Contribución al estudio de servicios soportados sobre redes VLC (Visible Light Communications)

Uni e sidad de Las Palmas de G an Cana ia Ins i u o Uni e si a io pa a el Desa ollo Tecnológico y la Inno ación en Comunicaciones P og ama de Doc o ado Cibe né ica y Telecomunicación Tesis Doc o al: Con ibuciónales udiodeSe iciosSopo adossob eRedesVLC(VisibleLigh Communica ions) Au o :JulioF anciscoRu oTo es   Di ec o es: D .D.Ra aelPé ezJiménez D .D.JoséAlbe oRabadánBo ges D .D.F anciscoAlbe oDelgadoRajó   Las Palmas de G an Cana ia, No iemb e 2015  Uni e sidad de Las Palmas de G an Cana ia Ins i u o Uni e si a io pa a el Desa ollo Tecnológico y la Inno ación en Comunicaciones P og ama de Doc o ado Cibe né ica y Telecomunicación Tesis Doc o al: Con ibuciónales udiodeSe iciosSopo adossob eRedesVLC(VisibleLig hCommunica ions) Au o :JulioF anciscoRu oTo es Di ec o es: D .D.Ra aelPé ezJiménezD .D.JoséAlbe oRabadánBo ges  D .D.F anciscoAlbe oDelgadoRajó   Las Palmas de G an Cana ia, No iemb e 2015  Ag adecimien os  Llegadosaes epun oquie oag adece amis u o esdeTesis,doc o esRa aelPé ez, JoséRabadányF anciscoDelgadolaa enciónquehan enidoconmigo odoses osaños. Pa eceque ueaye cuandoen é,po p ime a ez,allabo a o iodeTecnologíaFo ónicayen es osañoshemoshechomuchascosasin e esan es.Po  odoes o,quie oag adece leselque seacabees aTesisyaquesinus edesyoes a ía oda íapensandoquépone .  Ag adece ,comono,ami amiliapo aguan a me.Desdelamáspequeñahas ael mayo , odoses ánahícuandohace al a.G aciaspo da melaopo unidadde o ma mey pode dedica meaes aboni ap o esión.  Ypo úl imoag adece a odoelIdeTIClosmomen osquehepasadoconlagen edel labo a o io.G aciaspo laamabilidadylasbuenasca as.G acias.     Índice Capí ulo1.In oducción1 1.1. Hipó esis6 1.2. Obje i odel abajo7 1.1. Desc ipcióndeldocumen o 8  Capí ulo2.Es adodelA eenSis emasVLC9 2.1.In oducción, edesóp icasnoguiadas9 2.2.Fundamen osdelossis emasVLC13 2.3.Ideascla epa aeldiseñodeunsis emaVLC 16 2.4.Modulación,canalde ansmisióny uen esde uido23 2.5.Accesoalmedioyconexióncono as edes 25 2.6.Aplicacionesy ealizacionesp ác icasdesis emas25 2.7.P incipalesg uposdein es igaciónyemp esasac i oseneldesa ollode sis emasVLC28   Capí ulo3.ModeladodelSis ema33 3.1In oducción34 3.2.Modelodep opagación 13 3.2.1Modelodelemiso óp ico35 3.2.2Modelodel ecep o óp ico36 3.2.3Modelodel e lec o 37 3.3Cálculodela espues aalimpulso 39 3.3.1Respues aalimpulsoLOS39 3.3.2Respues aalimpulso asmúl iples ebo es41 3.4Algo i mosdecálculodela espues aalimpulso42 3.4.1Mé ododeBa y 43 3.4.2Mé odoes adís icodeLópez‐He nández46 3.4.3Algo i modeMon eCa lomodi icado49 3.5Modelos e lec o es51 3.5.1ModelodeLambe  52 3.5.2ModelodePhong 53 3.5.2.1Re lexiónespecula 54 3.5.3ModelodePhongRe o e lexi o56 3.5.4ModelodeBlinn‐Phong 58 3.5.5ModelodeLa o une 62 3.6AplicaciónasimulacionesVLC63   Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal67 4.1In oducción67 4.2.Cálculodela espues aalimpulso 70 4.3Modelosde e lexión74 4.3.1ModelodeLambe 75 4.3.2ModelodePhong75 4.3.3ModelodePhong e o e lexi o77 4.3.4ModelodeBlinn79 4.3.5ModelodeLa o une79 4.4Resul adossimulados81 4.4.1Compa aciónconlos esul adosdeBa y81 4.5Respues aconmodelosdis in osalLambe iano89 4.5.1Enlaceno‐LOS90 4.5.2.1ModelodeLambe 92 4.5.2.2ModelodePhong92 4.5.2.3ModeloRe o e lexi o96 4.5.2.4ModelodeBlinn99 4.5.2.5ModelodeLa o une 102 4.5.2EnlaceLOS105 4.5.2.1ModelodeLambe 106 4.5.2.2ModelodePhong108 4.5.2.3ModelodePhongRe o e lexi o111 4.5.2.4ModelodeBlinn116 4.5.2.5ModelodeLa o une119   Capí ulo5.Redesdeiluminaciónpa aVLC123 5.1In oducción123 5.2Modulaciones124 5.2.1ModulaciónPPM 124 5.2.2ModulaciónSingleCa ie 127 5.2.3ModulaciónOFDM129 5.2.4ModulaciónCSK131 5.3EjemplosdeenlacesVLCdemedia elocidad133 5.3.1Sis emap opues oconcodi icaciónPPM133 5.4Sis emap opues oconcodi icaciónCR‐PPM135 5.5Sis emabidi eccionalpa a edesdesenso es142 5.6Compo amien odelsis ema 144  Capí ulo6.Redeshe e ogéneasdesenso esbasadasenIEEE1451 147 6.1In oducción147 6.2Ges iónde edesdesenso es148 6.3Es ánda IEEE1451pa asenso s149 6.3.1Es uc u adeles ánda 149 6.3.2Modeloconcep ual151 6.3.3T ansduce elec onicda ashee s(TEDS)153 6.3.4Canales155 6.4In eg acióndeenlacesVLCenuna edhe e géneadesenso es157 6.4.1A qui ec u a158 6.4.2Nodo159 6.4.3Coo dinado 161 6.4.4Canaleso edesdesenso es167 6.5Desa olloSo wa e170 6.6Funcionamien odela ed172 6.6.1Descub imien odeunnue onodo173 6.6.2Asignacióndeslo s175 6.6.3Eliminacióndeunnodo176 6.7Coclusión178    Capí ulo7.ConclusionesyLíneasFu u as179 7.1. Conclusionessob elosmodelosdesimulación179 7.2 Conclusionessob e edeshe e ogéneasconVLC183 7.3 LíneasFu u as185   Re e encias  ANEXOS AnexoI                                        Figu a5.26.Señal ansmi iday ecibidaenelsis emadecomunicacionesóp icade isibleyla espues adelmic ocon olado .Canal2,señal ansmi ida.Canal3,señal ecibidaenel ecep o óp ico.Canal1, amade espues a 143 Figu a5.27.Señal ansmi iday ecibidaenelsis emadecomunicacionesóp icasde in a ojo.Canal3,señal ansmi idayCanal4,señal ecibida  144 Figu a5.28Relaciónen eSNIy amaspe didas.  