Radio Mobile
Presentación
Mediante esta aplicación podemos visualizar la cobertura de una antena de radiodifusión y el enlace entre una antena emisora y otra receptora. Los radios enlaces se suelen hacer en FM a una frecuencia entre 1 GHz y 50 GHz. Está basado en ITS (Irregular Terrain Model).
LinkPlanner. Otro programa parecido pero con menos características. AirLink. Otro programa de enlaces online. |
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Podemos seguir este tutorial: http://www.ipellejero.es/radiomobile/index.php
La página oficial: http://radiomobile.pe1mew.nl/index.php?Quick_reference
http://www.g3tvu.co.uk/Quick_Start.htm puedes bajar una versión completa en inglés.
- Esta es mi versión en español Radio Mobile.zip
http://www.coimbraweb.com/documentos/antenas/6.11_radioenlace.pdf
Mapa N36W006 en la carpeta SRTM3
Sitios de antenas móviles en España. Ministerio.
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1.- Preparamos la carpeta donde se guardarán los mapas.
Vamos a Options / Internet.
Marcamos SRTM y escribimos el nombre de la carpeta en donde se guardarán los mapas.
En mi caso C:\Radio Mobile\SRTM3
El SRMT3 tiene una precisión de 3 grados, esto es de 1 km
El SRMT1 tiene una precisión de 1 grado, esto es 300 m, pero solo tiene mapas de Estados Unidos.
Se pueden bajar los mapas de http://dds.cr.usgs.gov/srtm/version1/Eurasia/. Se bajan por cuadrantes.
Pero no es necesario bajarlos ya que al configurar el programa y elegir una zona se bajan automáticamente de internet.
2.- Es conveniente instalar en nuestro ordenador el Google Earth, ya que con sus mapas podemos perfilar bien donde situar nuestras antenas.
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Moviendo el ratón por el Google Earth, elijo las coordenadas donde pondremos la antena transmisora, en mi caso:
36º 38' 11,71'' y 6º 09' 15,64'' a una altura de 121 m.
Movemos el cursor por el mapa de Google y elijo las coordenadas donde situaré a la antena receptora.
Que será de 36º 30' 07,96'' y 5º 57' 37,73'' a una altura de 163 m
4.- Volvemos al programa Antena mobile y pulsamos en File / Map Properties.
Establezco un punto medio entre las dos coordenadas anteriores para centrar el mapa.
Lo puedo centrar aproximadamente y luego pulsando en "User cursor position" puedo afinar el centrado del mapa.
Puedo ir ajustando poco a poco el mapa en la pantalla para que quede centrado y lo más ancho posible, en mi caso el ancho del mapa corresponde a Width = 31,13 km y Height = 20 km.
También elijo la carpeta en donde se grabará el mapa cuando se baje de internet, en mi caso en C:\Radio mobile\srtm0.3
Pulso en Extract y aparecerá el mapa. Cuando aparezca lo puedo volver a centrar para reajustar el centrado.
En el dibujo de abajo he marcado con un círculo el lugar donde estarán la antena transmisora y receptora, que situaremos en el siguiente apartado...
(Atención: el separador decimal es la coma, 36,58333 y -6,061611)
5.- Vamos a configurar el lugar de las antenas. Vamos a File / Unit Properties.
Escribimos el nombre de cada antena. Mediante Enter LAT/LON escribimos las coordenadas.
(Cuidado con la Longitud, que probablemente será W en España, menos Cataluña, Baleares, parte de Valencia... que es E)
(En América, la Longitud es W y la Latitud de Ecuador para arriba es N y para abajo es S)
(Los valores de Lat/Lon se podría haber copiado directamente del Earth y pegado en el Radio Mobile)
(Estos valores podemos cambiar más tarde)
5.- Ahora vamos a configurar las características del aparato emisor y receptor. Para ello vamos a File / Networks Properties.
Ponemos el Nombre de la red y frecuencia.
En System ponemos las carterísticas del aparato emisor y receptor. La altura de la antena. Pérdidas de cable.
