Modulo 4 - Diseño de Enlaces de Microondas I

 

 

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MÓDULO 4 DISEÑO DE ENLACES DE MICROONDAS I OBJETIVOS 

Realizar el diseño de enlaces de microondas.



Establecer la selección del sitio en el cual se ubicaran las estaciones de microondas.



Realizar la evaluación de la calidad del sistema.

SUMARIO 4.1. Selección del sitio 4.2. Resumen sobre la evaluación de la calidad del sistema 4.3. Explicaciones sobre los factores de los ruidos 4.4. Tiempo de interrupción por desvanecimien desvanecimiento to 4.5. Evaluación de la calidad del sistema 4.6. Procedimiento de calculo INTRODUCCION El diseño de los sistemas PCM por microondas se hace de acuerdo al diagrama de flujo que se muestra en la figura 1. El diseño se divide en las dos partes siguientes :

•

La selección del sitio, o sea la ubicación de las estaciones y

•

La evaluación de la calidad del sistema.  sistema. 

Los procedimientos para la selección del sitio es semejante a los empleados en otros sistemas, tales como el FDM. Para explicar la evaluación de la calidad del sistema, se usan los datos e informaciones del sistema 2S – P2. En este sistema se emplea la frecuencia de 2 Ghz y se considera un circuito de referencia de 200 Km., con 8 saltos (7 Repetidoras) que puede transmitir 192 canales telefónicos.

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DESARROLLO DEL MODULO 4.1

SELECCIÓN DEL SITIO SITIO  

4.1.1 Diseño de la Ruta de Propagación. Propagación.   Decisión de la altura de la antena.  antena.  Usando los datos del perfil del trayecto, se pueden determinar las alturas de las antenas como sigue :

ha1

h0

=

=

d  d 2

(h0 + hS  ) −

d 1 d 2

(hg 2  + ha2 ) +

d 1 × d  2 Ka

− hg 1 , (m) ..........(1)

  λ .d 1 × d 2   , (m) ............................................................(2) d 1 + d 2

ho = Radio de la primera zona de fresnel hs = Altura del obstáculo sobre el nivel del mar hg1 , hg2  = altura de las estaciones sobre el nivel del mar ha1 , ha2  = altura de las antenas sobre el nivel del suelo En la figura . 2 se muestra el significado de las letras.

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Figura 1. Diagrama de flujo del diseño de sistemas PCM por microondas Estudio sobre la onda reflejada

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a) Posición del punto de reflexión Usando el perfil y el mapa, se determina el punto de reflexión y su altura aproximada. Para el efecto se calcula como sigue : h10 = h1 – hr   h20 = h2 – hr…………………………………………………..…(3)  En donde, hr es la altura del punto de reflexión sobre el nivel del mar.

c

m

=

− h 20   h10 + h 20 h10

1

1

2

2. Ka

= ×

×

d2 h10

+ h 20

......................................................(4)

Con los valores de c y m, obtenemos b usando la figura 3. Con b, se determinan las distancias al punto de reflexión dr1 y dr2 , como sigue :

dr1 =

d 2

 ( 1 + b )

dr2 = d – dr1...........................................................……..........(5) El significado de las letras se muestra en la figura 4.

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b) Pérdida de potencia de la onda reflejada DIVISIÓN DE TELEDUCACIÓN

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Pérdida en el punto de reflexión (Lr ) Los valores de las pérdidas dependen de las condiciones de la superficie terrestre. La tabla 1 muestra las pérdidas en dB. Pérdida por la directividad de la antena (Dθ) La pérdida por la directividad de la antena se puede determinar mediante los ángulos entre la ond onda a directa y la onda refleja reflejada da (θ), que son calculados a partir de los datos del perfil, de la manera siguiente:

α 1

h − h 20 d   = −  +   , (mrad)  10 2Ka    d

α 2

d    h − h = − 20 10 +   , (mrad)……………………………(6) 2Ka    d

 β 1

 h d   = − 10 + r1   , (mrad)  d r1 2Ka 

 β 2

 h d   = − 20 + r2   , (mrad)...............................................(7)  d r2 2Ka 

θ 1

= α 1  − β 1 =

θ 2

= α 2  − β 2 =

h10 d r1

−

h 20 d

r2

h10

−

− h 20 d

h 20

−

− h10 d

d r2 2Ka

−

 , (mrad)

d r1

 , (mrad)................... (mrad).................. . (8)

2Ka

c) Pérdida de potencia de la onda reflejada

  D  =  L +  Dθ  +  D θ  , (dB) ............................................(9)   r  1 2 U     r  Si este valor es inferior a 10 dB , hay que adoptar la diversidad, diversidad, para evitar desvanecim desvanecimiento iento de tipo K.

