Todo lo que deberías saber para diseñar Radioenlaces XPIC

Todo lo que deberías saber para diseñar Radioenlaces XPIC

tutorial pathloss paso a paso topografico RF design

En este artículo queremos describir, en líneas generales, qué consideraciones se deben tener en cuenta para diseñar un enlace de microondas terresetre con la técnica XPIC. Si aún no sabes en qué consiste la técnica XPIC, te recomiendo que leas la primera parte de este artículo aquí.

Resumiendo mucho…

Existe la posibilidad de duplicar la capacidad de un canal RF utilizando dos polarizaciones lineales ortogonales al mismo tiempo. Lo que ocurre es que en la práctica ninguna polarización es perfectamente lineal, y ello provoca una interferencia mutua entre las componentes vertical y horizontal llamada interferencia de polarización cruzada.

XPIC no es otra cosa sino un sistema que permite construir enlaces cancelando dicha interferencia de polarización, y de ahí le viene el nombre: Cross Polarization Interference Cancellation.

Ahora ya estás en condiciones de plantearte esta pregunta:

¿Cómo afecta XPIC al diseño de un enlace de microondas terrestres?

En ingeniería de radioenlaces (Link Engineering) se utiliza un software especial para diseñar enlaces RF. En microondas terrestres punto a punto, las aplicaciones más populares son iQ Link y Pathloss.

Da igual cuál utilices:

Siempre habrá que tener en cuenta ciertos criterios a la hora de diseñar enlaces cross-polar con XPIC.

tutorial iqlink pathloss analisis de transmision de radioenlace link standalone

La configuración 2+0

Hace falta una unidad de radio exterior (ODU, OutDoor Unit) por cada polarización, ya que cada polarización es capaz de transmitir un enlace independiente. En otras palabras, es como si XPIC nos proporcionara dos enlaces al precio de uno

¡Mentira!

Es cierto que nos permite establecer dos enlaces utilizando la misma antena, pero NO al mismo precio: la unidad de radio es el componente más caro del link, y además la antena es mucho más barata en comparación.

Pero en cualquier caso, es necesario montar las ODU en modo 2+0.

(El día 10 de junio os explicaremos en qué consisten los modos, ¿te avisamos?)

En la figura de abajo podéis ver un ejemplo:

antena y odus en configuracion 2+0

Unidades exteriores (ODUs) en configuración 2+0. Cross-polarization utiliza una ODU independiente para cada polarización.

 

¿Qué radio elegir?

El módulo XPIC viene integrado en el receptor, por tanto no queda opción: el equipo de radio debe ser compatible con XPIC.

Algunos equipos RF que lo soportan:

  • La serie FlexiPacket, de Nokia Siemens Networks
  • La serie Horizon Quantum, de Dragon Wave
  • La serie RTN 900 de Huawei
  • La nueva serie MINI-LINK de Ericsson
  • La serie ALS de SIAE.

Antenas duales con XPD > 35 dB

Las antenas deben estar diseñadas para transmitir con polarización cruzada. Además, deben tener una discriminación de polarización cruzada (Cross-polar discrimination, XPD) muy elevada.

Las antenas dual polarized modernas proveen un XPD superior a 35 dB, que es un valor de discriminación bastante bueno para la mayoría de los casos.

El Transductor Ortomodal introduce atenuación

También llamado duplexor de polarización, (OMT). Este elemento es necesario cuando se utiliza polarización doble y sirve tanto para combinar, como para separar dos caminos de de señales de microondas polarizadas ortogonalmente.

Hay que tener en cuenta que el OMT va a introducir pérdidas de ganancia de unos 6dB.

En las herramientas de diseño como iQ-Link y Pathloss, este valor ya está considerado en los cálculos al seleccionar la configuración 2+0 descrita más arriba.

transductor ortomodal

El transductor ortomodal permite acoplar las guías de ondas (waveguides) para alimentar una antena dual con dos polarizaciones ortogonales.

 

Selecciona un canal libre para AMBAS polarizaciones

Una de las principales ventajas que provee la polarización doble es que permite reutilizar un mismo canal de frecuencia para ambas polarizaciones. De esta forma, disponemos de dos canales simultáneos a través del mismo canal físico.

Lo más importante a la hora de seleccionar dicho canal es asegurarse de que no existen interferencias ni en el canal vertical, ni en el canal horizontal.

Lluvia: diseñamos teniendo en cuenta la Horizontal

La atenuación por lluvia o Rain Fade (RF) consiste en la absorción de parte de la señal debido a hidrometeoros como lluvia, nieve, granizo o niebla. Dicha atenuación es más acusada para la polarización Horizontal que para la Vertical, con lo cual es importante diseñar el enlace teniendo en cuenta que nuestro peor valor de lluvia lo obtendremos para dicha polarización.

Es decir, tenemos que configurar una potencia de transmisión tal, que el Rain Fade resultante para la polarización horizontal provea la disponibilidad requerida por el cliente.

