INTRODUCCIÓN Definición: permiten el intercambio de información entre terminales móviles y/o terminales fijos con una calidad determinada. Se caracterizan por la movilidad por lo que son sistemas de cobertura zonal. Se estudiará el sistema móvil terrestre privado (PMR) o público (TMA): PMR: Origen: ámbitos restringidos como tareas de despacho, gestión de flotas, mantenimiento de servicios públicos (policía, bomberos,…) Características: Cobertura básicamente local. No están conectados a la red telefónica pública conmutada (RTPC). Tradicionalmente disponían de acceso FDMA Problema cuando aumenta el número de terminales: tendencia a sistemas trunking, de concentración de enlaces. TMA (telefonía móvil automática): Sistemas de concentración de enlaces. Interconexión entre redes móviles y la red telefónica pública conmutada (RTPC). Utilización de técnicas digitales: acceso TDMA y CDMA Transmisión de voz y datos.
Tipos de terminales: Estaciones fijas (no prevista para su utilización en movimiento): Estación de base (EB-BS): se controla mediante una estación de control fija; puede suministrar equipos de TX/RX juntos o separados. Estaciones de control gobiernan automáticamente el funcionamiento de otra estación de radio en un emplazamiento fijo. Estaciones repetidoras: retransmiten las señales recibidas. Estaciones móviles: Equipos portátiles o de mano; Equipos portamóviles instalados temporalmente en vehículos. Equipos de control: dispositivos necesarios para el gobierno de EB. Nomenclatura de enlaces: Enlace descendente (DL): Sentido de comunicación: EB a móvil. Distancia de cobertura: alcance. Enlace ascendente (UL): Sentido de comunicación: móvil a EB. Distancia de cobertura: retroalcance. Debe procurarse igualdad entre alcance y retroalcance (simetría de enlace).
Generalmente el alcance es mayor que el retroalcance Concepto de cobertura: debido a la variabilidad solo puede hablarse en sentido estadístico. Se utilizan dos grados de cobertura/porcentaje: Emplazamientos: tanto por ciento de lugares en donde se espera que haya enlace. Cobertura zonal: afecta a todo el área en torno a la estación base. Cobertura perimetral: afecta a una zona anular situada en el perímetro. Tiempo: tanto por ciento de tiempo en que se espera que haya enlace. Radio de cobertura tiene una dependencia grande con la altura de la antena transmisora. INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES (II):ESTRUCTURA BÁSICA DE UN SISTEMA PMR (Gp:) Terminal fijo (Gp:) CONTROL (Gp:) PABX (Gp:) Estación de base (EB) (Gp:) E.M. (Gp:) BUSQ. (Gp:) E.P.
Malla de comunicaciones Centralita telefónica privada
CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES MÓVILES Por la modalidad de funcionamiento: Sistemas de radiotelefonía: transmisión en ambos sentidos (EB-EM y EM-EB) Sistemas de radio-búsqueda (paging): transmisión en un sentido EB-EM. Por el sector de aplicación: Radiotelefonía móvil privada (PMR): acción local y no conectado a la RTPC Radiotelefonía móvil pública (PMT): Cobertura desde una nación a continental y global. Conexión a la RPTC. Características de calidad similares a los del sistema público. Telefonía inalámbrica. (Cordless Telephony y Wireless Telecommunications- WLAN) Por la banda de frecuencias utilizada. Banda VHF (30-300MHz; utilizada en sistemas PMR) Banda baja de 30 a 80 MHz Banda alta de 140 a 170 MHz Banda III de 223 a 235 MHz Banda UHF Banda baja de 406 a 470 MHz (sistemas PMR) Banda alta de 862 a 960 MHz (sistemas PMT) Banda de 1800 a 1900 MHz (sistemas PMT)
Por la técnica de acceso múltiple. FDMA: suelen ser de un solo canal por portadora (SCPC). Cada usuario utiliza frecuencias diferentes. TDMA: únicamente viable con transmisión digital; diferentes usuarios pueden compartir la misma frecuencia en intervalos diferentes. CDMA: se superpone a la información digital de cada usuario un código que les es propio: secuencia directa (DS), por salto de frecuencias (FH) o por técnicas híbridas Por la modulación y canalización. Sistemas móviles analógicos (FDMA): Modulación en frecuencia (FM) con algún tipo de preacentuación o deacentuación Canalización normal (?f 25 KHz; fd= 5 KHz (PMR) o 9KHz (PMT)) o estrecha (?f 12.5 KHz; fd= 1.5 KHz). Sistemas móviles digitales (TDMA): Modulación digital con desplazamiento mínimo y prefiltrado gaussiano (GMSK) Canalización: múltiplo de 25 KHz (GSM: 200KHz) Sistemas móviles digitales (CDMA): Modulación de fase coherente PSK Canalización de banda ancha del orden de 1.5 MHz
