1、Rec. UIT-R F.1106 1RECOMENDACIN UIT-R F.1106EFECTOS DE LA PROPAGACIN EN EL DISEO Y EXPLOTACIN DE SISTEMASDE RELEVADORES RADIOELCTRICOS TRANSHORIZONTE(Cuestin UIT-R 103/9)(1994)Rec. UIT-R F.1106La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT,considerandoa) que los efectos de la propagacin son esenciales
2、 para el diseo y explotacin de los sistemas de relevadoresradioelctricos transhorizonte;b) que las caractersticas de transmisin pueden determinarse sobre la base de las propiedades de amplitud y defase de una seal recibida;c) que la variacin de la amplitud en el tiempo consiste en una variacin rpida
3、 superpuesta a un cambio lento;d) que las variaciones rpidas, originadas esencialmente por fenmenos de interferencia de fase debidos a lapropagacin por trayectos mltiples, puede mitigarse en muchos casos empleando tcnicas de diversidad;e) que los efectos de las variaciones lentas de la potencia reci
4、bida pueden reducirse a un mnimo utilizandoequipo de transmisin de gran potencia, antenas de ganancia elevada, control automtico del nivel de p.i.r.e., sistemas derecepcin de muy bajo nivel de ruido, lneas de alimentacin de baja prdida, mtodos de adaptacin de la carga a lascondiciones de transmisin,
5、 tcnicas de deteccin perfeccionadas y otros mtodos que permiten obtener unfuncionamiento ptimo con la portadora radioelctrica, la anchura de banda y la modulacin elegidas,recomienda1. que se tomen en consideracin las orientaciones que figuran en el anexo 1 a la hora de disear y explorarsistemas de r
6、elevadores radioelctricos transhorizonte (vanse las notas 1 y 2);2. que, en particular, se tomen en consideracin los siguientes factores al disear y explotar sistemas derelevadores radioelctricos digitales transhorizonte:2.1 la ganancia combinada de las antenas de transmisin y recepcin puede ser inf
7、erior a la suma de sus gananciascon ondas planas, como se describe en el 2 del anexo 1. Esta disminucin aparente de la ganancia se denominadegradacin de la ganancia o prdida por acoplamiento entre la antena y el medio;2.2 conviene remitirse a la Recomendacin UIT-R F.698 en lo que respecta a las band
8、as de frecuencias preferidaspara los sistemas de relevadores radioelctricos transhorizonte;2.3 las tcnicas de diversidad, tales como la diversidad en el espacio, la diversidad de frecuencias y la diversidadangular resultan eficaces para mitigar los efectos adversos de las variaciones rpidas de una s
9、eal recibida, segn sedescribe en el 4.1 del anexo 1;2.4 la anchura de banda de transmisin de un sistema que utilice tcnicas de diversidad puede estimarse conarreglo a los mtodos descritos en el 4.2 del anexo 1;2.5 para atenuar los efectos de la dispersin debida a la propagacin por trayectos mltiples
10、 en los sistemas derelevadores radioelctricos transhorizonte digitales conviene tener en cuenta el orden de diversidad y utilizar igualacinadaptativa y mdems eficaces, como se describe en el 5 del anexo 1;2.6 para reducir el efecto de la interferencia ocasionada a otros sistemas por las seales trans
11、mitidas por loslbulos laterales y sobreoscilaciones en condiciones de propagacin mejorada, debe considerarse la utilizacin de controlautomtico del nivel de la potencia del transmisor en funcin del nivel recibido en los receptores distantes conexos.Nota 1 Esta Recomendacin se aplica a los sistemas tr
12、anshorizonte que utiliza dispersin troposfrica, pero nonecesariamente a los sistemas transhorizontes que utilicen otros modos de propagacin (difraccin, etc.).Nota 2 Por lo que refiere a los datos de propagacin requeridos para disear sistemas de relevadores radioelctricostranshorizonte, vase la Recom
13、endacin UIT-R PN.617.2 Rec. UIT-R F.1106ANEXO 1Factores relativos a los efectos de propagacin en el diseo y explotacinde sistemas de relevadores radioelctricos transhorizonte1. IntroduccinEl presente anexo concierne a los sistemas que transportan un nmero relativamente pequeo de canalestelefnicos o
