FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA

ASIGNATURA:

TELECOMUNICACIONES IV

TITULO:

PROPAGACIÓN EN SISTEMAS CELULARES

INTEGRANTES:

• LEÓN HUACAL FRANKLIN ISAI

• PETROZZI PUSE RENZO

• VAZQUES VELASCO HEYSER

• GAMARRA VILCHEZ DANILO

• REGALADO CARHUAPOMA JUAN

1.- PROPAGACIÓN PARA SISTEMAS MÓVILES

Predecir el comportamiento del canal de propagación es una

tarea difícil. El canal de radio no sólo varía de acuerdo a las

particularidades del terreno sino también de acuerdo a la

velocidad del móvil.

En particular la tasa de desvanecimientos se agudiza al aumentar

la velocidad del móvil.

Su comportamiento es sumamente aleatorio, y por ende debe

estudiarse estadísticamente.

En general los mecanismos tras la propagación de ondas son la

reflexión, la difracción y la dispersión.

1.1.- Los Tres Mecanismos de

Propagación Básicos

Las Reflexiones ocurren cuando las

ondas electromagnéticas chocan contra

objetos de dimensiones muy grandes

comparadas con su longitud de onda.

Originan trayectos de propagación de diversas longitudes,

potencias diferentes y retardados unos respecto de otros,

produciendo el desvanecimiento (fading) de la señal.

La Difracción aparece cuando el trayecto de propagación radio,

entre transmisor y receptor está obstruido por un obstáculo que

presenta irregularidades agudas (aristas, esquinas), tales como

montañas y edificios

A altas frecuencias, la difracción y la reflexión dependen de la

geometría del objeto, además de la amplitud, fase y polarización

de la señal incidente

La dispersión ocurre cuando el medio a través de la cual viaja la

señal consiste de objetos con dimensiones pequeñas comparadas

con la longitud de onda, y donde el número de obstáculos por

unidad de volumen es grande (arbustos, postes, señales de

tránsito, superficies rugosas, etc.).

Los modelos que predicen en comportamiento de la intensidad

media de la señal entre el Tx-Rx para una distancia arbitraria,

generalmente grande (cientos o miles de metros) se denominan

modelos de propagación

Relaciona la intensidad de la señal entre dos puntos entre los

cuales no existe ninguna obstrucción. La ecuación de espacio

libre de Friis se expresa así:

λ: longitud de onda de la señal

d: distancia entre Tx y Rx

L: constante de pérdidas del sistema. No asociada a la

propagación. En general L≥1 se relaciona con pérdidas en

antenas, filtros y/o líneas de transmisión.

Gt,Gr: ganancias de las antenas. Pt,Pr: potencias

2.- CONCEPTO DE ZONA DE SERVICIO

2.1.- Cobertura:

La cobertura del sistema se refiere a las zonas geográficas en las que se va a prestar el servicio. La tecnología más apropiada es aquella que permita una máxima cobertura con un mínimo de estaciones base, manteniendo los parámetros de calidad exigidos por las necesidades de los usuarios. La tendencia en cuanto a cobertura de la red es permitir al usuario acceso a los servicios en cualquier lugar, ya sea local, regional, nacional e incluso mundial, lo que exige acuerdos de interconexión entre diferentes operadoras para extender el servicio a otras áreas de influencia diferentes a las áreas donde cada red ha sido diseñada.

2.2.- Capacidad.

Se refiere a la cantidad de usuarios que se pueden atender simultáneamente. Es un factor de elevada relevancia, pues del adecuado dimensionamiento de la capacidad del sistema, según demanda de servicio, depende la calidad del servicio que se preste al usuario. Esta capacidad se puede incrementar mediante el uso de técnicas tales como la reutilización de frecuencias, la asignación adaptativa de canal, el control de potencia, saltos de frecuencia, algoritmos de codificación, diversidad de antenas en la estación móvil, etc.