Podemos crear un sistema para el transmisor y otro para el receptor, ya que cada uno puede tener distinta altura de antena, distinta ganancia de antena, distintas pérdidas.
En mi caso voy a poner en el mismo sistema los datos del transmisor y receptor.
La diferencia principal es que de Transmit power (W) tomará la potencia del transmisor y de Receive threshold (uV), la sensibilidad del receptor.
El Receive threshold, es el umbral del receptor, es decir la mínima señal recibida con la que puede trabajar eficientemente.
He desplegado el número 99, he cambiado datos y luego lo añado a la base de datos Radiossys99.dat.
(Nota: cambia las perdidas del cable a 5, es decir pon Line loss a 5 dB)
(Más tarde cambiarás la Potencia TX y el tipo de antena, en vez de omni, yagi)
Ahora en Membership asocio la unidad del transmisor con el dispositivo anterior. El transmisor lo pongo como Command.
El receptor como Subordinate.
6.- Visualización. Vamos a Tools / Radio Link
Y vemos el perfil del enlace, con las zonas de Fresnel y la evolución de la señal, en este caso llega al receptor a -72,6 dB que corresponde a 52,22 uV a una impedancia de 50 ohmios.
Hay un pico a 17,68 km del transmisor donde la zona Fresnel tiene un valor de 0,5F1.
Rx Relative = Rx Sensibilidad - Rx level
Cuanto mayor sea este número hay más garantía que llegue la señal, ya que indica cuanto se "pasa" del mínimo permitido. Ese número NO debe estar en rojo, ya que entonces llegaría menos señal de la necesaria. En el dibujo de arriba el trazo rojo nos está diciendo que el receptor en esos lugares no es capaz de interpretar la señal porque viene demasiado débil para él.
E field, indica el campo eléctrico en un punto. En esta ventana de Radio Link, pulsamos en View / Range, observaremos cómo evoluciona el nivel de la señal.
Si volvemos a File / Network Properties. y vamos a System y cambiamos el Transmit Power de 5 W a 500 W y volvemos a pulsar en Tools / Radio Link observaremos que ahora la señal llegará con -52,6 dBm, es decir 522,19 uV.
Obtendremos la llegada de la señal a un nivel correcto.
EIRP y ERP son niveles con los que la señal "sale" de la antena, teniendo en cuenta la potencia del transmisor, la pérdida en el cable y la ganancia de la antena.
EIRP = PotTX (dB) - Pérdida cable (dB) + Ganancia antena (dBi)
500 W = 27 dB
EIRP = 27 dB - 5 dB + 6 dBi = 28 dB -------------------> 629,5 W
lo que obtengamos lo volvemos a pasar a W.
ERP = = PotTX (dB) - Pérdida cable (dB) + Ganancia antena (dBi) - 2,15
El EIRP está referida a la ganancia de una antena isotrópica y el ERP a una antena dipolo, la diferencia entre una y otra es de 2,15 dB.
Para ver el perfil en una ventana más grande, en la ventana anterior pulsamos en Edit y luego en Export to... y marcamos RMpath.
Nos pedirá el nombre de un archivo. ponemos cualquier nombre en cualquier sitio y nos saldrá el perfil en ventana maximizada, podemos ver la zona Fresnel con más detalle.
Es conveniente que ningún pico esté a menos de 0,6F1, en nuestro caso observamos un pico a 0,5F1, esto conllevará alguna pérdida de señal. Calculamos el Fresnel a una distancia de 17,7 km
d1 = 17,7 km
d2 = 22,867 - 17,7 = 5,167 km
d = 22,867 km
f = 144 MHz
Luego desde la línea directa al pico debe haber más de 91,18 * 0,6 = 54,7 m.
En nuestro caso si medimos mediante la gráfica nos da 45,6 m,
es decir que el pico se pasa unos 9 m
Ver el estudio Fresnel en un gráfico.
