CARACTERIZACION
DE
UN
CANAL
"INDOOR"
COMO
RESULTADO
DE
MEDIDAS
DE
BANDA
ESTRECHA
A 1.6
GHz.
A.
V ALDOVINOS, L. RODRIGUEZ,
R.
AGUSTI
Dep . Teo ía de la Señal y Comunicaciones. E.T.S.I.T. Ba celona -U.P.C.
Apdo.30.002 -08080 -BARCELONA. Tel . (93) 401.65.24 Fax. (93) 401.68.01
ABSTRACT
This pape shows he p elimina y esul s
o
measu emen s
ca ied ou in he E.T.S.I.T.B building wi h he pu pose
o
indoo adio channel. In pa icula p opaga ion losses
s a is ics ha e been conside ed.
INTRODUCCION
a 1.6 GHz
modeling
an
and ading
La
posibilidad de ealiza
un
sis ema de comunicaciones mó iles den o
de edi icios es un ema de g an in e és en la ac ualidad po las . en ajas
que conlle a en e a los sis emas con encionales de cableado. En
pa icula , el usua io pod ía dis u a de o al mo ilidad den o del
edi icio y además se e i a ía el endido de cable o, lo que es más
impo an e, se e i a ían cos osos ecableados en caso de econ igu a
sis emas exis en es o adqui i nue os.
La
ealización de ales sis emas de comunicaciones in e io es equie e
en una p ime a ase la ca ac e ización del canal de ansmisión an o en
los que espec a a banda es echa como a banda ancha. En es e a ículo se
p e ende p esen a esul ados de medidas en banda es echa e ec uadas en la
banda de 1.6 GHz.
Las medidas han sido e ec uadas en el edi icio de la Escuela Técnica
Supe io de Ingenie os de Telecomunicación de Ba celona
111
y se han
encaminado
a:
l.
Ca ac e ización del alo medio de las pé didas de p opagación en
unción de la dis ancia.
2.
Ca ac e ización de la unción de densidad de p obabilidad de la
en ol en e ecibida.
3. Ca ac e ización de la du ación de los des anecimien os y de la
co elación asociada en e pe iodos con inuos de des anecimien os y de no
des anecimien o con espec o a
un
de e minado umb al.
4.
Ca ac e ización del coe icien e de co elación en e el alo de la
ampli ud ecibida en dos an enas sepa adas una dis ancia de e minada.
Todas las ca ac e izaciones an e io es se han basado en medidas
e ec uadas en si uaciones seleccionadas po lo que espec a
al
g ado de
mo ilidad de las pe sonas en el in e io del edi icio y a la mo ilidad o
es aciona idad de los equipos e minales.
PERDIDAS
DE
PROPAGACION.
Con las medidas ealizadas se p e ende analiza la a enuación que
expe imen a la señal ansmi ida en unción de la dis ancia que sepa a las
an enas ansmiso a y ecep o a. Pa a ello, se es udian los casos de que
exis a y de que no exis a isión di ec a en e dichas an enas. En ambos
casos es udiamos la elación: P (R)/P (l) =
R-CX
donde P (R) es la po encia ecibida a dis ancia R me os y
P (l)
es la
po encia ecibida a 1 me o.
VIS ION DIRECTA: Pa a lle a a cabo es as medidas, se si úa el ecep o en
un ex emo del hall del edi icio (posición Y
ig.l)
y
el
ansnliSo se
mue e en línea ec a has a el ex emo opues o ealizando medidas cada 30
cm. El alo omado en cada dis ancia es la media de 20
en 2 sg. El decaimien o ob enido es siemp e meno que
explica se po un e ec o "guía de onda" que educe la
señal
¡2¡.
(Ve ig.2).
mues as adqui idas
2, lo que puede
a enuación de la
VISION NO DIRECTA:
En
es e caso, el ecep o se ubica en el labo a o io de
Emiso es (posición X) y el ansmiso se a mo iendo a lo la go de odo el
edi icio. A una dis ancia dada se e ec úa una medición pa a cada una de
dieciseis posiciones di e en es de la an ena ansmiso a en
un
en o no de
ap oximadamen e una longi ud de onda de diáme o
("'
18
cm.). P omediando
pos e io men e es as medidas, eliminamos en pa e las luc uaciones p opias
de la p opagación mul icamino y nos quedamos con el alo medio. Po o a
pa e, en cada una de las dieciseis posiciones, el da o que se oma es la
media de 20 mues as omadas en 2 sg, con lo que se disminuye el e ec o de
las a iaciones de la señal ecibida. Es as medidas se han ealizado en dos
casos di e en es: Con el ansmiso y el ecep o en el mismo piso y en
pisos di e en es. En el p ime caso se han ob enido decaimien os con
alo es de a en e 3 y 4. En el segundo, el decaimien o es mayo
(a
"'
6)
debido a una sepa ación me álica en e ambos pisos. No se ha obse ado
dependencia con la al u a de las an enas.
