¿Qué es un Presupuesto de Enlace?
El presupuesto de enlace es el cálculo de todas las ganancias y pérdidas desde el transmisor hasta el receptor. Un buen presupuesto de enlace es esencial para el correcto funcionamiento del radioenlace. Permite la estimación de pérdidas/ganancias en un radioenlace, lo que facilita un diseño adecuado y la correcta elección de los equipos.
Elementos de un Radioenlace
- Lado del transmisor: Potencia del transmisor, pérdidas en el cable, ganancia de antena.
- Lado de propagación: FSL (Free Space Loss – Pérdida en el espacio libre), zona de Fresnel.
- Lado del receptor: Ganancia de antena, pérdidas en el cable, sensibilidad del receptor.
Potencia de Transmisión
La potencia de transmisión se refiere a la potencia de salida del radio (tarjeta inalámbrica, estación base). El límite superior depende de los límites regulatorios, por lo tanto, de los países/regiones y la utilidad en el tiempo.
Pérdidas en el Cable
Las pérdidas en el cable se deben a la atenuación del cable de la antena. Este cable debe ser lo más corto posible. Las pérdidas son dependientes de la frecuencia, por lo que es importante controlar la hoja de datos y verificar las especificaciones. Los valores típicos de pérdidas varían entre 1dB/m hasta
Pérdidas en los Conectores
Las pérdidas en los conectores son típicamente de 0.25 dB por conector. Dependiendo de la frecuencia y tipo de conector, la pérdida en protectores contra descarga eléctrica puede ser de 1dB.
Amplificadores
El uso de amplificadores es opcional. Estos compensan las pérdidas en los cables, pero pueden cambiar las características en la frecuencia y adicionar ruido. Es importante considerar los límites legales. Una elección inteligente de las antenas y una alta sensibilidad en el receptor son mejores que la fuerza bruta de amplificación. Los amplificadores aumentan tanto el nivel de la señal como el del ruido.
Antena del Lado Transmisor
La ganancia de antena se encuentra en rangos de:
- 2dBi (antena integrada simple)
- 8dBi (omnidireccional estándar)
- 21-30dBi (parabólica)
Es importante verificar que la antena realmente tenga la ganancia nominal, ya que puede haber pérdidas en la inclinación y en la polarización.
Sensibilidad del Receptor
La sensibilidad del receptor muestra el mínimo valor de potencia que necesita para poder decodificar/extraer»bits lógico» y alcanzar una cierta tasa de bits. Cuanto más baja sea la sensibilidad, mejor será la recepción del radio. Una diferencia de 10 dB en la sensibilidad es tan importante como 10 dB de ganancia en una antena.
Margen y SNR (Tasa de Señal a Ruido)
- Margen = Señal recibida en el receptor – Sensibilidad
No es suficiente que la señal sea mayor que el ruido. Es necesario un cierto margen entre la señal y el ruido (SNR). El requerimiento típico de SNR es de 16dB para 11Mbps y 4 dB para 1 Mbps.
EIRP = PIRE = Potencia Irradiada Isotrópica Efectiva
- Máxima potencia irradiada
- 100mW en Europa
- 1-4 W en otros países
- PIRE(dBm) = Potencia transmisor(dBm) – Pérdidas en cables y conectores(dB) + Ganancia de antena (dBi)
Diseño de Radioenlace
El diseño de un radioenlace implica considerar los siguientes aspectos:
- Elección de la frecuencia
- Perfiles de trayectoria
- Presupuesto de potencia
- Área de cobertura
- Prospección de sitios
Perfil de Trayectoria
- Línea vista: Se traza una recta entre transmisor y receptor en un mapa con curvas de nivel.
- Factor K (curvatura de la tierra): Se lee en cada intersección de la recta con las curvas de nivel la altura del punto y la distancia desde el transmisor. Se traza un diagrama de alturas versus distancia para diferentes condiciones de propagación.
