Rec. UIT-R P.1546

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1.Descripción

La Recomendación UIT-R P.1546 [1] describe un método de predicción de propagación radioeléctrica punto-a-zona para servicios terrenales en el rango de frecuencias de 30 a 3000 MHz. Su uso está pensado para enlaces radioeléctricos troposféricos sobre trayectos terrestres, marítimos y/o mixtos (terrestre-marítimo), cuyas longitudes se encuentren entre 1-1000 km, para alturas de antena de transmisión efectivas menores de 3000 m. El método se basa en la interpolación/extrapolación de curvas de intensidad de campo deducidas empíricamente, en función de la distancia, la altura de la antena, la frecuencia y el porcentaje de tiempo. El procedimiento de cálculo incluye además una serie de factores de corrección para los resultados obtenidos mediante este procedimiento de interpolación/extrapolación, que toman en cuenta además las posibles obstrucciones en el despejamiento del terreno y efectos de clutter en el terminal.

Los resultados obtenidos con el método convergen con los del modelo de Okumura-Hata, en la zona en que los rangos de aplicación de ambos se superponen.

El modelo es válido para:

f: 30 a 3000 [MHz]

h1: = 3000 [m]

h2: > 1 (terrestre), > 3 m (marino) [m]

d: 1 a 1000 [km]

El modelo se describe brevemente en la siguiente sección. Los cálculos no se describen en detalle debido a su complejidad y a la amplia disponibilidad de las recomendaciones de la UIT para consulta directa. En este caso, los procedimientos de cálculo detallados pueden encontrarse en [1].

2.Desarrollo

Los siguientes datos de entrada son necesarios:

Frecuencia f [MHz].

Distancia d [km].

Altura de la antena transmisora/estación base, h1 [m]. Su valor depende de la longitud y del tipo de trayecto. Para trayectos marítimos, la altura corresponde a la altura de la antena sobre el nivel del mar. Para trayectos terrestres la altura efectiva de la antena de la estación base, heff, se define como su altura sobre el nivel medio del terreno para distancias comprendidas entre 3 y 15 km desde el transmisor en la dirección de la antena receptora. Para trayectos terrestres cuya longitud sea superior a 15 km, se considera h1 = heff. Los cálculos necesarios para trayectos más cortos se pueden encontrar en [1].

Altura de la antena receptora/móvil h2 [m]. Se considera la altura de la antena sobre el terreno local.

Porcentaje de tiempo T%. Se calcula la intensidad de campo excedida para este porcentaje de tiempo.

Porcentaje de ubicaciones L%. Se calcula la intensidad de campo excedida en este porcentaje de ubicaciones.

Datos del terreno: Deben identificarse los tipos de área presentes a lo largo del trayecto: terrestre, marítima (sobre mar frío o mar cálido). El cálculo de h1 requiere información detallada sobre la altitud del terreno así como el "ángulo de despejamiento del terreno" (terrain clearance angle) en caso de que este factor de corrección vaya a ser usado.

Datos de clutter: En caso de que se fuera a usar la corrección por clutter en el receptor, deben identificarse las áreas urbanas y suburbanas presentes en el trayecto.

Las curvas de intensidad de campo vs. distancia se presentan en [1] para las siguientes condiciones:

Distancia: 1 a 1000 km.

Frecuencia: 100, 600 y 2000 MHz.

1%, 10% y 50% de tiempo.

Área terrestre, mar frío y mar cálido.

Altura de antena transmisora/estación base estación h1: ocho valores normalizados desde 10 a 1200 metros.

Altura de antena receptora/móvil h2 equivalente a la altura representativa de clutter.

50% de las ubicaciones.

En [1] se incluyen un total de 24 figuras i.e. 8 por cada frecuencia de referencia. De cada conjunto de figuras, 2 corresponden al 50% del tiempo (trayectos terrestres y marítimos) y hay 3 (tierra, mar frío, mar cálido) para cada uno de los restantes porcentajes. En cada figura se incluyen 8 curvas, que corresponden a cada uno de los valores normalizados de h1.

Si el trayecto comprende secciones mixtas i.e. terrestres y marítimas, se debe aplicar un procedimiento especial para este tipo de trayectos.

En [1] se presenta un procedimiento de interpolación/extrapolación para calcular la intensidad de campo para valores no-normalizados de h1. Se proveen diferentes métodos de cálculo para los casos de rangos de h1 comprendidos entre 10 m y 3000 m, 0 m < h1 < 10 m y valores negativos de h1.

Si la frecuencia de interés es diferente a cualquiera de los valores normalizados, se utiliza un procedimiento de interpolación/extrapolación. A partir de los datos a 100 y 600 MHz, se obtiene la intensidad de campo para frecuencias entre 30 y 600 MHz. De manera similar, a partir de los datos a 600 y 2000 MHz, pueden calcularse valores de intensidad de campo para frecuencias entre 600 MHz y 3000 MHz.

Si el porcentaje de tiempo es diferente a los valores normalizados, se proporciona un método de interpolación para calcular la intensidad de campo para cualquier porcentaje de tiempo comprendido entre 1% y 50%. No se permite ningún proceso de extrapolación para obtener valores fuera de este rango.

Todos los procedimientos expuestos en párrafos anteriores, tienen en común el uso de curvas para obtener valores mediante interpolación/extrapolación. Una vez se han aplicado, el valor de la intensidad de campo resultante corresponde al estimado a la distancia requerida, frecuencia, altura h1, porcentaje de tiempo y tipo de trayecto (terrestre/marítimo). Las curvas de intensidad de campo vs. distancia no son utilizadas en lo sucesivo. A partir de aquí, se aplican una serie de factores de corrección.

En caso de existir disponibilidad de información local sobre el terreno situado alrededor de la antena del receptor/móvil, puede calcularse un "ángulo de despejamiento del terreno" (terrain clearance angle) y emplearlo para tomar en cuenta la difracción de la señal en obstáculos que se encuentren en sus cercanías.

Se provee además un método detallado para calcular la intensidad de campo debido a scattering troposférico, dado que los métodos previamente descritos podrían no tomar en cuenta en su totalidad el efecto de este mecanismo de propagación. En caso de que este nuevo cálculo produjera como resultado un valor superior al calculado previamente, debe usarse el mayor.

Las curvas en el modelo han sido calculadas para alturas de antena receptora/móvil, h2, igual a hR, la altura de representativa de clutter. Se puede aplicar un factor de corrección al valor real de h2, si éste es diferente del de referencia.

La variabilidad en localizaciones se modela mediante una distribución normal, cuyo valor medio es el valor de la intensidad de campo calculada en los pasos previos. La desviación estándar σL (dB) puede estimarse a partir de la siguiente expresión [1]:

rec1546_1

(1)

donde:

K = 1.2, para receptores con antenas por debajo de la altura de clutter en entornos urbanos o suburbanos de sistemas móviles con antenas omnidireccionales colocadas en la parte superior del coche

K = 1.0, para receptores con antenas en el tejado cerca de la altura clutter

K = 0.5, para receptores en áreas rurales

f: frecuencia requerida (MHz)

Para sistemas de radiodifusión en VHF y UHF, se considera usualmente σL = 5.5 dB para sistemas digitales y σL = 8.3 dB y 9.5 dB para sistemas analógicos en 100 y 600 MHz, respectivamente.

Este procedimiento de corrección puede ser empleado para porcentajes de localizaciones entre el 1% y el 99%.

Algunas combinaciones realizadas con estas correcciones, podrían llevar en algún caso a valores de intensidad de campo que exceden los valores máximos que pueden ser físicamente alcanzables. En este caso, la intensidad de campo resultante debe verificarse con el valor máximo de intensidad de campo, calculado bajo condiciones de propagación en espacio libre, considerando además el posible refuerzo de señal en porcentajes pequeños de tiempo en trayectos marítimos.

3.Referencias

[1] ITU-R Recommendation P.1546-4, "Method for point-to-area predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3000 MHz", ITU, Geneva, Switzerland, 2009.