Pa a inaliza el es udio de la
di ec a, analizamos la es adís ica de
posiciones a una dis ancia ija. Los
es a es adís ica es lognonnal.
DESVANECIMIENTOS.
p opagación en ausencia de isión
la po encia ecibida en dis in as
esul ados ob enidos de e minan que
Una ez es udiada la dependencia de la señal ecibida espec o a la
dis ancia exis en e en e las an enas ansmiso a y ecep o a, p ocedemos
al
amllisis de las a iaciones empo ales de dicha señal. Dado
un
en o no
de e minado, los des anecimien os su idos po la señal se án debidos bien
al
mo imien o de pe sonas, maquina ia e c. en los al ededo es del sis ema o
bien al mo imien o de las an enas.
La
señal ecibida cons i uye un p oceso
es ocás ico sob e el cual enemos que conside a las hipó esis de
es aciona idad y e godicidad pa a que el p oblema sea abo dable
analí icamen e. Se han es udiado dos si uaciones di e en es, una p ime a
con el ansmiso y el ecep o inmó iles y o a con el ansmiso en
mo imien o. En el p ime caso se han e ec uado g abaciones de la señal
ecibida du an e 20 minu os mues eando a una elocidad de 20 mues as/sg,
con lo que ob enemos 24000 mues as (Ve ig.3).
En
el segundo caso las
g abaciones se lle an a cabo du an e 5 minu os a la misma elocidad de
mues eo, con
Jo
que el núme o de mues as es de 6000. En ambos casos han
apa ecido des anecimien os de la señal que llegaban has a los 35 dB po
debajo de la po encia media. Po o a pa e, se ha obse ado que no exis e
elación di ec a en e la p o undidad de los des anecimien os y la
dis ancia en e an enas. El p incipal ac o que a ec a a es os
des anecimien os es el mo imien o exis en e en el en o no, habiéndose
obse ado que en los momen os de g an mo imien o de pe sonas el ading e a
muy p o undo. Cuando la an ena ansmiso a se halla en mo imien o, apa ece
un
ading muy con inuo y p o undo incluso cuando no hay mo imien o en los
al ededo es.
Analizando la es adís ica de la en ol en e de la señal ecibida, se ha
comp obado que el canal de ansmisión puede ca ac e iza se como un canal
de ading Rice en odos los casos obe ados. A medida que el ading se hace
más con inuo y p o undo, el pa áme o K de la unción Rice a disminuyendo
y nos ace camos a la dis ibución Rayleigh (K =
Sd/Sc
siendo
Sd
la
po encia de la componen e di ec a y
Se
la de las componen es e lejadas).
49
En
el
caso
de
mo imien o de la an ena ansmiso a el canal es p ác icamen e
Rayleigh .
En
la ig.4 se p esen a una ealización con K = 7.1 que es la
co espondien e a la ig.3.
'
Po
o a pa e, al e ec ua el cálculo de la densidad espec al de la
en ol en e
de
la señal ecibida, ob enemos un espec o p ác icamen e plano
(conco dan e con el hecho de que el uido p esen e es blanco) con un pico
muy es echo en el o igen
("'
0'2
Hz) co espondien e a una en ol en e de
a iación
muy
len a en el dominio empo al (Ve ig 5).
DURACION DE LOS DESVANECIMIENTOS.
Pa a
inaliza ealizamos el es udio es adís ico de las du aciones de
los in e alos de ading e in e ading. Di emos que nos encon a nos
en
un
in e alo
de
ading cuando la señal ecibida enga un ni el in e io al
umb al
que
de e minemos en cada caso.
De
igual o ma, un in e alo de
in e ading co esponde al iempo en que el ni el de la señal sea supe io
al umb al. Llamamos
'
a la du ación del p ime o y
6.
a la de es e úl imo.
