ITU-R M 1188-1 SPANISH-2006 Impact of propagation on the design of non-GSO mobile-satellite systems not employing satellite diversity which provide service to handheld equipment《传播.pdf

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1、 Rec. UIT-R M.1188-1 1 RECOMENDACIN UIT-R M.1188-1 Influencia de la propagacin en el diseo de sistemas del servicio mvil por satlite con satlites no geoestacionarios que no utilizan diversidad de satlites y proporcionan servicio a equipos porttiles (Cuestin UIT-R 88/8) (1995-2006) Cometido Esta Reco

2、mendacin seala los factores que deben tenerse en cuenta en el diseo de los sistemas de comunicacin con equipos manuales porttiles del SMS. En el Anexo 1 figuran diversas consideraciones sobre las degradaciones de propagacin. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que en el dis

3、eo de los sistemas del servicio mvil por satlite (SMS) deben tenerse en cuenta las caractersticas de la propagacin; b) que los trayectos de propagacin con satlites no geoestacionarios presentan caractersticas distintas a las de los sistemas mviles terrenales; c) que para ofrecer fiabilidad y calidad

4、 a las comunicaciones con equipos manuales porttiles deben establecerse en el sistema los mrgenes del enlace adecuados para combatir las degradaciones de propagacin; d) que en la determinacin del margen del enlace necesario tienen una gran influencia la naturaleza de las degradaciones de la propagac

5、in y los detalles de la realizacin del sistema; e) que el ngulo de elevacin tiene una gran repercusin en el desvanecimiento; f) que la velocidad a la que cambia el nivel de la seal (anchura de banda del desvanecimiento) debido a la variacin de la geometra entre los dos puntos extremos de la comunica

6、cin parece variar con frecuencias de hasta 200 Hz; g) que debido al movimiento del usuario y a la interferencia provocada por su cuerpo o su cabeza puede aparecer un desvanecimiento considerable tanto en condiciones de lnea de visibilidad directa despejada como en condiciones de fuerte apantallamien

7、to; h) que en la Recomendacin UIT-R P.681 aparecen mtodos de previsin de la propagacin para sistemas del servicio mvil terrestre por satlite y que la Comisin de Estudio 3 de Radiocomunicaciones contina sus trabajos en el marco de la Cuestin UIT-R 207/3 para ampliar esta informacin, 2 Rec. UIT-R M.11

8、88-1 recomienda 1 que en el diseo de los sistemas de comunicaciones con equipos porttiles del SMS en la banda 1-3 GHz: se tengan en cuenta los efectos producidos por la variacin de la anchura de banda del desvanecimiento al establecer los tiempos de adquisicin del receptor; los mrgenes de enlace y e

9、l diseo del sistema sean los adecuados en condiciones de desvanecimiento profundo debido al movimiento del usuario y a la interferencia provocada por su cabeza o su cuerpo, as como a los efectos de apantallamiento; adems el diseo del sistema debe compensar las degradaciones del canal; se utilice la

10、informacin de la Recomendacin UIT-R P.681 como referencia para la informacin de propagacin. La informacin sobre degradacin de la propagacin del Anexo 1 se refiere a un sistema propuesto; se utilicen las tcnicas de entrelazado de datos y correccin de errores en recepcin teniendo en cuenta su efectivi

11、dad para combatir las condiciones de desvanecimiento. Anexo 1 Degradaciones de propagacin en el diseo de los sistemas del servicio mvil por satlite con satlites no geoestacionarios que proporcionan servicios de comunicaciones personales sin emplear la diversidad por satlite 1 Introduccin Para lograr

12、 un comportamiento ptimo y eficaz del sistema de comunicaciones, en su diseo deben considerarse las degradaciones introducidas en el trayecto de propagacin y tomar las medidas oportunas para reducir sus efectos. 2 Resumen de los efectos de propagacin aplicables Los datos de propagacin correspondient

13、es a estas aplicaciones se dan en la ltima revisin de la Recomendacin UIT-R P.681. En la presente Recomendacin se dan detalles sobre las estadsticas del desvanecimiento previsible en trayectos obstruidos por rboles y en zonas urbanas con distintos ngulos de elevacin y se analiza adems el efecto del

14、bloqueo producido por la cabeza. El acimut puede influir en dicho bloqueo. En muchos casos se observar un desvanecimiento uniforme con respecto a la frecuencia. Por consiguiente, cabe esperar que los formatos de seal de banda estrecha, tengan algunos efectos del desvanecimiento a lo largo de su anch

15、ura de banda de funcionamiento. Tambin se ha confirmado que el desvanecimiento en esta banda tendr una caracterstica de rfaga tanto en condiciones de visibilidad directa (line-of-sight (LOS) despejada como con apantallamiento, debido al movimiento del satlite y al movimiento del usuario. Cuando en e

16、l diseo del sistema se especifica la estructura de la seal y de la banda de base, deben considerarse cuidadosamente estas caractersticas de desvanecimiento. Rec. UIT-R M.1188-1 3 2.1 Desvanecimiento con visibilidad directa despejada En condiciones de visibilidad directa despejada no aparece ningn ob