- Cuanto mayor es la frecuencia, menor es el ancho de la zona Fresnel, por eso es conveniente enlazar a mucha frecuencia.
En las proximidades de la antena suele haber mucha zona Fresnel, es conveniente que la antena este elevada sobre un mástil largo o torreta.
Si en vez de elegir RMpath elegimos Google Earth, nos pedirá el nombre de un archivo y nos mostrará la ruta en los mapas de Google Earth.
Estando en Googel Earth podemos ver el perfil, te puede parecer un poco complicado, pero lo intentamos.
Ve Añadir / Ruta.
Sin quitar la ventana de ruta, ve al punto del emisor, sale un cuadradito blanco, haz click en el lugar emisor.
Sin cerrar la ventana de ruta, arrastra el cursor hasta el punto del receptor y haz click.
(Para localizar el punto receptor, céntralo en el mapa mediante los botones que están en la parte derecha arriba del mapa, zoom)
Ve a Ver / Barra lateral.
Donde pone Ruta sin título, pulsa con el botón derecho y luego en Mostrar perfil de elevación.
Moviendo el cursor sobre el perfil de abajo, se moverá la flecha roja.
(Otra manera rápida de ver un perfil)
7.- Covertura, vamos a ver la covertura que tiene la antena emisora. Para ello vamos a Tools / Radio coverage / Single polar.
Obtendremos la cobertura de la antena emisora.
Si en este mapa de covertura vamos a File / Save picture as... le ponemos un nombre, guardamos al archivo en una carpeta.
Luego
vamos a ese archivo que hemos guardado, concretamente net1.kml se nos abrirá el Google Earth y podremos ver la cobertura en los mapas de Google.
8.- Antena direccional. En vez de poner una antena omni direccional, vamos a poner una antena yagi direccional.
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El azimut de la antena direccional se cambia en Membership / Antenna direction
Se debe cambiar al Antenna direction de las dos antenas. |
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Para ello volvemos a File / Networks propierties, en System y luego en Antena type ponemos una yagi.
Luego en Membership, en Antena direction, hacemos que la del emisor se dirija al receptor y el receptor al emisor, es decir dirijimos una hacia la otra.
Si le ponemos a las antenas una ganancia mayor, evidentemente aumentará el nivel de llegada de la señal.
NOTAS:
- En View / Elevation grid, nos sale una ventana con una tabla de 5 x 5, en el casillero central indica la cota del sitio donde hacemos Click y los números que tiene alrededor las cotas cercanas.
- Si solo tuviéramos una antena de transmisión y quisiéramos ver su cobertura, en File / Networks propierties, en Membership, pondríamos Rebroadcast.
- Cuando queremos ver la cobertura visual pulsamos en Tools / Visual coverge.
Ahí podemos poner la altura desde donde se ve la antena, es decir los lugare desde donde físicamente se ve la antena.
No es lo mismo que se vea la antena, que en un punto se reciba señal. Muchas veces no se ve la antena físicamente pero sí se recibe señal.
- Si en la ventana de Radio Link (la que se muestra en el dibujo de abajo), pulsamos en View / Observe / Stereo View, podemos ver el perfil en 3 D. También podemos hacer un vuelo Create flight, que creará una carpeta llamada frames con distintas vistas del paisaje.
Se ve mejor en Google Earth.
- También podemos observar el perfil de campo eléctrico (E field) en... View / Range
- Mediante Tools / Visual Horizon, podemos observar el perfil del horizonte visto desde arriba de la antena.
El eje X indica los grados medidos desde el norte y van evolucionando en el sentido de la aguja del reloj.
El eje Y el ángulo hacia el perfil.
Mediante este perfil podemos conocer los picos más altos existentes en el recorte del horizonte.
La línea roja indica el límite del horizonte real.
- Se vamos a Edit / Draw rings / Radial, podemos obtener círculos concéntricos en el mapa indicando distancias.
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- Ver TEMA 12 en:
http://www.iesromerovargas.es/recursos/elec/est/index10.htm
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Nivel de la intensidad de campo eléctrico E.
