Dianamartinez grupo6 actividad 3 (2)

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
2017
MICROONDAS
ACTIVIDAD 3
Presentado por:
DIANA KATERINNE MARTINEZ
Grupo:
208018_6
Tutor
CATALINA IBETH CORDOBA
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD
2017

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CONTENIDO
INTRODUCCIÓN......................................................................................................................... 3
DESARROLLO DE LA GUIA........................................................................................................... 4
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .....................................................................................26
BIBLIOGRAFIA ..........................................................................................................................41

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INTRODUCCIÓN
Este trabajo colaborativo se abordan los conceptos básicos de las ondas microondas, así como se
planteaun desarrollode ideasmediante el cual se profundizaraenun proyectoque sea conocible
en nuestro sector y trabajar eso.

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DESARROLLO DE LA GUIA
1. Desarrollar los siguientes puntos:
a. Describa las características generales de un enlace satelital y
diagrámelo.
Un satélite puede definirse como un repetidor de radio en el cielo
(transponder), un sistema satelital consiste de un transponder, una estación
basada en tierra, para controlar su funcionamiento, y una red de usuario, de
las estaciones terrestres, que proporciona las facilidades para transmisión y
recepción del tráfico de comunicaciones, a través del sistema de satélite.
Las transmisiones de satélite se catalogan como bus o carga útil. La de bus
incluye mecanismos de control que apoyan la operación de carga útil. La de
carga útil es la información del usuario que será transportada a través del
sistema.
En el caso de radiodifusión directa de televisión vía satélite el servicio que se
da es de tipo unidireccional por lo que normalmente se requiere una estación
transmisora única, que emite los programas hacia el satélite, y varias
estaciones terrenas de recepción solamente, que toman las señales
provenientes del satélite. Existen otros tipos de servicios que son

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bidireccionales donde las estaciones terrenas son de transmisión y de
recepción.
Uno de los requisitos más importantes del sistema es conseguir que las
estaciones sean lo más económicas posibles para que puedan ser accesibles
a un gran número de usuarios, lo que se consigue utilizando antenas de
diámetro chico y transmisores de baja potencia. Sin embargo hay que
destacar que es la economía de escala (en aquellas aplicaciones que lo
permiten) el factor determinante para la reducción de los costos.
Modelos de enlace del sistema satelital
Esencialmente, un sistema satelital consiste de tres secciones básicas: una
subida, un transponder satelital y una bajada.
Modelo de subida
El principal componente dentro de la sección de subida, de un sistema
satelital, es el transmisor de la estación terrena. Un típico transmisor de la
estación terrena consiste de un modulador de IF, un convertidor de
microondas de IF a RF, un amplificador de alta potencia (HPA) y algún medio
para limitar la banda del espectro de salida (por ejemplo un filtro pasa-banda
de salida).
La Figura 1 muestra el diagrama a bloques de un transmisor de estación
terrena satelital. El modulador de IF convierte las señales de banda base de
entrada a una frecuencia intermedia modulada e FM, en PSK o en QAM. El
convertidor (mezclador y filtro pasa-banda) convierte la IF a una frecuencia
de portadora de RF apropiada. El HPA proporciona una sensibilidad de
entrada adecuada y potencia de salida para propagar la señal al transponder
del satélite. Los HPA comúnmente usados son klystons y tubos de onda
progresiva.
Transponder
Un típico transponer satelital consta de un dispositivo para limitar la banda
de entrada (BPF), un amplificador de bajo ruido de entrada (LNA), un
translador de frecuencia, un amplificador de potencia de bajo nivel y un filtro
pasa-bandas de salida.
La Figura 2 muestra un diagrama a bloques simplificado de un transponder
satelital. Este transponder es un repetidor de RF a RF.

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Otras configuraciones de transponder son los repetidores de IF, y de banda
base, semejantes a los utilizados en los repetidores de microondas.
En la Figura 2, el BPF de entrada limita el ruido total aplicado a la entrada
del LNA (un dispositivo normalmente utilizado como LNA, es un diodo túnel).
La salida del LNA alimenta un translador de frecuencia (un oscilador de
desplazamiento y un BPF), que se encarga de convertir la frecuencia de
subida de banda alta a una frecuencia de bajada de banda baja.
El amplificador de potencia de bajo nivel, que es comúnmente un tubo de
ondas progresivas (TWT), amplifica la señal de RF para su posterior
transmisión por medio de la bajada a los receptores de la estación terrena.
También pueden utilizarse amplificadores de estado sólido (SSP), los cuales
en la actualidad, permiten obtener un mejor nivel de linealidad que los TWT.
La potencia que pueden generar los SSP, tiene un máximo de alrededor de
los 50 Watts, mientras que los TWT pueden alcanzar potencias del orden de
los 200 Watts.
Modelo de bajada
Un receptor de estación terrena incluye un BPF de entrada, un LNA y un
convertidor de RF a IF. La Figura 3 muestra un diagrama a bloques de un
receptor de estación terrena típico. Nuevamente el BPF limita la potencia del
ruido de entrada al LNA. El LNA es un dispositivo altamente sensible, con
poco ruido, tal como un amplificador de diodo túnel o un amplificador
parametrico. El convertidor de RF a IF es una combinación de filtro
mezcador/pasa-bandas que convierte la señal de RF a una frecuencia de IF.

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La idea de comunicación mediante el uso de satélites se debe a Arthur C. Clarke
quien se basó en el trabajo matemático y las ecuaciones de Newton y de Kepler, y
lo unió con aplicaciones y tecnología existente en esa época (1940's). La propuesta
de Clarke en 1945 se basaba en lo siguiente:
• El satélite serviría como repetidor de comunicaciones
• El satélite giraría a 36,000 km de altura sobre el ecuador
• A esa altura estaría en órbita "Geoestracionaria"
• Tres satélites separados a 120° entre sí cubrirían toda la tierra
• Se obtendría energía eléctrica mediante energía solar
• El satélite sería una estación espacial tripulada.
Casi todos estos puntos se llevaron a cabo unos años después, cuando mejoró
la tecnología de cohetes, con la excepción del último punto. Este no se cumplió
debido al alto costo que implicaba el transporte y mantenimiento de tripulación a
bordo de la estación espacial, por cuestiones
de seguridad médica y orgánica en
los tripulantes, y finalmente por el
avance de técnicas de control remoto.