17、stculo que bloquee la seal del satlite. Un terminal de comunicaciones porttil que funcione en estas condiciones debe enfrentarse a dos efectos de degradacin que pueden exigir un margen adicional. Estos efectos son la reflexin en la superficie y la interferencia producida por el cuerpo. Este ltimo ca

18、so puede describir tambin como bloqueo o interferencia producidos por la cabeza cuando la estacin terrena mvil manual porttil con antena integrada se utiliza como aparato telefnico de bolsillo. La geometra de los ngulos de elevacin ms bajos introduce degradaciones ms pronunciadas. Para ngulos de ori

19、entacin de la fuente arbitrarios, aumenta ligeramente la probabilidad de que la cabeza produzca un apantallamiento parcial de la lnea de visibilidad directa de la antena o de la direccin de trayecto mltiple por la superficie. La velocidad de variacin mxima del desvanecimiento, tambin denominada anch

20、ura de banda del desvanecimiento, viene determinada por la geometra variable entre los dos puntos extremos de la comunicacin y tambin por los obstculos que pueden dar lugar a desvanecimientos, por ejemplo, rboles, colinas . etc. Por ejemplo, cuando uno de los puntos extremos es un satlite no geoesta

21、cionario y el otro es una estacin terrena mvil manual porttil estacionaria, la anchura de banda del desvanecimiento ser baja y se ver influida por el movimiento relativo del satlite. De forma alternativa, cuando los dos puntos son una estacin terrena mvil en desplazamiento y un satlite geoestacionar

22、io, la anchura de banda del desvanecimiento ser ms elevada y estar influida fundamentalmente por la velocidad del terminal mvil. El examen de datos recogidos con anterioridad ha demostrado que la anchura de banda del desvanecimiento vara entre 20 Hz y 200 Hz. Los valores ms elevados de dicha anchura

23、 de banda afectarn al diseo del receptor de adquisicin as como al diseo de los sistemas con dependencia sobre el control de potencia. 2.2 Degradaciones debidas al apantallamiento por rboles Probablemente, la diferencia sea muy pequea en las degradaciones por desvanecimiento entre las gamas de ngulos

24、 de elevacin intermedia y alta, en condiciones de apantallamiento debido a los rboles, ya que el efecto predominante es el del apantallamiento y no el del ngulo de elevacin (vase el 4.1 del Anexo 1 de la Recomendacin UIT-R P.681). 2.3 Efectos debidos a los trayectos mltiples originados por las estru

25、cturas Cuando aparecen estructuras elevadas, como sucede en entornos urbanos o suburbanos, es posible que aparezcan dos efectos adicionales de degradacin de la seal, a saber: bloqueo casi total de la componente de la seal de visibilidad directa, y seales por trayectos mltiples (distintos de la refle

26、xin especular en el suelo) causadas por estructuras de gran tamao (por ejemplo, edificios o depsitos elevados de agua) con respecto a las seales de visibilidad directa. En las comunicaciones personales por satlite, el fenmeno de trayectos mltiples, si aparece con un nivel de potencia significativo,

27、reviste gran importancia si el retardo debido a los trayectos mltiples es grande en comparacin con la duracin del smbolo. La consecuencia inmediata es la existencia de desvanecimiento selectivo en frecuencia y la necesidad de utilizar ecualizadores en el diseo del receptor. El efecto es muy distinto

28、 que el producido en los sistemas celulares terrenales o en los sistemas de comunicaciones troncales terrenales, puesto que ambos han sido diseados para solventar esta degradacin utilizando una elevada potencia de transmisin en relacin con la distancia oblicua. 4 Rec. UIT-R M.1188-1 Se dispone de mu

29、y pocos datos cuantitativos sobre trayectos mltiples para establecer la geometra de los trayectos de transmisin por satlite. No obstante, un conjunto de datos de una campaa de mediciones en un entorno urbano densamente poblado mostr que los componentes de la seal por trayectos mltiples registrados e

30、n estas mediciones tienen todos ellos un bajo nivel de potencia o un nivel de probabilidad muy reducido, o ambas cosas, en comparacin con esos mismos parmetros de los componentes de visibilidad directa. Por consiguiente, estas mediciones llevan a la conclusin de que el fenmeno de trayectos mltiples

31、provocado por las estructuras no ser perjudicial en las comunicaciones con visibilidad directa del SMS con satlites no geoestacionarios. En el Apndice 1 se describe un ejemplo de diseo de sistema MDT/MDF teniendo en cuenta lo anterior. Apndice 1 al Anexo 1 1 Degradaciones de propagacin en los sistem

32、as de los servicios mvil por satlite con satlites no geoestacionarios que proporcionan servicios de comunicaciones personales sin emplear la diversidad por satlite 1.1 Calidad de funcionamiento en un canal de banda estrecha con vocodificador Utilizando el nmero reducido de datos de propagacin recogi

