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Desvanecimiento por trayectos múltiples

Desvanecimiento por trayectos múltiples

El desvanecimiento por trayectos múltiples afecta a la mayoría de las formas de enlaces de comunicaciones por radio de una forma u otra.

El desvanecimiento por trayectos múltiples puede afectar a las señales en las frecuencias de la parte LF del espectro y de abajo hasta la parte de microondas del espectro.

El desvanecimiento por trayectos múltiples ocurre en cualquier entorno donde hay propagación por trayectos múltiples y los trayectos cambian por alguna razón. Esto cambiará no solo sus puntos fuertes relativos, sino también sus fases, ya que cambiarán las longitudes de las rutas.

El desvanecimiento por trayectoria múltiple también puede causar distorsión en la señal de radio. Dado que los diversos caminos que pueden tomar las señales varían en longitud, la señal transmitida en un caso particular llegará al receptor en un intervalo de tiempo. Esto puede causar problemas de distorsión de fase e interferencia entre símbolos cuando se realizan transmisiones de datos. Como resultado, puede ser necesario incorporar características dentro del sistema de comunicaciones por radio que permitan minimizar los efectos de estos problemas.

Conceptos básicos de desvanecimiento por trayectoria múltiple

El desvanecimiento por trayectos múltiples es una característica que debe tenerse en cuenta al diseñar o desarrollar un sistema de comunicaciones por radio. En cualquier sistema de radiocomunicación terrestre, la señal llegará al receptor no solo a través de la ruta directa, sino también como resultado de los reflejos de objetos como edificios, colinas, suelo, agua, etc.que se encuentran adyacentes a la ruta principal.

La señal general en el receptor de radio es una suma de la variedad de señales que se reciben. Como todos tienen diferentes longitudes de ruta, las señales se sumarán y restarán del total dependiendo de sus fases relativas.

A veces, habrá cambios en las longitudes relativas de las rutas. Esto podría deberse a que el transmisor o receptor de radio se mueva, o cualquiera de los objetos que proporcionen una superficie reflectante en movimiento. Esto dará como resultado que las fases de las señales que llegan al receptor cambien y, a su vez, esto hará que la intensidad de la señal varíe como resultado de la forma diferente en que las señales se sumarán. Esto es lo que provoca el desvanecimiento que está presente en muchas señales.

Desvanecimiento selectivo y plano

El desvanecimiento por trayectos múltiples puede afectar a los canales de comunicaciones por radio de dos formas principales. Esto puede dar la forma en que se mitigan los efectos del desvanecimiento por trayectos múltiples.

  • Desvanecimiento plano: Esta forma de desvanecimiento por trayectos múltiples afecta a todas las frecuencias a través de un canal dado por igual o casi por igual. Cuando se experimenta un desvanecimiento plano por trayectos múltiples, la señal simplemente cambiará en amplitud, subiendo y bajando durante un período de tiempo, o con el movimiento de una posición a otra.
  • Desvanecimiento selectivo: El desvanecimiento selectivo ocurre cuando el desvanecimiento por trayectos múltiples afecta diferentes frecuencias a través del canal en diferentes grados. Significará que las fases y amplitudes de la señal variarán a lo largo del canal. A veces, se pueden experimentar nulos relativamente profundos y esto puede dar lugar a algunos problemas de recepción. El simple hecho de mantener la amplitud general de la señal recibida no superará los efectos del desvanecimiento selectivo y es posible que se necesite alguna forma de ecualización. Algunos formatos de señales digitales, p. Ej. OFDM puede distribuir los datos a través de un canal amplio de modo que solo una parte de los datos se pierda por los nulos. Esto se puede reconstituir usando técnicas de corrección de errores hacia adelante y de esta manera puede mitigar los efectos del desvanecimiento selectivo por trayectos múltiples.

    El desvanecimiento selectivo por trayectos múltiples se produce porque aunque la longitud de la trayectoria cambiará por la misma longitud física (por ejemplo, la misma cantidad de metros, yardas, millas, etc.), esto representa una proporción diferente de una longitud de onda. En consecuencia, la fase cambiará en función del ancho de banda utilizado.

    El desvanecimiento selectivo puede ocurrir en muchas frecuencias. A menudo se puede notar cuando las estaciones de transmisión de onda media se reciben por la noche a través de ondas terrestres y ondas del cielo. Las fases de las señales recibidas a través de los dos medios de propagación cambian con el tiempo y esto hace que cambie la señal recibida global. Dado que el desvanecimiento por trayectos múltiples depende en gran medida de la longitud del trayecto, se ha comprobado que afecta a las frecuencias incluso en el ancho de banda de una señal de radiodifusión de AM para que se vean afectadas de forma diferente y se produzcan distorsiones.

    El desvanecimiento selectivo por trayectos múltiples también se experimenta a frecuencias más altas y, dado que las señales de alta velocidad de datos se vuelven comunes, se necesitan anchos de banda más amplios. Como resultado, pueden producirse picos y nulos en el ancho de banda de una sola señal.

Desvanecimiento de la señal del teléfono celular

Las comunicaciones de teléfonos móviles están sujetas a desvanecimiento por múltiples rutas. Hay varias razones para esto.