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Un satélite actúa como una estación de relevación (relay station) o repetidor. Un
transpondedor recibe la señal de un transmisor, luego la amplifica y la retransmite
hacia la tierra a una frecuencia diferente. Debe notarse que la estación terrena
transmisora envía a un solo satélite. El satélite, sin embargo, envía a cualquiera de
las estaciones terrenas receptoras en su área de cobertura o huella (footprint).
La transmisión por satélite ofrece muchas ventajas para una compañía. Los precios
de renta de espacio satelital es más estable que los que ofrecen las compañías
telefónicas. Ya que la transmisión por satélite no es sensitiva a la distancia. Y
además existe un gran ancho de banda disponible.
b. Describa las características generales de un enlace terrestre
por microondas.
Un radioenlace terrestre o microondas provee conectividad entre dos sitios
(estaciones terrenas) en línea de vista (Line – of - Sight, LOS) usando equipo de
radio con frecuencias de portadora por encima de 1 GHz. La forma de onda emitida
puede ser analógica (convencionalmente en FM) o digital.
Las principales aplicaciones de un sistema de microondas terrestre son las
siguientes:
 Telefonía básica (canales telefónicos)
 Datos
 Telégrafo/Telex/Facsímile
 Canales de Televisión.
 Vídeo
 Telefonía Celular(Troncales)

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c. Consulte y describa los pasos para diseñar un radioenlace.
La planificación del enlace radioeléctrico de un sistema de radiocomunicaciones se
inicia con el cálculo de su alcance. Para esto se debe conocer la banda de
frecuencias, las características de la zona y las especificaciones técnicas de los
equipos de radio como son la potencia del transmisor, la ganancia de las antenas,
la sensibilidad del receptor, la tasa de error, entre otras.
Inicialmente se debe realizar la elección de los equipos de radio y conocer sus
parámetros de funcionamiento, igualmente se debe determinar la ubicación de las
antenas, la correcta planificación del enlace radioeléctrico y elegir un canal libre de
interferencias.
. El estudio empírico ha proporcionado una serie de modelos, más o menos
complejos, que describen el comportamiento de las magnitudes necesarias para
describir el medio de transmisión y poder aplicar las técnicas necesarias para una
transmisión fiable de la información.
Puesto que el medio de transmisión en los sistemas de comunicaciones por radio
son las ondas radioeléctricas, es fundamental estudiar el comportamiento de los
niveles de señal y de los fenómenos que intervienen en la propagación de dichas
ondas.
d. Describa el tipo de condiciones del entorno que afecta los
radioenlaces: Espacio libre, zonas de fresnel, propagación, penetración a
medios, desvanecimientos, ecos, reflexiones, ruido, interferencias, lluvia,
absorción, y todos aquellos que considere pertinentes; incluya su descripción
matemática.

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En la propagación en espacio libre, no se tienen en cuenta los distintos fenómenos
de propagación. La atenuación de la señal es debida únicamente a la distancia. Las
zonas de fresnel o elipsoides de Fresnel, son volúmenes 3D con forma elíptica
(similar a un balón de rugby) que rodean el rayo directo entre TX y RX en un
radioenlace y que satisfacen las siguientes relaciones:
𝑇𝑋 𝑃 𝑅𝑋 − 𝑇𝑋 𝑅𝑋 = 𝑑 𝑛 − ( 𝑑1 + 𝑑2 ) = 𝑛
𝜆
2
, 𝑛 = 1,2,3…
𝑅 𝑛 = √𝑛𝜆
𝑑1 𝑑2
𝑑1 + 𝑑2
(𝑅𝑎𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑛 − é𝑠𝑖𝑚𝑎 𝑧𝑜𝑛𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑟𝑒𝑠𝑛𝑒𝑙)
La absorción, también es una condición que afecta el radioenlace, ésta ocurre
cuando un objeto disminuye la intensidad de la radiación incidente.
 El vapor de agua y oxigeno contribuyen a la atenuación de las señales.
 A frecuencias menores a los 15 GHz la atenuación es menor.
 La lluvia y niebla causa atenuación.
 El agua absorbe rápidamente las ondas electromagnéticas, así como
muchas otras substancias.
 La energía absorbida generalmente se transforma en calor
Reflexiones en la superficie terrestre, dependen de ciertos parámetros tales
como la rugosidad del terreno, la frecuencia, el ángulo de elevación, la polarización
de las ondas y características del suelo.
El coeficiente de reflexión del suelo es la relación entre el campo eléctrico reflejado
respecto al incidente.
𝚪 =
𝒁 𝑳 − 𝒁 𝟎
𝒁 𝑳 + 𝒁 𝟎

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La difracción en obstáculos: El Principio de Huygens, cuando un tren de ondas
llega a una pared en la que existe una rendija de diámetro comparable a su longitud
de onda, cada punto del frente formado en el orificio se convierte en un nuevo foco
emisor de ondas elementales, siendo la onda que los envuelve el nuevo frente de
onda.
Ejemplo de recepción de señal sin visión directa (difracción)
Atenuación troposférica
Hidrometeoros: Son concentraciones de agua o de partículas de hielo que pueden
existir en la atmósfera o depositarse en la superficie de la Tierra. Provocan
atenuación sobre las ondas radioeléctricas que se propagan, pues absorben y
dispersan la energía.
Tipos de atenuaciones
Absorción atmosférica: En trayectos troposféricos, las moléculas de O2 y H2O
absorben energía electromagnética, produciendo una atenuación que puede ser
muy elevada a ciertas frecuencias. Esta atenuación adicional sólo tiene importancia
por encima de los 10 GHz.
Hidrometeoros: Entre ellos se encuentran la lluvia, la nieve, la niebla y el granizo.
Tienen un comportamiento estadístico. La atenuación por lluvia sólo es importante
a partir de los 6 GHz.
Vegetación: Pérdida por penetración de las ondas a través de la vegetación.