146 Figu a6.1.Es uc u adeles ánda IEEE1451  150 Figu a6.2.Modelode e e enciadeles ánda IEEE1451  152 Figu a6.3.Diag amadebloquesdeuncanal ansduc o   155 Figu a6.4.A qui ec u adelsis ema  158 Figu a6.5.A qui ec u adenodo  159 Figu a6.6.Modeloha dwa edeunnodoCAN  160 Figu a6.7.NodosCAN  160 Figu a6.8.Modeloha dwa edeunnodoZigBee  161 Figu a6.9.NodoZigBee  161 Figu a6.10.A qui ec u adeuncoo dinado   162 Figu a6.11.Modeloha dwa edelcoo dinado CAN  164 Figu a6.12.Coo dinado CAN  164 Figu a6.13.RedCAN  165 Figu a6.14.Modeloha dwa edelcoo dinado ZigBee  165 Figu a6.15.Coo dinado ZigBee  166 Figu a6.16.RedZigBee  166 Figu a6.17.Reddesenso esinalámb icosconcomunicacionesóp icasnoguiadas  168 Figu a6.18.Modeloha dwa edeunnodoCANÓp ico  169 Figu a6.19.Modeloha dwa edelcoo dinado CANÓp ico169 Figu a6.20.Reddesenso esinalámb icosconcomunicacionesóp icasnoguiadas CAN‐Bus170 Figu a6.21.Rep esen ación empo aldelp o ocoloTDMAdesa ollado173 Figu a6.22.Señaldesinc onizaciónydosseñalesdepe icióndeconexiónenel osciloscopio174 Figu a6.23.T amasconlosme ada osdeunnodoenp ocesode egis o is asen elosciloscopio175 Figu a6.24.CicloTDMAconunslo yunape iciónde egis o,enelosciloscopio176 Figu a6.25.CicloTDMAcondosslo s, is oenelosciloscopio  177 Figu a7.1Es uc u apa ap uebasdecomunicacionessubma inasVLCenpiscina  186 Figu a7.2.G á icadelaBER sSNRdelsis ema187      IndicedeTablas Tabla2.1.Es udiodelaho oLed sFluo escen e.(Fuen e:Minis e iodeIndus ia, Tu ismoyCome cio)  19 Tabla3.1.Núme odeope acionesen uncióndelnúme ode e lexiones  49 Tabla4.1.Pa áme osdelascon igu acionesdeBa y82 Tabla4.2.Po encia o al ecibidapa acadacon igu ación(Lambe )86 Tabla4.3.Tiempomedioy o alpa alascua ocon igu acionesydi e en e núme ode ayos(Lambe ) 87 Tabla4.4.Pa áme ospa aajus a losmodelosp opues osaunmodelodi uso pe ec o 89 Tabla4.5.Pa áme osdelahabi aciónpa alacon igu aciónD91 Tabla4.6.Pa áme osdelmodelodeLambe 92 Tabla4.7.Pa áme osdelmodelodePhongpa aelejemplo194 Tabla4.8.Pa áme osdelmodelodePhongRe o e lexi opa aelejemplo197 Tabla4.9.Pa áme osdelmodelodeBlinnpa aelejemplo1100 Tabla4.10.Pa áme osdelmodelodeLa o unepa aelejemplo1103 Tabla4.11.Resumendepa áme osyanchodebandapa acadamodeloenel ejemplo1 105 Tabla4.12.Pa áme osdelahabi aciónpa alacon igu aciónC106 Tabla4.13.Pa áme osdelmodelodeLambe 106 Tabla4.14.Pa áme osdelmodelodePhongpa aelejemplo2109 Tabla4.15.Pa áme osdelmodelodePhongpa aelejemplo2112 Tabla4.16.Pa áme osdelmodelodeBlinnpa aelejemplo2117 Tabla4.17.Pa áme osdelmodelodeLa o une120 Tabla4.18.Resumendepa áme osyanchodebandapa acadamodeloenel ejemplo2 122 Tabla5.1.Dis anciadesímbolopa alaCR‐DPPM.  126 Tabla5.2.T amaspe didasenp esenciadeluza i icialyoscu idad   145 Tabla5.3.T amaspe didasenp esenciadein e e encias146 Tabla6.2.Es uc u adeunTEDS  154 Tabla6.3.Es uc u adeuna uplaTLV  154 Tabla6.4.Desc ipcióndelap ime a upladeunTEDS  154 Tabla7.5.Resumendeajus edepa áme ospa ausa  e lec o esdi usoscon modelosnoLambe ianos  180 Tabla7.6.Resumendeanchosdebandapa aunenlaceno‐LOS  182 Tabla7.7.Resumendeanchosdebandapa aunenlaceLOS182   1            Capí ulo1.In oducción His ó icamen elossis emasdecomunicacionesinalámb icossebasaban mayo i a iamen eenequiposde adio ecuencia(RF)aunquees e ipodesis emas ienensus incon enien escomosuslimi adas elocidadesde ansmisiónolagene aciónde in e e enciaselec omagné icas(EMI).Lap emisabásicadees e abajoesque,en escena iosdondeladis anciaen eel ansmiso yel ecep o es ela i amen epequeña,la ecnologíadeRFpuedese sus i uidapo lossis emasdecomunicacionesóp icosnoguiados pa ao ece al as elocidadesdeda os.Además,es a écnicanosólop opo cionaunamejo a encuan oasegu idadsob elascomunicacionesRFsinoque, ambién,esmenosp opensaa in e e encias.  Labase ecnológicadees e abajoeselc ecien ein e éspo elempleodelámpa as LEDcomo uen edeiluminación.Es osedebeacausascomosula ga idaú ilysumeno  consumoeléc ico(debidoalae icien econ e siónelec o‐óp icadees e ipodema e iales). Un e ce  ac o eslaposibilidaddec ea dis in osambien escondi e en escolo eso in ensidadesapa i delámpa asemiso essimplesyba a os.Laideadeusa laluzde iluminacióncomo uen edecomunicaciónnoesnue a,sinemba go,has alallegadadees as lámpa asLED( ambiénconocidascomolámpa asdees adosólidooSolid‐S a eLigh ing‐SSL) losanchosdebandadisponiblesnoe ansu icien espa aunenlacededa osp ác ico.Es a ecnologíaseconocecomocomunicacionesconluz isible(VLC)yu ilizala egiónespec al co espondien ealongi udesdeondaen e450nm‐900nmmedian eLEDqueseu ilizan Capí ulo1.In oducción 2 simul áneamen epa alailuminaciónyla ans e enciadeda osusandoelcanalinalámb ico. Enelladodel ecep o sehaceusodeundisposi i o o osensiblepa ala ecepcióndeda os. Laseñal ecibidadesdeeldisposi i odede ecciónesen oncesdemoduladapa a ecupe a la ansmisióndeda os.Se a a,po  an o,deuna ecnologíaeme gen e,sinlimi acioneslegales asuusoycompa ibleconlasdemás ecnologíasyau ilizadas,yquepa ededisposi i os come cialesyadisponibles.Unp ime en o nodeaplicación(sis emasenin e io es)puede e seenla igu a1.1.   Figu a1.1:A qui ec u adelsis emap opues opa ain e io esyejemplosdelámpa asbasadasena ays deledesblancos  Sepa edeunase iedea aysdeLEDusadoscomo uen esdeiluminacióny comunicacionesysi uadosenel echoyenlaspa edes.Es osemiso esen íanseñales lumínicasa ecep o essi uadosenunase iedeequipos(comopuedense  ele iso es, o denado eso e minalesmó iles).Es oscanalesdeda ospuedense deal a elocidad(pa a ansmisiónde ideo,po ejemploa ele iso esdesdeuna eddedis ibución,ocomo e o no deunacáma adesegu idad)omúl iplescanalessimul áneosdebaja elocidad(po ejemplo pa aconec a senso esdomó icosen i iendasuho eles,opa a edesdesenso esen gene al).Elusodecomunicacionesóp icasnoguiadaspa asuusoenin e io es ieneunala ga ayec o ia,queincluyedesdelosdisposi i osdemuybaja elocidad(comolosmandosa dis anciaqueseusande o mauni e salenelhoga ),has asis emasdein e conexiónpa a equiposin o má icos.  Es e ipodelámpa asp esen analgunasca ac e ís icasquelashacenmuyin e esan e pa aen o nosdondesehaceunusoin ensi odelailuminacióna i icial:  Capí ulo1.In oducción 3  Una idaú ilpo lámpa aquesemide,almenos,enaños(muchas eceslos ab ican eso eceninclusoga an íasde iempodeusoilimi ada).   