Por el modo de explotación: símplex, semidúplex, dúplex. Modo símplex A una frecuencia: Ventaja: sencillez, además un móvil cuyo retroalcance no le permita llegar a la EB puede hacerlo a través de otro móvil Inconveniente: captura de una comunicación por otra; captura por parte de una estación base de la comunicación de un móvil con otra estación base Para solucionar lo último se acude a separación en frecuencia (4-5 MHz) Cuando hay varios equipos no hay reducción en el espectro utilizado. A dos frecuencias: soluciona el anterior problema al precio de que los móviles no pueden hablar entre sí. Modo semidúplex Supera el problema de los símplex a dos frecuencias comunicándose los móviles (son símplex) entre sí a través de la estación base (dúplex). Modo dúplex Tanto móviles como EB disponen de duplexores. Se requiere un radiocanal diferente para enlazar cada móvil con la base. La comunicación entre móviles sólo puede hacerse a través de la estación base.
CALIDAD DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES MÓVILES Calidad de cobertura: Extensión: tamaño de la zona de cobertura. Escenario: describe el entorno (calles y carreteras, interior de vehículos, edificios o túneles) Grado de cobertura (perimetral o zonal) Calidad de terminal (el alcance iguala al retroalcance) Calidad en cuanto a disponibilidad: se cuantifica mediante la prob. de bloqueo o congestión mediante la que se rechaza una tentativa de comunicación. Calidad en cuanto a fiabilidad: porcentaje máximo admisible de interrupciones. Calidad en cuanto a fidelidad: grado de inteligibilidad o número de errores con que se recibe una comunicación. Analógicos: mediante la relación SINAD (Signal to Noise and Distortion Ratio) Digitales mediante la BER
EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS DE COMUNICACIONES MÓVILES Sistemas de PMR En la actualidad ya se ha llegado a sistemas de concentración digitales (TETRA) Sistemas de PMT Mediados de los 60: sistema IMTS (Improved Mobile Telephone System) en USA. EB’s de gran cobertura, con pequeña dotación de canales saturados con facilidad. Concepto de estructura celular (1947) y desarrollado 30 años después: disposición de una banda de frecuencias importante y sistemas de señalización. En USA se desarrolla AMPS (Advanced Mobile Phone Service) en 800 MHz En los países nórdicos NMT450 primero y NMT900 después En Gran Bretaña se desarrolla TACS a 900 MHz En Europa GSM (Groupe Special Mobile): reservar una banda de frecuencia y elección de multiacceso TDMA. Se desarrollan sistemas en USA y Japón paralelos. GSM se universaliza (Global System for Mobile Communications) DCS-1800 similar al GSM pero en la banda de 1800 MHz Sistemas de tercera generación: sistemas IMT2000 en USA y UMTS en Europa (inclusión de multimedia y servicios de banda ancha; disponibilidad de terminales muy ligeros)
Sistemas de telefonía inalámbrica Origen: teléfono sin hilos. Estación base conectada a la red analógica con un terminal portátil. Doble frecuencia en VHF baja 46-48 MHz (CT0) Segunda generación (CT2): varios usuarios con acceso FDMA en 864-868 MHz. Sistema DECT proporciona centralitas automáticas. Sistemas de radiobúsqueda Origen: equipos sencillos que transmiten mensajes alfanuméricos. Estándar europeo ERMES: radiobúsqueda internacional. Redes de área local inalámbricas Utilización del recurso radio en las redes de área local (LAN) Ventajas: flexibilidad. Inconveniente: Sensibilidad a interferencias y necesidad de definición de una técnica de acceso. Origen: USA: banda ISM, estándar IEEE 802.11, velocidades 2 Mbit/s Europa: HIPERLAN, banda de trabajo 5.2 GHz; velocidades 20 MBit/s
PROPAGACIÓN POR CANALES MÓVILES Características generales de los canales móviles. Cobertura zonal: necesidad de predicciones de propagación. Multiplicidad de trayectos entre transmisor y receptor. Variabilidad de los trayectos debido al desplazamiento de los móviles lo que supone variación con la distancia y el tiempo de las condiciones de propagación Requisitos en la planificación de sistemas móviles: Caracterización del canal en banda estrecha: determinación de la pérdida básica de propagación entre transmisor y múltiples puntos situados en la zona de cobertura:
Lb es la pérdida básica de propagación Lbf pérdida básica de propagación en condiciones de espacio libre Lex es la pérdida por exceso debido a efectos del terreno Lent pérdidas del entorno inmediato al receptor Caracterización del móvil en banda ancha: análisis de los efectos del multitrayecto, sobre todo en zonas montañosas y urbanas. Desarrollo de modelos de simulación lógicos (software) y físicos (hardware) Realización de medidas radioeléctricas para validar los anteriores puntos.