2.3.- Reutilización de frecuencias Esta es la técnica que permite diferenciar a los sistemas de concentración de canales frente al resto. Se trata de tomar todo el grupo de frecuencias asignado a la red y, dividiendo el grupo en varios subgrupos - celdas - y ordenándolo según una estructura celular - racimo - se pueden construir- grandes redes con las mismas frecuencias sin que estas interfieran entre sí

3.- DEFINICIÓN DE ENTORNOS CELULARES: PICO, MICRO Y

MACROCELDAS

3.1 Macroceldas

Características:

A la estación base se le conoce como BS o BTS (Base Station o

Base Transceiver Station, por sus siglas en inglés) pero según sea

la tecnología de la red de la antena, se le conoce también con

diferentes nombres: NodeB (NB) en las redes 3G y Evolved

NodeB (eNB) en las redes LTE.

Modelo de consumo de potencia

En las redes de telecomunicaciones móviles, son las radio-bases las

mayores consumidoras del recurso energético total del sistema.

En transmisiones discontinuas (DTX), la potencia requerida en la

entrada puede ser significativamente reducida en aquellas estaciones

base que traen incorporados un modo de suspensión (Sleep Mode).

• Aproximación lineal que relaciona la potencia de entrada y salida

en una radio base típica.

• En la siguiente figura se muestra una distribución típica del

consumo de potencia en una macro-estación base. Se puede

notar que gran parte de la potencia consumida corresponde al

amplificador de potencia de la radio-base debido a la

importancia de brindar cobertura adecuada a terminales

distantes. Sin embargo, la eficiencia del amplificador de poder es

muy pobre, y se degrada aún más ante situaciones de mediana o

baja carga. Esta es la razón principal del por qué el consumo de

potencia en las redes celulares, es hasta cierto punto,

independiente de la carga de tráfico.

• Introducir escalabilidad en componentes del hardware y dar

soporte mediante una gestión dinámica de potencia, permitiría

disminuir los valores en el consumo de energía, logrando

mejoras en eficiencia.

• Apagar componentes durante períodos de no operación como en

las DTX, es otra medida que debe tomarse en cuenta.

3.2.- Redes Heterogéneas

Existe una necesidad de mejorar la densidad a nivel de nodos con

el fin de mejorar la capacidad de la red.

En un despliegue escaso en macro estaciones base, añadir otro

nodo no incrementa severamente la interferencia entre celdas y

resulta sencillo densificar la zona. Sin embargo, en despliegues

que ya presenten alta densidad, densificar podría verse limitado

por una alta interferencia entre celdas.

Muchos de los desafíos involucrados con la capacidad de la red y

la tasa de transferencia de datos, pueden ser solucionados con el

empleo de estaciones base con menor potencia de transmisión

que complemente una red actual macro, permitiendo seguir el

comportamiento oferta/demanda.

Estos nodos de baja potencia se clasifican en femto y pico nodos,

y en despliegues en exteriores, la potencia de transmisión varía

entre 250 mW y aproximadamente los 2 W.

Mientras que las radio bases tradicionales transmiten a una

potencia entre los 5 W y los 40 W, siendo necesario considerar

un equipo de aire acondicionado para el amplificador de

potencia en el caso de los macro nodos.

Típicamente, la COBERTURA de una Microcelda es menos que 2

Km, de una Pico-celda es 200 metros y una Femtocelda es del

orden de 10 metros.

La mezcla de diferentes tipos de tecnología de radio y el uso de

macroceldas junto a nodos de baja potencia, trabajando en

conjunto y sin problemas, se conoce como redes heterogéneas o

HetNet.

• Según Wim Sweldens, responsable de Alcatel-Lucent para

actividades Wireless, la femtocelda/microcelda suministra más

rápidas y más económicas ganancias de capacidad de red.

• A continuación se presenta una topología de redes heterogéneas

utilizando una mezcla de nodos de alta potencia (macronodos) y

nodos de baja potencia.

4.- PARÁMETRO DE CALIDAD PORTADORA A

INTERFERENCIA C/I: SISTEMAS ANALÓGICO Y DIGITAL

¿Qué es la interferencia?

• Es cualquier señal no deseada presente en la entrada del

receptor o en su interior.

• Puede ser una copia retardada de la propia señal (multitrayecto).

• Una señal de un canal adyacente que viaja sobre el mismo enlace.

