ITU-R F 1101 SPANISH-1994 CHARACTERISTICS OF DIGITAL RADIO-RELAY SYSTEMS BELOW ABOUT 17 GHz《运行在约低于17 GHz的数字无线电中继系统的特征》.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.1101 1 RECOMENDACIN UIT-R F.1101*Caractersticas de los sistemas inalmbricos fijos digitales por debajo de 17 GHz aproximadamente (Cuestin UIT-R 135/9) (1994) La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que es preferible definir ciertos aspectos de las caractersticas d

2、e los sistemas inalmbricos fijos digitales que funcionan por debajo de unos 17 GHz para facilitar el diseo del sistema; b) que las caractersticas de los sistemas inalmbricos fijos digitales estn determinadas por la velocidad binaria bruta, el mtodo de modulacin, la conformacin del espectro, la sensi

3、bilidad a la interferencia y otros factores pertinentes; c) que las tcnicas adaptativas ofrecen medidas eficaces para evitar las condiciones de propagacin adversas y un medio para reducir la interferencia en ciertas circunstancias. Estas tcnicas resultan particularmente adecuadas para los sistemas d

4、e gran anchura de banda y para los que utilizan mtodos de modulacin complejos; d) que la modulacin multiestado es un mtodo efectivo para aumentar la utilizacin eficaz del espectro; e) que, cuando la utilizacin eficaz del espectro no reviste demasiada importancia, otros mtodos de modulacin ms sencill

5、os (de hasta cuatro estados) tambin resultan adecuados para sistemas de capacidad media y baja, recomienda 1 que los factores que aparecen en el Anexo 1 se tengan en cuenta al disear sistemas inalmbricos fijos digitales que funcionan por debajo de unos 17 GHz. NOTA 1 El material que contiene esta Re

6、comendacin se incluye para orientacin nicamente. No es necesario que los sistemas inalmbricos fijos digitales tengan todas las caractersticas enumeradas en este Anexo, pero pueden utilizar una o varias, segn la aplicacin para la que hayan sido diseados. _ *La Comisin de Estudio 9 de Radiocomunicacio

7、nes efectu modificaciones de redaccin en esta Recomendacin en 2002 de conformidad con la Resolucin UIT-R 44. 2 Rec. UIT-R F.1101 ANEXO 1 Factores que deben considerarse en el diseo de los sistemas inalmbricos fijos digitales que funcionan por debajo de 17 GHz 1 Clasificacin de los sistemas inalmbric

8、os fijos digitales Parece conveniente subdividir los sistemas inalmbricos fijos digitales en las siguientes categoras: sistemas de baja capacidad para la transmisin de seales digitales a velocidades binarias brutas de hasta 10 Mbit/s inclusive; sistemas de media capacidad para la transmisin de seale

9、s digitales a velocidades binarias brutas de 10 Mbit/s hasta unos 100 Mbit/s; sistemas de alta capacidad para la transmisin de seales digitales a velocidades binarias brutas superiores a 100 Mbit/s. 2 Factores de propagacin predominantes La caracterstica de error y la disponibilidad son parmetros re

10、presentativos que caracterizan a los sistemas inalmbricos fijos digitales. En lo que concierne a las caractersticas de propagacin del trayecto, la atenuacin debida a la lluvia predomina en las frecuencias superiores a unos 17 GHz, mientras que en las frecuencias inferiores a unos 10 GHz predomina la

11、 distorsin causada por la propagacin por trayectos mltiples. Por ello, los sistemas inalmbricos fijos se disean principalmente en funcin de la indisponibilidad en las frecuencias superiores a 17 GHz, y en funcin de la caracterstica de error por debajo de 10 GHz, mientras que en la gama 10 a 17 GHz h

12、ay que considerar ambos objetivos. 3 Tcnicas de codificacin y de modulacin Las tcnicas de codificacin y de modulacin utilizadas son de especial importancia en los sistemas inalmbricos fijos. La codificacin consiste en transformar el formato de las seales del alfabeto para tener en cuenta los mtodos

13、de sincronizacin, introducir una redundancia segn el sistema de control o de correccin de errores (correccin de errores en recepcin), conformar el espectro y cumplir los requisitos de interfaz con el medio o canal de transmisin. La modulacin consiste en transferir informacin de la seal de banda de b

14、ase a una portadora RF. En general, esto se consigue mediante un solo cambio o cambios combinados de la fase, la frecuencia o la amplitud de la portadora RF para la transmisin en radiofrecuencias. 3.1 Comparacin de algunos mtodos de modulacin Pueden compararse tericamente diferentes tcnicas de modul

15、acin sobre la base de su anchura de banda de Nyquist y la relacin portadora/ruido normalizada. Para definir sistemas reales, debe considerarse el valor real de la relacin portadora/ruido (con un margen para todas las imperfecciones). En el Apndice 1 figura informacin detallada sobre este tema. Rec.