33、dos durante el diseo de este sistema en concreto (a los que se har referencia en este apndice como datos de prueba), se evalu la calidad de funcionamiento de una comunicacin por rfagas AMDT en banda estrecha para un servicio por satlite no geoestacionario destinado a una estacin terrena mvil manual

34、porttil. El formato de rfaga realiz una compresin en el tiempo por un factor de 11 formando paquetes de transmisin de 8 ms para establecer una comunicacin cada 90 ms de los datos con vocodificador. Los resultados de una evaluacin resumen los requisitos de margen del enlace para lograr una calidad ac

35、eptable de la comunicacin vocal con vocodificador. Las degradaciones se caracterizan por el nivel de desvanecimiento (dB), para el percentil 90. Las degradaciones incluyen condiciones de visibilidad directa despejada o apantallamiento por rboles. Los datos representan una forma de robustez de la sea

36、l. Es decir, en un entorno en donde el 90% de los desvanecimientos se encuentran por debajo de un nivel especfico y en un enlace con una BER definida, el margen requerido en el vocodificador para lograr una comunicacin de calidad vocal es notablemente inferior que la profundidad de desvanecimiento m

37、xima. Por ejemplo, con un margen del enlace de 8 dB, el 90% de los desvanecimientos son inferiores a 10 dB. Se ha determinado, utilizando tcnicas de simulacin, que la calidad aceptable de la comunicacin vocal con vocodificador es igual al menos al 90% de la nota de calidad del canal ideal del vocodi

38、ficador (por ejemplo, valor de la nota media de opinin). Los valores del margen del enlace son valores en dB por encima de los valores de la relacin Eb/N0necesarios para mantener una BER determinada para sealizacin MDP-4 en un canal gaussiano esttico. En este ejemplo los valores se determinaron apli

39、cando las mediciones de desvanecimiento del canal a un enlace vocal con vocodificador y codificacin selectiva de ndice 2/3. El vocodificador utilizado en este caso fue el VSELP 4800. Un esquema de proteccin contra errores/vocodificador correctamente diseado permitir establecer una comunicacin de cal

40、idad en Rec. UIT-R M.1188-1 5 un canal con una BER del 1%. La recta de la BER del 1% es el ajuste lineal con error cuadrtico medio mnimo de los valores de los datos. Es posible, por medios tericos, extrapolar la calidad de funcionamiento requerida para unos valores de BER superiores, situacin que ta

41、mbin se representa en la Fig. 1. En concreto, para una curva de BER normalizada en una seal MDP-4, el aumento de la BER del 1 al 5% es equivalente a una disminucin de la potencia de la seal de 3 dB. Por consiguiente, para mantener constante la calidad vocal con un determinado nivel de desvanecimient

42、o, el margen del enlace debe aumentar en la misma proporcin en que disminuye la BER. Esta condicin se aplica tambin a los canales con desvanecimiento no gaussiano. En general, los niveles de desvanecimiento que aparecen en los canales de comunicacin que rebasan las condiciones de la BER del 1 al 3%

43、introducen el requisito de ofrecer proteccin adicional a los datos del vocodificador. La forma ms eficaz de satisfacer esta necesidad es mediante el margen del enlace en exceso. En un enlace con vocodificador existen otros factores distintos del margen del enlace que afectan tambin a la calidad de l

44、a comunicacin. De forma concreta, las estadsticas de degradacin del canal, la velocidad del vocodificador, la codificacin de proteccin contra errores y el entrelazado de bits pueden afectar dicha calidad. Si la evaluacin de los efectos de las degradaciones del canal se basan en datos reales en el do

45、minio del tiempo, se pueden extraer conclusiones ms precisas. Adems, con una evaluacin basada en datos reales no es preciso realizar hiptesis en cuanto a la naturaleza estadstica del canal; por ejemplo, estacionario, no estacionario, de Rayleigh, de Rician, log-normal, etc., evitando de esa forma la

46、 necesidad de justificacin adicional. Un ejemplo de los datos de prueba de comunicacin AMDT se ilustra en la Fig. 1 que muestra los resultados de las pruebas sobre el nivel de desvanecimiento para el percentil 90. El nivel del percentil 90 se utiliz para dar una mayor fiabilidad a las conclusiones.

47、En la Figura puede verse que un valor de 16 dB como margen de degradacin es suficiente para lograr una comunicacin de calidad con el diseo de sistema del servicio mvil por satlite que aqu se considera cuando el nivel de desvanecimiento para el percentil 90 es 18 dB. Si se mostrasen resultados simila

48、res para el nivel (mediano) del percentil 50, la propia profundidad del desvanecimiento sera menor y, por consiguiente, el margen del enlace necesario compensara dicho nivel de desvanecimiento. Por regla general, los vocodificadores con velocidades ms altas son ms resistentes en los canales con degradacin. Adems, la velocidad de codificacin puede ajustarse para lograr una mayor proteccin contra errores. Pero en estos casos las velocidades mayores suponen una menor capacidad de canal si se trata de un canal limitado en anchura de banda. En consecuencia, es necesario llegar a una solucin de c