ITU-R INFORME F 2061 SPANISH-2006 HF fixed radiocommunications systems《高频固定无线电通讯系统》.pdf

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1、 I. UIT-R F.2061 1 INFORME UIT-R F.2061 Sistemas de radiocomunicaciones fijas en ondas decamtricas (2006) 1 Introduccin Cabe dividir las emisiones de los sistemas en ondas decamtricas en adaptables y no adaptables. Los sistemas no adaptables estn supeditados a que el operador cuente con el nivel de

2、capacitacin y las aptitudes profesionales suficientes para evaluar las variables de propagacin y la interferencia, y que de este modo pueda encontrar un canal no ocupado fiable. Los sistemas adaptables automatizan este proceso. Aunque dichos sistemas brindan muchas ventajas, entre otras, una menor e

3、xigencia de formacin del operador, en el futuro previsible se seguir recurriendo a los sistemas no adaptables. Hay que sealar que puede producirse interferencia entre ambos tipos de sistema. Es preciso tener en cuenta que las caractersticas de emisin de los sistemas adaptables y no adaptables requie

4、ren distintos conjuntos de datos sobre tales caractersticas, si la idea es hacer un anlisis exacto de la compatibilidad electromagntica en un entorno dado. Las comunicaciones modernas en la banda de ondas decamtricas constan de atributos especficos que las convierten en una solucin viable para respo

5、nder a un gran nmero de necesidades de respuesta en situaciones de emergencia. Los sistemas y redes que funcionan en ondas decamtricas representan un medio muy verstil de comunicaciones en favor del gran nmero de usuarios que participan en los esfuerzos de proteccin pblica y humanitarios. Dichos sis

6、temas permiten, por otra parte, llevar equipo barato y fiable a zonas remotas escasamente pobladas. Cuando por causa de catstrofes naturales (por ejemplo terremotos) y otras situaciones de emergencia, no es posible explotar normalmente las telecomunicaciones, cabe la posibilidad de establecer sistem

7、as en ondas hectomtricas/decamtricas durante muy breves periodos para proporcionar los enlaces de emergencia que se requieran en la primera fase de la alarma o durante la coordinacin de las operaciones de socorro. 2 Sistemas no adaptables 2.1 Introduccin En un procedimiento operacional manual no ada

8、ptable el operador debe ajustar los parmetros del sistema para obtener la mxima calidad de funcionamiento, supervisando para ello las condiciones ionosfricas, y las condiciones de propagacin variable, as como seleccionando las condiciones de funcionamiento (esto es, ante todo la frecuencia), que per

9、mitirn que la seal se propague de la mejor forma posible. El entorno de propagacin se caracteriza por ser muy variable e impredecible. La propagacin en esta banda se realiza bsicamente por ondas ionosfricas, mediante refraccin de las ondas radioelctricas desde la ionosfera o, en ciertos casos, por o

10、ndas de superficie. 2.2 Propagacin La ionosfera y la propagacin de las ondas radioelctricas a travs de la misma se describen en el Manual del UIT-R titulado La ionosfera y sus efectos en la propagacin de las ondas radioelctricas, y en las correspondientes Recomendaciones UIT-R de la Serie P (UIT-R P

11、.368, UIT-R P.369, UIT-R P.371, UIT-R P.434, UIT-R P.531, UIT-R P.532, UIT-R P.533, UIT-R P.534, UIT-R P.535). En los Manuales del UIT-R, titulados Manual de diseo de sistemas de 2 I. UIT-R F.2061 radiodifusin en ondas decamtricas y Sistemas y redes de comunicacin adaptativos en frecuencia en las ba

12、ndas de ondas hectomtricas y decamtricas, se da ms informacin sobre el particular. En resumidas cuentas, la ionosfera ocupa la parte superior de la atmsfera terrestre a alturas por encima de 80 km aproximadamente y resulta de la radiacin solar ionizante. La altura y densidad de la ionizacin depende

13、de la radiacin recibida, de los componentes atmosfricos y de su variacin con la altura, etc., del campo magntico terrestre y de la circulacin de la atmsfera superior. La radiacin solar recibida suele depender del ciclo de actividad solar cuya variabilidad tiene un periodo de 11 aos aproximadamente,

14、como puede observarse, por ejemplo, por el nmero de manchas sobre la superficie solar. La radiacin recibida ioniza una parte de los gases de la atmsfera superior y los electrones libres resultantes forman la ionosfera que tiene la propiedad de refractar y reflejar las ondas radioelctricas. En las pa

15、rtes inferiores de la ionosfera los electrones libres tienen una vida limitada antes de su recombinacin y la densidad de ionizacin vara aproximadamente con el ngulo de elevacin del Sol. Estas partes inferiores de la ionosfera se denominan regiones, o capas, D y E. En la parte superior de la ionosfer

16、a, en la regin F, los electrones tienen una vida ms larga y la densidad de ionizacin queda afectada intensamente por los vientos y por la presencia del campo magntico terrestre. La mxima frecuencia que una capa ionosfrica puede reflejar verticalmente depende de la densidad de ionizacin y se denomina

