1. Sistemas de Comunicaciones Móviles
Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Ingeniería de Telecomunicaciones
Sesión: 7
Modelos empíricos de predicción de propagación
para macroceldas
Prof. Ing. José C. Benítez P.

2. Sesión. Modelos empíricos de predicción de
propagación para macroceldas
1. Introducción
2. Métodos empíricos.
3. Método de Lee.
4. Método de Okumura.
5. Método de Hata.
6. Método de Ikegami.
7. Método de Walfish-Bertoni.
8. Método de Walfish-Bertoni-Xia.
9. Método COST 231.
10.Método UMTS fórum
11.Método UIT-R 370

3. 1. Introducción
Modelos de Propagación

4. 1. Introducción
Modelos de Propagación

5. 1. Introducción

6. 1. Introducción
Se definen diferentes categorías de celdas que se suceden en el
relleno de la zona de servicio de una red:
Macroceldas:
• Radio: 1km – 35Km.
• Potencia: Suficientes para cubrir las zonas definidas (típicamente
entre 1 y 10W) que en general tienen formas que se aproximan a
estructuras circulares.
• Distancia: Depende del tipo de terreno y las condiciones de
propagación.
• Clasificación: En las propias macroceldas, y las miniceldas, que
ocupan la parte más baja de los radios del rango expuesto.
• Aplicación: Áreas de baja densidad de población, zonas rurales,
rutas, y zonas urbanas, superpuestas a varias microceldas
cuando estas no se solapan para poder realizar los hand-off.

7. 1. Introducción

8. 1. Introducción

9. 1. Introducción
Métodos de predicción de propagación
Los métodos de predicción de la propagación
vistos hasta ahora:
• Requieren del conocimiento del perfil
orográfico entre el Transmisor y el Receptor.
• Son idóneos para enlaces punto a punto.
Pero en la propagación Punto a Zona:
• Existe una gran variabilidad de trayectos de
propagación.
• Se requiere un estudio con por lo menos 12
radiales azimutales.

10. 1. Introducción
Métodos de predicción de propagación
Pero la modelización de los obstáculos es difícil en
casos de:
• Terrenos orográficamente muy irregulares.
• Entornos urbanos.
Se requieren métodos empíricos de estimación de
pérdidas de propagación y la intensidad del campo.
Estos métodos requieren de:
• Amplias campañas de medición.
• Correlación de las medidas con las características
del medio de propagación.

11. 1. Introducción
Métodos de predicción de propagación
Ventajas:
• Proporcionan una estimación rápida de la
pérdida de propagación.
• Su uso es sencillo y rápido.
Desventajas:
• Su exactitud no es muy buena.
• Media cuadrática del error:
10dB<|Vr. estimado –Vr. Medido|<14dB

12. 2. Métodos empíricos
Los métodos empíricos más usados y
recomendados por la UIT-R son:
Lee.
Hata.
Recomendación UIT-R 529.
Cost 231.
Walfish-Ikegami.

13. 3. Método de Lee
Se basa en el modelo de tierra plana
Proporciona la potencia recibida en dBm para
dos tipos de entorno:
• Entorno Urbano (expresiones para 3
ciudades típicas)
• Sub-Urbano

14. 3. Método de Lee
Parámetros utilizados

15. 3. Método de Lee
Expresiones de cálculo

16. 4. Método de Okumura
Introducción
Okumura presentó unas curvas estándar de propagación
para radiocomunicaciones móviles (medidas tomadas en
Japón)
Proporcionan medidas de intensidad de campo para:
– Medio Urbano.
– Diferentes alturas efectivas de antenas.
– Bandas de frecuencia: 150, 450, 900 Mhz.
– Potencia radiada: 1Kw.
– Altura antena Rx: 1.5m (típico de aplicaciones
móviles).

17. 4. Método de Okumura
Introducción
Además, el modelo presenta correcciones para:
• Ondulación (∆h).
• Pendiente del terreno.
• Heterogeneidad del terreno (trayectos mixtos tierra-mar).
• Presencia de obstáculos significativos.
• Altura de antena del Rx.
• Potencia radiada aparente.
• Zonas urbanas (orientación de las calles, densidad de las
edificaciones).
Este método fue muy usado (resultados acordes con las
mediciones).