La señal de difusión se mide mediante la intensidad de campo eléctrico en dBµV/m.
Hay una normativa que establece los valores mínimos que ha de cumplir la señal para llegar correctamente al receptor, la encontramos en el BOE:
http://www.boe.es/boe/dias/2003/05/14/pdfs/A18459-18502.pdf
En el punto de captación deben superar estos niveles:
Para las medidas se puede utilizar un Medidor de campo como el Promax Prodigic-5
Una vez que tenemos la medida en dBµV, la pasamos a dBµV/m, mediante esta expresión:
E (dBµV/m) = P (dBµV) – L (dB)+ K (dB/metro)
Dónde:
E (dBµV/m): Intensidad de campo en el punto de medida.
P (dBµV): Valor de la señal de potencia medida por el equipo medidor de campo.
K (dB/metro): Factor de Antena (Ver siguiente enlace). (aprox 12)
L (dB): Pérdidas en el latiguillo de conexión (3 metros) del medidor a la antena
(aproximadamente 0,45 dB para 800 MHz).
Factor antena: Ver.
Tomando la fórmula del documento anterior, una frecuencia de 144 MHz y 6 dBi nos sale un AT de 7,7
E = 20 log(120 uV) + 5 dB + 7,7 = 54,28 dBuV/m
Podemos ver un estudio de medida en: Ejemplo de mediciones.
Pasar de dBµV a dBµV/m
http://www.atdi.com/dbuvm-converter-the-antenna-factor/
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Estudio previo y recomendaciones de la señal.
Para realizar el diseño de la transmisión, estudiar los niveles de señal en los distintos puntos donde se va a recibir la señal, hay varios métodos:
- Programa como Radio Mobile. (ver tutorial). Es un buen método para utilizar.
- Okurama (utiliza fórmulas y gráficas, se utiliza en redes móviles cuando están en grandes ciudades. Lo estudió en Tokyo 1968).
- Okurama-Hata, (es bueno para móviles en zonas urbana y suburbanas). Hata simplifica a Okurama mediante fórmulas:
L = 69.55 + 26.16 log f − 13.82 log ht − a(hm) + (44.9 − 6.55 log ht) log(d) dB
Esta fórmula es útil cuando:
150 MHz < f < 1000 MHz
30 m < ht < 300 m
1 Km < d < 20 Km
Antena de estación base: ht = 30-200 m.
Antena móvil: hm = 1-10 m.
El valor a(hm) cambia según las zonas:
• Open area: espacio abierto, sin árboles ni edificios altos.
• Suburban area: Pueblo mediano, puede haber árboles y allgún obstáculo cerca de la antena del móvil, pero no cogestionado.
• Urban area: Ciudades con edificios grandes y altos.
Fórmulas de Okumura-Hata. de http://ntiacsd.ntia.doc.gov/msam/
Programa para el cálculo de Okumura-Hata. Hata-Davidson. Cost 231 AldeMura.
Otro Programa para el cálculo de Okumuta-Hata. LMS
- Hata-Cost 231 (Walfish Ikegami). Mejora el modelo de Hata en las frecuencias de 1500 MHz a 2000 MHz. Lo utiliza Telefónica para móviles en zonas urbanas. Es un buen método, lo utilizamos en los programas anteriores. Altura antena base 30-200 m. Altura de antena movil: 1-10 m. Distancia hasta 20 km.
- Hata-Davidson, amplía el análisis hasta los 300 km y la frecuencia de 30 MHz a 1500 MHz. Se utiliza con zonas Urbanas, Suburbanas, casi abiertas y abiertas. Altura antena de base de 20-2500 m (se toma como altura total, de cota). Altura antena móvil 1-10 m. Fórmula.
- Recomendación ITU-R P.1546 Modelo de Predicción Punto-Área para servicios terrestres.
Se utilizan gráficas. Estas gráficas están realizadas para un emisor de 1 Kw a frecuencias de 100, 600 y 2000 MHz, para altura de antena h1 de 10, 20, 37,5, 75, 150, 300, 600 y 1 200 m.
