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 CIENCIA: ¿Por qué varía la cobertura de mi móvil?

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Logan
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MensajeTema: CIENCIA: ¿Por qué varía la cobertura de mi móvil?    Miér Abr 06, 2011 8:15 am

Sabor a PI escribió:

Hoy toca hablar de algo que es bastante importante en sistemas móviles: los desvanecimientos.

Como se puede suponer solamente por su nombre, los desvanecimientos de señal que ocurren en sistemas móviles afectan a la calidad de señal recibida. Es por ello que los desvanecimientos son una de las causas de la atenuación de una señal y es importante poder modelar el canal de comunicaciones (el aire) adecuadamente y contrarrestar su efecto.

Para ello, se distinguen dos tipos de desvanecimientos: los desvanecimientos a pequeña escala (DPE de aquí en adelante) y los desvanecimientos a gran escala (DGE).

En la siguiente gráfica podemos ver el efecto que ocasiona cada uno de ellos en el canal móvil:



Donde la línea azul representa los DGE mientras que la línea roja representa los DPE.

Desvanecimientos a gran escala

Las variaciones de este tipo de desvanecimientos ocurren a escala humana, es decir, cuando nos movemos unas decenas de metros y pasa unas decenas de segundos y podemos encontrarnos con varios tipos:

- Reflexión: ocurre cuando la señal rebota en paredes, cuerpos, automóviles, etc. Este tipo de DGE está siempre presente (por ejemplo, normalmente cuando entramos a un edificio no tenemos línea de visión directa con la antena que nos proporciona cobertura), aunque no es el efecto más grande de la variación de potencia recibida al terminal, y el efecto que produce es el de cambiar la polarización de la onda.




- Difracción: ocurre cuando las ondas atraviesan rendijas o se encuentran con un obstáculo. En el instante en el que ocurre la difracción, el punto se convierte en un frente de ondas, es decir, en un nuevo emisor (por el principio de Huygens). Así, aunque no tengamos línea de visión directa también nos podrá llegar la señal, tal y como se puede ver en la siguiente figura:




Este efecto es menor cuanto mayor sea la diferencia entre el objeto con el que choca la señal y la longitud de onda de la misma.

- Dispersión: se produce cuando el frente de ondas entra en contacto con superficies irregulares que producen un efecto diferente a las distintas componentes del frente de onda. Y su efecto es mayor cuanto mayores sean las rugosidades.




Todas estas variaciones hacen que tengamos que tenerlas en cuenta a la hora de diseñar o, al menos, hacer una aproximación de una red de sistemas móviles, especialmente para la planificación de los puntos de acceso. Para ello, se cuenta con una serie de modelos matemáticos tanto para interiores como para exteriores (de los que ya hablaremos en algún momento).

Desvanecimientos a pequeña escala

Las variaciones de este tipo de desvanecimientos ya no ocurren a escala humana, sino a una escala mucho menor, en la que la señal varía muy rápidamente en poco tiempo (en torno a milisegundos en desplazamientos de unos centímetros), de ahí que en la primera gráfica se viesen variaciones de señal tan rápidas. Estas variaciones rápidas son debidas a la interferencia constructiva o destructiva del multi-trayecto, a la velocidad de los móviles y del entorno.

Sin entrar en detalle, podemos ver dos efectos fundamentales de este tipo de desvanecimientos: la selectividad frecuencial (o dispersión en tiempo) y la selectividad temporal (o dispersión en frecuencia).

- Selectividad frecuencial: producida por la multitud de rayos que le llegan al dispositivo móvil, cada uno de los cuales recorre una distancia diferente y, por tanto, llegan en tiempos distintos.

Si pensamos, por ejemplo, en la transmisión de un bit en un instante dado podemos crearnos mentalmente una imagen de cómo llega la transmisión al receptor tras chocar con edificios, atravesar paredes, etc (tenemos que tener en cuenta que esa transmisión se produce en muchas direcciones, no sólo en una, de ahí que tengamos, en gran parte, muchos rayos que nos llegan) y vemos que ese bit llega en muchas ocasiones en un intervalo de tiempo dado.



Pues bien, esto es la dispersión temporal y provoca una selectividad en frecuencia, esto es, el canal se comporta de manera diferente para diferentes frecuencias. Podemos definir el ancho de banda de coherencia como el ancho de banda en el que el canal se comporta igual para todas las frecuencias.

- Selectividad temporal: o lo que es lo mismo, dispersión en frecuencia... o lo que es lo mismo, efecto Doppler. Este efecto es producido por el movimiento producido en transmisor o receptor. Al igual que cuando se acerca o se aleja una ambulancia podemos escuchar su sirena de manera diferente a como realmente suena (por el aparente cambio de frecuencia del sonido que nos llega), en una comunicación con sistemas móviles ocurre lo mismo, es decir, que el receptor percibe diferentes frecuencias de las que tendría que estar recibiendo.

Esto afecta al modelo que utilicemos de canal de manera que en distintos instantes el canal es distinto y, además, es aleatorio. En este caso, definimos el tiempo de coherencia como los instantes de tiempo en los que el canal se comporta de la misma manera.

Como conclusión, podemos decir que los DPE son fundamentales para el análisis de prestaciones y el diseño de sistemas de comunicación inalámbricos.

Por todo esto y muchas otras cosas (como el diseño de la red inalámbrica, el diseño de los dispositivos móviles, etc.) que parece que no tengamos en cuenta cuando hablamos por móvil hace que las comunicaciones inalámbricas sean relativamente difíciles de llevar a cabo de una manera más que aceptable.

fuente: SABOR A PI
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