18. 4. Método de Okumura
Expresión para cálculo
AREAreteMUF GhGhGdfALdBL −−−+= )()(),()(50
• L50 son las pérdidas por propagación al
50 % de recepción de la señal.
• LF pérdidas en espacio libre.
• G(hte) ganancia de la antena TX (dB)
• G(hre) ganancia de la antena RX.
• GAREA ganancia del entorno.

19. 4. Método de Okumura
Gráfica de la atenuación

20. 5. Método de Hata
Introducción
Hata obtuvo expresiones numéricas para las curvas de
propagación de Okumura.
Además incluyó las correcciones más usadas en
comunicaciones móviles.
Obtuvo expresiones para calcular las pérdidas básicas
en entornos:
• Urbanos.
• Suburbanos.
• Rurales.

21. 5. Método de Hata
Introducción
Restricciones:
• No tiene en cuenta la ondulación del terreno.
• No tiene en cuenta el grado de urbanización.
• Las frecuencias deben ser menores de 1500 Mhz.
Extensión del Modelo de Hata para la banda de 1800
Mhz: Método COST 231-Hata.

22. 5. Método de Hata
Expresiones de cálculo

23. 5. Método de Hata
Expresiones de cálculo

24. 5. Método de Hata
Expresiones de cálculo
f : frecuencia
Ht: altura de TX (30 a 200m)
Hm: altura del RX (1 a 10 m)
d : distancia (1 a 20 km)

25. 5. Método de Hata
Expresiones de cálculo: Método Cost 231 - Hata

26. 6. Método de Ikegami
Introducción
Calcula la potencia media en un SCM.
Válido para zonas urbanas.
Resultados bastante aproximados a las mediciones
reales.
Se basa en la teoría de rayos y óptica geométrica
(GDT, Teoría geométrica de los rayos).
Supone una estructura ideal de la ciudad:
• Alturas uniformes de edificios.
• Bloques rectangulares.
• El tejado de los edificios tiene visibilidad directa
con la antena transmisora.
• Se desprecia la posible reflexión en el suelo.

27. 6. Método de Ikegami
Introducción
Este modelo tiene en cuenta:
• La orientación de las calles.
• La altura de la MS.
• La frecuencia.
• La altura de la BTS.
• La distancia.
• Se desprecian las posibles reflexiones en el suelo.
• Los componentes multitrayecto se dividen en dos
grupos: Rayos principales, Rayos secundarios.
Aprovecha el hecho que los rayos que tienen una sola
difracción y reflexión son mucho más importantes que los
que tienen múltiples difracciones y reflexiones (sucede
cuando la altura de la antena transmisora es grande).

28. 6. Método de Ikegami
Modelo gráfico d: distancia entre Tx y Rx.
lr: depende del Coeficiente
de reflexión en las
Fachadas de los Edificios
(aprox. 3.2).

29. 7. Método de Walfish-Bertoni
Introducción
Tiene en cuenta la influencia del
conjunto de edificios que se interponen
entre el TX y el móvil RX.
Se aplica para alturas de antenas no
muy elevadas pero por encima de los
edificios próximos.

30. 7. Método de Walfish-Bertoni
Características del modelo
Tiene en cuenta que las ondas principales que llegan desde
la antena de TX (T) hasta el punto P (en el tejado del
edificio próximo al móvil) experimentan una pérdida por
difracción debido a la proximidad de los edificios al móvil.

31. 7. Método de Walfish-Bertoni
Características del modelo

32. 7. Método de Walfish-Bertoni
Características del modelo
Perdidas por trayectoria
f: frecuencia en MHz.
d: distancia entre el Tx y el Rx en
Km.
H: Altura promedio de la antena con
respecto de la altura de los edificios.
A: variable que expresa la influencia
de los edificios en la señal.

33. 7. Método de Walfish-Bertoni
Características del modelo
Influencia de los edificios en la señal
hb: Altura del edificio en metros.
hr: Altura del receptor en metros.
b: espacio entre los edificios.

34. 7. Método de Walfish-Bertoni
Ventajas del modelo
Puede usarse incluso si no se dispone
de parámetros del entorno urbano ya
que el modelo da valores por defecto,
aunque esto aumenta el error de
predicción de las pérdidas.