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El ruido
Se entiende por ruido cualquier señal de naturaleza aleatoria que aparece
superpuesta a la señal útil y degrada su recepción. Se identifican diferentes fuentes
de ruido:
Ruido externo. Captado por la antena del receptor. Suele ser el factor más limitativo
para frecuencias bajas (inferiores a aproximadamente 30 MHz). El origen del ruido
externo puede ser:
Artificial: generado por procesos vinculados a la actividad humana (p. ej., el ruido
debido a redes de distribución eléctrica, motores, etc.).
Natural: debido a emisiones existentes en la naturaleza (p. ej., los rayos solares,
los rayos cósmicos, el ruido galáctico, etc.).
Ruido interno. Generado por los elementos del cabezal de RF del receptor. Suele
ser el factor más limitativo para frecuencias altas (superiores a aproximadamente
30 MHz). Los principales tipos de ruido interno son:
Térmico: debido al movimiento aleatorio de los electrones en el interior de la
materia. Aparece en cualquier dispositivo que presente una cierta resistividad y esté
a una temperatura distinta del cero absoluto, con independencia de que esté
conectado o no y circule por él una corriente o no.
Impulsivo (shot): consecuencia del paso de electrones a través de una barrera de
potencial. Solo aparece en dispositivos activos (semiconductores) cuando circula
corriente a través del dispositivo. Con el fin de caracterizar el ruido que afecta una
cierta comunicación, tómese como referencia la Fig. 3.

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Modelo del receptor para el cálculo del ruido
El ruido externo que se capta por la antena se caracteriza por la denominada
temperatura de ruido de antena, Ta, que se define como la temperatura física a que
debería estar una resistencia de igual valor a la resistencia de la antena para que la
potencia de ruido térmico generada por dicha resistencia fuera igual a la del ruido
externo captado por la antena. A partir de la temperatura de ruido de antena, se
formula la potencia de ruido a la entrada del receptor como:
donde K es la constante de Boltzmann de valor K = 1,38*10-23 J/K y B es el ancho
de banda del receptor. En sistemas de radiocomunicaciones móviles es habitual
suponer que Ta = To, donde To es la temperatura ambiente, de valor To = 290° K.
Por su parte, el ruido interno generado por el cabezal de RF se caracteriza por la
denominada temperatura equivalente de ruido del cabezal de RF, Te, definida como
el incremento en la temperatura de ruido que debería existir a la entrada del cabezal,
supuesto no ruidoso, para que a su salida se midiera la misma potencia de ruido
que con el cabezal real. De forma análoga, la temperatura equivalente de ruido se
suele traducir en términos del denominado factor de ruido del cabezal de RF,
definido como:

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De esta manera, la potencia de ruido a la salida del cabezal de RF es:
Donde G es la ganancia del cabezal de RF. A efectos de formulación, también se
ha introducido en la ecuación anterior el término PN, denominado potencia de ruido
equivalente a la entrada del receptor, que considera tanto el ruido externo como el
interno y que, en el caso habitual en que Ta = To, se reduce a:
Con los términos ya introducidos, tomando ahora como referencia el modelo y la
notación asociados a la Fig. 4 y considerando que el ruido introducido por el
demodulador es despreciable frente al ruido del cabezal de RF (y, si no lo fuera,
podría incorporarse dentro del factor de ruido F del mismo), la relación de señal a
ruido (signal to noise ratio o SNR) media a la entrada del demodulador sería:
A la salida del demodulador, y teniendo en cuenta que la ganancia Gd que pueda
tener el demodulador afectará, por igual, el ruido y la señal, la relación de señal a
ruido será, pues, la misma:
Finalmente, fijado un cierto objetivo de calidad, que consiste en conseguir un cierto
requerimiento de SNR mínimo a la salida del demodulador, SNRmin, la sensibilidad
del receptor se define como el nivel mínimo de potencia a la entrada del receptor,
PS, necesario para conseguir dicho objetivo, de manera que:

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Cálculo del ruido a la entrada y a la salida del demodulador
Las pérdidas de propagación
Potencia recibida en un terminal que se aleja radialmente del transmisor
La componente de pérdidas de propagación ilustrada en la figura 5, muestra
claramente la tendencia a recibir una señal cada vez más débil a medida que la
distancia d entre el emisor y el receptor aumenta, lo cual refleja la mayor atenuación
que experimenta una onda electromagnética cuando se propaga en el aire a una
mayor distancia. En general, la potencia recibida PR a una distancia d puede
expresarse como:

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donde PT es la potencia transmitida; GT y GR, las ganancias de las antenas
transmisora y receptora, respectivamente; α, el coeficiente de atenuación con la
distancia, y k, una constante de proporcionalidad, que depende de las alturas hb y
hm a que están situadas las antenas de la base y el móvil, respectivamente, así
como de la frecuencia de operación f. Habitualmente, se utiliza el término pérdidas
de propagación, L, definido en escala logarítmica como:
En caso de producirse propagación en el espacio libre, es decir, cuando emisor y
receptor están idealmente aislados de cualquier otro objeto que pueda afectar la
propagación, las ecuaciones de Maxwell permiten predecir la potencia recibida
como:
Los desvanecimientos lentos
A partir de los modelos de pérdidas por propagación, es posible determinar cuál es
el valor esperado de la potencia en función de la distancia, la frecuencia, el tipo de
terreno, etc. Sin embargo, si un terminal móvil describiera una circunferencia
alrededor de una antena transmisora omnidireccional, el valor medio de la potencia
observado variaría en función de los distintos perfiles a medida que cambiara de
posición. Esta variación se denomina desvanecimiento lento y se produce por la
ondulación del terreno y la interposición de objetos entre las antenas transmisora y
receptora.