Laluzquep oduceneseng anmedidauni o me,nop oduciéndosecambios dein ensidadnicolo deluzemi idaalola godesu idaú il.   Elconsumopo lámpa aesalmenosuno dendemagni udmásbajoqueelde laslámpa asincandescen es(inclusodelasllamadasdebajoconsumo)ymuchomeno  queeldelaslámpa asdeg anin ensidad(lámpa ashalógenas,dexenon,e c.).   Los ab ican esp esen an o ma osquepuedenacopla sealospun osde conexióncon encionalessinnecesidadde e isa nimodi ica lasins alacioneseléc icas.   Sibienac ualmen eelp eciopo lámpa aesaúnmuchomayo queeldesus al e na i ascon encionales,es eha enidodecayendode o maacele adaamedidaque se enimplan andoennue asaplicaciones(iluminacióndeho eles,señalizaciónu bana….) osein oducenenes ánda esdeuso( a osoin e mi en esde ehículose c.)  Unap emisaaman ene enes edesa olloesquelaslámpa asdebensegui  man eniendosu uncionalidadcomosis emadeiluminación,es oimplicaqueel o ma ode da osdebese  alquenoa ec ealain ensidaddeluzpe cibidapo elusua io.Adicionalmen e debepe mi i se egula lain ensidaddeluz(einclusoenalgunoscasossucolo )sina ec a ala uncionalidaddelsis emadecomunicaciones.Además,se íadeseablequeelsis ema uncione an ocuandolailuminaciónes áencendidacomocuandoes áapagada(en endiendoapagado comounain ensidadsu icien emen ebajacomopa anope u ba alusua io)  Es a ecnologíao ecealgunasdi e enciasin e esan es espec odelasmásex endidas comunicacionespo  adio ecuencia:   Cones a ecnologíasealcanzan elocidadesmuyap eciables,sibien dependien esdelasca ac e ís icasdelosWLEDqueab enunaho quillaque adesdelos sis emasa1Mb/shas alos500Mb/sdelosLEDdeca idad esonan e.   Elusodecomunicacionesóp icasnoguiadasno equie euna egulaciónya queniin e ie en,nise enin e e idas,po elusodesis emasde adio ecuencia.Es o Capí ulo1.In oducción 4 loshacepa icula men eadecuadospa aen o nosdondehayunal oni elde uido elec omagné ico(luga es alescomona esoae ona es,zonasindus iales,ae opue os uhospi ales).   Lascomunicacionesquesees ablecennopuedena a esa laspa edes.Es o, queesunincon enien ealaho adeasegu a unacobe u auni e salala eddeda os, pe mi ecomocon apa idadiseña sis emasdecomunicaciónsegu osyqueson in ínsecamen ecelula es.   La adiaciónemi idapo losLEDesinocua(especialmen eenelcasodeluz isible)yno equie eelusodeningunap o ección,comoindicanlas egulacionesANSI sob eelusodedisposi i osóp icos   Elp incipalp oblemaquep esen abanlossis emasbasadosen adiación in a ojae alanecesidaddeunapun amien omuyp eciso,yaquelaspé didasde p opagaciónsonmuyele adas.Es ose esuel eeng anmedidaconelusodelongi udes deonda isiblesyaquelaspo enciasemi idaspo laslámpa ascome cialessonmucho másele adas   Alusa disposi i osquees a íanp esen esencualquie casoeneseen o no (comosonlosdeiluminación)yda lesunusodual,seconsigueunaho oene gé icoy unadisminucióndelnúme odedisposi i osqueesnecesa ioimplemen a   Es aTesissu geden odeunalíneadein es igacióndesa olladaa a ésde a ios p oyec os inanciadospo di e sasadminis aciones(comolosp oyec osCOLIBRI1,ICARO2y THOFU3),queseconcibióconside andoquelacapacidadde ansmisióndeda osmedian e lámpa asdeiluminacióncon ecnologíadees adosólido(SSL)supond íanosólounamejo a delasposibilidadeso ecidascomunicacionesóp icasnoguiadasenin a ojo,sinoquese ía unaenabling echnologyqueab i íamul i uddeposiblescamposdeaplicación.Enpa aleloa sudesa ollosehap oducidolaeclosióndedis in asinicia i as an ono ma i as(a a ésde la abajosdelcomi éIEEE802.15.7),emp esa iales(comolap esen acióne ec uadapo  CASIOenelConsume Elec onicsSymposiumdeLasVegas–EE.UU.–enene ode2012 1PlanNacionaldeIn es igación,Minis e iodeCienciaeInno aciónRe .TEC2009‐14059‐C03‐01/02/03 2ACIISI,Gobie nodeCana ias,Re .P oID20100117 3 THOFU,Tecnologíaspa aelHo eldelFu u oCEN‐20101019,Con oca o iaCENIT2010,Minis e iodeIndus ia, Come cioyTu ismo Capí ulo1.In oducción 5 [CASIO2012])ocien í icas(conce cadeuncen ena dea ículosendis in as e is asy ponenciasencong esos e e idosaes ama e ia,sóloenlasbasesdeda osaccesiblesa a és deIEEEXplo e),loquehape mi idonosóloiden i ica algunasdelasá easque eúnenmayo  in e éscien í icosinoaumen a lape spec i adelog a quees e abajo undamen enue as posibilidadesde ans e enciade ecnológicaaemp esas.  Unodeloscamposdeaplicaciónmáse iden espa aes a ecnologíaeseldelas edes desenso es,loquepe mi i íaconec a es osdisposi i osuope a ac uado esinclusoenzonas con es iccionesEM,odondenoseaposibleo en able ealiza uncableado.Es e ipode aplicaciónhasidoelobje o undamen aldenume osos abajos[Lee11][Ru o11],incluyendo losdelyamencionadoes ánda IEEE802.15.7,quep opone an ouncapa ísicacomoo ade accesoalmediop opiapa alascomunicacionesdeen e a ios e minalesVLC. Especialmen e,lacapadeaccesoalmediop oponeunp o ocolodeenlacedesubidabasado en anu as empo alesabasedebeaconsgene adospo elnodocen alquepuedese ideal pa aelcon olene gé icodelosnodossecunda ios,aunqueconlle ap oblemasadicionalesde sinc onización.Dadoqueelcanaldesubidapa ececonsolidadocomoelin a ojo(almenos cuandosedeseeman ene elca ác e “ odoóp ico”delap opues a),loquepe mi e iden i ica  a iassub‐á easdeespecialización:   Eles udiodelcanalde e o nodesdelossenso es inales,loqueconlle a necesa iamen econside acionesace cadelconsumo eque idopo la ed(yaquese a adesis emasalimen adosdesdeunaba e ía).Es ohaes adop esen eenla adopcióndelp o ocolodeaccesoan esci ado,pe o ambiénobligaabusca  modulacionesene gé icamen ee icien es.Hayque,además,desa olla  p ocedimien osdewake‐uppa alosnodosconel indemaximiza su iempode ac i idad.   