• Una señal de otro enlace o fuente de RF.

Causas de Interferencia

Internas:

• Se relacionan al propio equipamiento del sitio como osciladores

locales (LO), selectividad de los filtros, etc.

• Aspectos internos del diseño del sistema, tales como señales

reflejadas de la antena al TX, espaciamiento de frecuencias

TX/RX, relación frente/espalda (F/B) sí es repetidora,

interferencias co-canal y canal adyacente, desde el propio

sistema.

Externas:

• Incluyen las causadas por otros sistemas ya instalados y las

provenientes de otros servicios como los satélites.

• También las provenientes de un sitio distante que puede formar

parte de la misma ruta, este aspecto puede ser controlado por el

diseñador del sistema.

Tipos de Interferencia

• C/I Variable: La interferencia es constante pero el nivel de

portadora varía debido al desvanecimiento en el trayecto, el cual

debe ser independiente del desvanecimiento de la señal

interferente, provocando que el C/I varíe con el

desvanecimiento, los efectos se ven en el nivel de umbral del

receptor (el BER es alto).

• C/I Constante:

- Tanto la señal interferente como la portadora son afectadas por

la misma cantidad de desvanecimiento, este es el caso en que ambas

viajan sobre el mismo trayecto.

- Los niveles absolutos de la señal deseada y la interferente

pueden cambiar, pero la relación entre ambas se mantiene igual.

Efecto en los RX analógicos

• La interferencia disminuye la S/N teniendo un efecto directo

sobre la calidad.

Efecto en los RX analógicos

• Genera productos de Intermodulación (IMP) que degradan aún

más la señal.

• Estos productos interfieren con la portadora y sus bandas

laterales provocando la interferencia de batido de portadoras.

• Cuando las bandas laterales del canal adyacente se baten con las

bandas laterales del canal principal, resulta en batido de bandas

laterales.

Ruido en Sistemas Analógicos

• La figura muestra el efecto de incremento de ruido debido al

ruido térmico e intermodulación.

Ruido en Sistemas Analógicos

El punto de cruce es el punto de operación deseado.

La mayoría de los sistemas analógicos se diseñan para un

margen de desvanecimiento (FM: Fade Margin) usualmente de

40 dB sin importar las condiciones del enlace.

Efecto en los RX digitales

• En condición de no-desvanecimiento, son muy robustos a la

interferencia.

• Con desvanecimiento los niveles de RX se acercan a los valores

del umbral, cuando bajan más debajo de este nivel causan

problemas en el proceso de demodulación.

• El efecto de la interferencia está en términos de la relación entre

la señal deseada (portadora o Carrier) y la no deseada

(Interferencia) o C/I.

5.- ESTRUCTURAS GEOMÉTRICAS EN COMUNICACIONES

CELULARES

5.1.- GEOMETRÍA CELULAR (I)

• Forma geométrica más conveniente.

Estudio supone TX idénticos

Terreno homogéneo

Antenas omnidireccionales

Esto supone cobertura circular

Problema: solape o recubrimiento parcial

• Estructura geométrica de la agrupación

Coberturas poligonales

Polígonos: triángulo, cuadrado, hexágono

• Análisis de interferencia

Hexágono tiene mayor relación área/radio

Mínimo número de celdas necesario

• Ubicación de estaciones base

Sistema de coordenadas oblicuas u-v.

Cada vértice del triángulo es un nodo

Las estaciones base se colocan en los nodos

GEOMETRÍA CELULAR (II)

6.- ÁREA DE COBERTURA DE UNA CELDA

La red celular ideal, mostrada en los libros, tiene celdas hexagonales. En la práctica la cobertura de la celda varía considerablemente dependiendo del terreno, la ubicación de la antena, las construcciones que pudieran interferir, puntos de medición y barreras.

El otro factor que interviene considerablemente en la cobertura es la frecuencia utilizada. Puesto simple, frecuencias bajas tienden a penetrar bien obstáculos, frecuencias altas suelen ser detenidas por objetos chicos. Por ejemplo, una pared de yeso de 5 milímetros detendrá completamente la luz, pero no tendrá ningún efecto sobre ondas de radio.