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Terminal móvil que gira alrededor de una antena transmisora omnidireccional
En efecto, situándonos a una distancia d del transmisor en que los modelos de
pérdidas de propagación nos predicen una potencia recibida PR, que denominamos
potencia recibida nominal, el nivel medio de potencia recibida en las distintas
ubicaciones del móvil que gira alrededor de la antena (Fig. 6), denotado por Pr,
tendría típicamente la evolución que se ilustra en la Fig. 7.
Puede observarse que la señal experimenta una variación en su nivel de potencia
en función del perfil de terreno que existe en cada posición. Cuando, en su
movimiento, el terminal móvil se oculta detrás de una montaña o pasa por detrás de
un edificio en un entorno urbano, las condiciones de propagación son adversas y el
nivel de potencia experimenta una atenuación adicional, que provoca lo que se
conoce como una zona de sombra. Este tipo de fluctuaciones se denominan
desvanecimientos lentos, entendiendo por ello que la escala temporal de dichas
fluctuaciones, que viene dada, en realidad, por el tiempo que tarda el terminal móvil
a una cierta velocidad en superar el obstáculo de una cierta dimensión, puede ser
típicamente del orden de magnitud de varios segundos.
A partir de las numerosas medidas efectuadas, se ha establecido un modelo
estadístico que representa la función densidad de probabilidad de la potencia

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recibida media afectada por desvanecimientos lentos. Según este modelo, la
potencia recibida medida en W sigue una distribución de probabilidad log-normal.
De forma equivalente, al considerar la potencia recibida medida en unidades
logarítmicas (dBm), la distribución de probabilidad correspondiente es gaussiana,
de modo que su función de densidad de probabilidad es:
donde PR es el valor medio correspondiente a la potencia recibida nominal según el
modelo de pérdidas de propagación y σ es la desviación estándar. Ambos valores
están expresados en unidades logarítmicas. El valor de σ está asociado al tipo de
entorno. Los valores típicos se sitúan entre 6 y 12 dB. En entornos con muchos
edificios o zonas muy montañosas, los valores de la desviación estándar serán
próximos a los valores más elevados. Por el contrario, los valores de la desviación
más reducidos se producirán en terrenos con una variación suave del perfil, como
es el caso de un transmisor situado en la cima de una montaña con valles a su
alrededor.
La disponibilidad de un modelo estadístico permite cuantificar probabilísticamente
el comportamiento esperado de los niveles de potencia medios recibidos
localmente. De esta manera, y según la función de densidad de probabilidad de la
ecuación anterior, la probabilidad de que se reciba un nivel de potencia superior a
un determinado umbral PS vendría dada por:
La propagación multicamino
Una característica inherente a la propagación en entornos móviles es la aparición
de múltiples trayectos indirectos de propagación con reflexiones especulares o
difusas y difracciones.
En estas condiciones, la señal recibida es la suma de todas las trayectorias del
frente de onda, que incluyen reflexiones en los objetos lejanos y en los objetos

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próximos al receptor, tal como se refleja en la Fig. 8. Este fenómeno se denomina
propagación multicamino y provoca diversos efectos, como se describe a
continuación.
Debido a que las diferencias en el retardo de propagación de los diferentes frentes
de onda que constituyen la propagaciónmulticamino son muy pequeñas, los efectos
de esta última se ponen de manifiesto en escalas temporales también muy
pequeñas. Por este motivo, el análisis de la propagación multicamino sobre la señal
recibida ha de partir de un modelo de señal que tenga en cuenta las variaciones de
la señal transmitida de forma instantánea.
En este sentido, considérese la señal transmitida s(t), formada por un conjunto de
símbolos sk de duración TS, con pulso conformador p(t) y modulados sobre una
portadora a frecuencia ω o=2πfo. En general, los símbolos sk son complejos, esto
es, tienen una componente en fase y otra en cuadratura. La señal en banda base,
denotada como sx(t), y la señal s(t) finalmente transmitida por la antena con
potencia PT se expresan, respectivamente, como:

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La señal recibida r(t), resultado de la propagación multicamino, puede expresarse
como la suma de múltiples contribuciones M frentes de onda asociados a las
reflexiones en los objetos lejanos y donde cada frente de onda m ocasiona, a su
vez, Nm reflexiones en el entorno próximo del receptor. Cada reflexión (eco) n del
frente de onda m viene caracterizada por su amplitud hm,n y por su retardo de
propagación τm,n. Así, la señal recibida puede expresarse como:
Esta última relación puede expresarse como la Convolución de s(t), con una
respuesta impulsional del canal h(τ) dada por:
e. Describa los criterios de calidad que se deben tener en cuenta en
la planeación de un radioenlace: indisponibilidad, rendimiento, BER,
y todos aquellos que considere pertinentes; incluya su descripción
matemática.
La calidad de un enlace es una función del porcentaje de tiempo que la señal
recibida podría encontrarse por debajo del nivel umbral o threshold del receptor,
relativo al período de tiempo total observado. Es por esto que hay que fijar una
diferencia necesaria entre el nivel nominal de la señal y ese valor umbral conocida
como margen de desvanecimiento o margen de fading.
El threshold se define en enlaces digitales como la mínima potencia de recepción
requerida para que el demodulador trabaje a una específica tasa de error. Son dos
umbrales los que se citan normalmente, BER de 10-3 y BER de 10-6. Las
probabilidades de error para los sistemas de modulación más utilizados en los

