Evaluation and Performance Measures

En el proceso de transmisión-recepción en un sistema de comunicaciones inalámbrico la señal puede propagarse desde el transmisor hasta el receptor a través de diferentes caminos llamados componentes multi-camino o MPC por sus siglas en ingles. Cada MPC es un “eco” de la señal transmitida que puede arribar al receptor con una diferente fase, amplitud y/o tiempo que la señal original. La cantidad de MPCs y las características de los mismos dependen del escenario donde se lleve a cabo la comunicación, esto debido a que son resultado de

diferentes fenómenos físicos como la difracción, reflexión y dispersión (Rappaport, 2002), las cuales dependen de las condiciones de medio de propagación. Los efectos de estos fenómenos sobre la señal recibida pueden ser modelados a través de la respuesta al impulso del canal, la cual varia en el tiempo debido al movimiento de los obstáculos o de los nodos involucrados en la transmisión (Molisch et al., 2009). Es decir, para modelar completamente el canal inalámbrico es necesaria una respuesta al impulso variante en el tiempo. Sin embargo, trabajar directamente con una serie de respuestas al impulso puede representar demasiada carga (Molisch et al., 2009). Por lo tanto, comúnmente se trabaja con una serie de estadísticas del canal que representan de manera más compacta el comportamiento del mismo, como las pérdidas por propagación, el desvanecimiento, la dispersión doppler y la dispersión por retardo. En las siguientes subsecciones se describe con más detalle como estos parámetros modelan los efectos del canal sobre la señal transmitida.

2.3.1 Perdidas por propagación

Las pérdidas por propagación (PP) representan la atenuación promedio de la señal conforme ésta se propaga, comúnmente esta atenuación es modelada en función de la distancia . De hecho, en varios experimentos se ha encontrado que estas pérdidas se incrementan de forma exponencial , donde es llamado el exponente de PP. Es importante mencionar que las PP son consideradas como el parámetro más importante en cualquier canal inalámbrico (Karedal et al., 2011; Molisch et al., 2009).

2.3.2 Estadísticas de desvanecimientos

Las estadísticas de desvanecimientos (ED) son utilizadas para describir las fluctuaciones de la potencia recibida. Se pueden diferenciar básicamente dos tipos de desvanecimientos, los desvanecimientos rápidos ( o de pequeña escala) y los desvanecimientos de gran escala o shadowing (Rappaport, 2002). Los desvanecimientos rápidos se producen durante el movimiento en distancias cortas

(aproximadamente una longitud de onda) y son ocasionados por la interferencia entre diferentes MPCs recibidos. Por otro lado, el shadowing es causado por los obstáculos que rodean al transmisor y al receptor, y representa la variación de potencia recibida a una gran distancia con referencia a longitud de onda (Molisch et al., 2009; Rappaport, 2002).

2.3.3 Perfil de retardo de potencia

El perfil de retardo de potencia (PRP) cuantifica la potencia recibida debido a las diferentes MPCs entre un tiempo retardo Es importante mencionar la importancia del PRP, pues a través de su caracterización se pueden determinar parámetros importantes como la longitud del prefijo cíclico en un sistema OFDM (Molisch et al., 2009).

2.3.4 Espectro doppler

Cuando alguno, o ambos, de los nodos involucrados en una transmisión inalámbrica están en movimiento, la señal transmitida puede sufrir un corrimiento en frecuencia conocido como el efecto doppler. En un sistema de comunicación inalámbrico, cada MPC puede experimentar un corrimiento en frecuencia distinto, la cual es modelada por el espectro doppler (DS)) (Molisch et al., 2009).

De acuerdo a (Mecklenbrauker et al., 2011), la siguientes observaciones pueden hacerse en canales vehículo a vehículo (V2V) respecto a los parámetros anteriores. Primero, como consecuencia de las pérdidas por propagación y el desvanecimiento, el radio de cobertura no corresponde a una forma circular alrededor del transmisor, sino a una forma mucho más compleja, variante en el tiempo y que incluso puede ser no contigua. Además, debido a las altas velocidades presentes en las comunicaciones V2V, el canal muestra una variabilidad importante. Específicamente, esta variabilidad es mucho más significativa en vehículos que se acercan el uno al otro, mientras que muestra un efecto menor en vehículos avanzando en convoy.

Desde el punto de vista de la capa física, se implementan contramedidas con el objetivo de contrarrestar los efectos del canal inalámbrico. Sin embargo, debido a las difíciles condiciones del canal inalámbrico, exacerbadas por las particularidades de las comunicaciones vehiculares (altura de las antenas, altas velocidades, etc.); las contramedidas implementadas en la capa física no resuelven completamente los efectos mencionados anteriormente. Es decir, el radio de cobertura sigue siendo una forma más complicada que un simple círculo y varía dependiendo del tiempo y de las condiciones del escenario. Por lo tanto, no se debe asumir que cada transmisión será exitosa hasta el borde del área de cobertura.

A pesar de que el radio de cobertura no puede considerarse como un valor determinístico, desde la perspectiva de los protocolos de red para VANETs este hecho es comúnmente obviado (ver sección 3.1.3). En el trabajo de tesis no se consideran contramedidas para contrarrestar los efectos del canal sobre la transmisión de una señal, pero si se consideran medidas para reducir las pérdidas ocasionadas debido al rango de transmisión dinámico, mejorando el desempeño del protocolo como se muestra en la sección de resultados. Estas medidas son llevadas a cabo a través del mecanismo de selección del siguiente salto llamado MFWAR presentado en la sección 4.1.