En caso que nuestras características tengan otros valores, debemos hacer interpolaciones.
- Introducción.
- Ejemplo.
- Otro ejemplo.
- Estudio con distintos métodos. Código fuente.
- Las comparaciones son odiosas: En las comparativas con los distintos modelos siempre se obtienen distintos valores.
Aqui tenemo un ejemplo de cálculo utilizando estas curvas. (ver el ejemplo 2)
(En DAB el campo mínimo utilizable: 35 dBu (banda III) y 43 dBu (banda L).)
Supongamos que queremos saber a qué nivel llega que sale emitida a 1 kW y 600 MHz con una altura de antena transmisora y base de 37,5 m a 10 km. Durante un 50 % del tiempo. Observamos la gráfica el nivel de 60 dB uV/m.
En caso de otra potencia, frecuencia, alturas de antena, tiempo, zona, tendríamos que hacer interpolaciones y cálculos de altura de antenas.
Se consulta si la distancia es mayor o menor de 15 km y también si se dispone o no de información sobre el terreno.
Para trayectos menores de 15 km:
ha es la altura de la antena (en la figura de arriba esta como ht)
Si no dispone de información:
- Si la señal se analiza entre 3 km y 15 km. h1 = ha + (heff − ha) (d − 3) / 12
- Si fuera menor de 3 km, se toma h1 = ha
Altura efecitiva de la antena hef. Se calcula la media de altura entre los 3 km y 15 km desde la antena trasmisora (hm).
Si calcula la altura total de la antena, es decir la altura de la antena desde el suelo (ht) más la altura del suelo (Co).
Se resta a la altura media. Obtenemos la altura eficaz.
Si hay información:
. Determinación de h1 para enlaces inferiores a 15 Km con casos de relieve.
h1 = hb
Donde hb es la altura de la antena por encima del nivel del terreno promediado entre 0,2d y d km
Para trayectos superiores a 15 km
h1 = heff
Una vez que se tiene la h1, de calcula la E en referencia a ese valor.
Problema resuelto de Radio enlace con esta normativa.
http://es.scribd.com/doc/161961631/Radioenlace-Loja-Catamayo Programa de perfiles: http://www.xirio-online.com/
ICT niveles de las señales. BOE
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Gap filler
Es un repetidor que se utiliza en zonas donde hay sombra de señal. Suelen tener poca potencia ya que se destina a zonas de unos 5 km. Es impotante controlar su efecto eco, ya que emite a la misma frecuencia que recibe y eso produce eco.
Un Gap filler constaría de una antena que recibiría varios canales de televisión, demultiplexaría esos canales y los llevaria a varios drives y amplificadores, un canal por cada amplificador, luego se volvería a multiplexar y atacarían a un amplificador de pontencia que enviaría la señal a la antena emisora.
http://www.ehfringe.es/doc/es-repetidores_v294.pdf
¿Qué es un gap-filler?
En el ámbito de la TDT, un gap-filler es una estación repetidora (infraestructura y equipos) destinada a ampliar la
zona de cobertura de la señal de TDT y dar servicio a zonas de sombra en las que la señal de TDT recibida no es
suficiente. Tal es el caso, por ejemplo, de pequeñas poblaciones ubicadas en zonas geográficas donde la orografía
del terreno impide una recepción correcta.
¿En qué se diferencia un gap-filler de TDT del tradicional repetidor de TV analógica?
En los repetidores tradicionales de TV analógica se realizaba una conversión de frecuencias (transposers), de tal
modo que, a modo de ejemplo, un servicio recibido en el canal 49 se trasladaba al canal 27 para ser reemitido. Los
gap-fillers son repetidores isofrecuencia, es decir, han de reemitir los servicios de TV en el mismo canal en que se
reciben dichos servicios para ajustarse al Plan de Adjudicación, lo que supone ciertas complicaciones, como
veremos a continuación. En el caso de gap-fillers problemáticos podría hacerse uso de conversores de frecuencia
tras aprobación por la SETSI, ya que se podría incurrir en interferencia con otras redes.