Unsegundoaspec oeseldeladi ec i idaddees oscanales,yaqueengene alno esposible(odeseable)queapun enaunazonaespecí ica.Unaal e na i aa es udia eselusode ecep o esbasadosencáma as(eso,sí, eniendoencuen a quesólopod íamosa ende nodoscon elocidadesmuybajas–po debajode200 bps–,aunquees eeselcasodelamayo íadelossenso es/ac uado es).Enese casoselog a ía ambiénsol en a p oblemasdelocalizacióndenodos,e c.   Ligadoalp oblemaan e io ,lasposibilidades ecnológicasdeconexión ija ánlas Capí ulo1.In oducción 6 a qui ec u asde edsuscep iblesdese implemen adas.Enp incipiolas a qui ec u asenes ellasonlasoluciónna u al,pe opuedenlog a se,median e soluciones ecnológicas,o o ipodea qui ec u asconel inde acili a elaccesoa nodosno isibles(demodoanálogoaloo ecidopo ZigBeeen edes con encionales).   Esnecesa io ambiénes ablece la o madeconec a es as edescono as,de o maquea a ésdeunmiddlewa eespecí icopuedanin e ac ua cono as edescon ecnologíacon encionalRF,se accesiblesdesdedisposi i os emo os, in eg a seen edes oncalesdeedi icios,e c.  Unpun o ue edees a ecnologíaeseldelasegu idad,loquehacequelas edesno seanin e e ibles(nipuedanse cap adas)desdeelex e io deunahabi ación.Es onoes óbicepa ain oduci sis emasquee i enaccesosindeseadosaequipossi uadosenlamisma sala.  1.1Hipó esis Es aTesisdoc o al,sibiensiguelamismalíneadein es igaciónbasadaenelusode lámpa asLEDcomo uen edein o mación,pa edelahipó esisp incipaldequeelusode sis emasVLCenaplicacionesdein e ne delascosas(comunicacionesen esenso esy ac uado es)pe mi esuusode o macompa ibleysimul aneacono os o ma osde ed exis en es.Pa aelloel abajosehacen adoendosaspec osconc e os,ademásdeexplo a  mejo asquea ec analdesa ollodela ecnologíademane aho izon al:   Lamejo aeneldesa ollodelas écnicasdesimulacióndecanal,modulacióny codi icación,queenelcasodesis emasdeiluminaciónpe mi anman ene su uncionalidadbásicacomolámpa a,in oduciendonue ascapacidadescomo egula elni eldeluminosidad(dimming)ola empe a u adecolo .Eno oscasos noesnecesa ioman ene esascapacidades,sinoqueen anenjuegoo as conside acionescomominimiza elconsumo,la obus ez en ea uen esde in e e enciaolae icienciaene gé icaoespec al.  Capí ulo2.Es adodelA eenSis emasVLC 13 sedimen osca gadosoaguasmuy u bias.Las écnicasacús icas,quehas aaho asonel modop edominan edelascomunicacionesbajoelagua,en elosba cosylos ehículos au ónomosy obó icos,aunquecapacesdecomunicacionesala gasdis ancias,es ánmuy limi adasen elocidadde ansmisióndeda os.Sees ánpublicandonume osos abajos[Schill04][Hanson08],sob esis emasdecomunicaciónsubacuá icabasadosenenlaces en isible,aunquelain o macióneslimi adayaqueenmuchoscasossondesa ollosdeuso mili a ypo  an osuje oalimi acionesensudi ulgación[Sma 05].    2.2.‐Fundamen osdelossis emasVLC  La ecnologíaóp icainalámb icau ilizalaluzcomomediode ansmisiónpa a comunicacionesinalámb icas,mó ilesoes á icas.Laideasebasaencombina  simul áneamen elailuminaciónp opo cionadapo losdiodosemiso esdeluzdeal apo encia (lédes)conlascomunicacionesinalámb icasdeal a elocidad(algoquesedenomina “illumica ion”,po la usióndelos é minos“illumina ion”y“communica ion”).Sehan ealizadonume osasdemos acionesp ác icasdees econcep o,yla ecnologíaes áaho aen unes adosu icien emen emadu ocomopa acomenza eldesplieguedeaplicaciones come ciales.Analis aseconómicosindependien es[GVR1888]hanp onos icadounme cado deg an olumenes osdisposi i osdecomunicaciónconec adosalain aes uc u ade alumb ado,ales a és adesplegadade o maubicua.Lac ecien econcienciacióndelos s akeholde s(laindus iadecomunicacionesinalámb icas,lasdelaóp icaylailuminación,las uni e sidadesylasadminis aciones),halle adoalanecesidaddelano malizaciónenes e campo,loquepe mi ióc ea en2011eles ánda in e nacionalIEEE802.15.7[IEEE802.15.7‐ 2011]Es ees ánda es ásiendosome idoaunp ocesodeac ualizaciónpo elg upode abajoIEEE802.15.7 1[TG7 1‐15‐1]median eaccionesencolabo ación.Ejemplosdes acados dees asac i idadesdecolabo aciónsonlos abajosdela eddein es igacióneu opea OPTICWISE(COST1101)quebuscalog a unap óximagene acióndeles ánda inalámb ico óp icodes inadoa elocidadesdeda osde1Mbi /shas a10Gbi /s,asícomolosque desa ollandelconso ciojaponésVLCC[VLCC],elCo eanoETRI[Jeong15]oloslle adosacabo po emp esasp i adascomoPu eLi e,Samsungyo as(en elasquesepuedecon a ala emp esacana iaLigh bee).  Desde iemposinmemo iales,laluzsiemp eseha enidou ilizandocomomediopa a comunicacionesinalámb icas.Losp ime osejemplos andesdelasseñalesde uegomedian e Capí ulo2.Es adodelA eenSis emasVLC 14 hogue asenlascimasdelasmon añas,elhelióg a o(conocidodesdeelaño400a.C.)oel o ó ono,que uep opues opo Alexande G ahamBellen1880.Debidopa aeléxi odela adioenelsigloXXyalexcepcionaldesa ollodelascomunicacionesmó ilesin oducidas al ededo de1990,queo ecenunacobe u acasiubicuabasadaenla edde ele oníamó il, la ecnologíaóp icainalámb icapasóase conside adacomounnichoo ecnología complemen a ia,capazdep opo ciona anchodebandaadicionalpa alasnue asaplicaciones quesees ándesa ollando,yquesigni icanunaumen osigni ica i odelademandadeda os mó iles.Pa a2020sep e éunc ecimien ode esó denesdemagni udenel á icodeda os pa adisposi i osmó ilesencompa acióncon2010,mien asqueladisponibilidaddel espec opa ase iciosmó ilesapenasseduplica á[Ossei an14].Es o enómeno(conocido como“con accióndelespec omó il”)hadadoluga aung anes ue zoin es igado  o ien adoaldesa ollodeunaquin agene ación(5G)de adiomó il [Jungnickel14][Rappapo 13][E kin07]enelque,sibienlamayo íadelosen oquesbuscan eu iliza elespec ooap o echa bandasdemayo  ecuencia(comolasondasmilimé icas), ambiénseab elaposibilidaddeu iliza elespec oóp ico,quenoes á eguladapo un o ganismodeconcesióndelicencias,yqueo eceunanchodebandap ác icamen eilimi ado (unos400THz).Laideadeuna edinalámb icaóp icasedesc ibiópo p ime a ezen [G elle 79].Elpo encialdelaluzdi usa,quepe mi elamo ilidad,inclusomásalládela limi acióndeci cunsc ibi sealalíneade isióndi ec a(LOS),sehades acadoennume osos abajosdesde[Ba y94][Kahn97][Hea ley98].Sibiendebe ene seencuen aquela comunicaciónsólose áposibleallídondelaluzsepuedede ec a ,inclusosise ecibede o madi usa as e lexionesensupe iciescomopa edes,mueblese c.Po o apa e,laluz sepuededi igi  ácilmen eusandouna uen edespo con o madoolen espa acon ina la señallumínica.  