16、UIT-R F.1101 3 3.2 Mtodos de modulacin El mtodo de modulacin adecuado se selecciona teniendo en cuenta los requisitos del sistema. Por ejemplo, cuando la utilizacin eficaz del espectro no es especialmente importante, pero s lo es una tolerancia alta a la interferencia, se utilizar un mtodo de modula

17、cin sencillo. Las caractersticas de los mtodos de modulacin sencillos son: fcil aplicacin en todas las bandas de frecuencia, solidez contra los efectos de la propagacin, tolerancia alta contra todas las clases de interferencias, caractersticas de alta ganancia del sistema. Por otra parte, los mtodos

18、 de modulacin multiestados mejoran la utilizacin eficaz del espectro en una ruta. Las aplicaciones tpicas de estos mtodos son las redes troncales de gran capacidad, de enlace y de acceso. Un cuidadoso diseo de la constelacin multiestado para la modulacin de amplitud en cuadratura (MAQ) permitira mej

19、orar la resistencia del sistema a la distorsin no lineal, y sera tambin de aplicacin bastante fcil. Las consideraciones relativas al requisito portadora/ruido para la misma BER, cuando se cambia, por ejemplo, de una modulacin de 16 estados a una de 512, muestran la necesidad de aumentos significativ

20、os de la potencia de cresta, de la potencia media y de la relacin potencia de cresta/ potencia media. Esto impone requisitos ms estrictos al amplificador de alta potencia y, en muchos casos, requerir la utilizacin de medidas de linealidad, tales como la predistorsin. 3.3 Codificacin de datos y corre

21、ccin de errores Para mejorar la tolerancia del mdem a las distintas fuentes de degradacin de la relacin C/N, pueden utilizarse tcnicas de codificacin de datos y correccin de errores para sistemas radio-elctricos que emplean mtodos de modulacin multiestado. La introduccin de un cdigo de correccin de

22、error en recepcin tambin resulta til para reducir los errores de bit residuales. En los mtodos de modulacin multiestado se emplean diversos tipos de cdigos. Cabe sealar que las aplicaciones radioelctricas digitales en banda limitada exigen cdigos muy eficaces. 3.3.1 Correccin de errores en recepcin

23、Hay varios tipos de tcnicas de correccin de errores. Una de ellas implica el uso de cdigos de correccin de errores, tales como los cdigos de bloque y los cdigos convolucionales, en los cuales los bits de paridad de redundancia se insertan en el dominio del tiempo. En el mtodo clsico de correccin de

24、errores en recepcin, los datos de entrada pasan a travs de un codificador que aade los bits de paridad de redundancia. El conjunto de bits de paridad y de informacin son modulados y transmitidos. En la recepcin, se someten los datos demodulados a una decisin firme, smbolo a smbolo, sobre cada smbolo

25、 demodulado. Luego, los smbolos demo-dulados son decodificados para extraer los bits de informacin con las correcciones pertinentes de acuerdo con los bits de paridad. 3.3.2 Modulacin codificada Este mtodo es una tcnica que combina la codificacin y la modulacin, que en el mtodo clsico se hacen por s

26、eparado. Los bits de redundancia se insertan en nmeros multiestado de constelaciones de seales transmitidas (vase el Apndice 1). Esto se conoce como modulacin 4 Rec. UIT-R F.1101 codificada. Son ejemplos representativos de la modulacin codificada la modulacin codificada por bloques (BCM block coded

27、modulation), la modulacin codificada por retculas (TCM trellis coded modulation) y la modulacin codificada multinivel (MLC o MLCM multi-level coded modulation). En la BCM, los diversos niveles se codifican mediante cdigos de bloque, mientras que en la TCM se utiliza nicamente cdigos convolucionales.

28、 Por otra parte, en cada nivel codificado en la MLCM se puede utilizar cdigos diferentes, por lo que la MLCM puede considerarse como un concepto general que incluye la BCM y, hasta cierto punto, la TCM. Estos tipos de modulacin requieren una complejidad mayor del receptor, en la forma de un decodifi

29、cador programado de mxima probabilidad. En los Cuadros 1a y 1b se indican los valores previstos de calidad de funcionamiento. Otra tcnica semejante a la TCM es la respuesta parcial, a veces llamada sistema de sealizacin correlativa o duobinaria. Se introduce en el canal una cantidad controlada de in

30、terferencia entre smbolos o de redundancia. Con ello se expande la constelacin de seales sin aumentar la anchura de banda de los datos transmitidos. Existen varios mtodos que utilizan esta redundancia para detectar y luego corregir los errores, y mejorar as la calidad. Este proceso se denomina detec

31、cin de zona de ambigedad (AZD ambiguity zone detection). En el Apndice 2 se ofrece ms informacin sobre los mtodos BCM, TCM, MLCM y respuesta parcial con AZD. 4 Utilizacin eficaz del espectro radioelctrico La utilizacin eficaz del espectro radioelctrico es un factor importante que habr que tener en c

32、uenta en el diseo de los sistemas inalmbricos fijos, y viene determinada por la informacin transferida a distancia en relacin con la anchura de banda utilizada, el uso espacial geomtrico (geogrfico), y el tiempo denegado a otros usuarios potenciales. La medida de la utilizacin (U) viene dada por el

