FÓRMULAS PARA EL CÁLCULO DE ENLACES DE RADIO (primera parte) 1 milla = 1,609344 km Db = 10 log (Ps/Pe)
1 pie = 0,3048 m Dbm= 10 log (P/1mW)
PSD(dbm) = ( Ptx + Gtx + Grx - Acable – Acon - LTR- Fm ) PIRE(db) = Gtx + Ptx – Atrans MC (db)= PSD – PMSU
EL PSD DEBE SER >= PMSU
Margen de Desvanecimiento, según Barnett-Vignant: Fm(db) = 30log(D(km)) + 10log(6*A*B*F) – 10log(1-R) – 70 A: Factor de Esperanza: A = 4; sobre agua o un terreno muy liso A = 1; sobre terreno promedio A = 0,25; sobre un terreno muy áspero y montañoso B: Factor para convertir la probabilidad del peor de los meses en probabilidad anual: B = 1; para convertir una disponibilidad anual a la base del peor de los meses B = 0,5; para áreas cálidas o húmedas B = 0,25; para áreas continentales promedio B= 0,125; para áreas muy secas o montañosas Según John J. Egli: Para microondas: LTR(db) = 92,54 + 20log(D(Km)) + 20log(F(Ghz)) Para VHF-UHF: LTR(db) = 117 + 40log(D(millas)) + 20log(F(Mhz)) – 20log (htx*hrx) UNEFA-Sistemas de Comunicaciones I - Prof. José Julián Figueroa
EJERCICIOS DE RADIOENLACES (primera parte)
1. Considere un radioenlace digital con las siguientes características: Ptx = 25 dbm, Gtx= 35 dbi, Grx= 35 dbi, Acable = 0 db, F= 2,4 Ghz, D= 5 km, PMSU = -90 dbm. Calcule: PIRE, LTR, PSD, MC. PIRE=60 db, LTR=114,12 db, PSD= -19,12 dbm, MC= 70,88 db
2. Considere una estación móvil policial operando en las inmediaciones suburbanas con una frecuencia de 151 MHz para una transmisión de base a móvil a una distancia de 10 millas. Acacle = 3 db, Gtx = 3 dbi, Grx = 0 dbi, htx= 18,288 pies, hrx = 6 pies Calcule: LTR, PSD, MC. Respuestas: LTR= 149,45 db, PSD=-100 dbm, MC = 7 db
3. Considere un sistema móvil de seguridad pública operando en las inmediaciones urbanas con una frecuencia de 454 MHz para una transmisión de móvil a base. Gtx = 3 dbi, htx = 6 pies, Acable = 0 db, Ptx = 50 W, Grx = 6 dbi, hrx =100 pies, D = 5 millas Calcule: LTR, PSD, MC Respuestas: LTR= 142,54 db, PSD = -86,54 dbm, MC= 22 db
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4. Considere un sistema móvil industrial operando en las inmediaciones rurales con una frecuencia de 31 MHz para una transmisión de base a móvil. Ptx = 100 W, Acable = 1 db, htx= 10 pies, Grx = 12 dbi, hrx= 12 pies, D = 3 millas, Gtx= 3 db Calcule: LTR, PSD, MC Respuestas: LTR=124,32 db, PSD= -60 dbm, MC= 52 db
5. Un sistema de radio de microondas con pérdida por diversidad espacial de 2 db en cada extremo, una frecuencia de 5 Ghz, antenas con ganancias de 31,2 dbi (parabólica de 2,4 metros) y atenuación por cables y conectores de 3 db en cada extremo se encuentra sobre un terreno liso y la zona es humedad, la distancia entre estaciones es de 40 km y se desea un objetivo de confiabilidad de 99,99 % con una Ptx= 800 mW y PMSU= -89 dbm. Calcule: Fm, LTR, PSD sin , MC sin Fm, PIRE, PSD con Fm y MC con Fm. a. ¿El MC es el adecuado para el sistema?, Calcule LTR,PSD,MC. b. ¿A cuántos dbm equivale la Ptx? Calcule PSD_Fm, MC_Fm c. ¿Cree usted que es recomendable distintos cables en cada extremo del enlace? d. Dada la confiabilidad de 99,99 %, ¿Cuántas horas al año podría el enlace no estar disponible? e. Dada la confiabilidad de 99,99 % ¿Considera usted que es suficiente para garantizar una buena calidad de servicio?, ¿Por qué? f. ¿Cuál es la longitud de onda de la frecuencia en estudio? LTR= 138,56 db, PSD= -57,08 dbm, MC= 31,92 db, PIRE= 55,23 db, Fm= 15,84 db, PSD_Fm=-72,92 dbm, MC_Fm= 16,08 db.