El efecto de la frecuencia en la cobertura significa que diferentes frecuencias sirven mejor a diferentes usos. Frecuencias bajas, como la de 450 MHz de NMT (en inglés), dan buena cobertura en áreas campestres. La de 900 Mhz de GSM 900 es una solución apropiada para áreas urbanas pequeñas. GSM 1800 usa la banda de 1.8 GHz que ya comienza a ser limitada por paredes. Ésta es una desventaja cuando se habla de cobertura, pero es una ventaja cuando se habla de capacidad.

Las pico celdas, por ejemplo, un piso de un edificio, son posibles y la misma frecuencia puede ser usada por celdas que son prácticamente vecinas. UMTS a 2.1 GHz es similar a GSM 1800 en cobertura. A 5 GHz las redes inalámbricas 802.11a tienen ya una muy limitada capacidad para penetrar paredes y suelen ser limitadas a una sola habitación en un edificio. Al mismo tiempo 5 GHz puede penetrar fácilmente ventanas y paredes finas, por lo que son usada en WLANs.

Si sobrepasamos estos rangos la capacidad general de la red incrementa (más ancho de banda está disponible) pero la cobertura comienza a ser limitada a la línea de visión. Los enlaces infrarrojos han sido considerados para uso en redes celulares, pero su uso sigue limitado a aplicaciones punto a punto.

El área de servicio de una celda puede también variar debido a la interferencia de sistemas transmitiendo dentro y alrededor. Esto es así especialmente en sistemas basados en CDMA. El receptor requiere cierto nivel de señal/ruido. Cuando el receptor se aleja del transmisor la señal transmitida se reduce. A medida que la interferencia (riudo) crece sobre la señal recibida y no se puede aumentar más el nivel en el transmisor, ésta se corrompe y eventualmente inusable. En los sistemas basados en CDMA el efecto de la interferencia de otro transmisor móvil en la misma celda es muy marcado y tiene un nombre especial, respiro de celda.

Para ver ejemplos reales de coberturas de celdas pueden buscarse mapas provistos por operadores reales en sus sitios webs; en ciertos casos pueden marcar el sitio de los transmisores, en otros se pueden notar los puntos más fuertes de cobertura.

6.1.- Tráfico en Telecomunicaciones De acuerdo con la recomendación ITU-T B.18: en una red de telecomunicaciones, la intensidad de tráfico instantánea A(t) en un conjunto de elementos de red es el número de elementos ocupados en un instante dado. Por lo general se considera 1 hora. Pueden calcularse momentos estadísticos para un periodo de tiempo dado; por ejemplo, la intensidad de tráfico media está relacionada con la intensidad de tráfico instantánea A(t) por la siguiente expresión:

La intensidad de tráfico equivale al producto de la tasa de llegadas por

el tiempo medio de ocupación. La unidad de intensidad de tráfico

empleada habitualmente es el erlang cuyo símbolo es E.

6.2.- Erlang: Unidad de intensidad de tráfico, cuyo símbolo es E. Un erlang es la intensidad de tráfico en un conjunto de órganos, cuando sólo uno de ellos está ocupado de manera continua. Cuando el tráfico es de un (1) erlang significa que el elemento de red está totalmente ocupado durante el tiempo de medición, normalmente una hora. A parte del erlang también se usa el CCS (Centi-Call Seconds) como unidad de tráfico. 1 CCS equivale a 100 llamadas-segundos, por lo tanto el tráfico en una línea ocupada totalmente durante una hora es de 36 CCS, por lo tanto:

1erlang =36CCS

7.-DEFINICIONES DE TRÁFICO EN TELECOMUNICACIONES

Tráfico ofrecido – Tráfico que podría cursar una cantidad muy grande de elementos de red. Es el tráfico que se cursaría si no hubiese llamadas perdidas

Tráfico cursado – Es el tráfico atendido por un grupo de elementos de la red

Tráfico de desbordamiento – La parte del tráfico ofrecida a un conjunto de elementos de red que no es cursada por dicho conjunto de órganos