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4.1.2 Diseño del Sistema de Antena Elección de la Clase de Antena Para decidir la clase de antena a emplear , hay que determinar la ganancia necesaria para mantener la potencia estándar a la entrada del receptor. Gts + Grs = Prs + Γo  + Lf   - Pt , (dB)………………………(10) En donde : Prs : Potencia estándar a la entrada del receptor.

Γo : Pérdida de espacio libre Lf   : Pérdida de lo loss alimentadore alimentadoress del transmisor y re receptor ceptor Pt : Potencia a la salida del transmisor DIVISIÓN DE TELEDUCACIÓN

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Gts , Grs : Ganancia estándar de las antenas del transmisor y receptor. Con Gts y Grs , se determina el tamaño (diámetro) de las antenas. Diseño del reflector:  reflector:  a) Colocación del reflector Dependiendo del ángulo de las estaciones adyacentes , se usan tres clases de colocación de los reflectores tal como se muestran en la tabla 2. b) Decisión del tamaño del reflector Ganancia necesaria del reflector Gp = Prs + Γ01 + Γ02 - (Gt + Gr ) - Pt , (dB)…………… (dB)…………………(11) ……(11) En donde :

Prs , Gt , Gr , Pt son iguales iguales a la formula (10)

Γ01 , Γ02 son pérdidas de espacio libre mostradas en la fig. 5 .

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 Area efectiva necesaria necesaria del reflecto reflectorr (Ae)

20log(Ae) = Gp + 20log

λ 2 η 

  - 142 , (dB)……………………(12)

donde η es la eficiencia de receptor.  Area necesaria de reflector (A)

 A =

Ae cos φ 

  (m2  )...................................................................(13)

4.1.3 Diseño de Diversidad Diversidad   Cuando la pérdida de potencia de la onda reflejada es menor de 10 dB , se necesita la adopción de diversidad. En el caso de 2 GHz, usamos el sistema de multi-antena como

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diversidad. La fig. 6 muestra este concepto. La separación de las dos antenas se calcula como sigue:

∆hd =

136 2θ 

  , (m)...................................................................(14)

En donde θ es ángulo entre la onda directa y la onda reflejada, en mili-radianes. mili-radianes. Estudio sobre interferencias con el Sistema de Comunicaciones por Satélite Las frecuencias que se usan en el sistema de comunicaciones por satélite son 4, 5, 6, 11, 15 GHz que se emplean también en los sistemas terrestres de comunicacio comunicaciones nes publicas. Por lo tanto, hay posibilidad de ocurrencia de interferencia entre ellos. Las relaciones entre los sistemas se muestran en la fig. 7.

4.1.4 Estudio sobre Interferencias con el Sistema de Radar   Generalmente, la onda emitida de radar tiene muchas armónicas, de manera que se tiene que estudiar la interferencia con dichas armónicas, como sigue:

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D/U = Pr - Prsp , (dB)...........................................................(15) Prsp = Ptsp  - Γosp - Ls + Gr - Lfr - Dθ  , (dBm)…………… (dBm)……………..(16) ..(16) Ptsp = Pt  + Gtsp - Lfsp - Lsf - Lsp , (dBm)……………………(17) Donde : Pr  

: Potencia deseada de entrada al receptor.

Prsp 

: Potencia no deseada de entrada al receptor.

Ptsp 

: Potencia de salida del armónico de radar.

Γosp

: Pérdida de espacio lib libre re entre estac estación ión de rad radar ar y la de microondas.