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LA PROPAGACIÓN POR MÓVILES Variabilidad: potencia transmitida es fija mientras que la recibida es una variable aleatoria. Pérdida básica de propagación: k depende del tipo de terreno n es función del medio de propagación y de la altura de la antena Las leyes anteriores de propagación proporcionan valores medianos.
(Gp:) 3 (Gp:) 2 (Gp:) 1 (Gp:) d (Gp:) d (Gp:) d
El entorno entre T y R varía: atenuación variable, desvanecimiento lento
G(x,y) variable aleatoria de media 0 y desviación típica s dB El entorno inmediato al móvil en un radio de 100 ? es donde se producen las interacciones de ondas con estructuras próximas al RX: desvanecimiento rápido
La función R(t,f) depende de la distancia y de la frecuencia y es una función Rayleigh de media 0
MÉTODOS DE PREDICCIÓN BASADOS EN MEDIDAS: OKUMURA-HATA (I, Okumura) El modelo de Okumura es uno de los más usados en el mundo para la predicción en áreas urbanas. Comenzó en base a una amplia campaña de medidas en Tokio para las bandas de 150, 450 y 900 MHz con antenas casi omnidireccionales en TX y RX. Se sacaron curvas de distribución y se extrajo el valor medio Se aplica de 150MHz a 1920MHz pero también se usa fuera de ese rango. En distancia se cubre un rango de 1 a 100 Km Se puede usar con estaciones base de altura de 30 m a1000 m. No tienen en cuenta la ondulación del terreno Se diseñó en Tokio lo cual es importante por la ciudad de la que parten. El modelo se expresa como
L50 son las pérdidas en el percentil LF pérdidas en espacio libre G(hte) factor de la antena transmisora G(hre) factor de la antena receptora y GAREA ganancia del entorno
MODELO DE OKUMURA-HATA Modelo de Okumura Basado en medidas con correcciones hechas gráficamente. Modelo de Hata Hata mejoró el modelo mediante la sistemización y formulación obtenida a partir de los gráficos de Okumura
Este término representa el valor de 10n a(hRX) corrección por altura de antena receptora. Para una ciudad pequeña:
Para una ciudad grande
Es fundamental fijar los límites de estabilidad
CARACTERIZACIÓN EN BANDA ANCHA DE LOS CANALES RADIOELÉCTRICOS La caracterización de un canal por medio de desvanecimiento no es válida en banda ancha: efectos multitrayecto, variabilidad del canal con el tiempo. Efecto multitrayecto: dispersión temporal: exceso de retardo entre el primer eco y el i. En el dominio del tiempo: interferencia entre símbolos. En el dominio de la frecuencia: desvanecimiento selectivo en frecuencia (FSF). Ancho de banda de coherencia: grado de correlación entre dos componentes separadas Bc. Si Bt< Bc desvanecimiento plano, si no, selectivo. Variabilidad del canal con el tiempo: patrón espacial se transforma en otro temporal; el desv. espacial se transforma en desvanecimiento selectivo en tiempo (TSF) la señal TDMA “ve” distintos canales: tiempo de coherencia, Tc, tiempo entre el cual los elementos de señal están correlados. Variaciones temporales de la amplitud recibida originan una dispersión de frecuencia o desplazamiento Doppler: variaciones de las frecuencias espectrales. En resumen, se necesitan cuatro parámetros: Dispersión temporal: dispersión de retardo y ancho de banda de coherencia Dispersión de frecuencia: dispersión Doppler y tiempo de coherencia.
| Página siguiente |