14、una seal de televisin.Las caractersticas de transmisin pueden definirse en funcin de la amplitud y de la fase de la seal recibida.Para un sistema transhorizonte, estas caractersticas de transmisin (amplitud y fase) varan con la frecuencia y con eltiempo.Se comprueba que las variaciones de la amplitu
15、d en funcin del tiempo consisten en una variacin rpidasuperpuesta a una variacin ms lenta. La primera, que se debe esencialmente a fenmenos de propagacin por trayectosmltiples, puede, en muchos casos, atenuarse empleando la recepcin por diversidad. En cuanto a los efectos de lavariacin lenta de la p
16、otencia recibida, pueden reducirse utilizando equipos de transmisin de gran potencia, antenas deganancia elevada, sistemas de recepcin de muy bajo nivel de ruido, lneas de alimentacin de baja prdida, mtodos deadaptacin de la carga a las condiciones de transmisin, procedimientos de deteccin ms perfec
17、cionados, y cuantosotros mtodos permitan obtener un funcionamiento ptimo, asociados a la eleccin adecuada de la portadoraradioelctrica, de la anchura de banda y de la modulacin.2. Disminucin de la ganancia de antenaLa ganancia global de las antenas transmisora y receptora puede ser inferior a la sum
18、a de ganancias de esasantenas para las ondas planas. Esta disminucin aparente de la ganancia se denomina degradacin de la ganancia oprdida por acoplamiento entre la antena y el medio. Los anlisis tericos muestran que la prdida depende de laganancia de antena y del ngulo de dispersin.Se ha comprobado
19、 experimentalmente que la ganancia de antena para el trayecto, o ganancia total equivalentede la antena para un sistema transhorizonte, es prcticamente independiente de la distancia entre unos 150 y 500 km.Segn dichos experimentos, puede considerarse que la ganancia total equivalente (vase la fig. 1
20、) depende nicamentede la suma de las ganancias de las antenas en el espacio libre, sin grandes correcciones, siempre y cuando ninguna de lasganancias en el espacio libre exceda de unos 50 dB y las ganancias de las dos antenas no difieran mucho.Otros estudios han mostrado que la disminucin de la gana
21、ncia de la antena est relacionada con la pendientede la curva del gradiente del ndice de refraccin en funcin de la altura en el volumen comn y, por consiguiente, la leyde variacin de la disminucin de la ganancia de antena en funcin de la distancia depende un poco del clima. Estosestudios muestran ta
22、mbin que, cuando aumenta la ganancia de la antena, la pendiente de la curva de la fig. 1 tiendeasintticamente a 1/4.3. Eleccin de la banda de frecuenciaLa eleccin de una banda de frecuencias para sistemas de reveladores radioelctricos transhorizonte dependede las consideraciones siguientes: la propa
23、gacin, para obtener un nivel de recepcin suficiente y una anchura de banda de transmisinadecuada, la comparticin de frecuencias, en relacin con la elevada potencia de transmisin habitual de los sistemastranshorizonte.Estas cuestiones se tratan en la Recomendacin UIT-R F.698.4. Recepcin por diversida
24、d en enlaces de relevadores radioelctricos transhorizonteLa mayora de los sistemas transhorizonte, estn diseados para reducir los efectos perjudiciales de lasfluctuaciones debidas a la propagacin aprovechando las propiedades de correlacin parcial de la seal transmitidamediante el empleo de una recep
25、cin o de una transmisin por diversidad, o ambas a la vez. Las tcnicas de diversidadresultan muy tiles para los sistemas de relevadores radioelctricos digitales transhorizonte pues reduce la degradacin acorto plazo que causan los desvanecimientos debidos a la propagacin por trayectos mltiples.Rec. UI
26、T-R F.1106 340 50 60 70 80 90 100 110405060708090100110Gananciaefectivatotal,G,enelcasodepropagacinpordispersintroposfrica(dB)pSuma de las ganancias de antena en el espacio libre, G + G (dB)trFIGURA 1Relacin entre las ganancias de antena (propagacin troposfrica)D01FIGURE 1/F.1106.D01 = 12 CM4.1 Mtod
27、os para obtener seales por diversidad4.1.1 GeneralidadesLos mtodos ms clsicos son la diversidad de frecuencias (transmisin simultnea de la misma seal por dos oms radiocanales) y la diversidad en el espacio (empleo de dos o ms antenas en la recepcin, en la transmisin, o enambas). Algunos sistemas uti