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radioenlaces digitales, en condiciones de recepción ideales con receptor óptimo,
son función del parámetro normalizado w.
Donde 𝑒 𝑏 se refiere a la energía por bit a la amplitud máxima de la portadora, 𝑛0 es
la densidad de ruido, 𝑃𝑟 es la potencia recibida, k es la constante de Boltzmann, T0
= 290º K la temperatura de referencia, fr el factor del ruido del receptor y Vb la
velocidad binaria.
Lo primero con lo que hay que contar es con el valor de w correspondiente a la
probabilidad de error deseada según el tipo de modulación empleado y después
igualando Pr = Th comprobamos que el umbral de recepción es dependiente de:
Se denomina margen bruto de desvanecimiento a la diferencia entre las potencias
recibida y umbral. Designando al margen bruto como M3, se tiene:
Los fabricantes de equipos especifican los valores del umbral del receptor de sus
equipos de radio, relacionándolos con el ancho de banda del sistema.
Consideraciones para el cálculo de Indisponibilidad y Calidad
Uno de los objetivos de la planificación de radioenlaces digitales es obtener la
longitud óptima de vano compatible con el cumplimiento de las cláusulas de UIT-R
en cuanto a indisponibilidad y calidad. Es obvio que, cuanto mayor pueda ser dicha
longitud, se requerirán menos equipos y emplazamientos para establecer una ruta
dada, con la consiguiente ventaja económica. Tras numerosas experiencias y
mediciones, se ha llegado a la conclusión de que la propagación multitrayecto es el
factor dominante en el desvanecimiento por debajo de unos 10 GHz.
Por encima de esta frecuencia, los efectos de las precipitaciones tienden a
determinar cada vez más la longitud admisible del vano a través de los objetivos de
interrupción del radioenlace (indisponibilidad). La disminución necesaria de la
longitud del vano, al aumentar la frecuencia, reduce la severidad del

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desvanecimiento debido a la propagación por trayectos múltiples. Estas dos
principales causas de desvanecimiento suelen ser mutuamente exclusivas, por
tanto, deben sumarse los tiempos de interrupción respectivos previstos para ellas.
Como los eventos de errores que afectan a la indisponibilidad son relativamente
largos (> 10 s) y el desvanecimiento multitrayecto es de breve duración (algunos
ms), se realizan por separado las evaluaciones de indisponibilidad y de fidelidad
(calidad de error). Para la primera únicamente se considera el efecto de la lluvia por
encima de 10 GHz. Para la evolución de la calidad de fidelidad se toman en cuenta
las interrupciones breves debidas al ruido térmico, interferencias y distorsiones
provocadas por desvanecimiento selectivo.
La evolución se realiza calculando porcentajes de tiempo para cada vano y
obteniendo el porcentaje total que se compara con los objetivos. Para facilitar el
estudio de las degradaciones de la transmisión de señal para el caso de
radioenlaces digitales deben establecerse modelos de conexiones que comprendan
diferentes clases de elementos de transmisión, con una longitud determinada. Se
define con este fin el llamado Trayecto Digital Ficticio de referencia (HRDP;
Hypothetical Referente Digital Path) cuya longitud es 2.500 km. El HRDP para
radioenlaces está dividido en 9 secciones de radio digitales de unos 280 km de
longitud aproximadamente. Las secciones son homogéneas, en el sentido de que
no incluyen multiplexación/demultiplexación de las señales.
Evaluación de la indisponibilidad
La disponibilidad de un equipo o sistema es su aptitud para desempeñar la función
para la que ha sido proyectado. Se cuantifica por la probabilidad de que el sistema
se encuentre en condiciones de funcionamiento en un momento dado. Para que se
considere una situación de indisponibilidad el sistema debe permanecer no
operativo un tiempo mayor que un cierto valor de referencia T0. En este caso se dice
que el sistema está indisponible durante ese tiempo, que se computa como tiempo
de indisponibilidad. La indisponibilidad total es la suma de los intervalos te tiempo
de indisponibilidad, dividida por el tiempo de observación. El tiempo T ha de ser
suficientemente largo para obtener resultados estadísticamente significativos.

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La indisponibilidad se describe en términos de interrupciones o de una degradación
muy intensa de la señal que supone un corte del servicio. Se considera como una
interrupción, un intervalo de tiempo en el que se produce:
 Un corte parcial o total de la señal
 Aparece un ruido o una BER excesiva
 Surge una fuerte discontinuidad en la señal
 Aparece una intensa distorsión
Las interrupciones largas (Tind > To) han de tenerse en cuenta para el cálculo de la
calidad en torno a disponibilidad y las interrupciones breves (más frecuentes)
influyen en el cálculo de la calidad en cuanto a fidelidad. Las interrupciones pueden
ser causadas por:
 Fallos o averías en los equipos
 Condiciones anómalas de propagación (lluvia y desvanecimientos)
 Interferencias (internas o externas)
La indisponibilidad total de una ruta de radioenlace se desglosa en dos
componentes, indisponibilidad del equipo e indisponibilidad de propagación:
Donde,
U(L) Indisponibilidad de una ruta de longitud L
UE(N) Indisponibilidad del equipo, que se calcula por separado para cada una
de las N secciones de conmutación, sumándose las indisponibilidades parciales.
UP(V) Indisponibilidad de propagación, que se calcula por separado para
cada vano V, combinándose las indisponibilidades parciales generalmente también
de forma aditiva.
El cálculo de la indisponibilidad debida a los equipos, UE, suele ser complicado. La
ruta total de un radioenlace se divide en diferentes “secciones de conmutación”
donde, si existen radiocanales de reserva puede conmutarse la señal proveniente
de un radiocanal principal a otro de reserva si está libre. El complemento a uno de
la indisponibilidad de un equipo electrónico, es la fiabilidad. La fiabilidad está

