En el diseño de un radioenlace, la sensibilidad del equipo receptor es un parámetro de gran importancia, pues determina fundamentalmente el alcance del sistema. Este valor de sensibilidad, o nivel mínimo de señal que se necesita para un correcto funcionamiento, puede definirse en términos de potencia (dBm) y tensión (dBμV) en el puerto de RF, o bien campo eléctrico (dBμV/m) incidente en la antena.

Equipo Aprisa XE de la empresa 4RF

En las hojas de especificaciones de los equipos TX/RX de radiocomunicaciones se indica normalmente la potencia máxima que pueden transmitir, así como el nivel mínimo de señal (sensibilidad) que necesitan recibir para obtener un cierto umbral de calidad. Dado que hoy en día los radioenlaces son digitales, la calidad se define en términos de la tasa de error o BER (Bit Error Rate). De este modo, el fabricante suele proporcionar una tabla con diferentes valores de sensibilidad para distintos valores de BER (normalmente 10−3, 10−6 o 10−9, con capacidad de FEC), esquemas de modulación y anchos de banda, similar a la que se muestra en la figura 1.

Figura 1: Hoja de especificaciones de los equipos BreezeNET B de la empresa Alvarion.

Figura 1: Hoja de especificaciones de los equipos BreezeNET® B de la empresa Alvarion.

El valor de sensibilidad del equipo receptor depende de diversos parámetros, pero sobre todo del nivel de ruido a la entrada del demodulador, tanto ruido térmico generado en el propio equipo como ruido externo captado por la antena. Lógicamente, cualquier interferencia externa que incida en la antena influirá igualmente en la calidad del sistema y en el valor de sensibilidad.

Basándose en conceptos teóricos de modulaciones digitales, para obtener un determinado umbral de calidad (tasa de error), el demodulador necesita a su entrada un cierto nivel de energía de bit sobre densidad espectral de ruido, Eb/N0 (figura 2).

Figura 2: Probabilidad de error de símbolo en función de Eb/N0 para distintas modulaciones digitales.

Figura 2: Probabilidad de error de símbolo en función de Eb/N0 para distintas modulaciones digitales.

Obsérvese que la gráfica de la figura 2 está expresada en términos de la probabilidad de error de símbolo, que puede transformarse fácilmente en tasa de error de bit (BER) utilizando la siguiente aproximación:

BER = Peb = Pes / log2 M,

donde Pes es la probabilidad de error de símbolo, Peb es la probabilidad de error de bit y M es el número de símbolos de la modulación (M = 4 para QPSK y M = 16 para 16QAM).

Si ahora nos fijamos en que a partir de Eb/N0 podemos calcular la relación portadora a ruido, C/N, como

C/N = Eb/N0 · vb/B,

donde vb es la tasa de bit y B es el ancho de banda de canal. Pues finalmente, el nivel de potencia mínimo (sensibilidad) que se necesita a la entrada del demodulador para obtener un cierto umbral de calidad, podrá obtenerse a partir del valor de C/N si conocemos el nivel de ruido en dicho punto.

Por último, como se ha dicho anteriormente cualquier tipo de interferencia externa también afectará al nivel de sensibilidad de nuestro receptor. En la figura 3 se muestra cómo varía la tasa de error conforme aumentamos el nivel de interferencia en sistemas celulares punto a multipunto y para el caso de una modulación 16QAM. Así, por ejemplo, una reducción en el nivel de relación portadora a interferencia, C/I, de 23 a 17 dB, implica que se necesita aumentar 7 dB el nivel de señal recibida para mantener una BER de 10−6.

Figura 3: Influencia del nivel de interferencia en la calidad de una modulación 16QAM.

Figura 3: Influencia del nivel de interferencia en la calidad de una modulación 16QAM.

7 comentarios para “Sensibilidad del equipo receptor”

  • 1
    jorge dice:

    Buenas, ¿qué sensibilidad tiene un receptor habitual para escuchar radio a frecuencias entre 88 y 108 MHz?

    • 1.1
      Francisco Ramos dice:

      Se consiguen valores de sensibilidad por debajo de 1 uV, depende del tipo de receptor.

      Te dejo un enlace con bastante información sobre el tema que creo que te puede ser útil:

      http://home.iprimus.com.au/toddemslie/howtoselectatunerforfmdx.html

      • 1.1.1
        jorge dice:

        Gracias por tu respuesta, por el link y por lo rápido también, y bueno voy a aprovechar y te haré otra. ¿A cuántos dB tiene que llegar la señal para que se escuche relativamente bien?

        • 1.1.1.1
          Francisco Ramos dice:

          Siento no poder ayudarte, pues no he trabajado nunca en el diseño de receptores analógicos.

          De todos modos, la calidad en este caso se suele definir en términos del SINAD. Aquí te dejo otro enlace en donde tienes información para poder calcular los niveles de señal adecuados, especialmente para receptores FM:

          http://en.wikipedia.org/wiki/SINAD

          • jorge dice:

            Gracias por los enlaces y tengo una última pregunta. Veo que dice que en las hojas de especificaciones de los equipos TX también se muestra la sensibilidad. ¿Esto afectaría en la cobertura de algún transmisor?

          • Francisco Ramos dice:

            Se trata de equipos para enlaces bidireccionales, que integran transmisor y receptor. En este caso, la sensibilidad sería un parámetro del subsistema receptor.

  • 2
    pajaroazul26 dice:

    He leido un poco por encima el artículo, y ya que he intentado entender el tema, yo he llegado a la siguiente conclusión, por si a alguien le sirve de algo.
    La sensibilidad es un término muy relativo, quizás demasiado, de manera teórica puede ser muy fácil entenderlo, el problema es cuando se lleva a la práctica. En primer lugar porque la sensibilidad va a estar limitada por el ruido, hay un ruido el interno que sí podemos cuantificar, pero tanto el externo como el generado en la propia antena es muy difícil. Para colmo el ruido también va a depender del ancho de banda usado, así que no podríamos comparar dos receptores de la misma banda si ambos no usan el mismo ancho de banda. También el ruido dependerá de la banda que usemos, no es lo mismo trabajar en HF que en microondas, y tampoco es lo mismo una antena parabólica que mire al horizonte que mire a un satélite en el espacio, y para colmo el ruido dependerá de la dirección en un momento dado. Ya se que estoy en el caso extremo de receptores muy sensibles, pero hoy día estos niveles de sensibilidad son alcanzables por cualquier receptor medio profesional. Así que no me sirve de nada la sensibilidad del receptor en sí conectado a un generador que el mismo receptor conectado a una antena, son dos mundos completamente distintos. Afortunadamente existen medidas efectuadas tanto en ciudad como en campo para diferentes bandas donde dan una estimacion del nivel de ruido esperado y su procedencia, generalmente en radioastronomía que es el tema que más controlo. Estos niveles de ruido se dan en lo que se llama temperatura equivalente respecto a un cuerpo negro o una carga adaptada en la entrada de la antena.