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6. Un sistema de microondas con pérdida por diversidad de frecuencia de 1 db en el transmisor, frecuencia de 5,4 Ghz, antenas con ganancias de 32 dbi, atenuación para el cable de transmisión dado 100 m es de 2,5 db. En cada extremo se utilizan 4 metros de cable, atenuación por conectores en cada extremo de 1,5 db. El terreno que separa a las estaciones es montañoso y muy seco. La distancia entre estaciones es de 37 km. Se desea un objetivo de confiabilidad de 98,99% con una Ptx = 29 dbm y PMSU= -95 dbm. Calcule: Fm, LTR, PSD sin , MC sin Fm, PIRE, PSD con Fm y MC con Fm, Acables, Aconec. g. ¿El MC es el adecuado para el sistema?, Calcule LTR,PSD,MC. h. ¿A cuántos mW equivale la Ptx? Calcule PSD_Fm, MC_Fm i. ¿Cree usted que es recomendable distintos cables en cada extremo del enlace? j. Dada la confiabilidad de 98,99 %, ¿Cuántas horas al año podría el enlace no estar disponible? k. Dada la confiabilidad de 98,99 % ¿Considera usted que es suficiente para garantizar una buena calidad de servicio?, ¿Por qué?, Calcule la longitud de la onda. l. ¿Cuál es la longitud de onda de la frecuencia en estudio? LTR= 138,55 db, PSD= -49,77 dbm, MC= 45,23 db, PIRE= 58,38 db, Fm= 56,76 db, PSD_Fm=-106,53 dbm, MC_Fm= -11,53 db. AcableTx= 0,12 db, AcableRx=0,1 db, Aconect= 3 db. Horas_NO_disponibilidad= 88,476 horas, PTxmW = 794,32 mW, Longitud de onda= 55 mm.
Nota: Por cada resultado obtenido debe describir las conclusiones y recomendaciones pertinentes. UNEFA-Sistemas de Comunicaciones I - Prof. José Julián Figueroa
FĂ“RMULAS PARA EL CĂ LCULO DE ENLACES DE RADIO (segunda parte)
Radio de la Tierra: 6370 km Factor de Radio Efectivo de la Tierra K= 4/3
Holgura de la Tierra H = ( d ( D – d ) ) / ( 2*6370(km)*K)
Radio de Fresnel RF =
∗ ∗
RelaciĂłn de AtenuaciĂłn de la holgura sobre el Radio de Fresnel: LQ = h / RF
EJERCICIOS DE RADIOENLACES (segunda parte) 1. Considere un radioenlace con las siguientes características: Ptx =25 dbm, Gtx,Gx = 35 dbi, Acable(tx) y Acable(rx) = 0 db F = 2,4 Ghz, D= 15 km , PMSU = -83 dbm Calcule: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)
k) l)
Calcule H y su representación gráfica Dada la holgura ¿Cuál es la altura real del obstáculo? ¿Cuál es el valor de PIRE? Calcule el radio de Fresnel y su representación gráfica Calcule LTR y la atenuación por cada obstáculo con α =0 ¿Cuál es la Potencia de la señal deseada? Dado el nivel de potencia deseada en el receptor ¿Cuál es su BER aproximadamente? Represente el 60% de la zona de fresnel ¿Cuál es el margen de comportamiento del sistema? En vista de que el terreno es montañoso y seco ¿Cuál es el margen de desvanecimiento de la señal con un objetivo de confiabilidad de 99,99 %? ¿Cuántos minutos estará disponible en enlace al año aproximadamente? ¿Cuál es el MC y la PSD al incorporar a la fórmula el margen de desvanecimiento de la señal? 15 m
200 m
148 m
20 m
120 m
2 km
13 km 15 km
50 m
