Universidad Aquino Bolivia Integrantes: Pamela Huaycho Rodrigo Rojas.
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Universidad Aquino BoliviaIntegrantes:Pamela HuaychoRodrigo Rojas
INTRODUCCION Un modelo de propagación es un
conjunto de expresiones matemáticas, diagramas y Algoritmos usados para representar las características de radio de un ambiente dado.
Modelos de propagación
Modelos de propagación
Tipos de modelosSegún la precisión del modelo, de pueden diferenciar los siguientes tipos:
Modelos empíricos o estadísticos Modelos teóricos Modelos deterministas
Modelos de propagación
Modelo empírico
Basado en
medidas experime
ntales
Modelo Semi-
Empirico
Modelo determinístico
Factores de
corrección empíricos
Basado en
leyes físicas
SI
NO
NO
SI
Modelos de propagación
Modelo Empírico:•Hata •Okamura•Leyes de potencia
Modelo Semi – empírico:•Walfisch•Ikegami•Longley Rice
Modelo Determinista:•Friis•Difraccion por objetos delgados•Dos rayos
Modelos de propagación
MODELO DE OKUMURA Es un modelo utilizado para la predicción de
la pérdida de propagación en áreas urbanas. Es un conjunto de curvas que proporcionan:
Presenta la atenuación adicional a espacio libre, para terreno suave y entorno urbano
No se basa en ningún modelo físico Curvas para frecuencias de 150 a 1500 MHz Curvas para terreno rugoso y suave Altura de antena de RB aprox. 200 m.
El modelo se expresa como
• L50 son las pérdidas por propagación al 50 % de recepción de la señal.
• LF pérdidas en espacio libre. • G(hte) ganancia de la antena transmisora
(dB) • G(hre) ganancia de la antena receptora. • GAREA ganancia del entorno.
AREAreteMUF GhGhGdfALdBL )()(),()(50
OKUMURA GRÁFICA DE ATENUACIÓN
MODELO HATA
En este modelo se obtiene una formula empírica para las pérdidas por propagación a partir de las mediciones hechas por Okumura.
Áreas De Predicción Categorizadas Por El Tipo De Terreno Área urbana: Grandes ciudades con altas
edificaciones y casas con 2 o más pisos, o donde existen una gran concentración de casas.
Área suburbana: Ciudades o carreteras en donde hay árboles y casas en forma dispersa, existen obstáculos cerca del usuario pero no provocan congestión.
Área abierta: Son los espacios abiertos sin grandes árboles o edificaciones en el camino de la señal.
f : frecuencia Ht: altura de tx (30 a 200m)Hm: altura del receptor (1 a 10 m)d : distancia (1 a 20 km)
EL MODELO EGLI
El modelo Egli es un modelo del terreno para la propagación de radio frecuencia
Se predice la pérdida total de la ruta de un enlace punto a punto
Normalmente se usa al aire libre para la línea de transmisión de la vista, este modelo proporciona la pérdida en el camino como una sola cantidad.
El modelo Egli suele ser adecuado para los escenarios de la comunicación celular en el que se fija una antena y el otro es móvil.
Sin embargo, el modelo no toma en cuenta los viajes a través de alguna obstrucción vegetativa, tales como árboles o arbustos.
EL MODELO EGLI
Este modelo permite tener una aproximación rápidamente:
El modelo Egli se expresa formalmente como:
EL MODELO EGLI
Donde, GT = Ganancia de la antena de estación base.
Unidad: dimensiones GR = Ganancia de la antena de la estación móvil.
Unidad: dimensiones ht = altura de la antena de estación base. Unidad:
metro (m) hr = Altura de la antena de la estación móvil. Unidad:
metro (m) d = Distancia desde la antena de estación base.
Unidad: metro (m) f = frecuencia de transmisión. Unidad: megahercios
(MHz)
EL MODELO EGLI
Modelo de Walfisch-Bertoni
Modelo de walfisch - Bertoni
Es valido cuando no existe línea de viste entre la estación base y el móvil.