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relacionada con el tiempo que transcurre entre averías sucesivas del equipo. Se
suele modelar este tiempo mediante una variable aleatoria con distribución
exponencial negativa de valor medio t, de forma que la densidad de probabilidad de
este tiempo es:
Al parámetro t se le denomina tiempo medio entre fallos, se designa por MTBF
(Mean Time Between Failures) y constituye una característica de cada equipo. La
probabilidad de que el tiempo entre averías sea superior a un valor dado to, será:
Para establecer la indisponibilidad del equipo es necesario introducir el concepto de
tiempo medio de reparación, que designaremos por MTTR (Mean Time to Repair),
y que es el valor medio del tiempo que transcurre entre la producción de una avería
y el restablecimiento de la operación del equipo. El MTTR depende del diseño del
equipo (facilidad de desmontaje/montaje, diagnóstico de averías, fiabilidad y calidad
de los componentes) y de la política de mantenimiento. La indisponibilidad del
equipo viene dada por:
f. Consulte y describa los dispositivos de medición y los tipos de
mediciones que se realizan en un radioenlace.
Tasa de errores de Bits (BER)
Uno de los parámetros más importantes para evaluar la calidad final de un
radioenlace de microondas, es la relación entre el número de bits con errores y el
número total de bits transmitidos en un intervalo de tiempo dado y se denomina tasa

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de errores en los bits (BER). Así, los objetivos de calidad se miden en términos de
la tasa de errores en los bits.
Fluctuación de fase
Conjuntamente con el BER la fluctuación de fase o Jitter, es uno de los parámetros
más importantes para la evaluación del radioenlace. Se define como el resultado de
pequeñas variaciones del instante de decisión, al inicio o final del bit respecto de la
posición ideal en el tiempo. Cuando esa modulación en fase interferente excede
límites de tolerancia establecidos, no es posible un reconocimiento sin errores en la
recepción.
Nivel de potencia
La potencia es el contenido de la señal distribuida en el tiempo, es un parámetro
utilizado a nivel de los bloques circuitales de frecuencia intermedia (IF) y
radiofrecuencia (RF). Se expresa en una unidad de medida llamada dBm, que está
referida a la potencia de 1 milivatio (mW), es decir, 0 dBm = 1 milivatio de potencia.
Excursión de frecuencia
Es la frecuencia de salida o entrada que tienen los diferentes módulos, su prueba
consiste en medir con un contador de frecuencia o analizador de espectro las
frecuencias de los diferentes módulos de las secciones de IF y RF.
Ancho del espectro
El ancho del espectro es la diferencia entre las frecuencias máximas y mínimas que
pueden pasar a través de un bloque circuital de un radioenlace.
Umbral de recepción
Es la potencia mínima de portadora de banda ancha a la entrada del receptor que
produce el silenciamiento del equipo, es decir, a la salida de los bloques circuitales
de recepción del equipo, no se tiene la señal enviada desde el extremo del
transmisor, sino una señal osciladora generada por el receptor.

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Perdida de retorno
Es la relación existente entre la potencia incidente sobre un bloque circuital y la
reflejada por desadaptaciones de impedancia en ese punto del circuito. La pérdida
de retorno que también es llamada coeficiente de reflexión es un parámetro útil para
establecer el grado de acoplamiento de impedancias entre dos bloques circuitales
o circuitos.
Relación de portadora a ruido (C/N)
La relación de portadora a ruido es la relación de potencia promedio de portadora
de banda ancha entre la potencia de ruido de banda ancha (el ancho de banda del
receptor).
2. De acuerdo con los conceptosdefinidos en la actividad anterior, analice
y realice el cálculo de todos los elementos necesarios en la
planificación del radioenlace del proyecto escogido por el grupo en la
fase 1, además debe actualizar la proyección de costos del proyecto.
CARACTERÍSTICAS DE LA PROPAGACIÓN
Una transmisión con RF en el espectro de las microondas requiere que la señal
transmitida alcance a la antena receptora en una trayectoria recta y limpia, es decir
sin obstáculos ni elementos que produzcan dispersión. Ésta trayectoria es conocida
como trayectoria de espacio libre. Todas las demás trayectorias son una diversidad
modal.
Para que la comunicación sea exitosa con esta trayectoria, se debe verificar que:

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Cálculo de la distancia al horizonte
Fig. 2 – Cálculo del radio horizonte
Siendo que el radio de la tierra es conocido vamos a calcular el radio horizonte y la
altura de la torre en función de él. Veamos la siguiente figura con la relación entre
radio horizonte y radio terrestre.
La distancia d que queremos calcular, es el radio horizonte y lo mediremos en Km.
La altura de la torre es H y la medimos al principio también en Km para mantener la
coherencia de las unidades.
El radio de la Tierra es r y lo consideraremos uniforme e igual a la mitad del diámetro
aparente de la Tierra aceptado como 12.827 Km, y es lo único conocido.
Esto último introduce un ligero error de cálculo respecto al radio real en ese punto,
pero el error es aún tolerable en las peores latitudes y simplifica el cálculo. Dehecho,
este error se admite en todos los cálculos geodésicos simples en los que no se hace
corrección de error por latitud.