(Amplía esta información leyendo: ¿En qué consiste el Rain Fade y cómo afecta al diseño de radioenlaces?)

130425_dual_pol_illustration

Las precipitaciones meteorológicas afectan más a la polarización Horizontal debido a la forma achatada que adquieren las gotas de lluvia o los copos de nieve.

 

CCDP mejor que ACDP

Tanto en teoría como en la práctica, Co-Channel Dual Polarization (CCDP) funciona mucho mejor que Adjacent Channel Dual Polarized (ACDP) cuando trabajamos con XPIC. Esto se debe a que CCDP introduce una degradación por interferencia cross-polar menor que el viejo ACDP.

Por lo tanto:

Te conviene elegir CCDP como esquema de polarización cruzada SIEMPRE que quieras utilizar XPIC.

Adaptive Modulation mejor que ATPC

ATPC (Automatic Transmit Power Control) es una característica opcional que consiste en variar la potencia transmitida según las características del medio.

Por su parte, AM (Adaptive Modulation)  funciona variando la modulación según las características del medio.

En otras palabras: si las cosas se ponen feas (Ejemplo: llueve a cántaros), ATPC aumenta la potencia y AM disminuye la modulación.

adaptive modulation

Definición gráfica del funcionamiento de Adaptive Modulation (AM) en presencia de diferentes ambientes meteorológicos. Una menor modulación permite transmitir símbolos binarios con un BER adecuado a costa de disminuir el throughput.

 

Los dos opciones suenan geniales, pero en algunas tecnologías no deben activarse simultáneamente: AM se vuelve loco en combinación con ATPC. Y por otra parte, ATPC presenta efectos indeseados cuando funciona combinado con CCDP… Y como hemos visto anteriormente, CCDP nos interesa más que ACDP.

Por tanto:

Mejor evitar ATPC y activar en su lugar Adaptive Modulation (AM).

XIF, o el Factor de Mejora de XPIC

Más conocido como XPIC Improvement Factor, se define como el ratio entre el coeficiente C/I  (carrier-to-interference) medido sin XPIC y el coeficiente C/I medido con XPIC para el mismo umbral de tasa de error de bits (BER = 0,001) .

Este índice suele ser calculado automáticamente por las herramientas de diseño como las que hemos mencionado anteriormente, así que normalmente nos bastará con saber que existe.

Todo esto es más fácil de lo que parece…

Aunque hay que tener ciertas cosas en cuenta a la hora de diseñar un enlace XPIC, la mayoría de ellas ya están implícitas en los cálculos de la herramienta. Podemos resumir todo lo que hemos descrito sólo cuatro puntos:

  • Antenas y radios compatibles con XPIC en configuración 2+0
  • El cálculo de la potencia de transmisión está limitado por la lluvia en el canal Horizontal
  • El canal debe estar limpio de interferencias en ambas polarizaciones
  • Configuración cocanal CCDP + AM.
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Siempre quise ser inventor y escritor. Pero mientras tanto trabajo en Alemania como Ingeniero de Telecomunicaciones, y de vez en cuando escribo aquí sobre Ciencia y Tecnología. Me gustan los robots y los libros (analógicos).

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6 Comments

  1. Andres
    marzo 16, 18:27 Reply

    Estimado Ing,

    Una consulta actualmente en mi trabajo se instalara una antena con doble polarización y conectando la misma dos IDUs, configurandolas a la misma frequencia, variando unicamente la polaridad. Yo pienso que ésto causara inconvenientes puesto que se intentara simular un XPIC sin tener en cuenta la interferencia propia que es manejada por el equipamiento XPIC.

    • Angel
      marzo 17, 22:30 Reply

      Si ambas polarizaciones utilizan el mismo canal (es decir, asignación co-canal) sin XPIC, sí que podría producirse una degradación importante de la señal. La configuración que mencionas es bastante común y segura, pero habría que elegir un canal diferente para cada polarización de forma que se minimice la interferencia de polarización cruzada. Saludos!
      Ángel

  2. Founde
    agosto 17, 20:40 Reply

    Si alguna de las polaridades esta mal alineada, aun con el duplexor de polaridad se van a estar haciendo interferencia?, de tal modo que alguna de esta no funicones de manera adecuada?

  3. ffandino
    agosto 11, 12:04 Reply

    Y cual es la diferencia entra las tecnologías XPIC y E-Band?

    • Angel
      agosto 16, 12:20 Reply

      La E-Band (Banda E) no es una tecnología, sino un rango de frecuencias que va de 60 a 90GHz. Se utiliza tanto en la red de acceso como en backhaul de la red móvil para montar enlaces de hasta 10Gbps. XPIC por su parte es un sistema que permite utilizar la polarización vertical y horizontal de manera simultánea y eficiente. XPIC no depende del rango de frecuencias: técnicamente funcionaría en todas las Bandas de frecuencia disponibles comercialmente. Y por supuesto en la Banda E también se pueden desplegar enlaces de doble polarización con XPIC.

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