17、 frecuencia crtica. La densidad de ionizacin, y por lo tanto la frecuencia crtica, dependen de la ubicacin geogrfica y est sujeta a una variacin horaria, diaria y estacional provocada por los cambios de la radiacin solar, el entorno solar-terrestre, los vientos de la atmsfera superior y el campo mag

18、ntico terrestre. Las partes inferiores de la ionosfera tambin atenan las seales radioelctricas y la interaccin con el campo magntico terrestre provoca alteraciones en la polarizacin de la seal. La propagacin terrenal puede considerarse como una reflexin de incidencia oblicua de las capas ionosfricas

19、 y los modos de propagacin adicionales pueden tener varias reflexiones en la ionosfera y en la superficie terrestre. La frecuencia mxima de propagacin en cada modo depende de la frecuencia crtica y del ngulo de elevacin en la capa reflectante. Por ello, la seal se suele recibir de diversos modos, co

20、n intensidades, instantes de llegada y polarizaciones distintas y variables. Estas variaciones a largo plazo de las condiciones de propagacin de carcter horario, diario, estacional y con el ciclo solar son estadsticamente predecibles. Se pueden utilizar los mtodos de prediccin de la Recomendacin UIT

21、-R P.533 u otros cualesquiera de los muchos existentes. Estos mtodos de prediccin a largo plazo no permiten calcular con exactitud la mejor frecuencia a utilizar en una fecha y hora especficos para un trayecto radioelctrico determinado. La prctica tradicional ha consistido en utilizar una frecuencia

22、 algo inferior a la mxima frecuencia utilizable (MUF) para garantizar la recepcin de una seal satisfactoria la mayor parte de los das del mes y preparar un horario de cambios a efectuar durante los das de cada mes, de modo que se mantuvieran las condiciones de viabilidad de las comunicaciones. El op

23、erador de radiocomunicaciones que gestionaba el circuito utilizaba estos horarios de frecuencia, junto con su experiencia y las condiciones reales de cada da, y seleccionaba la mejor frecuencia del conjunto limitado al que tena acceso, gestionando de este modo el funcionamiento del circuito minuto a

24、 minuto. Las predicciones a largo plazo proporcionan asimismo informacin sobre los modos de propagacin activos y los ngulos de elevacin necesarios para las antenas. El modo de propagacin por ondas de superficie es estable y predecible. Se describe en la Recomendacin UIT-R P.368 y, adems, en el progr

25、ama informtico incluido en el sitio web del UIT-R figura un mtodo de prediccin. En ondas decamtricas este modo de propagacin slo I. UIT-R F.2061 3 es importante a distancias de algunos cientos de kilmetros, como mximo, sobre el mar y a distancias bastante inferiores sobre tierra, en la porcin inferi

26、or de la banda de frecuencias. No obstante, en determinadas circunstancias este modo puede cobrar importancia. El funcionamiento del circuito est sujeto a los modos de propagacin citados, a las variaciones ionosfricas a largo plazo, a la intensidad y al desvanecimiento de la polarizacin. No obstante

27、, hay otros factores bastante impredecibles a corto plazo que resultan importantes. En la parte inferior de la ionosfera, a una altura de 100 km aproximadamente puede presentarse una ionizacin adicional, imposible de predecir adecuadamente, motivada por factores meteorolgicos y elementos residuales,

28、 y provocada por otros mecanismos en latitudes elevadas como en latitudes ecuatoriales. Esta ionizacin de la capa E espordica puede tener una repercusin importante en la propagacin de las ondas radioelctricas y puede constituir asimismo un modo de propagacin adicional. Hay asimismo contribuciones im

29、portantes a la radiacin procedentes de las erupciones de la superficie solar, que se ven a menudo como erupciones solares cromosfricas, que liberan rayos X y rayos ultravioleta, partculas de alta energa y un plasma de partculas de energa media que puede propagarse con el viento solar a travs del ent

30、orno solar terrestre hasta alcanzar la Tierra. Cuando estas radiaciones alcanzan la proximidad de la Tierra provocan directamente una ionizacin adicional. Tambin interaccionan con el campo magntico terrestre, provocando la ionizacin de las regiones polares, modificando la temperatura de los gases ne

31、utrales de la atmsfera superior, alterando el sistema de vientos y la distribucin de la ionizacin. Estos fenmenos se denominan tormentas geomagnticas ionosfricas y pueden tener una gran repercusin en la propagacin de las ondas decamtricas, no pueden ser previstos con mucha anticipacin y sus efectos

32、no pueden predecirse con exactitud ni siquiera con pocas horas de anticipacin. Si el operador del circuito tiene la habilidad suficiente puede mantener el funcionamiento durante una tormenta, pero tendr que trabajar en la modalidad de prueba y error debido a su limitada experiencia en estos fenmenos

33、. Una tcnica de gran ayuda en latitudes elevadas, donde los efectos de las tormentas son ms acusados, es la de la diversidad de trayectos, es decir, la utilizacin de trayectos radioelctricos alternativos para evitar las zonas ms perturbadas, aunque para ello sea necesario disponer de informacin gil