Los edificios son modelados como un conjunto de pantallas de difracción y absorción.
Se consideran edificios de una altura y anchura uniforme.
Requiere que la antena transmisora este por encima del techo mas alto.
Perdidas por trayectoria
f: frecuencia en MHz.d: distancia entre el Tx y el Rx en Km.H: Altura promedio de la antena con respecto de la altura de los edificios.A: variable que expresa la influencia de los edificios en la señal.
Parámetros del modelo walfisch - Bertoni
Influencia de los edificios en la señal
Parámetros del modelo walfisch - Bertoni
hb: Altura del edificio en metros.hr: Altura del receptor en metros.b: espacio entre los edificios.
MODELO IKEGAMI El modelo de Ikegami es anterior al modelo
de Walfisch. Es también un modelo empírico pero con basado en la teoría de geométrica de rayos.
En el modelo de Ikegami solo toman en cuenta las dos contribuciones del primer rayo difractado 1 y el secundo rayo 2
MODELO IKEGAMI
Las pérdidas se calculan como:
MODELO IKEGAMI
Con el ángulo de calle, Lr son las perdidas por reflexión, y W la anchura de la calle
El modelo del cost 231 se apoya en los dos modelos anteriores para predecir las perdidas.
Se traduce en la suma de las perdidas por espacio libre Lb con las pérdidas de los modelos de Ikegami y un modelo extendido de Walfisch-Bertoni. Tenemos para el LOS:
MODELO COST 231
Las pérdidas totales se computan para el caso NLOS:
MODELO COST 231
con Lrts son las perdidas del modelo de Ikegami (Roof to Street) y en el otro caso las perdidas del modelo de Walfisch (multiple screen diffraction).
El modelo Longley-Rice predice la posible propagación a larga-media distancia sobre terreno irregular.
Fue diseñado para frecuencias entre los 20MHz y 20GHz, para longitudes de trayecto de entre 1 y 2000 Km.
MODELO LONGLEY – RICE
También es un modelo estadístico pero toma en cuenta muchos más parámetros para el cálculo de las pérdidas:
◮ Altura media del terreno (ondulación) ◮ Refracción de la troposfera ◮ Perfiles del terreno ◮ Conductividad y permisividad del suelo ◮ Clima
MODELO LONGLEY – RICE
Polarización: debe especificarse si se trabaja con polarización horizontal o vertical. El modelo de Longley-Rice asume que ambas antenas tienen la misma polarización, vertical y horizontal.
Refractividad: la refractividad de la atmósfera determina la cantidad de “bending” o curvatura que sufrirán las ondas radio.
MODELO LONGLEY – RICE
En otros modelos, el parámetro de refractividad puede introducirse como la curvatura efectiva de la tierra, típicamente 4/3 (1.333).
Para el modelo Longley-Rice, hay tres formas de especificar la refractividad.
MODELO LONGLEY – RICE
Se puede introducir el valor de refractividad de superficie, típicamente en el rango de 250 a 400 Unidades de n.
Una curvatura efectiva de la tierra de 4/3 (=1.333) corresponde a una refracrtividad de superficie de valor aproximadamente 301 Unidades de n.
MODELO LONGLEY – RICE
Longley y Rice recomiendan este último valor para condiciones atmosféricas promedio.
Se dice que la onda está en condiciones de k = 4/3, que es el valor para una atmósfera estándar, ya que de acuerdo a valores experimentales se encontró que éste era el valor medio.
MODELO LONGLEY – RICE
El factor k multiplicado por el radio terrestre da el radio ficticio de la Tierra.
La relación entre los parámetros “k” y “n”, viene dada por la siguiente expresión:
MODELO LONGLEY – RICE
Para el cálculo de las perdidas el modelo usa la teoría de la difracción, la refracción troposférica
Las perdidas adicionales están basadas en medidas tomadas en varias situaciones.