28、lizan una combinacin de diversidad de frecuencias y de diversidad en el espacio. Se hancomprobado tambin las ventajas que ofrece una forma de recepcin por diversidad en la cual se aprovechan laspropiedades, relativamente sin correlacin, de la direccin de llegada y que permite reducir, no slo las dif
29、icultadesdebidas a los desvanecimientos rpidos, sino tambin las prdidas por acoplamiento entre la antena y el mediocircundante.No se requieren bajos valores del coeficiente de correlacin para experimentar una ganancia sustancial en laoperacin por diversidad.4 Rec. UIT-R F.11064.1.2 Diversidad en el
30、espacio en sistemas por dispersin troposfricaEn lo que respecta a la diversidad en el espacio, se han estudiado las distancias tericas de diversidad enfuncin de la distancia de correlacin horizontal Dhnormal al trayecto, de la distancia de correlacin horizontal Daparalela al trayecto (a lo largo de
31、ste) y de la distancia de correlacin vertical Dv. El parmetro ms utilizado, Dhseexpresa por:Dh= 3 a / 4d (1)donde:d : longitud del trayectoa : radio equivalente de la Tierra : longitud de onda.En numerosos sistemas por dispersin troposfrica, se toma frecuentemente el valor Dh= 100 .4.1.3 Diversidad
32、de frecuencia en los sistemas por dispersin troposfricaSe ha encontrado tericamente que el coeficiente de correlacin entre las envolventes de dos seales es: (2 1) = exp (2 pi )2(2 1)2(2)frmula en la que: = 2l (sen ( / 2) / c)siendo: : ngulo de dispersinc : velocidad de la luzl : desviacin tpica de c
33、ada dimensin del volumen de dispersin (en coordenadas trirrectangulares); l esfuncin de parmetros geomtricos y radiometeorolgicos.La correlacin en frecuencia ha despertado entre los investigadores mayor inters que la correlacin en elespacio. La correlacin en frecuencia no es slo importante para eval
34、uar la capacidad de anchura de banda, sino queconstituye tambin un parmetro para la realizacin de los sistemas por diversidad de frecuencias. Naturalmente, el valormnimo de la separacin de frecuencias que ha de utilizarse depende de la anchura del haz de las antenas y de ladistancia. Basta con una s
35、eparacin de 3 MHz para producir un coeficiente de correlacin inferior o igual a 0,6 entrayectos de 226 y de 345 km, en las frecuencias de 600 2 120 MHz, con una antena de transmisin de 10 m y una derecepcin de 3 m.4.1.4 Diversidad angular en sistemas por dispersin troposfricaLa diversidad angular es
36、 un mtodo til que permite obtener el uso mximo de una banda de frecuenciaslimitada. Los resultados de algunas pruebas hechas en el Reino Unido, efectuadas entre 1,7 y 2,7 GHz en trayectos de250 y 350 km, muestran que, con antenas de 18 a 25 m de dimetro, se obtienen coeficientes de correlacin de 0,2
37、 y 0,4con dos haces radioelctricos separados aproximadamente el valor de una anchura del haz, debindose la cifra ms baja ala diversidad angular vertical. Estos resultados concuerdan muy bien con la teora. Las pruebas revelaron una importantefalta de correlacin a medio plazo, as como una marcada tend
38、encia del coeficiente de correlacin cruzada entre haces acorto plazo a decrecer a medida que disminuye el nivel de la seal. El primer efecto es peculiar de la diversidad angular.Se puede prever que la calidad de funcionamiento global de un enlace por diversidad angular correctamente construidose apr
39、oximar a la de la diversidad de frecuencias, a pesar del ligero aumento en la prdida de transmisin, que se puedeatribuir a imperativos de construccin.Segn ciertas consideraciones tericas, la diversidad angular alcanza sus resultados ms eficaces con grandesngulos de dispersin.Una nueva confirmacin de
40、 la eficacia de la diversidad angular la dan las pruebas efectuadas en Japn en1,8 GHz, sobre un trayecto de 256 km, con antenas de 19 m de dimetro (ganancia: 47,5 dB), donde se lograroncoeficientes de correlacin inferiores a 0,4 para separaciones de haz superiores a unos 6 mrad.Rec. UIT-R F.1106 54.
