ITU-R F 1096-1 SPANISH-2011 Methods of calculating line-of-sight interference into fixed wireless systems to account for terrain scattering《地形散射给固定无线系统带来的视线干扰的计算方法》.pdf

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1、 Recomendacin UIT-R F.1096-1(04/2011)Mtodos de clculo de la interferenciacon visibilidad directa causadaa sistemas inalmbricos fijos que hande utilizarse para tener en cuentala dispersin en el terrenoSerie FServicio fijoii Rec. UIT-R F.1096-1 Prlogo El Sector de Radiocomunicaciones tiene como cometi

2、do garantizar la utilizacin racional, equitativa, eficaz y econmica del espectro de frecuencias radioelctricas por todos los servicios de radiocomunicaciones, incluidos los servicios por satlite, y realizar, sin limitacin de gamas de frecuencias, estudios que sirvan de base para la adopcin de las Re

3、comendaciones UIT-R. Las Conferencias Mundiales y Regionales de Radiocomunicaciones y las Asambleas de Radiocomunicaciones, con la colaboracin de las Comisiones de Estudio, cumplen las funciones reglamentarias y polticas del Sector de Radiocomunicaciones. Poltica sobre Derechos de Propiedad Intelect

4、ual (IPR) La poltica del UIT-R sobre Derechos de Propiedad Intelectual se describe en la Poltica Comn de Patentes UIT-T/UIT-R/ISO/CEI a la que se hace referencia en el Anexo 1 a la Resolucin UIT-R 1. Los formularios que deben utilizarse en la declaracin sobre patentes y utilizacin de patentes por lo

5、s titulares de las mismas figuran en la direccin web http:/www.itu.int/ITU-R/go/patents/es, donde tambin aparecen las Directrices para la implementacin de la Poltica Comn de Patentes UIT-T/UIT-R/ISO/CEI y la base de datos sobre informacin de patentes del UIT-R sobre este asunto. Series de las Recome

6、ndaciones UIT-R (Tambin disponible en lnea en http:/www.itu.int/publ/R-REC/es) Series Ttulo BO Distribucin por satlite BR Registro para produccin, archivo y reproduccin; pelculas en televisin BS Servicio de radiodifusin sonora BT Servicio de radiodifusin (televisin) F Servicio fijo M Servicios mvile

7、s, de radiodeterminacin, de aficionados y otros servicios por satlite conexos P Propagacin de las ondas radioelctricas RA Radio astronoma RS Sistemas de deteccin a distancia S Servicio fijo por satlite SA Aplicaciones espaciales y meteorologa SF Comparticin de frecuencias y coordinacin entre los sis

8、temas del servicio fijo por satlite y del servicio fijo SM Gestin del espectro SNG Periodismo electrnico por satlite TF Emisiones de frecuencias patrn y seales horarias V Vocabulario y cuestiones afines Nota: Esta Recomendacin UIT-R fue aprobada en ingls conforme al procedimiento detallado en la Res

9、olucin UIT-R 1. Publicacin electrnica Ginebra, 2011 UIT 2011 Reservados todos los derechos. Ninguna parte de esta publicacin puede reproducirse por ningn procedimiento sin previa autorizacin escrita por parte de la UIT. Rec. UIT-R F.1096-1 1 RECOMENDACIN UIT-R F.1096-1 Mtodos de clculo de la interfe

10、rencia con visibilidad directa causada a sistemas inalmbricos fijos que han de utilizarse para tener en cuenta la dispersin en el terreno1(Cuestin UIT-R 129/9) (1994-2011) Cometido Esta Recomendacin est destinada al clculo de la repercusin de una superficie terrestre a efectos de la formacin de seal

11、 de interferencia para los sistemas inalmbricos fijos. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que la interferencia proveniente de otros sistemas inalmbricos fijos y de otros servicios pueden afectar la calidad de funcionamiento de un sistema inalmbrico fijo con visibilidad dir

12、ecta; b) que la seal de la antena transmisora de un sistema puede propagarse como interferencia a la antena receptora del otro sistema por un trayecto de crculo mximo con visibilidad directa (LoS); c) que la seal de la antena transmisora de un sistema puede propagarse como interferencia a la antena

13、receptora del otro sistema por un mecanismo de dispersin en los accidentes naturales o artificiales de la superficie de la Tierra; d) que las regiones del terreno que producen el acoplamiento de esta interferencia pueden no estar cerca del trayecto de crculo mximo, pero para producirlo tienen que se

14、r visibles desde la antena transmisora interferente y desde la antena receptora del sistema interferido; e) que la potencia de la interferencia debida a la dispersin en el terreno puede ser mucho mayor que la que se recibe por el trayecto de crculo mximo entre las antenas; f) que existen tcnicas efi

15、caces para calcular la potencia de la interferencia debida a la dispersin en el terreno, recomienda 1 que en los clculos de la potencia de interferencia se incluyan, si son pertinentes, los efectos de la dispersin en el terreno cuando la interferencia se debe a seales de la antena transmisora de un