  • El usuario móvil se está moviendo:La primera es que es probable que la estación móvil o el usuario se estén moviendo y, como resultado, las longitudes de ruta de todas las señales que se reciben están cambiando. La segunda es que muchos objetos alrededor también pueden estar en movimiento. Los automóviles e incluso las personas provocarán reflejos que tendrán un efecto significativo en la señal recibida. En consecuencia, el desvanecimiento por trayectos múltiples tiene una influencia importante en las telecomunicaciones celulares.
  • Otros objetos en movimiento: A menudo, el desvanecimiento por trayectos múltiples que afecta a los teléfonos móviles se conoce como desvanecimiento rápido porque ocurre en una distancia relativamente corta. El desvanecimiento lento ocurre cuando un teléfono celular se mueve detrás de una obstrucción y la señal se desvanece lentamente.
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    Las rápidas variaciones de señal causadas por el desvanecimiento por trayectos múltiples se pueden detectar incluso en una distancia corta. Suponga una frecuencia de 2 GHz (por ejemplo, un valor de frecuencia aproximado típico para muchos teléfonos). La longitud de onda se puede calcular como:

    λ=CF

    λ=31082109

    λ=0.15metros

    Dónde:
    c = velocidad de la luz en metros por segundo
    f = frecuencia en Hertz

    Pasar de una señal que está en fase a una señal que está fuera de fase equivale a aumentar la longitud del camino en la mitad de una longitud de onda o 0.075m, o 7.5 cms. Este ejemplo mira un ejemplo muy simplificado. En realidad, la situación es mucho más complicada y las señales se reciben a través de muchos caminos. Sin embargo, da una indicación de las distancias involucradas para cambiar de una situación en fase a una fuera de fase.

    Desvanecimiento ionosférico

    Las comunicaciones por radio de onda corta son famosas por su atenuación. Las señales que se reflejan a través de la ionosfera varían considerablemente en la intensidad de la señal. Estas variaciones de fuerza se deben principalmente al desvanecimiento por trayectos múltiples.

    Cuando las señales se propagan a través de la ionosfera, es posible que la energía se propague del transmisor al receptor a través de muchos caminos diferentes. Los diagramas simples muestran un solo rayo o camino que toma la señal. En realidad, el perfil de la densidad de electrones de la ionosfera (es el perfil de densidad de electrones el que hace que las señales se refractan) no es uniforme y, como resultado, cualquier señal que ingrese a la ionosfera se dispersará y tomará múltiples caminos para llegar a un punto en particular. receptor. Con cambios en la ionosfera que causan cambios en las longitudes de la trayectoria, esto dará como resultado que las fases cambien y que la suma general en el receptor cambie.

    Los cambios en la ionosfera surgen de varios factores. Una es que los niveles de ionización varían, aunque estos cambios normalmente ocurren con relativa lentitud, pero sin embargo tienen un efecto. Además de esto, hay vientos o movimientos de aire en la ionosfera. Como los niveles de ionización no son constantes, cualquier movimiento de aire provocará cambios en el perfil de la densidad de electrones en la ionosfera. A su vez, esto afectará las longitudes de la ruta.

    Es por esta razón que las señales en las bandas de onda corta cambian constantemente de intensidad.

    Desvanecimiento troposférico

    Muchas señales que utilizan frecuencias en VHF y superiores se ven afectadas por la troposfera. La señal se refracta como resultado de los cambios en el índice de refracción que se producen, especialmente en los primeros kilómetros sobre el suelo. Esto puede hacer que las señales viajen más allá de la línea de visión. De hecho, para aplicaciones de radiodifusión, se utiliza una cifra de 4/3 de la línea de visión visual para el horizonte de radio. Sin embargo, en algunas circunstancias, cambios relativamente abruptos en el índice de refracción que se producen como resultado de las condiciones meteorológicas pueden hacer que aumenten las distancias por las que viajan las señales. Las señales pueden entonces ser "canalizadas" por la ionosfera a distancias de hasta unos pocos cientos de kilómetros.

    Cuando las señales se canalizan de esta manera, estarán sujetas a desvanecimiento por trayectos múltiples. Aquí, el calor que se eleva desde la superficie de la Tierra asegurará que el camino siempre cambie y las señales varíen en intensidad. Por lo general, estos cambios pueden ser relativamente lentos con señales que disminuyen y aumentan de intensidad durante un período de varios minutos.

    El desvanecimiento de radio multitrayecto es un factor que aparece en la mayoría de las señales en mayor o menor grado. Como las señales de radio tienden a llegar a un receptor a través de múltiples rutas, independientemente de lo bueno que parezca, siempre es probable que haya reflejos de otros objetos. La única excepción es en el espacio exterior, donde hay muy pocos objetos importantes que puedan causar problemas importantes.

    En vista del hecho de que las señales toman múltiples rutas y siempre es probable que haya algún movimiento que haga que la longitud de la ruta cambie y la intensidad de la señal varíe, el desvanecimiento por trayectoria múltiple será un problema en muchos casos.

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