Planificacion Celular

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Planificación celular en sistemas punto a multipunto
Publicado en Cálculos y Diseño 1

La utilización de antenas omnidireccionales en estaciones base de sistemas punto a multipunto da lugar a múltiples interferencias en las celdas vecinas, las cuales pueden evitarse empleando frecuencias distintas. Pero dado que se desaprovecha capacidad de tráfico,suelen emplearse técnicas de reutilización de frecuencia para volver a utilizar el espectro en celdas suficientemente alejadas de forma similar a como se realiza en los sistemas de telefonía móvil celular. Adicionalmente, en el interior de una misma celda también se emplea sectorización, tanto para aumentar la directividad de las antenas como para independizar el tráfico de un grupo de usuarios. Lasconfiguraciones habituales consisten en 4 sectores por celda utilizando antenas con un ancho de haz de 90 grados. El diagrama de radiación de una antena sectorial de 90 grados típica se muestra en la figura 1 (curva de color rojo). Se puede observar que la radiación se mantiene prácticamente constante desde −45 hasta 45 grados con una caída bastante suave fuera de la región de trabajo. Precisamenteesta caída no abrupta (atenuación de tan solo 10 dB para 75 grados) provoca interferencia en los sectores adyacentes. Un tipo particular de interferencia es la causada por el lóbulo posterior de la antena (ángulo de 180 grados). La relación entre la densidad de potencia radiada por la antena en la dirección útil y la que radia por el lóbulo trasero se conoce como relación delante/detrás(forward/backward, F/B) y es un importante parámetro de diseño de la antena en lo relativo a interferencias. El ángulo acimut hace referencia al plano horizontal de la antena. Adicionalmente, la antena de la estación base también posee un diagrama de radiación vertical (ángulo de elevación) que se diseña para concentrar el máximo de radiación para aquellos ángulos por debajo de la horizontal que es dondese agrupan los abonados (téngase en cuenta que las antenas suelen instalarse en posiciones elevadas).

Figura 1: Diagrama de radiación de una ante na se ctorial de 90 grados.

Por los motivos de interferencia anteriormente comentados, es necesario un aislamiento entre sectores adyacentes que se realiza, bien empleando frecuencias distintas, o bien mediante polarizaciones distintas. De estemodo, se llegaría a un esquema de planificación celular como el mostrado en la figura 2. En un principio, hemos supuesto un sistema que emplea únicamente polarización vertical. En este tipo de sistemas se escoge una geometría de las celdas cuadrada para cubrir una determinada área de cobertura, de donde se desprende que existirá solapamiento entre las celdas vecinas si las antenas radianuniformemente en el interior del ancho de haz. En la figura 2 se observa que existen celdas de dos tipos (A y B) uniformemente distribuidas a lo largo de toda la zona de cobertura. Las celdas de tipo A trabajan a frecuencias F1 y F3, mientras que las celdas de tipo B trabajan a frecuencias F2 y F4. Al lado de cada celda de tipo A existe una celda de tipo B para evitar interferencias, y a su vez, laorientación de los sectores en las celdas de tipo A situadas diagonalmente es distinta por idéntico motivo. En este esquema de planificación, no obstante, la reutilización de frecuencias que se consigue es del 100%.

Figura 2: Planificación ce lular con 4 fre cue ncias, 1 polariz ación y se ctore s de 90 grados.

Un esquema de planificación celular alternativo sería el mostrado en la figura 3. En estecaso, se emplean polarizaciones vertical y horizontal en cada uno de los sectores de las celdas. Inicialmente se utiliza polarización vertical dado que proporciona menores pérdidas de propagación y, posteriormente, para completar el exceso de tráfico se utilizan enlaces con polarización horizontal. La reutilización de frecuencias es ahora del 200%, por lo que el sistema de la figura 3 es el...