Encomunicacionesenin e io es,esdi ícilquesepuedacap a oin e e i lasseñales inalámb icasóp icasdesdeelex e io deunedi icio,pe mi iendoasíunap i acidadmejo ada. T eslog osadicionaleshanpe mi idomejo a lasp es acionesdees ossis emasyhace los compe i i os(almenosa u u o)conlossis emas adio:   Enp ime luga ,losledesdeúl imagene ación,basadosenunionesGaN [Nakamu a94]pe mi engene a  uen esdeluzblancademayo po enciaybajocos e basadasenelusode ecub imien osde ós o o[Kim04].Es osledesdeiluminación puedenmodula seauna elocidadmuchomayo quecualquie  uen edeluzan e io  (laslámpa ascome cialespe mi enunanchodebandademodulacióndeen e10y Capí ulo2.Es adodelA eenSis emasVLC 15 20MHz).Enel u u o,pa ecesegu oquelailuminaciónledpasa áase la ecnología p edominan eloque,sumadoasucapacidaddeconmu ación,pe mi i ácombina su unciónbásicadeiluminaciónconlade uen edecomunicaciónmó il.Cadalumina ia indi idualpod áconside a secomounpun odeacceso,que ecibe an oene gía comoda osa a ésdelain aes uc u adealimen acióndelalámpa a.   Ensegundoluga ,comolaseñaldeluz ecibidaescapazde e leja sean esdese  de ec adaenel ecep o ,puedeaumen a semuchoelá eadecobe u adela uen e, másalládelape cibidaen isióndi ec a.Es ose econ a es adopo quees as e lexionespuedenaca ea unse e oe ec odemul ip opagación.Po o apa e,siel usua ioesunobje omó il,osihayobs áculosmó ilesenlahabi ación,elcanal inalámb icoóp icopuede a ia susp es aciones ápidamen e,dañoluga auncanal quepuedeconside a senoes aciona io.Esohalle adoamuchosau o esaes udia la aplicacióndedi e sas o masdemodulaciónquepe mi ancompensa laposible a iabilidaddelcanal,yenconc e olaaplicacióndelamul iplexacióno ogonalpo  di isiónde ecuencia(OFDM)comounaal e na i ademodulación en eaesquemas mássencillos(ye icien esenconsumodeene gía)comoOOKoPPM [G ubo 05][González05][A gani06].Acambiodeunmayo consumoenene gía,OFDM pe mi e ealiza de o masencilla a easdeecualizacióneneldominiodela ecuencia,pa aloquep ecisase  e oalimen adoconin o maciónsob eeles ado delcanal(CSI).LosesquemasOFDMadap a i ospe mi enaumen a la obus ezdel enlaceencanalesdebajasp es acionesc í icos,alcanzando asasdebi al as(1Gbi /s enunsolocanaly5,5Gbi /sensis emasmul ilongi uddeonda)apesa delas limi acionesenanchodebanda[Khalid12][Cossu14][Cossu15].   Po úl imo,el aspasodecomunicacionesen epun osdeacceso(hando e )yel accesomúl iplesonca ac e ís icasde e minan espa auna ecnologíade comunicacionesquepuedausa sepo obje osmó iles.Elhando e Ho izon alpe mi e alusua iose a endidomien asdeambulaa a ésde a iasceldasype manece  conec adoenelá eadecobe u adelain aes uc u adealumb ado.La supe posicióndelascélulas,sibienpe mi e eu iliza elespec oóp ico,sinemba go complicaelsis emayobligaain oduci mecanismosdecoo dinación [Ghimi e12][Bu cha d 14][Chen15][Pu eLiFi15].Una edVLCcelula ,u ilizandoceldas deá eaPAN( em oceldas),yales a con inadaaunasala,sepod íalog a una Capí ulo2.Es adodelA eenSis emasVLC 16 elocidaddeda osen e40y1.800 ecesmayo queuna ed adio[Haas15].Po o a pa e,alges iona elhando e  e icalpodemosusa la ecnologíainalámb icaóp ica enpa aleloao as ecnologíasmó ilesenlamismazona[Shao15]enunaa qui ec u a de edhe e ogénea(oHe Ne s[Zhang13]).  Laapa icióndela ecnologíaóp icainalámb icasuponelain oduccióndeunnue o ecosis emacomple oquedebeinclui p o eedo esdein aes uc u a,ope ado esde edesy ab ican esdedisposi i osy,ob iamen e,unano maquepe mi alain e ope abilidady eduzcaelcos eglobaldeimplan ación.   2.3.‐Ideascla epa aeldiseñodeunsis emaVLC  La ecnologíaVLCha enidodelamanodeladisponibilidaddeemiso ese icien es basadosenledesazulesdeal apo encia.Es osdisposi i oses ánaho adisponiblesauncos e ela i amen ebajodebidoalosa ancesenlaingenie íadelossemiconduc o esbasadosen unionesGaN,Es asuniones ienenuná ea o oac i a ela i amen eg ande,loqueunidoal alo de idamediadelospo ado esenes osma e iales,imponelími esalas elocidadesde modulaciónalcanzables[G ubo 08].Lascon igu acionesded i e spa aal a ecuencia pe mi ensupe a enpa ees ee ec ocapaci i o,log andoanchosdebandaquepuedenllega  has a175MHzconledeso ‐ he‐shel [G obe13][Li15].Laluzblancasep oduceno malmen e median eelusodeunp ocesodecon e sióndecolo que,debidoalosbajoscos osde implemen ación,suele ealiza se a ésdeun e es imien ode ós o o[Vaidyana han12].Una al e na i a ienedadapo ladisponibilidaddeledesdeal o endimien oenespec odel ojoy el e de,pe mi iendogene a luzblancaa a ésdedisposi i osRGBmedian elacombinación delaseñaldecada uen e,pe ope mi iendolamodulaciónindependien edecadacolo ,lo queseconocecomodemul iplexaciónpo longi uddeondadedi isión(WDM).Sinemba go, al a a sededisposi i osdeiluminación,hayqueconside a nosólocadacomponen epo  sepa adosinolacomposicióndelasmismasysupe cepciónsubje i apo pa edeun obse ado ,es ohadadoluga ao a amiliademodulacionesen elasquedes acanlos modelosCSK[Mon ei o14][Luna‐Ri e a14],pe oqueincluyeo ascomoMMoCIM [Bu ala14][Singh15].  