Ls 

: Pérdida por obstáculo que existe entre la estación de radar y la de microondas

Gtsp  Lsp 

: Ganancia de la antena de radar. : Pérdida de la armónica.

Lfsp 

: Pérdida en el alimentador del radar.

Lsf  

: Pérdida en el filtro del radar.

La Fig. 8 muestra las relaciones relaciones entre el radar y la estación de microondas. El valor valor de D/U no debe ser menor de 30 dB. 4.2

RESUMEN SOBRE LA EVALUACION DE LA CALIDAD DEL SISTEMA. SISTEMA.  

(1)

¿Cuál es el objeto de la evaluación? evaluación?  

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El objeto de la evaluación es confirmar si el sistema satisface los criterios de la calidad a partir de los datos determinados en el diseño de selección del sitio.

(2)

¿Con que se evalúa la calidad del Sistema?

En los sistemas FDM, los ruidos generados en el circuito de transmisión influyen directamente en las las señales telefón telefónicas icas y empeoran la calidad del sistema. Por eso se evalúa la calidad con la relación señal a ruido (S/N). En el caso de los sistemas PCM, las señales telefónicas son transmitidas en forma numérica mediante la posición de los pulsos. Por lo tanto, si los ruidos no alteran el número o la posición de los pulsos, la calidad del sistema no es empeorado por ellos. La figura 9 muestra la relació relación n entre pulsos y ruido ruidos. s. Es decir, únicamente si los pulsos transmitidos son convertidos convertidos de 1 (ó 0) a 0 (ó 1) por el ruido, la calidad del sistema empeora. La probabilidad de esta conversión conversión es definida como tasa de error o BER (Bit Error Rate). DIVISIÓN DE TELEDUCACIÓN

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(3)

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¿Cómo se determina la Tasa de Errores a través del Diseño del Sistema? Sistema?  

En la etapa del diseño del sistema no se puede saber directamente la tasa de errores. Sin embargo, se puede determinar teóricamente la relación entre la tasa de errores y la relación C/N (proporción entre el nivel de la portadora al ruido) sobre cada proceso de modulación y demodulación. La fig. 10 muestra un ejemplo de esta relación. Por consiguiente, se puede saber la tasa de errores, si con los datos de diseño, se calcula la relación C/N. (4)

¿Cuales son los criterios de calidad del sistema?

Sobre el sistema 2S-P2, hay dos criterios que son : Norma de tiempo largo y Norma de tiempo corto. Considerando que la variación de la relación C/N causada por desvanecimiento desvanecimie nto es del orden de decenas de dB, si un sistema satisface la norma de tiempo corto, satisface también la de tiempo largo.

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FIG 10. Relación entre la tasa de errores y C/N Norma de tiempo largo: La tasa promedio de errores para cualquier hora no debe exceder -7 .

de 5 X 10 Norma de tiempo corto: En un mes con desvanecimiento severo la probabilidad de que el tiempo en que la tasa de errores exceda 10-6 debe ser menor de 0.005 %. DIVISIÓN DE TELEDUCACIÓN

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(5)

¿Como se distribuye esta norma a las fuentes de ruido?

Por la fig. 10, sabemos que la relación C/N, correspondiente a la tasa de errores de 10-6 , es 14dB. Estos 14 dB en caso del sistema 2S-P2 , se distribuye de acuerdo a lo indicado en la fig. 11. 4.3

EXPLICACIONES SOBRE LOS FACTORES DE LOS RUIDOS

4.3.1 Factores de degradación fija. Estos factores originan  ruido debido a la imperfección de los equipos, y se originan por:

•

Interferencia ínter símbolo por el limite de la anchura de pasa-banda pasa-banda..

•

Degradación por el empeoramiento de las características de los componentes causado por la variación de la temperatura ambiente.

•

Degradación por el empeoramiento de las características de los componentes causados por el tiempo.

•

Degradación causada po porr fluctuaciones (Jitter)

•

Degradación Degradació n causada por la variación de nivel de la portadora.

La degradación originada por estos factores se estima en 5dB.