Aspectos técnicos asociados a los gap-fillers.
El hecho de reemitir la señal en el mismo canal que el que se recibe implica que habrá una cierta realimentación
entre las antenas transmisora y receptora. Ello es debido a las propiedades directivas de las antenas, como
ganancias y geometrías de sus diagramas de radiación, lo que hace que, según estén ubicadas, la antena receptora
capte más o menos señal de la transmitida, bien por radiación posterior, lateral, etc. A esta señal se la considera como
un eco. Cuanto mayor es la realimentación, menor es la relación señal a eco (S/E) y mayor es la degradación que
sufre la señal, lo que repercutirá en una disminución del valor de MER (Modulation Error Rate) obteniéndose una
mayor tasa de bits erróneos (BER). Por tanto, en función del aislamiento entre antenas y una calidad dada, la
potencia máxima radiada no deberá ser superior a un valor determinado. Los gap-fillers profesionales pueden llevar
incorporado un cancelador de ecos, lo que permite trabajar con menores relaciones S/E, de modo que, para un valor
de S/E dado, permiten radiar más potencia que un gap-filler convencional.
FIGURA en el documento. Ejemplo de gap filler con un aislamiento de 100 dB. Relación S/E de 0 dB.
Por otra parte, según el REAL DECRETO 944/2005, de 29 de julio, por el que se aprueba el Plan técnico nacional
de la televisión digital terrestre, en la disposición adicional duodécima, dice que la potencia
radiada aparente máxima (PRA) no podrá ser superior a un vatio (30 dBm) y no podrán causar interferencias
perjudiciales a otras estaciones legalmente establecidas. Por tanto, la PIRE* o potencia isotrópica radiada
equivalente no podrá ser superior a 32,15 dBm. Esto significa que si utilizamos una antena de emisión de 10 dBi de
ganancia, la potencia máxima que legalmente podremos sacar a la etapa de salida del gap-filler es de 22,15 dBm,
equivalente a un nivel de 131 dBuV sobre una carga de 75 OHms.
* La equivalencia entre la PIRE y la PRA es la siguiente: PIRE = PRA + 2,15 dB.
http://www.teletechnique.com/ikusi/gapfillers.htm
Repetidor.
En el dibujo observamos que el repetidor necesita alimentación.
Actalmente algunos repetidores de alimentan con energía solar más baterías.
Ejemplo de repetidor:
GSM Wireless Access High Power Repeater GZF900-V
(43/37 dBm Downlink/Uplink channel selective)
Imagen de este sitio.
Pararrayo.
En un radio enlace la frecuencia de llegada (Uplink) suele ser distinta a la frecuencia de emisión (Dowlink).
Gapfiller:
Un gap filler o reemisor de TDT es un dispositivo cuya función es, principalmente, cubrir los huecos en la cobertura de una red TDT de tipo SFN (redes de frecuencia única o isofrecuenciales). También puede utilizarse en redes MFN (de múltiples frecuencias).
Su función es recibir la señal de TDT , demodularla, regenerarla, amplificarla y volverla a emitir por el mismo canal en que la ha recibido. Es decir, los canales utilizados para la recepción y emisión son los mismos.
Proyecto de gapfiller. - Primera parte del proyecto. - Conexionado - Anexos.
Proyecto de radio enlace GSM Universidad.
Abertis es una empresa que se dedica a montar transmisores y receptores de señales de radio.
http://www.abertistelecom.com/es/difusion.php
Gap Filler http://www.ehfringe.es/doc/es-repetidores_v294.pdf
Return loss or reflection loss es la pérdida de potencia de la señal por reflección causada por la discontinuidad en la línea de transmisión. Cuando mayor sea este valor, mejor acoplo tendrá la línea. A veces se da en valor negativo. Es el coeficiente de reflexión expresado en decibelios.
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