Conceptos Clave en Comunicaciones Móviles y PLC: Señal, Propagación y Fading

Conceptos Clave en Comunicaciones Móviles y PLC

Nivel Mínimo de Señal

Se refiere al nivel mínimo de señal (sensibilidad) que necesita recibir una antena para obtener un cierto umbral de calidad.

Diferencias y Semejanzas entre Canal de Comunicaciones Móviles y PLC

Similitudes

• Ambos son canales complicados que, en función de los parámetros, exigen procesado de señal (ecualización).
• Ambos son variantes en el tiempo.

Diferencias

• Provienen del medio físico: espacio libre con obstáculos (comunicaciones móviles) y cable de pares para transmisión eléctrica (PLC).
• La variación temporal en el canal de comunicaciones móviles se debe al movimiento del receptor/emisor (fundamentalmente, aunque puede haber múltiples efectos, como la variación de interferencia, la variación de los parámetros de propagación, etc.). En el PLC, se debe a la inserción/extracción de objetos eléctricos a la línea. Esto marca los patrones de variación temporal.
• Las distancias de cobertura y los efectos de atenuación son propios de los medios y, por lo tanto, distintos.

Factores Predominantes en las Pérdidas en las Fibras Ópticas

Los factores predominantes son:

• Atenuación:
  • Absorción (impurezas en el material de la fibra).
  • Dispersión/Scattering Rayleigh (irregularidades microscópicas en la fibra).
  • Radiación (fibras dobladas, extremos con superficies imperfectas).
  • Acoplamiento (pérdidas de alineamiento).
  • Efectos no lineales.
• Dispersión:
  • Dispersión del material o cromática (uso de las fuentes que no son monocromáticas; la absorción en bandas del ultravioleta origina un incremento en el índice de refracción).
  • Dispersión por efecto guíaonda.
  • Dispersión modal (los rayos toman diferentes caminos, lo que genera diferencias en el retardo).

Modelos de Propagación

A Gran Escala

Incluyen modelos como el de espacio libre y Okumura Hata. Predicen el comportamiento medio para distancias mucho mayores que la longitud de onda (λ). Sus características son:

• Dependencia de la distancia y de características del entorno.
• Independencia del ancho de banda.
• Útiles para modelar el alcance de un sistema de radio y planificación.

A Pequeña Escala (Fading)

Describen la variación de señales sobre distancias del orden de λ. Sus características son:

• Fading: cambios rápidos sobre distancias o intervalos de tiempo cortos.
• Multitrayecto (cancelación de fase, atenuación constante).
• Dependencia del ancho de banda de transmisión.

Difracción

Ocurre cuando el frente de la onda choca con el borde de un obstáculo. Se generan 'ondas secundarias' que se propagan en la región de sombra. Debido al mayor recorrido, se produce un desplazamiento de fase. Dependiendo del desplazamiento (h), puede haber variaciones en la señal recibida:

• Desfase múltiplo par de π radianes: interferencia constructiva.
• Desfase múltiplo impar de π radianes: interferencia destructiva.

Tipos de Fading de Pequeña Escala

La propagación multitrayecto produce:

• Dispersión en tiempo: Fading plano y fading selectivo en frecuencia.

La dispersión Doppler produce:

• Dispersión de frecuencia: Fading selectivo en tiempo (fading rápido y lento).

Ambos mecanismos son independientes entre sí. Estos efectos se pueden combinar. Por ejemplo, ocurre si la respuesta al impulso del canal es un solo impulso (fading plano), pero toma diferentes amplitudes según cuándo se aplica la excitación, y el cambio ocurre más rápido que la variación de la señal de banda base (fading rápido). Un canal selectivo en frecuencia con fading rápido presenta múltiples impulsos de respuesta a un impulso, y estos cambian más rápido que la señal transmitida.

Modelos de Canal Discreto

Son más sencillos porque resultan más fáciles y eficientes a la hora de estimar y simular su comportamiento, pero se pierde la capacidad de diseño del módem. El objetivo fundamental de este modelo es el diseño de los 'códigos de fuente y canal'. Para esto, la información que proporcionan es completa.

Clasificación de Canales

• Si BWo < BW: Desvanecimiento selectivo en frecuencia. El canal se comporta mal (hay Interferencia Intersimbólica, ISI).
• Si BWo >> BW: Desvanecimiento plano (no selectivo en frecuencia). El canal se comporta bien (no hay ISI).
• Si Tc < Ts: Desvanecimiento rápido (selectivo en el tiempo). El canal se comporta mal.
• Si Tc >> Ts: Desvanecimiento lento (no es selectivo en el tiempo). El canal se comporta bien.