SISTEMAS DE PROTECCIÓN DE RADIOENLACES:

«Técnicas de diversidad»

Basado en la recomendación

UIT-R F.752-2

Universidad Nacional del Callao

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

¿Qué son las técnicas de diversidad?

Son métodos que garantizan o buscan mejorar la calidad de la comunicación en un sistema, considerando que el desvanecimiento puede deformar y reducir la intensidad de las señales recibidas y disminuir así la calidad de funcionamiento de un sistema.

EFECTOS DEL DESVANECIMIENTO MULTITRAYECTO: • Radioenlaces analógicos:

– Ruido de intermodulación: importante en radioenlaces con gran capacidad y en aquellos en que se produce por reflexión en el suelo.

– Variación del nivel de la banda base

• Radioenlaces digitales – Aumenta la interferencia entre símbolos debido a la dispersión

de los impulsos. Es mayor a velocidades grandes. – Efectos de la recuperación de portadora: se produce una

rotación en la constelación. – Efectos de la recuperación de la temporización: el muestreo no

se realiza en el punto adecuado.

SOLUCIÓN TÉCNICAS DE DIVERSIDAD

Métodos para obtener señales por diversidad

Según los parámetros del camino radioeléctrico se tienen: • Diversidad de tiempo • Diversidad de espacio • Diversidad de frecuencia • Diversidad de ángulo • Diversidad de polarización

A partir de la combinación de métodos se pueden obtener: • Diversidad Hibrida • Diversidad Combinada

Ventajas:

– Reducción del porcentaje de tiempo de un desvanecimiento dado – Aumento de la fiabilidad al existir cierta redundancia – Mejora en la calidad en la relación S/N o BER.

Diversidad en el tiempo

Se envía la misma señal varias veces, dejando transcurrir al menos el tiempo de coherencia del canal, τc, entre una transmisión y la siguiente, para que el canal haya podido variar significativamente.

Este mecanismo de diversidad no se suele emplear en la practica, ya que supone un coste muy elevado (el tiempo dedicado a las transmisiones de diversidad de un usuario podría emplearse en transmitir la señal de otros usuarios) …

Diversidad de frecuencias Se envía la misma señal sobre distintas portadoras, separadas entre si al menos el ancho de banda de coherencia del canal, Bc, para que las condiciones del canal puedan ser diferentes. La eficiencia de la diversidad de frecuencia depende de la diferencia de longitud de onda entre las frecuencias utilizadas.

Ventajas: • Es una técnica económica ya que requiere menor

cantidad de antenas. • Si un equipo falla el otro continua en

funcionamiento. • Las pruebas y regulaciones pueden efectuarse sin

interrupción del servicio. Desventajas: Una gran desventaja para la implementación de la diversidad de frecuencia es su uso ineficiente del espectro de frecuencia disponible (lo cual incluso está prohibido en varios países.)

Diversidad de espacio

Se sitúan varias antenas receptoras, suficientemente separadas entre si como para poder garantizar que la señal recibida en cada antena ha viajado en condiciones de propagación estadísticamente independientes de las demás. Es la opción de diversidad más utilizada.

El apropiado espaciado de las antenas en los sistemas de diversidad de espacio es determinado por tres factores:

1. Mantener despejada la antena mas baja lo mas bajo posible (dentro de la vía libre a fin de minimizar la aparición del desvanecimiento multitrayectoria)

2. Lograr el grado de mejoramiento de diversidad de espacio especificado sobre trayectorias terrestres.

3. Reducir al mínimo la posibilidad de que la señal en una antena de diversidad se atenúe por una superficie multitrayectoria cuando la señal en la otra antena es atenuada.

Separación de las antenas Algunos textos recomiendan una separación: - De 8 a 9 m en 11GHz - De 9 a 12 m en 6 GHz - De 14 a 15 m en 4 GHz - De 18 a 24 m en 2 GHz Mientras en otros, hacen referencia a una forma de calcularlo a partir de la siguiente fórmula: Experimentalmente se ha comprobado que aunque se aplique una separación reducida igual se obtiene un buen efecto de diversidad, por lo menos en la banda de 6 GHz.

150

4 1h

dh TX

RX1

RX2

PROC f1

f1

h

← Con la mayor separación entre la antena inferior existente y la nueva antena superior en ambos extremos, en cuyo caso se obtiene una altura libre adecuada en todos los trayectos de propagación

Cuando se instala una nueva antena arriba y otra abajo de la antena existente en cada extremo, tres de los cuatro trayectos resultan satisfactorios →

← Cuando la nueva antena queda debajo de la antena existente en cada extremo, el único trayecto bueno queda entre las antenas superiores

Ventajas

Garantiza un buen aprovechamiento del espectro de frecuencia disponible.

Desventajas

• Imposibilidad de efectuar pruebas entre ambos extremos del trayecto sin retirar el equipo del servicio

• Mayor costo del sistema debido al mayor numero de antenas y guías de onda necesarias, aparte de la consiguiente sobrecarga de las torres.

• Requieren dispositivos de detección y conmutación de señales que aumentan la complejidad del equipo

Diversidad Híbrida La diversidad híbrida es una configuración donde un sistema 1+1 posee dos antenas en uno de los dos emplazamientos de radio. Tal sistema actuará, efectivamente, como un sistema de diversidad de espacio, el cual se utiliza para la mejora por diversidad.

En un extremo se dispone de una antena con la configuración de diversidad de frecuencia. En el otro extremo se disponen de dos antenas, cada una de ellas trabaja con una portadora distinta. De esta manera se disponen de dos caminos (superior e inferior) que trabajan a distinta frecuencia combinando los efectos de diversidad de espacio y frecuencia.

Diversidad de polarización

En este método dos señales procedentes del radiotransmisor se envían simultáneamente por dos antenas separadas, una con polarización vertical y la otra horizontal.

Diversidad Angular

Las técnicas de diversidad de ángulo están basadas en ángulos diferentes en las señales de radio que llegan a la antena receptora, cuando las señales son resultado de una propagación multitrayecto.

Diversidad Combinada

En muchas configuraciones prácticas se utiliza una combinación de técnicas de frecuencia, en particular la combinación de la diversidad de frecuencia y de espacio. A diferencia de la diversidad hibrida, la combinada aplica la diversidad de frecuencia para cada diversidad espacial.

Tratamiento de la señal en sistemas con diversidad

Conjunto de operaciones realizadas con las señales por los receptores de un sistema de diversidad. • Selección por conmutación:

– Elige la señal mejor de las presentes de acuerdo con un criterio de intensidad

– Sencillez y economía – Degradación por las discontinuidades asociadas a la conmutación

• conmutación en tiempo breve (<10s) • ecualización en amplitud y fase

• Selección por combinación – Se combinan las señales en recepción después de haber sido puestas

en fase – Esto resulta complicado en RF o FI por lo que se suele trabajar en

banda base • Combinación lineal: señales se suman en tensión y ruido en potencia • Combinación de relación máxima

¡MUCHAS GRACIAS!