Análisis teórico-experimental del canal radio en microceldas y entornos especiales para sistemas de comunicaciones móviles de banda ancha

Abstract

Las comunicaciones inalámbricas forman parte de la vida diaria de la sociedad en la que vivimos. La comunicación a cualquier hora y desde cualquier lugar se ha convertido en requisito indispensable de calidad de las mismas. Además de esto, se ha incrementado la necesidad del intercambio de datos; cuando antes lo único que se requería eran simples conversaciones de voz, ahora son las transmisiones de datos a alta velocidad. Este aumento requiere sistemas avanzados de telecomunicaciones que permitan poder afrontar estas necesidades. La demanda de transferencia de grandes volúmenes de información vía radio hace necesario dirigir los esfuerzos hacia soluciones que aumenten la capacidad utilizando los escasos recursos radio. También está tomando mucha importancia la posibilidad de comunicación desde cualquier ubicación y en cualquier instante. La comunicación desde el interior de túneles, centros comerciales y en medios de transporte 2 Capítulo 1 entre otros lugares empieza a ser un nuevo requisito de diseño en los sistemas modernos de telecomunicaciones. Una de las tecnologías que permite aumentar la capacidad del bucle radio es la de comunicaciones de banda ancha, cuya capacidad es proporcional al ancho de banda utilizado. El análisis de estos sistemas se complica con respecto a los sistemas tradicionales, ya que surgen nuevos parámetros que caracterizan su comportamiento (apéndice B). Otra forma de aumentar la capacidad consiste en el uso de múltiples antenas a ambos lados del enlace de la comunicación. De esta forma es posible alcanzar eficiencias espectrales (bits/sg/Hz) impensables para sistemas convencionales. Esto es posible siempre y cuando se garantice que las señales que llegan y salen de los diversos elementos radiantes estén lo suficientemente decorreladas. Esta nueva tecnología se denominada en inglés MIMO (Múltiple-Input Múltiple-Output) (apéndice D). El desarrollo de estos sistemas de comunicaciones móviles pasa por disponer de modelos teóricos que tengan en cuenta los principales mecanismos de propagación en los distintos tipos de entornos. Estos modelos de propagación pueden proceder bien del análisis de los datos recogidos en campañas de medidas, o bien de modelos más complejos que resuelven el problema electromagnético desde un punto de vista teórico. Estos últimos buscan soluciones aproximadas que sean fáciles de implementar, y suelen dar lugar a resultados cuya solución es compromiso entre el tiempo de cálculo y precisión. En esta tesis se ha utilizado el modelo de trazado de rayos basado en la Óptica Geométrica (GO) y la Teoría Uniforme de la Difracción (UTD) (apéndice A). Por otra parte, la medida del canal radio es esencial para el estudio del mismo, ya que permite tanto la obtención de datos necesarios para la implementación de modelos como la verificación de estos. El objetivo principal de esta tesis es el estudio tanto teórico como experimental del canal radio en entornos microcelulares y especiales como túneles. Teórico, desde el punto de vista de desarrollar modelos eficientes de canal para sistemas de banda ancha y sistemas MIMO, y experimental, desde el punto de vista de la toma de medidas reales en estos entornos y la comparación con los modelos teóricos.