Fundamentos De La Tecnología Inalámbrica: Factores Que Afectan La Transmisión

1. Factores que afectan la transmisión LOS

Los factores más importantes que afectan la transmisión LOS son los siguientes:

• Atenuación y distorsión de atenuación

• Pérdida en el espacio libre (Free space loss)

• Ruido

• Absorción atmosférica

• Multi trayecto (Multipath)

• Refracción

• Ruido Termal

• Desvanecimiento

1.1. Atenuación

La fuerza de la señal decrece con la distancia. La atenuación introduce los siguientes factores a tomar en cuenta para la ingeniería de los medios de transmisión:

• La señal recibida debe tener la suficiente fuerza para ser interpretada correctamente por el receptor.

• La señal debe mantener un nivel más alto que el ruido para ser recibido sin error.

• Si la atenuación es más alta a altas frecuencias causa distorsión.

1.2. Pérdida en el Espacio Libre

Para algunos tipos de comunicación inalámbrica la señal se dispersa con la distancia. Si se asume que no hay ninguna otra fuente que afecte la señal, la misma se atenúa con la distancia ya que se dispersa en un área grande. La misma es expresada en la siguiente fórmula para antenas ideales:

Eq 1.1

Pt = potencia de la señal de la antena transmisora

Pr = potencia de la señal de la antena receptora

 = longitud de la onda portadora

d = distancia de propagación entre las antenas

c = velocidad de la luz (3 * 108 m/s)

d y  tienen las mismas unidades

Lo anterior puede ser expresado en dB como se muestra a continuación:

Eq 1.2

Para otras antenas se debe tener en cuenta la ganancia de la antena, quedando la ecuación expresada de la siguiente manera:

Eq 1.3

Gt = ganancia de la antena que transmite

Gr = ganancia de la antena que recibe

At = área efectiva de la antena que transmite

Ar = área efectiva de la antena que recibe

Lo anterior puede ser expresado en dB como se muestra a continuación:

Eq 1.4

En la práctica se usan las Ecuaciones 1.1 y 12. En este caso se puede observar una relación que resulta útil cuando se están haciendo cálculos de presupuesto de un enlace. Un aumento de 6 dB en la ganancia de una antena resulta en un aumento del EIRP necesario para doblar el rango o distancia de la antena. Una reducción de 6 dB resulta en una reducción del EIRP equivalente a la mitad del rango. La Tabla 1 muestra la relación de la pérdida en el espacio libre para ciertas distancia entre el transmisor y el receptor a 2.4 GHz.

Tabla 1: Relación entre la pérdida en el espacio libre y la distancia entre transmisor y receptor

1.3. Ruido

Los siguientes tipos de ruido pueden afectar la transmisión de las señales:

• Ruido termal: Debido a la agitación de los electrones. Esta presente en todos los dispositivos y medios de transmisión. No puede ser eliminado. El ruido termal presente en un ancho de banda B Hz es:

k = constante de Boltzmann = 1.3803 x 10-23 J/K

T = temperatura, en grados kelvins (temperatura absoluta)

En decibelios

Otros ruidos:

• Ruido de inter modulación: ocurre cuando diferentes frecuencias comparten el mismo medio. La interferencia es causada por la señal resultante que tiene una frecuencia igual a la suma o diferencia de la frecuencia original.

• Crosstalk: acoplamiento del camino de las señales no deseable.

• Ruido impulsivo: pulsos irregulares de corta duración y relativa alta amplitud. Causado por disturbios electromagnéticos o equipos con fallas.

1.4. Absorción

Una señal es absorbida cuando choca con un objeto y es absorbida en el material del mismo, de forma tal que no pasa a través del mismo (ver Ilustración 1). La absorción puede ser producida por el vapor de agua.

Ilustración 1: Ejemplo de absorción.

1.5. Refracción

Es la inclinación de las ondas de radio cuando pasan a través de un medio de diferente densidad. La velocidad de las ondas electromagnéticas es una función de la densidad del medio. Cuando las ondas pasan a través de esta medio serán reflejadas alejándose del camino de la señal deseado y otras se inclinarán en el medio en otra dirección (ver Ilustración 2).

Ilustración 2: Ejemplo de refracción de una señal.

Podemos observar que la refracción puede convertirse un gran problema en los enlaces a grandes distancias debido a los cambios en las condiciones atmosféricas, que pueden ocasionar cambios, no deseados, en la dirección de la señal.

1.6. Difracción

Ocurre cuando la señal de radio entre el transmisor y el receptor es obstruida por una superficie que tiene irregularidades puntiagudas o una superficie desigual (ver Ilustración 3). Aunque a veces el término de difracción es confundido con el de refracción, hay que tener en cuenta que este último describe la inclinación de la señal a través del medio. Mientras que difracción se refiere a la inclinación de la onda alrededor de un obstáculo Por ejemplo, considere una máquina generando humo de cigarrillo. El humo seguirá una dirección recta hasta que tropieza un obstáculo. Si se introduce un bloque de madera en el humo ocasionará que el humo riza alrededor de las esquinas del bloque, produciendo una degradación en la velocidad del humo en ese punto y un cambio de su dirección.

Ilustración 3: Ejemplo de difracción.

1.7. Reflexión

Ocurre cuando la señal encuentra una superficie que es larga comparado con la longitud de onda de la señal (ver Ilustración 4). La reflexión ocurre de la superficie de la tierra, edificios, paredes, entre otros.

Ilustración 4: Ejemplo de reflexión.

1.8. Scattering

Ocurre cuando la señal tropieza un cuerpo cuyo tamaño es menor que la longitud de onda de la señal y el volumen de obstáculos por unidad de volumen es larga. Algunos ejemplos de objetos que pueden causar scattering son postes de luz, señales de tránsito.

Ilustración 5: Ejemplo de Scattering.

Producto del scatterring la señal principal se puede destruir cuando, por ejemplo, choca con una

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