DL (a veces sólo DL). Procedimiento: Se determina la zona de cobertura de la célula, definida por la condición Pr > S + M, siendo S la sensibilidad y M el margen por desvanecimiento. Para cada punto de la zona de cobertura se calcula C/I.. Se debe cumplir C/I > Rp en un cierto porcentaje p del área de la célula. Se puede incluir un margen adicional M’ para tener en cuenta la variabilidad de la interferencia, en cuyo caso la condición es C/I > Rp + M’. Cálculo de interferencia
Estudio simplificado. Enlace descendente. Se tiene en cuenta sólo la primera corona de células cocanal. Se supone que todas las células interferentes están usando el canal considerado (caso peor). Se consideran todas las bases iguales: mismas antenas y potencia transmitida. Se considera un modelo de propagación de tipo potencial:lb = k·dn (no se tienen en cuenta irregularidades del terreno). Se realiza el cálculo en el punto más alejado de la base, P. En redes sectorizadas debe tenerse en cuenta el diagrama de radiación, g(a).
C/I en redes hexagonales regulares
C/I en redes hexagonales regulares Célula cocanal h dh (i, j) d dp P (iP, jP) iP =-1/3, jP = 2/3 Caso omnidireccional
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