Tráfico Bloqueado – La parte del tráfico de desbordamiento que no es cursada por conjuntos subsiguientes de órganos

Tráfico rechazado o perdido – La parte de tráfico bloqueado que no da como resultado reintentos de llamada. Es la diferencia entre el tráfico ofrecido y el tráfico cursado y se puede reducir aumentando la capacidad del sistema El tráfico ofrecido es un concepto teórico y se utiliza sólo para propósitos de planificación teórica. Sólo el tráfico cursado es medido en la práctica y por supuesto depende de la capacidad de la red o sistema. Desde el punto de vista económico, la capacidad de la red

siempre será menor que el tráfico ofrecido, esto se debe al carácter aleatorio de las comunicaciones lo que produce que en condiciones normales de funcionamiento sólo un porcentaje de los usuarios de la red solicitan recursos a la misma. 7.1.- Unidad de Tráfico Si una línea está ocupada durante una hora entonces cursa un tráfico de 3600 llamadas-segundos que a 36 llamadas de 100 seg de duración cada una, o a cualquier otra combinación que resulte en 3600 llamadas-segundo. Si 100 usuarios solicitan una llamada con una duración promedio de 3 minutos entonces el tráfico es:

Centi-Call Seconds – CCS A parte del Erlang, también se usa el CCS (Centi-Call Seconds) como unidad de tráfico. 1 CCS equivale a una llamada con duración de cien segundos, de esta forma el tráfico en una línea ocupada totalmente durante una hora es de 36 CCS, por lo tanto

De esta forma si tenemos el tráfico en CCS, lo dividimos por 36 para obtener los Erlang respectivos. Si por el contrario, el tráfico está en Erlang lo multiplicamos por 36 para llevarlo a CCS. 7.2.- CÁLCULO DE TRÁFICO El tráfico ofrecido depende de dos factores importantes 1.- La tasa de llegada de sesiones de comunicaciones

Q [sesiones/s, sesión/min, sesión/hr] 2.- La duración promedio de cada sesión [s o min] Esto se aplica por igual para llamadas de voz o para aplicaciones de datos.

Si Q se expresa en sesión/min y µ en min, el tráfico promedio en erlang viene dado por

Ejemplo: Si en una red llegan 10 llamadas por mín. y cada una dura en promedio 3 min, entonces el tráfico promedio ofrecido a la red es de 30 erlang.

Si Q se expresa en sesión/hr y en segundos entonces el tráfico es

A pesar de que el erlang es la unidad de tráfico más usada, existen otras unidades de tráfico. El cálculo de tráfico en telecomunicaciones, también conocido como teletráfico, es un compromiso entre la cantidad de recursos disponibles pero no utilizados por los usurarios, y la misma cantidad de recursos cuando todos los usuarios los soliciten, manteniendo al mínimo la cantidad de sesiones perdidas. La estimación de la cantidad de recursos no tiene una solución única ya que depende mucho del planificar y del grado de servicio que esté dispuesto a ofrecer a los clientes. Un canal ocupado continuamente lleva un tráfico de un Erlang. 7.3.- REPRESENTACIÓN GRÁFICA DEL TRÁFICO

Los costos de una red de telecomunicaciones se pueden dividir en dos grandes partes: los costos de la infraestructura que depende de la cantidad de usuarios y los costos asociados al tráfico cursado por los usuarios. La planificación tiene por objeto minimizar los costos manteniendo un cierto grado en la calidad del servicio a los usuarios, para ello a la red debe estar bien dimensionada y se deben medir periódicamente una gran cantidad de indicadores que señalan el estado de ocupación de la red. Cuando un elemento se ocupa, las aproximas llamadas son desbordadas a otros elementos, se produce entonces el tráfico desbordado. Cuando todos los elementos están ocupados las siguientes llamadas se bloquean. Una cierta cantidad de las llamadas bloqueadas son reintentadas, las que no lo sean se consideran como rechazadas. Dependiendo del modelo de tráfico que usemos se pueden o no considerar reintento, si no aplica el reintento entonces todas la llamadas bloqueadas se convierten en rechazadas o perdidas. 7.4.- VARIACIÓN DEL TRÁFICO EN EL TIEMPO

El tráfico varía en función de diversos factores como la ubicación geográfica (urbano, suburbano, rural), si es residencial o comercial, y también varía con el tiempo. En la gráfica se muestra la variación del tráfico durante el día, la semana, un año y en varios años.