41、2 Consideraciones sobre la anchura de banda de transmisinCuando se evala la influencia de la recepcin por diversidad, desde el punto de vista de la anchura de banda yde la calidad de transmisin, conviene caracterizar el sistema de transmisin por una red que tenga caractersticasamplitud/frecuencia y
42、fase/frecuencia que varen con el tiempo en forma aleatoria.Tericamente, la dispersin de amplitud lineal, z, puede evaluarse suponiendo que la amplitud de la seal en elextremo de la banda de paso obedece a una ley de distribucin de Rayleigh. La probabilidad de que z T ) la interferencia entre smbolos
43、 puede combatirsenicamente utilizando mtodos adaptativos especiales en recepcin.En la prctica se observan variaciones de corta y de larga duracin en la dispersin debida a la propagacin portrayectos mltiples. Las mediciones efectuadas en el Reino Unido indican que para un valor mediano 2 de 106 ns, l
44、adesviacin tpica de la variacin de larga duracin en 2 de muestras de 10 ms, promediadas a lo largo de 92 s, era de15 ns. La desviacin tpica de la variacin de corta duracin en 2 de muestras de 10 ms era de 50 ns. Para el enlace deprueba de 124 km transmitiendo 2 048 kbit/s con MDP-4 coherente, el val
45、or mediano de 2 / T era de 0,1.5.3 Mtodos de transmisin para aumentar el orden equivalente de diversidadCon una velocidad binaria relativamente baja en la banda de frecuencias atribuida, pueden utilizarse para cadatransmisor seales multifrecuencia en paralelo o secuenciales.Rec. UIT-R F.1106 7Las se
46、ales multifrecuencia en paralelos se utilizan para crear una retcula de frecuencias equidistantes pormedio de una modulacin de frecuencia adicional, y sobre esta base es posible lograr una diversidad de recepcinadicional, por ejemplo, la diversidad triple.Las seales multifrecuencia secuenciales (gen
47、eralmente, frecuencia cudruple) pueden utilizarse para ladiversidad cudruple de frecuencia y de tiempo, en combinacin con la modulacin por desplazamiento de frecuencia yde fase.Como variante de la tcnica de diversidad en el tiempo, se considera una combinacin de cdigos eficaces yconocidos y del entr
48、elazado binario. No obstante, este mtodo para mejorar la calidad lleva asociados retardosconsiderables en la transmisin de informacin.5.4 Igualacin adaptativaEl uso de igualacin adaptativa reduce la interferencia entre smbolos e incrementa as la capacidad detransmisin de trfico de los sistemas digitales transhorizonte. La igualacin adaptable permite prever la diversidadinherente a la dispersin por trayectos mltiples al disear el receptor, con lo que se obtiene una mejora previsible de laproporcin de errores para un
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