2017
Podemos ver en la figura 2 que:
(𝑟 + 𝐻)2
= 𝑟2
+ 𝑑2
𝑟2
+ 𝑑2
= 𝑟2
+ 𝐻2
+ 2𝑟𝐻
𝑑2
= 𝐻2
+ 2𝑟𝐻
Para realizar la conversión a metros se multiplica por 0,001 cada termino de H
𝑑2
= (0,001)2
+ 2𝑟(0,001 𝐻) = (0,001𝐻)2
+ 12,827 𝐻
De este modo, la distancia d se seguirá expresando en Km cuando H se expresa en
metros.
𝑑 ( 𝐾𝑚) = √(0,001 𝐻)2 + 12,827 𝐻
La ecuación obtenida corresponde al Cálculo del radio Horizonte y permite encontrar
la distancia al horizonte tomada como trayectoria de espacio libre entre la punta de
la antena y el horizonte, en Km, para la altura a la que se encuentra la antena
expresada en metros.
Dado que el término (0,001.H)2 es un valor muy pequeño en comparación con r y d,
y despreciándolo obtenemos:
𝑑( 𝐾𝑚) = √2 ∗ 𝑟( 𝐾𝑚) ∗ 0,001(𝐾𝑚/𝑚) ∗ 𝐻(𝑚)
Operando las constantes y calculando la raíz cuadrada obtenemos:
𝑑( 𝐾𝑚) = 3,58√𝐻(𝑚)
El cálculo del alcance visual
El alcance visual se compone de la suma de los radios horizonte de cada torre.
Cuando la instalación es simétrica, es decir que ambas torres son de la misma
altura, entonces el alcance visual es 2d y se puede calcular directamente como:
𝐷( 𝐾𝑚) = 2𝑑 = 7,16√𝐻(𝑚)
Cuando la instalación no es simétrica, es decir que la torre 1 tiene una altura H1 y
una distancia al horizonte d1 y la torre 2 tiene una altura H2 y una distancia al
horizonte d2, entonces se suman los radios horizontes y se obtiene:

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𝐷( 𝐾𝑚) = 𝑑1+ 𝑑2 = 3,58√ 𝐻1( 𝑚) + 3,58√𝐻2(𝑚)
El efecto de la atmósfera
El alcance visual, independientemente del cálculo que establezcamos para el radio
horizonte, puede verse modificado por varios factores como: la interacción de la
onda con los campos gravitacionales y la refracción atmosférica, al comportarse la
atmósfera como una lente. Esto hace que algunos valores se hayan estudiado y
tabulado por el tipo de atmósfera, resultando en un coeficiente modificador del valor
3,58 del cálculo abreviado del radio horizonte. El efecto que se observa, en general,
es el achatamiento del horizonte como consecuencia de que la trayectoria de
espacio libre no ocurre en el espacio libre, sino en un medio real como la atmósfera
en la cual se verifica que el índice de refracción es distinto de 1. Esto, además de
tener un efecto sobre la velocidad de propagación del haz, genera “tubos” de
propagación en la atmósfera, que funcionan como conductores directivos, y que
inducen al haz a curvarse acompañando a la superficie de la Tierra.
Se pueden ponderar estas interacciones sobre el haz como el efecto de un factor 𝜏,
tal que:
𝑑( 𝐾𝑚) = 𝜏 𝑑 = 𝜏 3,58√𝐻(𝑚)
Se ha expresado 𝜏 como el conjunto de factores que afectan al cálculo y se
encuentra empíricamente tabulado siendo un valor importante para tener en cuenta
en el cálculo del enlace.
El producto de 𝜏 * 3,58 constituye de hecho un nuevo factor, k, al que denominamos
factor de distancia en el cálculo del radio horizonte y que sirve para un primer cálculo
rápido y práctico del alcance visual, con el fin de determinar la viabilidad del enlace.
Si bien existe una familia de valores para cada caso (tipo de atmósfera, latitud, tipo
de suelo) 𝜏 no suele ser menor que 1, cuanto menos es ≈ 99%. Por eso al aplicar 𝜏
generalmente se obtiene un k mayor, cuyo efecto sobre el radio horizonte se puede
ver en la siguiente gráfica.

2017
el cálculo abreviado del radio horizonte se puede obtener como:
𝑑( 𝐾𝑚) = 𝐾√𝐻(𝑚)
Para nuestro entorno, un valor adecuado de k puede ser 3,75, pero si no se tiene
certeza se debería trabajar con el peor valor, que es 3,56.
La corrección de altura por cota
La corrección por altura de cota se da cuando las torres no se encuentran a la misma
altura, es decir que están instaladas con una distancia entre ellas mucho menor.
Entre otras causas, se destaca la necesidad de mantener la línea de vista
despejada: si las antenas se instalaran en el límite de su alcance visual, en el
horizonte de cualquiera de ellas un obstáculo, por mínimo que sea, produciría una
obstrucción en la línea de vista, lo que en general es inaceptable para la
comunicación.
El sobredimensionamiento

2017
Para asegurarnos que la instalación funcionará, podemos acudir al
sobredimensionamiento.
Existen dos formas de analizar el sobredimensionamiento:
 Con Margen de seguridad (Ms)
 Con Factor de sobredimensionamiento (Fs)
Cálculo con margen de seguridad
El margen de seguridad es el porcentaje de altura que se puede bajar una antena y
que ésta aún siga alcanzando el objetivo, aunque sea al límite de su alcance visual.
El margen de seguridad debe ser menor que 100%. Si HC es la altura que se calcula
para que la antena alcance al objetivo, HR es la altura real que tendrá la antena
(antes de bajarla, según la definición), y Ms es el margen de seguridad, entonces:
𝐻 𝑅 =
𝐻𝑐
(1 − 𝑀𝑠)
∀ 𝑀𝑠 < 1
Cálculo con factor de sobredimensionamiento
Se define el factor de sobredimensionamiento como un factor que multiplica la altura
calculada HC para encontrar una altura real de instalación HR con el propósito de
asegurar el objetivo. Por definición este factor no debe ser menor que 1.
𝐹𝑠 mide las veces en las que está contenida 𝐻 𝐶 𝑒𝑛 𝐻 𝑅 y 𝐻 𝑅 será mayor que 𝐻 𝐶
𝐻 𝑅 = 𝐹𝑆 ∗ 𝐻 𝐶 ∀𝐹𝑆 > 1
COSTOS ACTUALIZADOS

