2.4 Efecto de la ionósfera
2.4.1 Introducción
2.4.2 Propagación en un medio ionizado
2.4.3 Influencia del campo magnético terrestre
2.4.4 Comunicaciones ionósféricas
2.5 Modelización de la propagación en entornos complejos
2.5.1 Introducción
2.5.2 Modelos empíricos para el valor medio de las pérdidas de
propagación. Modelo Okumura-Hata
2.5.3 Caracterización estadística de las pérdidas de propagación
2.5.4 Desvanecimientos rápidos multicamino y diversidad
El 12 de diciembre de 1901, Marconi consiguió realizar de forma satisfactoria la primera comunicación radiotelegráfica transatlántica cubriendo
una distancia de 3.000 km entre Gales y Terranova, en el extremo oriental de Canadá.
El primer experimento para realizar mediciones directas de la ionosfera lo llevaron a cabo Appleton y
Barnett en Londres, en 1925. Consistía en emitir una señal de onda continua de fase 61 p Fig. 2.21
Propagación por difusión troposférica variable con el tiempo. En un receptor próximo se recibía la
interferencia entre la onda directa y la reflejada.
La causa primordial de ionización de la ionosfera es la radiación solar en la región del espectro de los
rayos X y ultravioletas. También contribuyen a la ionización la incidencia de partículas cargadas
(protones y electrones) de origen solar y los rayos cósmicos galácticos.
Propagación en un medio ionizado
Un análisis más acorde con la realidad debe considerar la presencia de un campo magnético estático, de
la misma manera que en la ionosfera existe el campo magnético terrestre.
Considérense en primer lugar las fuerzas a las que se encuentra sometido un electrón inmerso en el
campo electromagnético de una onda plana
Influencia del campo magnético terrestre
El efecto más notable es que la constante de propagación es función de la polarización de la onda. En
concreto la constante de propagación es distinta para una onda polarizada circularmente a derechas o a
izquierdas
las bandas de VHF y UHF puede tener valores considerables que son impredecibles. Es por este motivo
que en estas bandas es necesario el empleo de polarización circular en las comunicaciones tierra -
satélite, ya que el empleo de polarización lineal tendría asociadas pérdidas por desacoplo fluctuantes,
impredecibles y con valores potencialmente elevados.
Comunicaciones ionósféricas
El efecto de la ionosfera es distinto para las diferentes bandas de frecuencias. A frecuencias bajas y muy
bajas (bandas de LF y VLF) la ionosfera supone un cambio brusco en términos de l del índice de refracción
atmosférico.
La densidad de ionización aumenta con la altura hasta alcanzar el máximo entre los 300 y 500 km. A medida
que la densidad de ionización aumenta, el índice de refracción disminuye, produciéndose la refracción de la
onda, o curvatura de la trayectoria, de forma análoga a la refracción atmosférica.
Modelización de la propagación en entornos complejos
Introducción
la propagación debe abordarse a partir de modelos empíricos que permiten
determinar el valor medio o esperado de las pérdidas de propagación. Sobre este
valor medio se superpone una variable aleatoria que modela las fluctuaciones en
la atenuación.
De forma que desde el punto de vista de la planificación de un servicio, el objetivo es garantizar que una cierta
pérdida de propagación no se supere el 90, el 95 o el 99 % del tiempo en función de la fiabilidad que se le quiera
conferir al servicio.
Modelos empíricos para el valor medio de las pérdidas de
propagación. Modelo Okumura-Hata
Los modelos empíricos se basan en el ajuste de leyes de decaimiento
de la potencia recibida en función de la distancia, altura de antenas,
frecuencia y tipología del entorno a datos medidos.
Generalmente los modelos empíricos distinguen entre zonas urbanas muy densas, zonas urbanas de baja
densidad y zonas rurales. A lo largo del tiempo se han desarrollado distintos modelos empíricos
Uno de los más empleados es el denominado Okumura-Hata, que se desarrolló a partir de medidas realizadas en
Tokio. De acuerdo con este modelo las pérdidas de propagación L
El modelo Okumura-Hata predice una disminución del valor medio de la potencia recibida en función de la
distancia de la forma
Caracterización estadística de las pérdidas de propagación
Los modelos empíricos sólo proporcionan el valor medio o esperado de las pérdidas de propagación para un entorno
genérico en función de la distancia entre la estación base y el terminal
Al describir una circunferencia en torno a una estación base se medirán variaciones en las pérdidas de propagación. Variaciones
relativamente lentas en función de la distancia recorrida y que físicamente cabe asociarlas a la variación en el entorno.
Desvanecimientos rápidos multicamino y diversidad
En una situación real de comunicaciones móviles el campo incidente en la antena receptora es el resultado de la
superposición de múltiples contribuciones: campos reflejados en edificios, campos difractados en las aristas o
bordes de los edificios, componentes reflejadadas en el suelo, y componentes provenientes de múltiples reflexiones
Atenuación en función de la distancia entre emisor y transmisor a la frecuencia de 1900 MHz en una calle de la ciudad de
Barcelona. Se observan las fuertes fluctuaciones de la atenuación y el aumento de la atenuación con la distancia.
También se pueden realizar sistemas basados en la combinación dinámica de la señal recibida por cada rama de forma que se maximice en cada momento
la relación señal a rudio, de forma que el receptor se adapte a las características cambiantes del entorno de propagación