MODELO LONGLEY – RICE
MODELO LONGLEY – RICE
MODELO DE FRIIS
El modelo de propagación en “espacio libre” se utiliza para predecir el nivel de potencia recibido en cierta ubicación, cuando no existe ningún objeto cercano al enlace
Esto es una condición mucho más exigente que la conocida como “línea-de-vista” (line-of-sight, LOS) entre el transmisor (Tx) y receptor (Rx)
MODELO DE FRIIS
Un enlace puede ser LOS, pero ello no impide que objetos cercanos produzcan reflexiones que puedan afectar la señal que se propaga en el trayecto directo.
El modelo de propagación de espacio libre es sin embargo una buena referencia de comparación para enlaces más complejos y es además bastante exacto cuando el efecto de elementos cercanos no es significativo, como ocurre por ejemplo en los enlaces satelitales.
MODELO DE FRIIS El modelo predice que la potencia disminuye en
función de la separación “d” entre el Tx y Rx, de acuerdo a la “ecuación de Friis”:
donde Pt es la potencia transmitida Pr(d) es la potencia recibida Gt es la ganancia de la antena de transmisión Gr es la ganancia de la antena de recepción d es la separación Tx-Rx en metros L son las pérdidas del sistema no relacionadas a la
propagación λ es la longitud de onda de la señal electromagnética en
metros
MODELO DE FRIIS Las pérdidas de trayecto representan la
atenuación de la señal como una magnitud expresada en dB, y están definidas como la diferencia entre la potencia transmitida y recibida de acuerdo a la ecuación
MODELO DIFRACCION POR OBJETOS DELGADOS
El estudio del obstáculo agudo o filo de cuchillo puede hacerse mediante tres casos.
El 1roes cuando obstáculo está por encima de la línea de vista
haciendo que las pérdidas generadas por difracción sean superiores a 6dB.
MODELO DIFRACCION POR OBJETOS DELGADOS El segundo caso, se indica cuando el
obstáculo esta justo a la altura del rayo directo, con lo cual se obtiene una h=0 y un q = 0, además de u =0, obteniendo una pérdidas de 6dB.
El tercer caso puede observarse en la figura siguiente,
MODELO DIFRACCION POR OBJETOS DELGADOS
donde el obstáculo está por debajo de la línea de vista
las pérdidas se reducen a 0dB.
MODELO DIFRACCION POR OBJETOS DELGADOS
MODELO DE DOS RAYOS
El modelo de Dos Rayos de reflexión terrestre es un modelo muy útil que se basa en óptica geométrica
considera tanto la transmisión directa como una componente de propagación reflejada en la tierra entre el transmisor y el receptor
MODELO DE DOS RAYOS
Se puede considerar que este modelo de gran escala es uno de los más adecuados para predecir la potencia de la señal en distancias de varios kilómetros tomando en cuenta que la antena del sistema celular debe tener una altura mínima de 50 metros.
MODELO DE DOS RAYOS
MODELO DE DOS RAYOS
El segmento de separación entre transmisor y receptor puede considerarse plano, ya que en la mayoría de los sistemas celulares la distancia real entre el transmisor y receptor es de unas cuantas decenas de kilómetros.
MODELO DE DOS RAYOS
La potencia recibida a una distancia d proveniente del transmisor puede ser expresada Como:
MODELO DE DOS RAYOS
La ecuación final expresada en decibeles (dB) es:
CONCLUSIONES Los modelos de propagación se pueden
clasificar en base al tipo de ambiente ya sea para ambientes cerrados o abiertos
Telefonía celular en la banda de UHF se consideran modelos de propagación para ambientes urba.nos
Recomendaciones
La recomendación de la ITU-R recoge todos los aspectos anteriores para la estimación de las perdidas. Se basa en varios modelos según el tipo de escenario (con vista directa, con difracción ect).
También recoge modelos de dispersión multitrayecto y valores típicos de dispersión.