7.4.-DIVISIÓN DE CELDAS (Cell Spliting) Es el proceso por medio del cual la celda se divide en celdas más pequeñas. Se realiza con el fin de tener más canales y poder así soportar el tráfico creciente; al mismo tiempo hay que reducir la altura de la antena de la BS y la potencia de transmisión. El radio de las nuevas celdas es la mitad del radio original, y la celda original se divide en 4 celdas. Una ubicada en el centro y seis medias celdas alrededor de aquella.

7.8.-POTENCIA DE TRANSMISIÓN DESPUES DEL SPLITTING Si la celda original transmitía con una potencia PTX1, en el borde de la celda la potencia recibida es

Donde α una constante, n es el factor de pérdida con la distancia considerado igual a 4 para ambientes móviles y R1 es el radio en el borde de la celda. Si el radio de la nueva celda es R1/2, entonces la potencia recibida por el móvil será:

Independientemente del radio de la celda, los móviles deben seguir recibiendo la misma potencia, así que Igualando ambas ecuaciones podemos calcular la relación entre PTX1 y PTX2:

En general si una celda se ha subdividido N veces, el radio de las nuevas celdas, con relación a la original, es R/2N, y la potencia de transmisión es PTX2 (dBm)=PTX1 (dBm)- 12n (dB). Handover Handover o Handoff es el proceso que ocurre cuando el móvil, debido a condiciones del canal o de tráfico, migra desde la interface de aire de la BS que le está prestando servicios a otra interface de aire suministrada por otra BS. El handover se puede clasificar en dos grandes categorías: en función de la forma como el móvil deja los recursos que posee en la BS actual, y en función de las características que posee la nueva BS con relación a la actual.

El Handover se produce cuando: La MS se desplaza y debido a desvanecimiento y/o interferencia

debe cambiar de BS para obtener una señal de mejor calidad. La MS puede obtener una mayor QoS con otra BS

Si durante el proceso de HO se produce una interrupción de la comunicación la MS tiene la opción de reintentar el ranging con la nueva BS. Si esto también falla puede anular el HO con la BS actual, si está dentro del lapso de los 100 ms, si esto también falla debe iniciar el proceso de registro desde el principio. 7.9.- CLASIFICACIÓN DEL HANDOVER

HANDOVER EN FUNCIÓN DE CÓMO SE LIBERAN LOS RECURSOS: Esta categoría se refiere a la decisión que toma el móvil con relación a los recursos de radio que tiene asignados en el momento de realizar el handover; y existen dos tipos: el Handover suave (Soft Handover) y el Handover duro (HardHandover) – Hard Handover – Soft Handover HANDOVER EN FUNCIÓN DE LAS CARACTERISTICAS DE LA NUEVA BS – Handover inter frecuencia: Migración a otra celda con frecuencia distinta a la de la BS que le está sirviendo. – Handover intra frecuencia: Migración a otra celda que tiene la misma frecuencia de la BS que le está sirviendo. – Handover entre tecnologías de acceso distintas (Handover Vertical)

8.- REUTILIZACIÓN DE FRECUENCIAS Y DIVISIÓN EN CELDAS.

En los sistemas celulares, el área de cobertura de un operador es dividida en celdas. Una celda corresponde a una zona cubierta por un transmisor o una pequeña colección de transmisores. El tamaño de la celda depende de la potencia del transmisor, banda de frecuencia utilizada, altura y posición de la torre de la antena, el tipo de antena, la topografía del área y la sensibilidad del radio receptor.

Célula o celda es el área en el cual un sitio de transmisión

particular es el más probable de servir las llamadas telefónicas móviles.

Un canal de radio consiste en un par de frecuencias, una en cada dirección de transmisión, que son usadas para una operación full-duplex. Un canal de radio en particular, F1, es usado en una zona geográfica llamada celda, C1, con un radio de cobertura R. Este mismo canal puede ser usado en otra celda con el mismo radio de cobertura a una distancia D de separación (ver Figura).