16、sistema captadas por la antena receptora de otro y cuando se cumplan una, o ambas, de las dos condiciones siguientes (vase la Nota 1): 1.1 existe un trayecto de propagacin con LoS entre la antena transmisora del sistema interferente y la antena receptora del sistema interferido; 1.2 existen accident

17、es naturales o artificiales en la superficie de la Tierra que son visibles tanto desde la antena transmisora interferente como desde la antena receptora interferida; 1La Recomendacin UIT-R PN.452 (Procedimiento de prediccin para evaluar la interferencia entre estaciones situadas en la superficie de

18、la Tierra a frecuencias superiores a unos 0,1 GHz) de la Comisin de Estudio 3 de Radiocomunicaciones trata de otros mecanismos de propagacin. 2 Rec. UIT-R F.1096-1 2 que para calcular la contribucin de interferencia debida a la dispersin en el terreno se utilicen los mtodos que figuran en el Anexo 1

19、. NOTA 1 Los mtodos de clculo descritos en esta Recomendacin no se aplican a las reflexiones especulares ni a la propagacin por difraccin. Anexo 1 Interferencia causada a los sistemas inalmbricos fijos por la dispersin en el terreno 1 Introduccin Se ha determinado que la dispersin en el terreno es u

20、n mecanismo de interferencia especialmente importante para el acoplamiento de interferencia entre dos sistemas de relevadores radioelctricos cuando sendos trayectos de stos se cruzan sobre un punto del terreno que es visible tanto desde la antena transmisora de un salto de uno de ellos como desde la

21、 antena receptora de un salto del otro. En este caso, los lbulos principales de las dos antenas se acoplan sobre una zona de terreno comn, y la interferencia es anloga a los ecos parsitos de tierra recibidos por un sistema de radar biesttico. En el pasado, la interferencia entre sistemas inalmbricos

22、 fijos se determinaba por clculos basados en el mecanismo de propagacin a lo largo del crculo mximo cercano, que incluye los trayectos con LoS, los efectos de la refraccin atmosfrica, la difraccin por la superficie de la Tierra y la dispersin troposfrica. Estos mtodos del crculo mximo, combinados co

23、n el acoplamiento de los lbulos laterales de las antenas, fueron utilizados durante muchos aos por diversas administraciones para determinar las interferencias internas y externas en sistemas inalmbricos fijos terrenales. Las mediciones en condiciones reales efectuadas durante los ltimos aos indican

24、 que la propagacin por el crculo mximo contribuye a menudo en mucho menor grado a la interferencia que la dispersin en el terreno. En contraste con la interferencia entre sistemas, las discrepancias entre las predicciones basadas en la propagacin por el crculo mximo y las mediciones son ms reducidas

25、 en el caso de la interferencia interna de un sistema, que suele producirse principalmente entre dos saltos adyacentes de una misma ruta. En el caso de interferencia entre una estacin terrena y una estacin terrenal, puede producirse tambin un acoplamiento entre el haz principal de la antena terrenal

26、 y los lbulos laterales de la antena terrena en la zona que circunda la estacin terrena. En funcin de la geometra del caso, el mecanismo de interferencia predominante puede ser la dispersin en el terreno o el acoplamiento a lo largo del arco de crculo mximo. Rec. UIT-R F.1096-1 3 2 Modelo matemtico

27、de la dispersin en el terreno La potencia interferente, Pr, producida por la potencia de radiacin de la antena transmisora, Pt, a travs del mecanismo de dispersin en el terreno, puede calcularse por la siguiente ecuacin aplicable al radar biesttico: ()2trrt e322trGGP=P dA4RR, (1) donde t y r represe

28、ntan el transmisor y receptor respectivamente, G(, ) son las respectivas ganancias de potencia de antena en direccin de los elementos dispersores en la zona de dispersin elemental d Ae, representa el acimut y la elevacin con respecto al eje de la antena (vase la Fig. 1), Rty Rrrepresentan las respec

29、tivas distancias en lnea recta desde las antenas al dispersor, es la longitud de onda, e es el coeficiente de dispersin modificado que describe la energa incoherente dispersada por la zona elemental. La zona elemental d Aese define como la superficie mnima del dispersor que es perpendicular al vecto

30、r oblicuo del transmisor o del receptor. En la ecuacin (1) se supone que los campos dispersados por diferentes zonas u objetos no son coherentes, y que la regin contiene todas las regiones elementales que contribuyen a la energa dispersada recibida. Al resolver la integral para una parte de la super

31、ficie de la Tierra, es necesario determinar el ensombrecimiento de las zonas elementales individuales. Slo contribuirn las zonas no ensombrecidas que son visibles tanto desde la antena transmisora como desde la receptora. La comparacin de los valores de interferencia medidos y calculados ha mostrado

32、 que se puede suponer que el coeficiente de dispersin modificado, , es constante en zonas de terreno bastante grandes. En el cuadro 1 figuran valores caractersticos de , determinados por una administracin para diversos tipos de utilizacin del terreno. FIGURA 1 Dispersin debida al terreno TxRtRrRxPor