Capí ulo2.Es adodelA eenSis emasVLC 17 Po loque espec aalos ecep o es,laluzpuedese cap adaa a ésde o odiodosde silicioPINy o odiodosdea alancha(APD),que ieneunacapacidadin ínsecade ampli icaciónloqueo eceunamayo sensibilidad.Sinemba go,losAPDsondisposi i os cos ososynecesi anunaal a ensióndepola izaciónin e sa.Lascon igu aciones ípicasde o odiodosPINp esen andiáme osdeá eaac i adeunospocosmilíme os,pe opueden combina seconcon igu acionesdeampli icaciónen ansimpedancia(TIA)demodoque puedanalcanza p es acionessimila esalosdeunAPDauncos omuchomásbajo[Vucic09]. Sehane aluadop o o iposquepe mi enob ene unanchodebandade100MHz,coná eas e ec i asdeal ededo de1cm[G obe13].Unaideacla eesque,debidoaloscada ez mayo esni elesdeiluminanciaalcanzable,lossis emasinalámb icosóp icospuedendiseña se conlap emisadecon a conal os alo esde elaciónseñal‐ uido(SNR)‐engene almásde60 dBenel ecep o enenlacesen isióndi ec a‐ loquepe mi i íausa modulacionesdeal a e icienciaespec alpa alog a al as elocidadesdeda osden oenelanchodebandade modulacióndelLED[Wu12].Sinemba go,es odebehace sesinmenoscaba lae iciencia ene gé icadelalámpa a,alse es aunadelasp emisasbásicasque omen anelusode lámpa asdees adosólido en eao asal e na i as.  Elcanalen e ansmiso y ecep o puedeconside a se,engene al,comola esul an e delasupe posicióndeunacomponen een isióndi ec a–LOS‐cono asp oducidaspo la p opagaciónmul i ayec o ia,con e lexionesde ipoespecula ,di usasomix as.Podemos de ini un ac o deescala(K)que engaencuen ala elacióndepo enciaen elas componen esLOSyno‐LOS.Silacomponen eLOSesdominan e( alo esal osdeK),elcanal escompa ibleconung ananchodebanda,mien asquesilacomponen eLOSes á bloqueada(K=0),elanchodebandase educede o maab up a[Hashemi94][Jungnickel02] aunqueelenlacees oda íacapazde abaja ,loquepe mi esuusoencondicionesde somb eadooencanalesdesubida.Dadoqueelcanalpuedeinclusonose es aciona io(enel casodequeelusua ioes eenmo imien o),lossis emasinalámb icosóp icospueden necesi a he amien ase icien espa alaes imacióndelcanalyecualizacióndinámicaenla capa ísica,asícomohe amien aspa a acili a lamo ilidadani eldeenlace[Jin11].También pe mi emejo a la obus ezdelsis ema en eao os ac o esdede e io o,comoel uido adicionaldebidoaluzambien al.  O o ac o a ene encuen a,enen o nos eales,dondeesnecesa iop opo ciona  iluminaciónycomunicacionesmó ilesenzonasamplias(unhanga ,unains alaciónindus ial) Capí ulo2.Es adodelA eenSis emasVLC 18 esquese equie enmúl ipleslumina ias.Es oobliga,si odaslaslámpa asen íanelmismo mensaje,nosóloa ene encuen a ac o escomolasinc onizaciónen elaslámpa as,sinoa ges iona lasupe posicióndelascobe u asdelaluzdecadaunadeellas.Po elcon a io,si seconside alaluzdecadalámpa acomoindependien e,podemosde ini unsis emade em oceldas[Vegni12]dondeloscanalesdeluzse eu ilicenencadacelda.Lasupe posición pasaen oncesase una uen edein e e enciamu uaen elascélulas.,necesi ándose en oncesalgo i mosde aspasodeusua iosyeldesa ollode écnicasde colindancia[Cui13][Schulz15].Enes oscasos,puedeconside a se ambiénlacolindanciaen e celdasdedis in as ecnologías,comoeselcasodelasyamencionadasHe Ne s.Engene alla adap aciónen eenlaces,el aspasoylages ióndein e e enciasson uncionesque gene almen equedan ue adelalcancedelasac i idadesdeno malizacióndeunes ánda  especí ico,po loqueesnecesa iodesa olla capasespecí icasdecoexis enciacomosonlos denominadosMiddlewa e.Es ospuedenp opo ciona ,enun o ma oes anda izado, capacidadesdeconexiónalasdis in ascapasdeacceso ísicoquepe mi enen ega in o mes de e oalimen aciónaunaen idaddeges ióncen al,obienp ocesa mensajesdecon ol den odelasdis in ascapas ísicaydeaccesoalmedio.  Laslámpa asLED( ambiénconocidascomolámpa asdees adosólidooSolid‐S a e Ligh ing‐SSL)es ánp og esi amen edesplazandoao o ipodelámpa as(incandescen es, luo escen es…)debidoacausascomosula ga idaú ilysumeno consumoeléc ico(debida alae icien econ e siónelec o‐óp icadees e ipodema e iales).Un e ce  ac o esla posibilidaddec ea dis in osambien escondi e en escolo esoin ensidadesapa i de lámpa asemiso assimplesyba a as.Es e ipodelámpa asp esen analgunasca ac e ís icas queloshacenmuyin e esan epa asuusoenen o nosdondesehaceunusoin ensi odela iluminacióna i icial.   Figu a2.3.Ejemplodelámpa asbasadasena aysdeledesblancos,enes ecasolámpa asOs a 500,con lasqueingenie osdeSiemenshanlog ado elocidadesdehas a500Mb/s. ( uen eh p://www.siemens.com) Capí ulo2.Es adodelA eenSis emasVLC 19 Lae icienciaene gé icadelaslámpa asbasadasenLEDesmuysupe io alas incandescen es(no malesohalógenas)ymuyce canaalasdedesca ga[Philips1].Unes udio ecien edelMinis e iodeIndus ia,Tu ismoyCome cioplan eaelsiguien esupues o:pa aun apa camien opúblicoconun o alde380 ubosde1500mmy58W(quegene aunconsumo uni a iode64W/h).Siseusasen ubosLEDde1500mmy22Wdeconsumo,(alquedebe suma seelconsumodeld i e o ans o mado ,dandounconsumouni a iode25W),pa aun usodia iode24h/díaypa aunp eciopo kW/hconsumidode0,152€,seob iene: LedPRODUCTOFluo escen e 53,00€Cos euni a io3,60€ 0,00€TasaRAEE(*)0,30€ 5,20€Ins alación5,20€ 58,20€cos epo cambio9,10€ 50.000h.Vidaú il5.200h 11,58Vidaú il(años)1,2 350Unidades350 25Consumouni a io(W)64 2,74€Consumouni a iomes7,00€ 8750ConsumoW/h22400 957,60€Cos e o almensual2.451,46€ 11.491,20 €Cos e o alanual29.417,47€ Amo izaci ón 18.550,00 €In e sióninicial0,00€ 1.493,86€Aho omensual0,00€ 221,18€Aho oman enimien o mensual0,00€ 1.715,04€Aho o o almensual0,00€ 10,82Mesesamo ización*0 191.428,54 €Aho oen idaú ilLED (*)TasadeApa a osEléc icosyElec ónicos ylaGes ióndesusResiduos Tabla2.1.Es udiodelaho oLed sFluo escen e.