- Valores de K:
- K=4/3, 90% del tiempo, la constante dieléctrica disminuye con la altura, alcance de 1/3 más allá del horizonte.
- K=infinito, trayectoria rectilínea.
- K=2/3 curva hacia arriba, menos alcance, 0.6 de F1 en enlaces críticos.
- Presencia de objetivos en la trayectoria: follaje, superficies planas, trayectorias sobre agua.
- Zonas de Fresnel: áreas alrededor de la línea vista que deben estar libres de obstrucciones.
¿Cómo Obtener Más Perfiles?
- Mapas topográficos
- GPS
- Recorrido de la trayectoria
- Programas para trazado de trayectorias y DEM (Modelo Digital de Elevaciones)
- Utilizar un altímetro para determinar el diagrama de perfil cuando no se disponga de mapas con la elevación. El altímetro se puede calibrar llamando a la torre de control del aeropuerto más cercano. La calibración debe hacerse frecuentemente porque la presión barométrica varía en el tiempo.
C/N (Carrier to Noise – Portadora a Ruido)
El objetivo es llegar al receptor con una potencia suficientemente mayor que el ruido para garantizar una determinada tasa de error.
Más Allá de la Línea Vista
Es posible la recepción más allá de la línea vista, pero la atenuación es mucho mayor. El problema de la multitrayectoria se agrava. Se han propuesto soluciones basadas en OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) y MIMO (Multiple-Input Multiple-Output).
Tres Tipos de Propagación
- Ondas terrestres
- Ondas espaciales
- Línea recta
Onda Terrestre
Viaja a lo largo de la superficie de la tierra, se llaman ondas superficiales. Deben ser polarizadas verticalmente. Buenos conductores son el agua salada de mar y malos conductores son el desierto. Se usa para las comunicaciones en los barcos y entre barcos. Requiere potencias relativamente altas.
Onda Espacial
Se dirigen arriba del horizonte de radio, con un ángulo relativamente grande con respecto a la tierra. Irradian hacia el cielo. Tiene 3 capas: D, E, F. La capa D es la más cercana a la tierra.
Línea Recta
Viaja en las capas interiores de la atmósfera terrestre.
Componentes de un Sistema
- Mástil y antenas
- Duplexores
- Cable coaxial
- Conectores
- Protector gaseoso
- Equipo de radio
- Fuentes de energía
- Baterías
- Recinto y gabinete
Antenas
- Rango de frecuencia
- Ancho de banda
- Ganancia
- Diagrama de radiación
- Potencia de RF admisible
- Dimensiones físicas
- Material
- Tipo de montaje
Duplexores
- Frecuencia de trabajo
- Ancho de banda
- Atenuación
- Pérdida de inserción
- Dimensiones físicas
Cable Coaxial
- Tipo
- Longitud
- Atenuación por metro
- Frecuencia de operación
- Impedancia característica
- Material dieléctrico
Conectores
- Tipo
- Pérdida en función de la frecuencia
- Armado
Protector Gaseoso
- Ancho de banda
- Conectores
- Montaje
Equipos de Radio
- Frecuencia
- Ancho de banda
- Tipo de modulación
- Homologación
- Dimensiones físicas y peso
- Rangos de temperatura y humedad
- Gabinete
Interfaces/Modem
- Tipo (asíncrona, síncrona, LAN)
- Velocidad de transmisor
- Velocidad de recepción
- Modos y normas
Transmisores
- Estabilidad en frecuencia
- Impedancia de salida
- Potencia de salida
- Nivel de emisiones de armónicos y espurias
- Tiempo de establecimiento de portadora
Receptores
?*estabilidad en frecuencia* impedancia de entrada* sensibilidad de entrada y equelch* selectividad* rechazo a frecuencias espureas.
¿alimentacion?*tension de entrada* consumo en transmision* consumo en recepcion* protecciones.
¿baterias?*material del compuesto* vida util* potencia maxima(tension y corriente)* tiempod e carga* tiempo de suministro continuo.