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4.3.2 Factores de Degradación constante Este ruido es generado independ independientemente ientemente de la ocurrencia de desvanecimientos e incluye las interferencias siguientes : DIVISIÓN DE TELEDUCACIÓN

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(1)

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Interferencia por eco

La interferencia por eco se produce en la antena o en los filtros. El valor permisible es de 40 dB. (2)

Interferencia F/B (Fron to Back Ratio) de la antena en transmisión

Esta interferencia interfer encia ocurre en el caso en que la onda deseada y la onda no deseada pasan por la misma ruta, y son al mismo tiempo influidos por el desvanecimiento. desvanecimiento. Como se muestra en la fig. 12, la magnitud de esta interferencia es determinada por la directividad de la antena de transmisión. Su ruido permisible es de 39 dB. (3)

Interferencia por interpolarizac interpolarización ión

Esta interferencia ocurre cuando las polarizaciones vertical y horizontal se usan al mismo tiempo y en la mismas frecuencias. El ruido producido por esta interferencia es determinada por la característica de directividad directividad de interpolariz interpolarización ación y se permite hasta 28 dB. (4)

Interferencia por canales adyacentes

La magnitud de este ruido depende de la asignación de las frecuencias. En el caso de una separación de 14 MHz , entre canales adyacente adyacentess , la C/N permisible es hasta 27 dB. (5)

Interferencia por frecuencia de Imagen

Se introduce en los mezcladores del transmisor o receptor .El valor necesario no debe ser menor de 40 dB. (6)

Interferencia entre transmisión y recepción

Esta interferencia ocurre en el caso en que el transmisor y el receptor están conectados en la misma estación, tal como se muestra en la figura 13. En la fig. mencionada, la ruta de interferencia se muestra con línea de puntos.

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4.3.3 Factores de Degradación Variable Este factor de ruido varía de acuerdo a las condiciones del trayecto de propagación , tales como desvanecimiento desvanecimiento o intensid intensidad ad de lluvias (en caso de frecuencias frecuencias más altas de 10 GHz). a) Ruido Térmico Este es un ruido térmico introducido por el repetidor y es determinado por la anchura de pasa-banda del repetidor, el factor de ruido del receptor, la potencia a la entrada al receptor, etc. La C/N necesario es mayor que 24.5 dB. b) Ruido de Interferencia Interferencia F/B (Front to Back Ratio) de la antena en recepción. Esta interferencia ocurre en los tramos adyacentes que emplean la misma frecuencia. Este tipo de interferencia se produce sólo cuando la onda deseada se encuentra bajo los efectos DIVISIÓN DE TELEDUCACIÓN

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del desvanecimiento. La relación C/N de esta interferencia se determina por la directividad de la antena en recepción, como se muestra en la fig. 14. La C/N permisible es de 27 dB. Interferencia O/R (Over Reach) Si se sobrepasan dos estaciones , la frecuencia emitida por la primera estación interfiere a la misma frecuencia de recepción de la última. La fig. 15 muestra la ruta de esta interferencia. El valor de la relación C/N es es determinada por la directividad de la lass antenas de transmisió transmisión n y recepción .Además es necesario tener presente la pérdida por obstáculos que pueda existir entre las dos estaciones correspondientes. Se requiere una relación C/N no menor de 40 dB. Interferencia F/S (Front to Side Ratio) Esta interferencia se origina en el circuito de derivación , tal como se muestra en la fig. 16. La relación C/N necesaria es de más de 29 dB.

Interferencia por otra ruta Es una interferencia producida por otras rutas PCM o FDM cercanas al sistema. El valor de la relación C/N tiene que ser mayor de 29 dB.

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4.4

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TIEMPO DE INTERRUPCION POR DESVANECIMIENTO

En el sistema diseñado, si ocurre un desvanecimiento muy profundo la tasa de errores excede de 10-6  debido al empeoramient empeoramiento o de la relación C/N. En el circuito de referencia el tiempo de interrupción debido a este fenómeno debe ser menor que 0.005 por ciento. 4.5

EVALUACION DE LA CALIDAD DEL SISTEMA

Finalmente se evalúa la calidad del sistema diseñado comparándola con las normas. Los criterios son: 4.5.1 C/N Suma de las relaciones C/N de todos los ruidos de cada tramo.