(Fuen e:Minis e iodeIndus ia,Tu ismoyCome cio)  El8dediciemb ede2008,losmiemb osdelaUEap oba onlap opues adelaComisión de es ingi demane ap og esi alasbombillasincandescen esenelme cadodelaUE ab iendoelme cadoalasbombillasdebajoconsumoypo supues oalasbasadasenLED. Capí u gene limi a in eg obje du a c dela u lo2.Es ado  Figu a2.4.C o  Elp incip a adoqued e a lapo enci a aciónde a odein es i c ióndelos d po enciadi s           Figu delA eenSi o mpa a i ade a a lincon eni e g adade o a dees os d a iosdisposi i gación[Zh o d isposi i os s ipada,de o a2.5.Du ació n s emasVLC a ho oconilu m en edelo s o maimpo d isposi i os a i osenun a o u07][Holc0 3 en eao a o masimila  n es imadade l 20 m inacionesbas a s LEDpa a an e an o a algunosw a únicalám p 3 ].Enla ig u a s uen eslu ao osdisp o l osdisposi i o s (Fuen eLuxe a dasenLedes. iluminació n sue icienci a ios[Philips p a a,pe oel u a2.4pue d minosas,as í o si i ossem i  s ycu asded e on‐Philips) ( uen eComisi n eslae a c acomosu 2].Lasoluc i p oblema d d eap ecia s í comosu u i conduc o e s e s a ajepa au n  ónEu opea). c uacióndel iempode i ónconsis e d eladisipac i elamejo a u e edepen d s .  n LEDluxeonK 2 calo  iday enla i ónes enla d encia 2 . Capí ulo2.Es adodelA eenSis emasVLC 21 Eneles adoac ual,lae icaciaóp icadelaemisiónluminosadelosLEDcome cialeses á enel angodealgunoslúmenes(lm)odecenasdelmpo wa io,loscompues os ípicospa a es osemiso essonGaP,GAlAs,GaAsPInGaAlP.Enaplicacionescon uen esdeiluminación di eccionales( ocos,au omó il,e c.)se educeelángulodeemisiónconsiguiendoal os alo es dein ensidad.Así,po ejemplo,sise educeelángulodeemisióna10º,seob ieneuna in ensidadóp icadelo dendecen ena esdecandelas[Philips3].Losdisposi i oscome ciales empleandos ecnologíaspa ailuminación:  a. LEDazulcubie oconun ós o oama illo b. LEDmul ichip icolo (RGB),ocua icolo RGB+ámba   (a)(b) Figu a2.6.Espec oóp icodeemisióndeundiodoRGB(a)y(b)espec omedidopa aunLEDazulcon ós o oama illo(medidapublicadasen[Minh07])  Ambossis emas ienen en ajaseincon enien es.Engene al,losp ime ossonmás e icien esysencillos, an oensu ab icación,comoenlaci cui e íaelec ónicaasociada, aunqueelespec odeemisiónes ijo.Encuan oalossegundos,o ecenlac eaciónde dis in osambien esluminososyunmayo con ol,acos adeunamayo complejidadensu alimen ación.Enen o nosdomés icossueleap ecia semuy íalaluzp oceden edela p ime a ecnología,aunqueensis emasindus ialesode anspo esuemisiónescoinciden e conlade iniciónde“blanco” eque idaen a iasno ma i asoes ánda esdeaplicación [AENOR1].  Po loque espec aalacapacidaddees osdiodosde ansmi i in o mación,la p esenciadeunma e ial os o escen e educela elocidaddeconmu acióna iemposdel o dende1μs,loquenosuponeunse iop oblemaensis emasdebaja elocidad.Sin emba go,sehanp opues osesquemascon asasbina iassupe io esa10Mbpsu ilizando únicamen elaemisiónazul,acos adeunni elin e io deseñal,yaquelaene gíadel es odel 350400450500550600650700750800 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Wa eleng h ︵ nm ︶ In ensi y ︵ no malised ︶ Capí ulo2.Es adodelA eenSis emasVLC 22 espec oseeliminaconun il oóp ico( igu a2.5).Encuan oalosLEDRGB,nosolamen e es ep oblemanoes áp esen e,sinoquepe mi enlau ilizaciónindependien edelos es colo es,inc emen andoenun ac o  esla elocidadde ansmisión.Es acapacidadpe mi e queenen o nosdomó icos,dondesuaplicaciónesmásplausible,puedanes ablece se es edesindependien espa acon olene gé ico, edesdeda osydis ibuciónmul imedia,po  ejemplo.Recien emen e,hanapa ecidoLEDmul ichipconcua oemiso esalin oduci seun cua o(ámba oama illo)pa a ene unmayo con olsob eel in edelaluzemi ida.Enes e caso,pod emosdispone decua ocanalespa ala ansmisión,sibiendebidoalsolapamien o desusespec osse áp eciso educi elanchodelos il osen ecepción,conlaconsiguien e pé didadepo enciapo canal.Alola godelp esen edocumen o,nos e e i emosalosLED mul ichipcomoRGBde o magené ica,aunque ambiénseincluyanlosRGBAcomo posibilidad.    (a)(b) Figu a2.7.(a)Respues a empo aldelaseñalóp icaemi idapa aunalámpa aLuxeon‐S a [LUXEON]YB‐LED, (escala100ns/di .)y(b)pa alamismalámpa acon il oqueeliminalacomponen edel ós o oama illoenel ecep o (escala50ns/di .) Loselemen osdeiluminaciónbasadosenLEDp ecisandeunsis emadealimen ación elec ónicopa aadap a la ensióndela edalosdisposi i osde o mae icien e[CHEN08]. Es esis emadebeinclui unsis emadees abilizaciónpa aman ene ocon ola elni elde iluminación.P ác icamen e odoslossis emasdesc i ossebasanenlaconmu ación ápida (encendido‐apagado)delaco ien eaplicadapa aqueeldisposi i odeconmu ación, no malmen eun ansis o MOSdepo encia,nodisipeexcesi aene gía.Lossis emas p opues osu ilizanes aconmu aciónpa ainclui in o maciónenlaseñalluminosa.Pues o quees econ olpe mi eelusodelamayo pa e,p ecisamen elademayo p ecio,del sis emadealimen ación,elinc emen odelcos easociadoalacomunicaciónes educidoe inc emen ala uncionalidaddelsis emaacos e,p ác icamen e,nulo.O a en ajaimpo an e delempleodesis emasdeiluminaciónpa ala ansmisióndein o maciónesladisponibilidad deal aspo enciasóp icassinelp oblemadelasegu idadocula asociadaalosenlacesen in a ojo.Losni elesdepo enciaempleados,aunsiendode a ios a ios,nop esen anun pelig opa aelojohumanopues oquelosusua iosno anami a  ijamen elaslámpa as, comonolohacenenlasac uales. Capí ulo2.Es adodelA eenSis emasVLC 29  Losp ime os abajossob ees alíneap ocedendelaKeioUni e si yen Tokyo[Komine02][Douseki04],quehandadoluga asuimplemen aciónsob edisposi i os mó iles,desa olladapo dis in asemp esasjaponesasag upadasenelVisibleLigh  Communica ionsConso ium[VLCC].Des acandoen eelloslos esul adosp esen adospo el conso cioMa shusi a[MATSHUSITA].Encolabo aciónconelloshaynume osos esul ados publicadospo yamencionadaKeioUni e si y[Tanaka01][Tanaka01b][Fan02][Komine03] [Komine04][Komine05][Komine05b][Komine06][Komine09],laUni e sidadde Nagoya[Ha a07][Mase08],ladeNiga a[Liu07]olaDoshishaUni e si ydeKyo o[Miki06]. Den odeunalíneamásdedesa olloemp esa ial,esnecesa io eseña unase iedepa en es quehap esen adoenEs adosUnidosyo ospaísesung upodein es igacióndeSamsung, pa aaplicacionesdeguiadoenin e io es[Ann08][Son09][Won09],que abajaen colabo acióncong uposdelaKwangwoonUni e si ydeSeúl[Koo09].  