Ing. Telecomunicaciones

Análisis Comparativo entre Modelos de Propagación al Aire Libre
Elvis Rudas
Abstract — En este artículo se hará una comparación de algunos de los modelos de propagación al aire libre y de interiores existentes, específicamente los modelos Okumura, Hata, Hata Extendido COST-231 y Walfisch-Bertoni. Se mostrará por medio de un caso de estudio, que el modelo Okumura es el modelo más optimista encuanto a pérdida por trayectoria se refiere cuando se varía la distancia entre antenas transmisora y receptora, pero que el modelo Walfisch-Bertoni es uno de los que tiene mayor ganancia al variar la altura de la antena de la estación base. Términos clave — Okumura, Hata, COST-231, Walfisch.

A continuación se describirán y analizarán de forma comparativa algunos de los modelos utilizados parapredecir las pérdidas por trayectoria en entornos al aire libre y en interiores. A. Modelos al aire libre Dentro de esta categoría existen varios modelos empíricos que se utilizan ampliamente para el cálculo de las pérdidas para radio enlaces y transmisiones móviles. En este artículo nos concentraremos en cuatro de los principales modelos, que son: Okumura, Hata, Hata Extendido o mejor conocido comomodelo Hata COST-231 y, finalmente, el modelo WalfischBertoni [1]. El modelo Okumura predice la pérdida media de propagación L50 por medio de la expresión (1), como sigue (d ) ( ) ( ) ( ) (1)

I. MODELOS DE PROPAGACIÓN El propósito de usar modelos de propagación es de, por medio de expresiones matemáticas, diagramas y algoritmos, poder predecir de la forma más aproximada posible a la realidadcuánta pérdida por trayectoria de la señal se tiene en un enlace, ya sea fijo o móvil. Dicho enlace puede ser tan simple como un sistema con línea de vista como también un sistema severamente obstruido por diferentes obstáculos, tales como edificios, elevaciones de terreno, vegetación, entre otros. Existen modelos de propagación determinísticos que se basan en las ecuaciones de Maxwell en conjuntocon las leyes de refracción y difracción. También se puede encontrar modelos estocásticos, que modelan el medio ambiente a partir de una serie de variables aleatorias. Sin embargo, existen los modelos de propagación empíricos que derivan sus ecuaciones a través de datos medidos bajo diferentes condiciones y escenarios. Estos últimos son los que se estudiarán en el presente artículo. La complejidadde los entornos en los que se propaga la señal transmitida dependerá de si se trata de ambientes rurales, urbanos o suburbanos. Los entornos urbanos son a menudo de gran tamaño, por lo que es usual que, aunque las antenas transmisoras se coloquen por encima de la altura promedio de las edificaciones circundantes, no haya línea de vista directa entre la estación base y la estación móvil. La cantidadde potencia que recibe el móvil dado este caso dependerá en gran medida de la altura de la antena transmisora, la frecuencia de operación y, muy particularmente, de la distancia a la que se encuentre de la radio base. Otros parámetros son igualmente importantes, como por ejemplo, el perfil de terreno y la refractividad en la tropósfera en el caso del modelo LongleyRice, que se trata de un modelocomputacional complejo para predecir las pérdidas por propagación al aire libre. Este modelo no será tratado en este artículo por cuestiones de simplicidad.

En (1) el factor LF es la pérdida en el espacio libre, los parámetros G(hte), G(hre) corresponden a las ganancias por la altura de las antenas transmisora y la receptora, respectivamente, y GAREA es un factor de corrección debido al tipo deterreno. Amu es un factor relativo a la atenuación media del espacio libre dependiente tanto de la frecuencia f de operación como de la distancia d a la que se encuentre el móvil de la antena transmisora. Este factor, al igual que el de GAREA, se puede obtener a partir de las curvas desarrolladas por Okumura [2] mediante mediciones experimentales. La ganancia G(hte) se puede determinar...