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4.5.2 Tiempo de Interrupción Interrupción   Suma de los tiempos de interrupción entre las dos estaciones terminales. 4.6

PROCEDIMIENTO DE CALCULO

4.6.1 Pérdida de Espacio Libre ( o)  2

 4π d  = 20log d + 20log f + 32.4 , (dB).......(18) Γo = 10log     λ    Donde: d = Distancia del tramo en Km. f = Frecuencia en MHz. Ejemplo: d = 26 Km , f = 2.2 (GHz) Γo = 20log 26 + 20log 2,200 + 32.4 = 127.5 (dB) (dB)   4.6.2 Nivel de la Potencia a la entrada del receptor a) En el caso de que no se use reflectores Pr = Pt  + (Gt + Gr ) - Γo - (Lft - Lfr )  , (dBm)………… (dBm)………………..(19) ……..(19) En donde: Pt

: Potencia de salida del transmisor, en dBm

Gt , Gr : Ganancia de la antena antena de transmis transmisión ión o recepción , en dB Lft , Lfr   : Pérdida del a alimentador limentador de tra transmisión nsmisión o rece recepción pción , en dB c) En el caso de que en el tramo se use un reflector Pr = Pt + (Gt +Gr ) - (Γ01 + Γ02 ) + GP - (Lft - Lfr )  , (dBm)…… (20)

En donde: GP  : Es la gan ganancia ancia del rreflector, eflector, que se calcula medi mediante ante la sigu siguiente iente relació relación: n: DIVISIÓN DE TELEDUCACIÓN

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 4πη  Ae  , (dB)……………… (dB)……………………… ……… (21) 2  λ   

GP = 20log 

En donde:

     η        : Eficiencia del reflector  Ae : Superficie efectiva del reflector en m2  λ  : Longitud de onda en m. La relación de estas letras se muestra en la fig. 17 APLICACIÓN 1 (Sin uso de Reflectores) : Pt  = 300 (mw) , G t  = 30 (dB) , Gr  = 25 (dB) , Γo = 127.5 (dB) Pérdida unitaria del alimentador = 0.1 dB/m Longitud de alimentador de transmisió transmisión n : lt = 15 m Longitud del del alimentado alimentadorr de recepc recepción ión : lr = 10 m Solución: Pt = 10log300 = 24.8 (dBm) Lft  = 0.1 ×  15 = 1 1.5 .5 (dB) Lfr  = 0.1 ×  10  10 = 1.0 (dB) Pr   = 24.8 + (30 + 25) – 127.5 – (1.5 + 1.0) = - 50.2 (dBm) APLICACIÓN 2 (Usando Reflectores) : d01 = 3 (Km) , d02 = 23 (Km) , λ = 136 (mm) , A = 80 (m2) , η = 85 (%) , φ = 45° Pt  , Lft , Lfr  , , Gt , Gr son iguales a la aplicación N° 1. Solución:  Ae = Acosφ = 80cos45° 80cos45° = 56.57 (m2) DIVISIÓN DE TELEDUCACIÓN

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 4πη  Ae  = 20log(4π × η × Ae) – 40logλ    λ 2

GP = 20log 

GP  = 20log(4 × 3.14 × 0.85 × 56.57) – 40log136 × 10-3  = 9 90.28 0.28 (dB)

Γ01 = 20log3 + 20log2200 + 32.4 = 108.79 (dB)

Γ02 = 20log23 + 20log2200 + 32.4 = 126.48 (dB) Pr   = 24.8 + (30 + 25) – (1 (108.79 08.79 + 126.48 – 90.28) 90.28) – (1.5 + 1.0) = -67.7 (dBm) 4.6.3 Nivel de Umbral Pth Pth = 10log 10log KTBF (dBm) En donde: K : Constante de Boltzman , (K=1.38 × 10-23  joule/°K) T : Temperatura absoluta (°K) , (0°K = 273°C) B : Anchura de pasabanda F : Factor de ruido del receptor APLICACIÓN T = 20°C , B = 10 (MHz) , F = 8 (dB) Pth = 10log1.38 × 10-23  + 10log293 + 10log107  + 8 = 125.9 (dBw) = - 95.9 (dBm) 4.6.4 Profundidad de Desvanecimiento (f d) P

f d

= 10log TR   , (dB) ……………………………………… (23)