2017
CALCULO DEL RADIO ENLACE
El diseño del radio enlace seleccionado por el grupo está comprendido entre
hospitales de la ciudad de Bogotá. En primer lugar, necesitamos conocer las
distancias entre los puntos de ubicación de las antenas.
Para el radioenlace entre los dos hospitales que mas distancia tienen y realizar su
conexión es de 20,2 km
Coordenadas de sitios de instalación lo podemos ver en la siguiente imagen con su
respectivo relevamiento del perfil del terreno.
Estación Terminal 1 Estación Repetidora 1
MATERIALES PRECIO
2 Tarjetas controladoras Soekris Engineering net 4521 2.100.000$
2 Tarjetas controladoras Soekris Engineering net 4511 2.100.000$
6 Tarjetas PCMCIA 1.620.000$
4 Memorias Compact Flash 32GB 687.000$
6 Cables coaxial BWC - 400 (12,1m) 900.000$
6 Pigtail MMCX 200.000$
3 Antenas HG2424G (24dB) 945.000$
Estación Repetidora 2 Estación Terminal 2 3 Antenas HG2419G (19 dB) 945.000$
6 Lightining Protector (Pararayos) 720.000$
10.217.000$
Costos de instalación y mano de obra (2 Terminales y 2 Repetidoras) 7.000.000$
Mantenimiento 600.000$
Accesorios Adicionales 200.000$
7.800.000$
Costos Adicionales

2017
Por lo que se puede apreciar hay una visión directa al parecer todo puede funcionar
con una altura de antena apropiado y quedaran pocos puntos ciegos de señal.

2017
Los elementos pueden ser divididos en 3 partes principales:
1. El lado de Transmisión con potencia efectiva de transmisión.
2. Pérdidas en la propagación.
3. El lado de Recepción con efectiva sensibilidad receptiva (effective receiving
sensibility).
Un presupuesto de radio enlace completo es simplemente la suma de todos los
aportes (en decibeles) en el camino de las tres partes principales.
Potencia del transmisor [dBm] – Pérdida en el cable TX [dB] + ganancia de antena
TX [dBi] – Pérdidasen la trayectoria en el espacio abierto [dB] + ganancia de antena
RX [dBi] – Pérdidas en el cable del RX [dB] = Margen – Sensibilidad del receptor
[dBm].
La siguiente sección presenta cada elemento del presupuesto del radio enlace.

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Potencia de Transmisión (Tx)
La potencia de transmisión típica en los equipos IEEE 802.11 varía entre 15 – 26
dBm (30 – 400 mW). Por ejemplo, en la Tabla 1, vemos la hoja de datos de una
tarjeta IEEE 802,11a/b: Protocolo Potencia pico [dBm] Potencia pico [mW]
En este caso la potencia de transmisión es de 10w
Pérdida en el cable
Las pérdidas en la señal de radio se pueden producir en los cables que conectan el
transmisor y el receptor a las antenas. Las pérdidas dependen del tipo de cable y la
frecuencia de operación y normalmente se miden en dB/m o dB/pies.

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Pérdidas en los conectores
Estime por lo menos 0,25 dB de pérdida para cada conector en su cableado
Ganancia de antena
La ganancia de una antena típica varía entre 2 dBi (antena integrada simple) y 8 dBi
(omnidireccional estándar) hasta 21 – 30 dBi (parabólica). Tenga en cuenta que hay
muchos factores que disminuyen la ganancia real de una antena.
Pérdidas de propagación
Las pérdidas de propagación están relacionadas con la atenuación que ocurre en la
señal cuando esta sale de la antena de transmisión hasta que llega a la antena
receptora.
Pérdidas en el espacio libre
La mayor parte de la potencia de la señal de radio se perderá en el aire
La Pérdida en el Espacio libre es proporcional al cuadrado de la distancia y también
proporcional al cuadrado de la frecuencia. Aplicando decibeles, resulta la siguiente
ecuación:
𝑃𝐸𝐴(𝑑𝐵) = 20𝑙𝑜𝑔10(𝑑) + 20𝑙𝑜𝑔10(𝑓) + 𝐾
d = distancia
f = frecuencia

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K = constante que depende de las unidades usadas en d y f
Si d se mide en metros, f en Hz y el enlace usa antenas isotrópicas, la fórmula es:
𝐹𝑆𝐿(𝑑𝐵) = 20𝑙𝑜𝑔10(𝑑) + 20𝑙𝑜𝑔10(𝑓) − 187.5
Zona de Fresnel
Teniendo como punto de partida el principio de Huygens, podemos calcular la
primera zona de Fresnel, el espacio alrededor del eje que contribuye a la
transferencia de potencia desde la fuente hacia el receptor.
La siguiente fórmula calcula la primera zona de Fresnel:
d1 = distancia al obstáculo desde el transmisor [km]
d2 = distancia al obstáculo desde el receptor [km]
d = distancia entre transmisor y receptor [km]
f = frecuencia [GHz]
r = radio [m]
Si el obstáculo está situado en el medio (d1 = d2),
la fórmula se simplifica:

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Tomando el 60% nos queda:
Con lo anterior y gracias al programa radio mobile se obtiene

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Se desarrolló cada punto de una manera asertiva en todos los ítems que se plantearon y se dio a
conocer una idea propuesta para que todos logremos observar los problemas que se puedendar
solución con un sistema de comunicación por microondas.
Se logra observar cada elemento real para la comunicación y una aproximación de costos reales.
Se establece los cálculos que se necesitan para la realización del radio enlace

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BIBLIOGRAFIA
http://www.mintic.gov.co/portal/604/articles-9301_recurso_1.pdf
http://www.eltiempo.com/archivo/documento/CMS-14184675
http://repositorio.untecs.edu.pe/bitstream/UNTELS/114/1/Ramos_Fernando_Trabajo_de_Investi
gacion_2014.pdf

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