34、en el plano de la red. Actualmente se exige a las modernas comunicaciones en ondas decamtricas que sean capaces de soportar velocidades de datos superiores con sistemas de mayor anchura de banda. La calidad de funcionamiento de estos sistemas depender de la distribucin de los retardos multitrayecto

35、de los modos de propagacin activos en cada instante, que obedecen a la propagacin a travs de las diversas capas, etc. La ionizacin es tambin variable debido a los vientos atmosfricos, por lo que cada modo tendr un desplazamiento de frecuencia distinto como consecuencia del efecto Doppler. En las lat

36、itudes ecuatoriales, cerca del Ecuador magntico, las capas ionosfricas pueden descomponerse, tras el ocaso, en una regin difusa en la que se dispersan las seales provocando grandes variaciones en el tiempo y en la frecuencia. A latitudes elevadas, las capas ionosfricas pueden descomponerse debido a

37、las tormentas ionosfricas, lo que provoca una vez ms la dispersin de la seal con grandes variaciones en el tiempo y en la frecuencia. En los sistemas que utilicen la propagacin por onda de superficie y no necesiten realizar comunicaciones a larga distancia a travs de la ionosfera, deben seleccionars

38、e frecuencias aprovechando las condiciones de propagacin para limitar la propagacin no deseada. Esto se puede conseguir seleccionando, durante las horas diurnas, frecuencias por debajo de la frecuencia mnima utilizable (LUF) de los modos de propagacin disponibles, y seleccionando durante la noche la

39、s frecuencias por encima de la MUF para los trayectos largos, para la antena que se utilice. Obsrvese que la LUF depende del ciclo solar y es tanto mayor cuanto mayores son los ndices del ciclo solar. Hay que tener precaucin al utilizar frecuencias por encima de la MUF de noche en las regiones tropi

40、cales ya que se puede favorecer la propagacin cordal o transecuatorial a larga distancia. Los 4 I. UIT-R F.2061 transmisores y receptores deben tener asimismo caractersticas de banda ancha y funcionalidades de sintona rpida, en todo el intervalo de frecuencias del funcionamiento adaptativo. 3 Sistem

41、as adaptables 3.1 Introduccin Un sistema adaptable de ondas hectomtricas o decamtricas es aquel que realiza de forma automtica (es decir, sin la intervencin de un operador de radio) las funciones relativas al establecimiento de los enlaces de radiocomunicaciones y el intercambio de informacin, tenie

42、ndo en cuenta las variaciones y la elevada probabilidad de interferencia inherente a las bandas de frecuencias de ondas hectomtricas y decamtricas que se propagan por la ionosfera. Adems, los sistemas adaptables pueden supervisar la ocupacin del espectro de forma regular y seleccionar las frecuencia

43、s de funcionamiento para evitar causar interferencia a otros usuarios, de manera ms eficaz que muchos sistemas no adaptables actualmente en funcionamiento. 3.2 Caractersticas principales Las caractersticas ms sobresalientes de los sistemas adaptativos en las bandas de ondas hectomtricas y decamtrica

44、s son las siguientes: Facilidad de utilizacin: Los sistemas adaptativos establecen, mantienen y desconectan los enlaces de ondas hectomtricas y decamtricas sin necesidad de la intervencin tcnica de ningn operador. Esto reduce la necesidad de emplear personal con formacin en radiocomunicaciones. Mayo

45、r fiabilidad: El porcentaje de tiempo que los sistemas adaptativos proporcionan una elevada calidad de servicio es muy superior al de los sistemas tradicionales de frecuencia fija, gracias a la utilizacin de la seleccin de frecuencia adaptativa, de la peticin automtica de repeticin (ARQ) y de sistem

46、as de modulacin ms potentes. Flexibilidad: Los sistemas adaptativos analizan y actualizan continuamente la informacin de evaluacin de la calidad del enlace gracias a lo cual pueden seleccionar la frecuencia de trfico ms adecuada en cada momento. Este comportamiento adaptativo reduce al mnimo los per

47、iodos de incomunicacin de las estaciones e incrementan la posibilidad de utilizar estaciones de baja potencia, tanto en el servicio fijo como en el mvil. Las radiocomunicaciones en ondas hectomtricas y decamtricas se han utilizado durante dcadas para las comunicaciones a larga distancia. Las radioco

48、municaciones en ondas hectomtricas y decamtricas cuentan con algunas caractersticas positivas que podran mejorarse -y con varios inconvenientes que sera posible reducir a un mnimo- utilizando tcnicas automticas y adaptativas. Entre las caractersticas positivas de las comunicaciones en la banda de on

49、das decamtricas se encuentra la transmisin econmica a larga distancia. Entre los aspectos negativos cabe mencionar la gran necesidad de mano de obra, la variabilidad de la propagacin, la escasa fiabilidad global y la limitada anchura de banda. La comunicacin por ondas decamtricas requiere la optimizacin de t