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En donde: PR : Probabilidad Probabilidad de ocurrencia de desvan desvanecimiento ecimiento tipo Rayle Rayleigh igh T

: Probabilida Probabilidad d de tiempo permisible de interrupción

(1)

Probabilida Probabilidad d de ocurrencia de desvanecimie desvanecimiento nto tipo Rayleigh 1.2

 f   PR  =   × Q × d 3.5    4  En donde: f : Frecuencia, en GHz d : Distancia del tramo, en Km Q : Coeficiente de la trayectoria Q = 2.1 × 10-9 

.. ....... Zona Zona   montañosa

Q = 5.2 × 10-9 

. ........ Zona plana

Q = 3.8 × 10-7 × 

h  =

(2)

h1 + h2 2

1 h

 

 

......... Mar o zona  zona  costera

........ Altura ........  Altura media del del trayecto en mts.

Probabilida Probabilidad d del tiempo permisible de interrupción

T = t × 

d D

  , (%)................................................................(25)

En donde t : Probabilidad del tiempo de interrupción en el circuito de referencia D : Longitud del circuito de referencia

d

: Longitud del tramo

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APLICACIÓN t = 0.005 (%) , D = 200 (Km) , d = 26 (Km) , f = 2.2 GHz , Zona montañosa.

T = 0.005 × 10-2 × 

26 200

  = 6.5 × 10-6 

10log T = -51.87 (dB)

 2.2   + 10log 2.1 10-9  + 35log26 = -40.37 (dB) ×    4  

10log PR  = 12log 

f d = 10log PR  - 10logT = -40.37 + 51.87 = 11.5 (dB)  (dB)  4.6.5 Relación C/N por Ruido Térmico Sin desvanecimiento (C/N)o  = Pro  - 10logKTBF , (dB)..................................... (26) Con desvanecimiento (C/N)d = Prd - 10logKTBF = Pro - f d - 10logKTBF , (dB)……. (27)

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APLICACIÓN Empleando los los resultados ob obtenidos tenidos en (19) , (22) , (23) , (24) y (2 (25) 5) (C/N)o  = -50.2 - (- 95.9) = 45.7 (dB) (dB)   (C/N)d  = -50.2 - 11.5 11.5 - (-95.9) = 34.2 (dB) (dB)   La figura 18 muestra muestra las relacione relacioness de los resultado resultadoss de (18) a (27). DIVISIÓN DE TELEDUCACIÓN

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4.6.6 Relación C/N por ruido causado por Interferencia C/N = D/U - f d + ENV , (dB)..................................... (dB).......................................... ..... (28)

En donde: D/U

: Proporción entre la potencia de la onda deseada (Desired) y la potencia de la

onda no deseada (Undesired). f d  (1) : Margen de degradació degradación n por desvanecimi desvanecimiento ento diferencial. ENV (2) : Margen por empleo de la cur curva va envolvente del patró patrón n de radiación de antena antenas. s. NOTA (1): En la interferencia interferencia po porr F/B (recepci (recepción), ón), O/R u o otra tra ruta, la influencia del desvanecimie desvanecimiento nto a la onda deseada es diferente. La figura 19 muestra muestra esta relación .Por ejemplo ejemplo si ocurre el desvanecimiento desvanecimi ento en el tramo C-B la relación C/N de dell tramo A-B mejora.. Al contra contrario, rio, si ocurre en el tramo A-B, baja la potencia de la onda deseada, que ocasiona el empeoramiento de la relación C/N. Generalmente se usa 15 dB para este margen.