2. Considere un radioenlace con las siguientes características: Ptx =25 dbm, Gtx,Gx = 35 dbi, Acable(tx) y Acable(rx) = 0 db F = 2,4 Ghz, D= 15 km , PMSU = -83 dbm Calcule: m) Calcule H y su representación gráfica para cada obstáculo n) Dada la holgura ¿Cuál es la altura real de cada obstáculo? o) ¿Cuál es el valor de PIRE? p) Calcule el radio de Fresnel y su representación gráfica q) Calcule LTR y la atenuación por cada obstáculo con α =0 r) ¿Cuál es la Potencia de la señal deseada? s) Dado el nivel de potencia deseada en el receptor ¿Cuál es su BER aproximadamente? t) Represente el 60% de la zona de fresnel u) ¿Cuál es el margen de comportamiento del sistema? v) En vista de que el terreno es montañoso y seco ¿Cuál es el margen de desvanecimiento de la señal con un objetivo de confiabilidad de 99,99 %? w) ¿Cuántos minutos estará disponible en enlace al año aproximadamente? x) ¿Cuál es el MC y la PSD al incorporar a la fórmula el margen de desvanecimiento de la señal? y) Compare PSD_Fm,LTR,MC_Fm con el ejercicio número 1. 15 m 200 m
192 m 20 m
148 m
120 m
10 km
2 km
2 km
15 km
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50 m
3. Considere un radioenlace con las siguientes características: Ptx =20 dbm, Gtx,Gx = 34 dbi, Acable(tx) y Acable(rx) = 0 db F = 5,2 Ghz, D= 18 km , PMSU = -63 dbm Calcule: z) Calcule H y su representación gráfica de cada obstáculo aa)Dada la holgura ¿Cuál es la altura real de cada obstáculo? bb) ¿Cuál es el valor de PIRE? cc) Calcule el radio de Fresnel y su representación gráfica por cada obstáculo dd) Calcule LTR y la atenuación por cada obstáculo con α =0,2 ee) ¿Cuál es la Potencia de la señal deseada? ff) Dado el nivel de potencia deseada en el receptor ¿Cuál es su BER aproximadamente? gg) Represente el 60% de la zona de fresnel hh) ¿Cuál es el margen de comportamiento del sistema? ii) En vista de que el terreno es montañoso y seco ¿Cuál es el margen de desvanecimiento de la señal con un objetivo de confiabilidad de 99,99 %? jj) ¿Cuántos minutos estará disponible en enlace al año aproximadamente? kk) ¿Cuál es el MC y la PSD al incorporar a la fórmula el margen de desvanecimiento de la señal? ll) ¿Cree usted que el MC_Fm es el adecuado?, ¿Por qué? 15 m
220 m
200 m
192 m 20 m
120 m
10 km
5 km 18 km
3 km
50 m
Resultados parciales: 1. H = 1,5306 m , PIRE= 60 db, RF= 14,72 m Altura real del obstรกculo = 90 + 9,5306 m Holgura del obstรกculo= -2 m LTR= 123,66 db, LQ= -0,03188 PSD = -34,46 dbm, BER < 1. , 60%RF = 8,832 m MC = 48,54 db Fm = -18,18 db MC_Fm = 30,355 db PSD_Fm = -52,645 dbm 2. H1 = 1,5306 m, H2 = 1,766 m , PIRE= 60 db RF1= 14,72 m, RF2 = 16,98 Altura real del obstรกculo 1 = 90 + 9,5306 m Holgura del obstรกculo 1= -2 m Holgura del obstรกculo 2= -7,54 m LTR= 123,66 db, LQ1= -0,03188 , LQ2= -0,34 60%RF 1= 8,832 m PSD = -36,51 dbm BER < 1. , 60%RF 2= 10,18 m MC = 46,49 db Fm = -18,18 db MC_Fm = 28,31 db PSD_Fm = -54,69 dbm 3. H1 = 3,82 m, H2 = 2,64 m , PIRE= 54 db RF1= 14,34 m, RF2 = 11,93 Holgura del obstรกculo 1= 59,17 m Holgura del obstรกculo 2= -10,5 m LTR= 131,96 db, LQ1= 4,39 , LQ2= -0,65 60%RF 1= 8,604 m PSD = -57,06 dbm BER <= 1. , 60%RF 2= 7,158 m MC = 5,94 db Fm = -12 db MC_Fm = -6,06 db PSD_Fm = -69.06 dbm
Nota: Por cada resultado obtenido debe describir las conclusiones y recomendaciones pertinentes. UNEFA-Sistemas de Comunicaciones I - Prof. Josรฉ Juliรกn Figueroa