Figura: La relación D/R.

Por lo anteriormente expuesto, el concepto de re-uso de frecuencias (frequency reuse) se refiere al uso de las mismas frecuencias portadoras para cubrir distintas áreas separadas por una distancia suficientemente grande para evitar interferencia co-canal.

En lugar de cubrir un área desde un único sitio de transmisión con alta potencia y alta elevación, el proveedor de servicios puede subdividir el área en sub-áreas, zonas, células o celdas en donde cada una un transmisor de menor potencia.

Las celdas con distintas letras van a ser servidas por un juego de frecuencias diferentes. Así celdas que estén suficientemente apartadas (A1 y A2) pueden usar el mismo juego de frecuencias (Figura), de esta manera, el sistema móvil basado en el concepto de celular puede atender simultáneamente una cantidad mayor de llamadas que el número total de canales asignados.

8.1.-PROPIEDADES DE LA GEOMETRÍA CELULAR:

El principal propósito de definir células es delinear zonas en las cuales cada canal es usado. Es necesario un grado de confinación geográfica del canal para evitar la interferencia co-canal.

Las zonas amorfas mostradas en la Figura 1. 2 podrían ser aceptables para sistemas que no se modifiquen. En la práctica, es necesaria una estructura geométricamente que facilite la adaptación al crecimiento del tráfico.

Si una celda está cubierta por una antena isotrópica ubicada en el centro, se puede pensar la célula como de forma circular. A este tipo de células se las conoce como células omnidireccionales En este caso, existe solapamiento o bien zonas sin cobertura, tal como se muestra en la Figura 1. 3.

Figura: Celdas formadas con antenas isotrópicas.

Un sistema podría estar diseñado con células en forma de

cuadrados o triángulos equiláteros pero, por razones de dibujo y relaciones geométricas los diseñadores de sistemas de los Laboratorios Bell adoptaron la forma de hexágono. En este caso, en una matriz de celdas no existe solapamiento ni espacios vacíos.

Al área formada por K celdas adyacentes que utilizan canales

diferentes, se lo llama cluster. Tal como se muestra en la Figura 1. 4.

Figura 1. 4: Ejemplo de cluster con K = 7.

9.- TASA DE RE-USO CO-CANAL O FACTOR DE REDUCCIÓN DE INTERFERENCIA CO-CANAL.

Dado que la misma frecuencia es usada en dos celdas diferentes

al mismo tiempo, un filtro no puede aislar la interferencia co-canal. Sólo una separación geográfica puede reducir dicha interferencia. Se define factor de reducción de interferencia co-canal o tasa de re-uso co-canal q como: Q =D/R

Esta tasa tiene impacto en dos puntos importantes del sistema: la

calidad de transmisión y la cantidad de usuarios que pueden ser atendidos por el sistema (capacidad del sistema)

Cuanto más grande es la relación D/R menor será la interferencia co-canal, por ende habrá mejor calidad de transmisión. Cuanto más pequeña sea la relación D/R más grande será la capacidad del sistema, ya que la cantidad de canales (S=N/K) asignados a una celda será mayor. Como se ve más adelante, el valor de q puede ser determinado a partir de la relación señal ruido.

La mínima distancia que permite reusar la misma frecuencia depende de muchos factores, tales como el número de celdas co-canales en la vecindad de la celda central, la característica geográfica del terreno circundante, la altura de la antena, y la potencia transmitida en cada celda.

La distancia D de reusó de frecuencia puede ser determinada mediante D =√3𝐾 R

Donde K es el número de celdas por clúster o patrón de reusó de frecuencia mostrado en la Figura

Si todas las estaciones bases transmiten con la misma potencia, entonces un incremento de K, manteniendo el radio R de la celda produce un incremento de la distancia D (distancia entre celdas co-canales). Este incremento de D reduce la posibilidad de que se produzca interferencia co-canal. Teóricamente un valor elevado de K es deseado. No obstante el número de canales asignados es fijo. Cuando K es demasiado grande, el número de canales asignado a cada una de las K celdas se hace pequeño, esto provoca una ineficiencia de trunking.