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NOTA (2): En los cálculos de interferencia se usa la curva envolvente de la directividad de la antena, tal como se muestra en la figu figura ra 20. Entonces en e ell cálculo de la interferencia po porr O/R o por otras rutas hay que compensar la diferencia entre los picos y los fondos de la curva. Generalmente se usa 4 dB para este margen. 4.6.7 Relación entre la potencia de la Onda Deseada y la Onda no Deseada  Deseada  a)

Interferencia por F/B de la antena de transmisión transmisión (fig.  (fig. 21)

D/U = Dθt + Npt + (Pt - Ptu) + (Gt - Gtu) - (Lft - Lftu) , (dB)....... (29) b)

Interferencia por F/B de la antena de recepción recepción (fig.  (fig. 22)

D/U = Dθr +N +Npr +(Pt -Ptu) + (Gt - Gtu) - (Lft - Lftu) - ( Γo - Γou ) , (dB).....(30)

c)

Interferencia por O/R O/R (fig.  (fig. 23)

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D/U = (Dθt + Dθr  ) + Np + Ls + (Pt - Ptu) + (Gt - Gtu) – (Lft - Lftu) – ( Γo - Γou ) , (dB).....(31) d)

Interferencia por F/S de la antena de recepción o transmisión transmisión (fig.  (fig. 24)

D/U = Dθ + Np + (Pt - Ptu) + (Gt - Gtu) – (Lft - Lftu) – ( Γo - Γou ) , (dB). ...................... (32) e)

Interferencia por otra ruta ruta (fig.  (fig. 25)

 ) + Np + Ls + (Pt - Ptu) + (Gt - Gtu) – (Lft - Lftu) – ( Γo - Γou ) (dB)......(33) D/U = (Dθt + Dθr  ) En donde: Dθt , Dθr : Atenuación por la dire directividad ctividad de la antena de transmi transmisión sión o Recepción.

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Npt , Npr : Atenuación por la directi directividad vidad de Interpolariza Interpolarización ción de la antena de transmisió transmisión no recepción. Ls

: Atenuación por por obstáculo existen existente te en la ruta de la on onda da no desead deseada. a.

Np

: Emplear el valo valorr de Npt o  Npr más pequeño.

f)

Atenuación por Obstáculo Obstáculo   (fig. 26)

Altura del Obstáculo (he)

he = hgs - h1  +

d1 d

(h 1 − h 2 )   +

d1d 2 2Ka

 , (m)………………. (34)

En donde: hgs

: Altura del obstáculo sobre el nivel del mar, en mt.

h1 , h2

: Altura de la antena antena de transmisió transmisión n , o recepción sob sobre re el

d

nivel del mar, en mt. : D Distancia istancia entre las dos estaciones , en Km

d1 , d2 : Distancia al obstácu obstáculo, lo, en K Km m DIVISIÓN DE TELEDUCACIÓN

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Radio de la primera zona de Fresnel

ho =

λ d 1d 2 d

 .................................................................... (35)

Si he/ ho > 3 ,

Ls = 20log

he ho

  + 16 , (dB) …………………………….…. (36)

Si he/ ho < 3, la atenuació atenuación n por obstáculo se muestra en la fig. 27. 27.

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g)

Procedimiento para mejorar la relación D/U atenuación por directividad directividad de la a antena ntena (Dθ) cambiando •  Aumentar la atenuación

•

su diámetro.

• •

Cambiar la polarización para usar la atenuación por Np. Bajar la potencia del transmisor interferente,insertando un atenuador.

•

Cambiar las frecuencias.

APLICACIÓN Calcular la relación D/U causada por la interferencia O/R sobre la ruta mostrada en la fig. 28. Pt = 25 (dBm) , Lft = 1.5 (dB) , Gt = 30 (dB) Ptu = 30 (dBm) , Lftu = 1.0 (dB) , Gtu = 35 (dB)

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d

= 26 (Km) , d1 = 80 (Km) , d2 = 40 (Km)

h1 = 500 (m) , h2 = 1,300 (m) , hgs = 1,100 (m)

θt = 28º , θr = 30º , f = 2.2 GHz , a = 6,379 (Km) , K = 4/3

Γo   = 20log2,200 + 20log26 + 32.4 = 127.55 (dB) Γou   = 20log2,200 + 20log(80+40) 20log(80+40) + 32.4 = 14 140.83 0.83 (dB)

ho  =

he

136 × 80 × 40 120

= 1,1 1,100 00 – 500 +

  = 60.22 (mt)

80

(500-1,300) +

120 he ho

3 × 80 × 40 × 10 6 3

2 × 6,370 × 10

  = 255.1 (mt)