De inimos p
como
el cocien e en e el ni el de ensión e icaz del umb al y
el ni el medio de la señal ecibida. Pa a
'
hemos encon ado que la
es adís ica es exponencial pa a umb ales si uados a más de 9 dB bajo el
ni el
medio.
La
unción
de
::,::b~c{ió;'e~: :~
~g
.
6)
:
(1)
O
Res o
Pa a umb ales has a 9 dB se ha
c{om~~o~:d;
~ue
se ajus a mejo la unción:
F' ( ) =
0
1-e
~
O
Res o
(2)
Pa a mo imien o del ansmiso se da siemp e la exp esión
que sea el umb al.
(l)
cualquie a
La
du ación media de los in e alos de ading se puede ajus a a una
exp esión
de
la o ma: 1 p
1(p) = K
--
( eP -1)
pa
(3)
donde K es
una
cons an e de p opo cionalidad y a y P son an o
m<ís
p óximos
a 1 y 2, espec i amen e cuan o más con inuo y p o undo es el ading. De
igual o ma, el núme o medio de c uces
po
segundo de la señal a a és del
umb al esponde a
la
exp esión:
~
NR(p) = K
pa
e-P
con a y
~
más p óximos a y 2, espec i amen e
des anecimien os. Cuando la an ena ansmiso a es á en
dos exp esiones an e io es a
"'
1 y
~
"'
2.
Pa a
6.
las unciones de dis ibución ob enidas
es adís ica de la en ol en e es p óxima a Rayleigh
y:
{
1-
-3
~
6 1 1
~
o
F ' ( ) = e
O
Res o
cuando aumen an
mo imien o, en
son (2) cuando
(4)
los
las
la
(5)
cuando es Rice con mayo pa áme o K, independien emen e del umb al. Pa a
la an ena en mo imien o es siemp e exponencial (1).
La
du ación media
esponde a la exp esión:
K(p)
= K 1/pa (6)
50
con a an o más p oxmm a 1 cuan o mayo es el ni el de ading.
Po úl imo, se ha comp obado que las a iables alea o ias
'
y
!1
es án
p ác icamen e inconeladas.
TECNICAS
DE
DIVERSIDAD.
Pa a palia los e ec os de los des anecimien os, hemos ealizado un
análisis de la u ilización de la di e sidad en espacio con dos an enas
ecep o as. Hemos hallado la señal ecibida en cada una de ellas y la
máxima y de es a o ma se ha comp obado que el ma gen dinámico del ading
se educe conside ablemen e. Pa a que la écnica de di e sidad sea
e ec i a, debe exis i un al o g ado de inconelación en e las señales que
llegan a cada una de las an enas. Pa a comp oba lo hemos calculado el
coe icien e de co elación pa a dis in as sepa aciones de las dos an enas
ecep o as.
De
su análisis se desp ende que no exis e una elación cla a
en e el alo de dicho coe icien e y aquella sepa ación.
Los
alo es
ob enidos son gene almen e pequeños. Además, el coe icien e de co elación
a ía con el iempo y se ha comp obado que dicha a iación se ca ac e iza
po una ley gaussiana con des iaciones ípicas que suelen si ua se en e
0.1 y 0.2. Po o a pa e, la po encia media ecibida en cada an ena es
di e en e y su di e encia a ía ambién a lo la go del iempo. Es a
a iac
10n
es es adís icamen e logno mal con des iaciones ípicas
habi ualmen e meno es a 2 dB.
AGRADECIMIENTOS
Es e abajo o ma pa e del p oyec o TIC 880543 inanciado po la
CICYT.
REFERENCIAS
[1] LORENZO RODRIGUEZ, ANTONIO VALDOVINOS.
Ca ac e ización de
wz
canal mó il in e io a 1.6 GHz a a és
de
medidas e ec uadas en el edi icio de
la
E.T.S.l.
T.
de
Ba celona.
P oyec o Fin de Ca e a. E.T.S.I.T.B. Junio 1990.
[2]
J.C. BULTITUDE.
Measu emen , Cha ac e iza ion and Modeling
o
lndoo
8001900
MHz
Radio Cluumels
o
Digi al Communica ions.
IEEE Communica ions Magazine. June 1987 -Vol.25, No.6.
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RELACIOS
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Y CURVA DE
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