35. 7. Método de Walfish-Bertoni
Ventajas del modelo

36. 8. Método de Walfish-Bertoni-Xia
Características
Es de tipo semi-empírico
La pérdida básica de propagación se
compone de: L= Lbf + Lmsd + Lrts
• Lbf: Pérdida de espacio libre
• Lmsd: Pérdida por difracción multipantalla
• Lrts: Pérdida por difracción final (incluye
reflexiones y ángulo de orientación

37. 8. Método de Walfish-Bertoni-Xia
Características

38. 9. Método COST 231
Introducción
Propuesto por el grupo Europeo de trabajo
COST 231.
Es una combinación de los métodos Walfish e
Ikegami.
Es aplicable a entornos con:
Celdas grandes y pequeñas (con BTS
ubicadas por encima de los tejados de los
edificios).
Microceldas (con BTS ubicadas por debajo
de los edificios).

39. 9. Método COST 231
Caso: Celdas grandes y pequeñas

40. 9. Método COST 231
Caso: Celdas grandes y pequeñas

41. 10. Método UMTS fórum
Características

42. 11. Método UIT-R 370
Características
Se basa en curvas medidas en climas templados terrestres,
mares cálidos y mares fríos.
Destinado a servicios de radio-difusión sonora y de T.V.
Cuando no se cumplen las condiciones de las curvas, se aplican
ciertos factores de corrección a los valores leídos en éstas.
El campo eléctrico es: E= Ec+P-∆h-hr+L+D
Ec: Valor del campo leído de las curvas
P: Potencia radiada aparente del Tx en dB/Kw
∆h: Ondulación del terreno (en radio-difusión aprox. 50m).
hr: Corrección de altura de la antena receptora (se corrige de
10m a 3m).
L: Corrección por % de ubicaciones.
D: Corrección por ángulo de despejamiento del receptor

43. 11. Método UIT-R 370
Valores de hr según bandas y tipos de terreno (d<50Km)

44. 11. Método UIT-R 370
Características de hr
Para d > 100 Km: hr se disminuye a
la mitad
Para 50 Km < d < 100 Km: Se
aplica interpolación lineal
Para d > 200 Km: ∆h no afecta la
corrección hecha

45. 11. Método UIT-R 370
Cálculo de L (% de ubicaciones)
Se supone una variación gaussiana
de E con los emplazamientos
Desviación típica:

46. 11. Método UIT-R 370
Cálculo de D
D depende del ángulo de despejamiento del
receptor (θ).

47. Bibliografía
• Garcia J. C.; Rodriguez O. A.; Castillo J. L.; Desempeño de Modelos de Propagación en
Comunicación Móvil para la zona de Caldas Parte 1: Modelos para áreas urbanas. X
Congreso Internacional de Telecomunicaciones. Valdivia, Chile. 2002.
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900, 1800, and 2300 MHz, IEEE Personal Communications, vol. 5(2), pp 40-47, Apr.
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• Hoppe R.; Wolfl e G.; Landstorfer F. M.; Measurement of building penetration loss
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Conf., vol. 4, 1999, pp. 2298-2302.
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• Marvin K. Simon; Alouini Mohamed. Digital Communication over Fading Channels.
Second Edition. Editorial JOHN WILEY & SONS. 2005.

48. Bibliografía
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Evolución y tecnologías, 2004. Mc Graw Hill, España. ISBN: 84- 481-4027-3.
• Garcia Néstor. "Modelo de cobertura en redes inalámbricas basado en radiosidad por
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Informática. Marzo, 2006.
• Telefónica Móviles. Manual de Instalación de una BTS GSM. Movistar S.A, 2007.
• Andersen J. B.; Rappaport T. S. and S. Yoshida. Propagation Measurements and
Models for Wireless Communications Channels. IEEE Communications Magazine, vol.
33, pp. 42-49. January 1995.
• Guerrero Guzmán, Víctor Manuel. Análisis estadístico de series de tiempo
económicas. Segunda edición. México: Editorial Thomson, 2003.
• Dethe, Chandrashekhar y Wakde D.G. On the prediction of packet process in network
traffic using FARIMA time series model. Department of Electronics, College of
Engineering, India. 2003.

49. S7. Modelos empíricos de predicción propagación
para macroceldas
Blog del curso:
http://uniscm.blogspot.com