33、cin del dispersor elementalvisible desde y T xRxTerreno4 Rec. UIT-R F.1096-1 CUADRO 1 Tipo de dispersor (dB) Tipos de utilizacin del terreno (segn la base de datos de Estados Unidos de Amrica) residencial urbana comercial y servicios bosque de follaje caduco bosque mixto 8 7 16 20 Estructuras constr

34、uidas por el hombre, segn la base de datos de la Administracin Federal de la Aviacin 10,4 La integral de la ecuacin de la potencia interferente (1) se puede expresar como una suma finita: () ()() ()tirirt ie,i22tiriGpGpP =C ARpRp(2) 23(4 )ttCP=(3) donde: i: coeficiente de la i-sima clula pi: punto m

35、edio de la clula, y Ae,i: superficie efectiva de la i-sima clula contenida en el universo de clulas, . Las mediciones de interferencia efectuadas a una frecuencia fija suelen presentar fluctuaciones en el tiempo en torno al valor medio calculado por la ecuacin (2). Esto se debe al movimiento de obje

36、tos dispersantes como son los rboles y la vegetacin o a variaciones temporales de las condiciones atmosfricas que pueden producir variaciones de amplitud y fase entre los ecos de diferentes zonas de dispersin. Anlogamente, se observan fluctuaciones en torno al mismo valor medio cuando cambia la frec

37、uencia portadora utilizada en el experimento. Afortunadamente, en el caso importante de la interferencia entre sistemas radioelctricos digitales, slo tiene importancia el valor medio dado por la ecuacin (2). Pero si la fuente de interferencia es la potente portadora de una seal MF de bajo ndice, hay

38、 que tener en cuenta las fluctuaciones de esta portadora por encima de la media (refuerzos). 2.1 Aplicacin del modelo Las limitaciones prcticas de los recursos informticos imponen un lmite al tamao fsico de la parte de la regin a la cual se aplicar la integral. Un mtodo es tomar como regin de integr

39、acin un cuadriltero en la superficie de la Tierra definido por la interseccin de un sector acimutal centrado en la antena de transmisin interferente con un sector acimutal centrado en la antena de recepcin interferida. En la Fig. 2 se muestra este tipo de regin, donde el trayecto de la estacin 1 a l

40、a estacin 4 intersecta el trayecto de la estacin 3 a la estacin 2, lo que hace que la estacin 1 produzca interferencia a la estacin 2 por dispersin en el terreno. Los sectores deben estar centrados en el acimut del haz principal de las respectivas antenas y pueden incluir los acimuts en que la ganan

41、cia directiva en la direccin acimutal no sea mayor de, por ejemplo, unos 30 dB por debajo de la ganancia mxima. En el 3.1 se describe la solucin de la integral de interferencia para una regin de tales caractersticas. Rec. UIT-R F.1096-1 5 Las tcnicas de acotamiento ofrecen un medio menos arbitrario

42、y ms exacto y eficaz de evaluar la potencia de la interferencia por dispersin. Dado que la mayor parte de la energa recibida, que ha sido dispersada por el terreno, proviene generalmente de la dispersin en regiones cercanas a la interseccin de los haces principales de las antenas interferente e inte

43、rferida, slo se requiere una integracin exacta en la proximidad de esta interseccin. La contribucin del resto de se puede determinar mediante una cota superior. En el 3.2 se describe la aplicacin de las tcnicas de acotamiento. Una zona de terreno elemental slo puede hacer una contribucin distinta de

44、 cero a la integral de interferencia si no est en sombra. Es decir, debe ser visible desde las antenas transmisora y receptora. Al evaluar el ensombrecimiento de una zona elemental es necesario considerar el macroensombrecimiento y el microensombrecimiento. En el macroensombrecimiento, un elemento n

45、o es visible debido a la obstruccin causada por un terreno elevado cercano a una de las antenas; en el microensombrecimiento, el elemento no presenta una superficie efectiva Ae,ia una de las antenas debido a su orientacin. Las condiciones necesarias para determinar si una regin elemental est afectad

46、a o no por macro o microensombrecimiento se describen en los 4.1 y 4.2. FIGURA 2 Geometra de la interferencia 3214RL XT 22 116 Rec. UIT-R F.1096-1 En lo que sigue se presume que se dispone de mapas de elevacin digitales fiables del terreno al que se aplica la integracin. Estos datos toman la forma d

47、e elevaciones de un conjunto de puntos definidos en coordenadas geodsicas de latitud y longitud. Si bien existen datos de mapas de elevada resolucin basados en intervalos de arco de 3 s, se puede obtener una exactitud adecuada utilizando datos de arcos de 15 s. Los diagramas de radiacin de antena ut

48、ilizados en los clculos se basan a menudo en mediciones registradas en tablas almacenadas en computador o en expresiones analticas de diagramas medidos. Para simplificar, el diagrama en acimut, que puede obtenerse fcilmente, puede hacerse rotar sobre el eje de puntera. 3 Procedimientos de integracin 3.1 Solucin directa La integracin para una regin seleccionada S0se puede resolver mediante la siguiente ecuacin: () ()() ()i0tirir,o t i e,i22pStiriGpGpP=C ARpRp(4) donde los puntos pipertenecen a regiones Ae,ique constituyen una divisin regular de la regin S0: