4.4 Implementation
5.3.2 Data Model
El multitrayecto (más conocido en la literatura técnica por su nombre en inglés, mul- tipath) hace referencia al fenómeno por el que una señal se propaga por varios caminos
(paths) una vez transmitida, por lo que puede llegar a un receptor en varias ocasiones,
con distintas amplitudes y retardos asociados a la diferencia de distancia recorrida entre varios caminos y a los materiales sobre los que se refleja la señal.
También existen otros conceptos importantes a desarrollar antes de comentar la relación de las señales UWB y el multitrayecto:
Power delay profile o perfil de retardo de potencia (PDP, Ac(τ)). Es una gráfica
que muestra la distribución de potencia de una señal recibida en función del tiempo desde su transmisión. La potencia puede ser absoluta o relativa, y su utilidad reside en poder observar los tiempos de retardo de cada componente y la potencia asociada a cada una de ellas;
Mean delay spread o tiempo medio de retardo (τ¯). Es un parámetro que indica
el tiempo medio de retardo por multitrayecto, y se obtiene a partir del PDP. La ecuación (2.7) muestra su expresión matemática [20]:
4ATPC hace referencia a Adaptive Transmit Power Control. Se trata de un sistema que pretende
reducir los niveles de interferencias entre servicios inalámbricos mediante la detección de los niveles de señal interferente, y el control de la potencia de transmisión en base a los resultados obtenidos.
5HTEC son las siglas deHybrid Transmit Emission Control. Existe poca información disponible sobre
esta técnica (más allá de la existente en [19]), pero combina ATPC y un sistema de control dinámico del
ciclo de trabajo (denominado en el artículo GDC ogeneric duty cycle) para mantener niveles aceptables
2.3. PROPIEDADES 11 ¯ τ = R+∞ 0 τ Ac(τ)∂τ R+∞ 0 Ac(τ)∂τ (2.7)
RMS delay spread (στ). Indica el valor eficaz del retardo, y se suele utilizar en
comparación con el tiempo de símbolo utilizado para mostrar la resistencia del canal de propagación a la interferencia intersimbólica (ISI). Se puede calcular a partir del PDP y del tiempo medio de retardo con la expresión de la ecuación (2.8) [20]:
στ = v u u t R+∞ 0 (τ −τ¯) 2A c(τ)∂τ R+∞ 0 Ac(τ)∂τ (2.8)
Path loss o pérdidas de trayecto (PL). Como su nombre indica, se trata de una
gráfica que caracteriza las pérdidas en función de la distancia al transmisor. Esta medida se suele tomar en un número finito de distancias y se emplea para obtener un modelo de atenuación en un entorno específico a una frecuencia concreta;
Line-of-sight (LoS). Hace referencia a la situación en la que el transmisor y el
receptor tienen visión directa. Estas situaciones se caracterizan por la recepción de una componente (de visión directa) con mucha mayor potencia que las demás (componentes fruto del multitrayecto);
Non-line-of-sight (NLoS). Es el caso contrario al LoS, y se da cuando hay uno o
varios objetos bloqueando la visión entre el transmisor y el receptor. Si se observa el PDP exclusivamente con NLoS, en recepción se tendrán componentes reflejadas de un nivel de potencia similar.
Se suele decir en la literatura que la tecnología UWB presenta una gran resolución de multitrayecto; esto significa que, en un entorno donde se produzca este fenómeno, es ha-
bitualmente sencillo discriminar entre las distintas componentes que llegan al receptor. Varios factores contribuyen a que esto sea así, a destacar:
La corta duración de los pulsos. Teóricamente se podrían distinguir componentes en el dominio temporal con un retardo superior a la anchura del pulso, y al ser este inferior a los nanosegundos, le confiere al receptor UWB una resolución de muy pocos centímetros [21];
El bajo ciclo de trabajo. Cuanto más pequeño es el ciclo de trabajo y mayor el PRI, mayor es el tiempo que se tiene para que el receptor reciba todas las componentes de multitrayecto significativas, y de esta forma se evite la interferencia intersimbólica. Los valores idóneos de ciclo de trabajo y PRI dependerán del entorno en particular, pero es importante destacar que un valor artificialmente bajo de ciclo de trabajo creará un sistema muy ineficiente [2], ó;
La diversidad en frecuencia. Por definición, UWB es un sistema con una gran di- versidad en frecuencia (esto es, la comunicación en sí ocupa un amplio rango de frecuencias), lo que incrementa en gran manera su inmunidad al desvanecimiento selectivo en frecuencia, clásico del multitrayecto [13].
El estudio del multitrayecto ha atraído mucha atención en la comunidad investigadora que, por la necesidad de caracterizar nuevos canales de propagación para UWB, ha rea- lizado numerosas campañas de medidas en lugares con diferentes características. Algunos artículos relevantes se listan a continuación:
En [22], las medidas consisten en la transmisión de pulsos UWB en una oficina típica, con una PRI de 0,5 μs, y se observa la energía recibida en los receptores situados
en 14 habitaciones y pasillos. En los resultados finales se observa que la caída de energía se debe principalmente a la distancia al transmisor, por lo que confirma la concepción de UWB como un sistema robusto frente al multitrayecto.
En [23] los autores pretenden caracterizar el multitrayecto en UWB con las medidas de PDP, PL y RMS delay spread en tres lugares distintos, con LoS y con NLoS, y
con un ancho de banda de 7 GHz (entre 3 y 10 GHz). Finalmente, alcanzan como conclusión que el multitrayecto depende en gran medida del entorno donde se realicen las medidas y de las características de la transmisión, y;
En [24] se estudia el fenómeno de la propagación por multitrayecto con simulación por trazado de rayos y un entorno ficticio de laboratorio. Como resultado se obtie- nen distintas gráficas de RMS delay spread y PL para LoS y NLoS, en las que se
demuestra que tanto el RMS delay spread como el PL son mayores en condiciones