33、producto: U = BRF S T donde: BRF : anchura de banda de radiofrecuencia ocupada S : espacio geomtrico ocupado (generalmente la superficie para los sistemas inalmbricos fijos) T : tiempo. La utilizacin eficaz, E, para un sistema que funciona continuamente en el tiempo se expresa por: E = 2 N B BRF Sdo

34、nde: N : nmero total de canales de ida y de retorno en la banda radioelctrica, BRFB : velocidad binaria bruta del canal. En el caso de rutas largas, multicanales, de media o gran capacidad, cuyas emisiones no esenciales se controlan adecuadamente y en las que puede hacerse caso omiso a las dimension

35、es de espacio y de tiempo, la utilizacin eficaz del espectro de radiofrecuencias se reduce a la utilizacin eficaz de la anchura de banda EB, expresada por: EB= 2 N B BRFdonde N incluye ambas polarizaciones en la ruta. Rec. UIT-R F.1101 5 Se puede observar que el uso de mtodos de modulacin multiestad

36、o mejora la utilizacin de la anchura de banda, en este caso debido al incremento de B. En la Recomendacin UIT-R SM.1046 figura informacin detallada sobre este tema. 5 Fundamentos tcnicos de las disposiciones cocanal y alternada para los sistemas inalmbricos fijos digitales 5.1 Parmetros que influyen

37、 en las disposiciones cocanal y alternada de radiocanales Este asunto se describe en el 2 del recomienda de la Recomendacin UIT-R F.746. 5.2 Requisitos de los filtros de conformacin En principio, el filtrado de conformacin de los canales puede efectuarse en banda de base, en frecuencia intermedia o

38、en radiofrecuencia. Debe disearse de manera que controle el solapamiento de los espectros adyacentes. En general, los filtros del transmisor y del receptor utilizados para controlar la interferencia de canal adyacente y para reducir la anchura de banda de ruido del receptor, tienen una cada de tipo

39、casi Nyquist de coseno elevado que, en teora, no produce interferencia entre smbolos. El factor de corte, , del filtro de Nyquist se puede elegir teniendo en cuenta que, en el caso de una condicin terica sin interferencia, se aplica la relacin siguiente: x 1 donde x es la anchura del canal de radiof

40、recuencia normalizada con respecto a la frecuencia de smbolos. Las realizaciones concretas se ajustarn al equilibrio conseguido entre el nivel de interferencia admisible del mtodo de modulacin elegido, el de la relacin potencia de cresta/potencia media (como se indica en el Apndice 1) y la reduccin

41、del margen de temporizacin para una condicin sin interferencia entre smbolos. 6 Fundamentos tcnicos de los objetivos de calidad de funcionamiento y de disponibilidad de los sistemas inalmbricos fijos digitales que utilizan modulacin multiestado Para utilizar eficazmente el espectro radioelctrico, qu

42、e es un recurso limitado, se pueden emplear mtodos de modulacin multiestado para los sistemas inalmbricos fijos digitales de gran capacidad. A medida que el nmero de estados de modulacin aumenta, la calidad de funcionamiento del mdem y del sistema radioelctrico se degrada como consecuencia de difere

43、ntes factores. Estos son: la estabilidad de la portadora y de los circuitos de sincronizacin, la distorsin de amplitud debida al trayecto de transmisin, la distorsin provocada por la saturacin del amplificador de alta potencia, la interferencia procedente de otros sistemas (canales adyacentes, satli

44、tes, rutas adyacentes, etc.), el desvanecimiento debido a la propagacin por trayectos mltiples. 6 Rec. UIT-R F.1101 Resulta por tanto necesario considerar los mecanismos que provocan las degradaciones y aplicar las medidas preventivas adecuadas. Deben estudiarse los aspectos indicados a continuacin.

45、 En la Recomendacin UIT-R F.1093 figuran ms detalles. 6.1 Factores que influyen en la caracterstica de error La distorsin de forma de onda y el ruido de interferencia durante el desvanecimiento por trayectos mltiples son los factores ms importantes para determinar los segundos con muchos errores en

46、los sistemas inalmbricos fijos digitales que funcionan por debajo de 10 GHz. Es preciso tener ambos factores en cuenta al disear los sistemas de relevadores radioelctricos digitales. A continuacin se hace una breve presentacin de muchos mtodos utilizados para estimar los efectos de la propagacin en

47、el funcionamiento de los sistemas radioelctricos digitales. 6.2 Sensibilidad al desvanecimiento debido a la propagacin por trayectos mltiples 6.2.1 Signaturas de los sistemas Los sistemas inalmbricos fijos digitales resultan especialmente afectados por la selectividad en frecuencia del desvanecimien

48、to causado por la propagacin por trayectos mltiples. Los efectos del desvanecimiento sobre un sistema radioelctrico pueden caracterizarse mediante una signatura del sistema. Los mtodos numricos con simulacin por computador resultaran tiles para determinar la signatura. Una signatura de sistema es bsicamente una medida esttica de la sensibilidad de un equipo dado a un modelo de dos rayos para el canal con propagacin por trayectos mltiples en condiciones de fase mnima y no mnima. Se est utilizand