×4

  = 255.1/60.22 = 4.24 ( >3 )

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FIG 28. CALCULO DE LA INTERFERENCIA (O/R) Ls = 20log

he ho

 + 16 = 20log4.24 + 16 = 28.54

(dB)

Np : Es el menor valor de Np t , Npr  y observando los gráficos de la figura 28: Npt > 10 y Npr  =  = 10 , entonces Np =10 D/U = (30+35) + 10 + 28.5 + (25-30) + (30-35) - (1.5-1.0) - (127.5-140.8) = 106.3 (dB)

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Si en el ejemplo anterior no existe obstáculo, si los ángulos son más pequeños (por ejemplo

θt = θr  = 5°) Dθ  = 15 dB, y si se usa la misma polarización, la relación D/U será de 33 dB. Este valor no satisface el criterio de 40 dB.

4.6.8 Probabilidad del tiempo de interrupción por desvanecimiento (Ti , T ) Ti =

PR 

………………………………………………………. (37)

f d n

Tσ =

∑ Ti

 

i =1

En donde : PR

: Probabilida Probabilidad d de ocurrencia de desvanecimien desvanecimiento to tipo Rayleigh.

f d 

: Profundidad de desvanecimi desvanecimiento ento que empeora la tasa de errores a un valor menor que el criterio.

En número positivo: ( f d ) dB

f d = 10

10

 ....................................................................... (39)

(f d)dB = Pro  - 10logKTBF - (C/N)d , (dB)……………….. (40) En donde: (C/N)d  se obtiene de la rela relación ción entre el C/N y tasa de errores, mostrad mostrada a en la fig. 10. En el caso del sistema 2S-P2, (C/N)d  es 24.5 dB correspondien correspondiente te a tasa de errores de 10-6 . 4.6.9 Criterio de Probabilidad del tiempo de Interrupción

T = 0.005 ×

D 200

  , (% (%).......................... )...................................................... .............................. (41)

En donde: n

D=

∑ di i =1

, n es e ell número número de tramos entre las estaciones terminales.

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APLICACION Pro 

= 50.2 (dBm) , (C/N)d  = 24.5 (dB)

10log PR

= - 40.37 (dB)

10log KTBF  = - 95.9 (dBm) D

= 26 (Km)

(f d) dB

= - 50.2 - (- 95.9) - 24.5 = 21.2 (dB) 21.2

f d

= 10 10   = 131.83 −40.37

PR

Ti

T

= 10

=

10

  = 9.18 × 10-5 

9.18 × 10 −5 131.83

= 0.005 ×

  = 6.97 × 10-7  = 0.00007

26 200

(%)

 = 0.00065 (%)

Este resultado significa que cuando la potencia de entrada al receptor, sin desvanecimiento , es de -50.2 (dB) , la probabilidad del tiempo de interrupción por desvanecimiento (o la probabilidad de que se exceda la tasa de errores de 10 -6) es solo de 0.00007 por ciento que satisface el criterio de 0.00065 por ciento.

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ENLACES

•

Modelo de Calculo de Radioenlace de Microondas: http://www.rares.com.a http://www.rares.com.ar/telecomunicaci r/telecomunicaciones/archivos/a ones/archivos/albums/Manual lbums/Manual%20de%20Te %20de%20Tele le comunicaciones/7-11%20Modelo%20de%20calculo%20de%20radioenlace.PDF  

•  Antenas para Microondas Microondas http://www.rares.com http://www.rares.com.ar/telecomunica .ar/telecomunicaciones/archivo ciones/archivos/albums/Manua s/albums/Manual%20de%20 l%20de%20Tele Tele comunicaciones/7-08%20Antenas%20para%20microondas.PDF   •

Interferencias Radioelectric Radioelectricas as http://www.rares.com http://www.rares.com.ar/telecomunica .ar/telecomunicaciones/archivo ciones/archivos/albums/Manu s/albums/Manual%20de%2 al%20de%20Tele 0Tele comunicaciones/7-15%20Inte comunicacio nes/7-15%20Interferencias%20 rferencias%20radioelectricas radioelectricas.PDF .PDF  

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