Esto se debe a que por celda es demasiado pequeño el número de usuarios que pueden comunicarse simultáneamente. El mismo principio se aplica a la ineficiencia de espectro: si el número total de canales es dividido entre dos o más redes de operadores en la misma área, se incrementa la ineficiencia de espectro ya que ahora se hace en el mejor de los casos reuso de frecuencias de la mitad del espectro.

Por todo esto es necesario encontrar el mínimo valor de K con el cual se pueden alcanzar los requerimientos de performance del sistema. Esto involucra estimar la interferencia co-canal y seleccionar la mínima distancia D de reúso de frecuencia para reducir la interferencia co-canal.

UBICACIÓN DE CELDAS CON IGUALES CANALES Para diagramar la asignación de canales en los distintos clúster, se utilizan dos números enteros: i, j con i ≥ j Desplazamiento. Llamados parámetros de Método práctico: Tomando una celda como referencia, en este caso A, se cuentan i celdas a lo largo de la cadena de hexágono partiendo de uno de los lados de la celda referencia, luego

se gira en contra de las agujas del reloj 600 y se cuentan j celdas más. La celda referencia y esta última son celdas co-canal. Las celdas co-canales también pueden encontrarse avanzando primero j celdas, luego girando y avanzando i celdas a favor de las agujas del reloj.

El número K de celdas por grupo (clúster) es un parámetro de gran interés, porque en un sistema práctico determina cuantos conjuntos de canales deben ser formados.

10.- MÉTODOS PARA MEJORAR LA RELACIÓN C/I

Para definir la calidad de la señal recibida en términos de

interferencias se utiliza la relación portadora a interferencia (C/I).

C/I está influenciado por los siguientes factores:

• La ubicación del dispositivo móvil.

• La geografía local y el tipo de dispersión.

• El tipo de antena, la elevación y posición del sitio.

• C/I debe ser lo suficiente grande para tener una comunicación

inteligible.

Se requieren nuevos mecanismos para mejorar el desempeño celular y

la capacidad. Un nuevo mecanismo es el plan de rehúso de

frecuencias direccional.

Este mecanismo proporciona una ganancia adicional a la relación

portadora/interferencia (C/I).

SECTORIZACIÓN

• Mejorar la C/I del sistema.

• Reducir la interferencia de canal adyacente y la de co-canal.

• Uso de antenas direccionales en lugar de omnidireccionales.

• Sectores de 60, 120 o 180 grados.

Estas configuraciones son utilizadas en ambientes urbanos densos. La

sectorización de 60 grados es realizada dividiendo la célula en seis

sectores. La sectorización de 120° se realiza dividiendo la célula en tres

sectores

COMPARACIÓN DE C/I: CELDA OMNIDIRECCIONAL Y

SECTORIZADA

CELDA OMNIDIRECCIONAL

CELDA DE 3 SECTORES: Es 3 veces mejor que la celda

omnidireccional: +4.8dB

CELDA DE 6 SECTORES: 6 veces mejor que la celda omnidireccional:

+7.8dB.

RELACIÓN ENTRE C/I Y TAMAÑO DEL CLUSTER

11.- CONCLUSIONES DE LA COMPARACIÓN

• A más celdas por clúster (K mayor), se tiene menos llamadas por

hora y mayor C/I.

• Para AMPS (analógico) el C/I mínimo era 16 dB; por tanto, se

usaba K = 7. Con K = 12 se perdía capacidad.

• Para GSM, el C/I mínimo es 9 dB, por tanto, se puede usar K = 3

o K = 4.

Bibliografía

http://web.educastur.princast.es/ies/rosarioa/web/departamentos/fisica/teorias_fisicas/Optica_Ondas/Reflex_Refrac_Difrac.htm

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deanlogaadigital-091128105215-phpapp01.pdf?response-content-disposition=attachment&Signature=uwGiOAnfqvFniOpstvDLI7Vrdns%3D&Expires=1408545852&AWSAccessKeyId=AKIAI6DXMWX6TBWAHQCQ