EnEs adosUnidossehande ec ado a iosg uposquedesa ollaac i idadessob eVLC. LaNa ionalScienceFunda iondo óunp oyec ode18,5Millonesdedóla espa aaplicaciones enen o nosdomés icosmedian eelp oyec oSMARTLIGHTINGquecoo dinalaUni e sidad deBos on[NSF‐BU][Li le08].O og upoque adicionalmen eha enidodesa ollando sis emasdecodi icaciónpa asis emasóp icos,guiadosynoguiados,eseldelaPennsyl ania S a eUni e si yquedi igeelp o eso Ka eh ad,que ambiénhapublicadoalgún abajosob e sis emascombinadosPLC‐VLC[Ami shahi06].También,ung upodein es igado esdela compañíaBoeinges ádesa ollando anscep o esdebajocos epa aaplicaciones ae onáu icas[Chan09].  EnEu opahay a iosg uposdein es igación abajandoenVLC,ademásdelosg upos nacionalescuyaac i idadluegosedesc ibi áconmásde alles.Unainicia i aeselp oyec o OMEGAHomeGigabi Accessquecoo dinaF anceTelecom.Es ep oyec osecen aenel desa ollodeaplicaciones4Gpa aelhoga ,quecombina ecnologíasRFyóp icas.Enesa inicia i acolabo ang uposmuyac i osenin es igacióncomoelquecoo dinaelp o eso  O’B ienenlaUni e sidaddeOx o d[Dambul11][LeMinh08][LeMinh09],eldelp o eso Haas enlaJacobsUni e si ydeB emen[Elgala07][Elgala09][Elgala09b][Elgala09c][Elgala10] [Mesleh10][Mesleh11][Sh es ha09]oeldelIns i u oF aunho e [G ubo 08][Lange 07] [Lange 08][Lange 09].Encolabo acióncones osg upos, ambiénes á abajandoen emas deaccesoenelin e io deae ona esung upodelaNa ionalandKapodis ianUni e si yde Capí ulo2.Es adodelA eenSis emasVLC 30 A enasydelaUni e sidaddePa as[Ma inos10][Ma inos10b][Schmi 10],enunp oyec o inanciadoenpa epo EADS.Finalmen e,elg upodelIns i u odeTelecomunicacionesdela Uni e sidaddeA ei o,enPo ugal,dela ga adicióneneldesa ollodesis emasde comunicacionesóp icasnoguiadas, ambiénhapublicadoalgunos abajossob ela ca ac e izacióndelcanal isible[Kuma 08][Kuma 09].Unapa edelosg uposeu opeosan es ci adoshacons i uidoelconso cioLiFi[LiFi],de inidacomounao ganizaciónsinánimode luc odedicadaalap omocióndela ecnologíaVLC(adop andoLiFi,po analogíaconWiFi, comonomb ecome cial).Locomponenbásicamen eelins i u oF aunho e yung upode pequeñasemp esasyesdedes aca sug anno o iedadcome cial[Theeconomis ].  Elg upode abajoenca gadodela e isióndeles ánda IEEE802.15.7 1, asuna p ospec i asob ecuálessonlosen o nosdeaplicaciónmásp obablespa aes as ecnologías, hap opues oses oscua ocasosdees udio:  1) In e io es:Es oincluyecasosdeusocomosalasdecon e encias,o icinas gene ales,cen oscome ciales,ae opue os, e oca iles,hospi ales,museos,cabinas delosa iones,biblio ecas,e c.Escomúnaes oscasosdeusoque: a. La asade ansmisión eque idaenmuchasaplicacionesesmeno queen WiFiycompa ableaBlue oo h b. Losusua iossona endidospo múl iplespun osdeacceso c. Cuen anconunain aes uc u a ijaconundisposi i ocon olado cen al d. Losusua iosaccedenain e ne abajas elocidadesya a ésde disposi i osmó iles.  2) Cen osdeDa os,ins alacionesindus ialesyescena iosque equie en unaconexióninalámb icasegu a:Incluyesis emasquedebenmaneja múl iples usua ios(inclusode o macelula )como áb icasyhanga es.Debeinclui seen onces elusodees a egiasdeaccesomúl ipleylages ióndelamo ilidad(po ejemplo,de obo sdeambulandoenunains alación).Las ecnologíasu ilizadasenp incipiopuede se lasmismasqueenelescena ioan e io aunque,sinemba go,suusoen ins alacionesindus iales equie e: a. Enlacesmás obus os b. Unameno la enciadebuclece adopa aaplicacionesdecon ol indus ial c. Unamayo capacidaddeges ióndelamo ilidad Capí ulo2.Es adodelA eenSis emasVLC 31 d. Elusode écnicasdeposicionamien op ecisas,especí icamen epa ael casodein e io es e. Polí icasdesegu idadyp i acidadmejo adas.  3) Comunicaciones ehicula es:incluyendodecomunicacionesde ehículoa in aes uc u a(V2I),yde ehículoa ehículo(V2V).Losenlaces ehicula es,que puedenu iliza lasluces on alesy ase asdelosau omó iles,p esen an,como en aja en ealassolucionesbasadasen adiocomunicacionesquepe mi en ga an iza laen egadelmensajeden odeun iempoc í icodedi usióninclusoen escena iosdeal adensidadde á ico,loquenoesnecesa iamen ecie oensis emas de adio ecuenciadebidoalaumen odelosni elesdein e e encia [Eichle 07][Liu11].ElcasodeusoV2V,aunqueesbásicamen eessimila alos escena iosan e io es,necesi asinemba go oma encuen aalgunasconside aciones, comosonlamo ilidad,quep oduceunacobe u apa cialy equie ede á agasde comunicaciónmuyco asyal as elocidadesde ansmisión,lamul ip opagación (dependien e ambiéndelascondicionesdel e eno,quepuedenp oduci  enómenos comoespejismososca e ing),lacapacidaddees ablece  edesad‐hocen unciónde lacon igu acióndelosenlacesy, inalmen e,laausenciadein aes uc u a ija,po lo quelacoo dinaciónco eaca godeldisposi i oquedeiniciaelenlace.  4) Lages ióndehando e en eceldas.Sibienden odecadaceldase puedeconside a lacomunicacióncomounenlacepun oapun o,esnecesa io es udia el aspasodecomunicaciones[Jungnickel15][Cold ey13], an oho izon al como e ical,siendoenes oscasoslospa áme osdees udioel h oughpu  o aldel sis ema,lala enciaylacapacidaddeges iona enlacesdedis in asna u alezas(loque yasemencionabaan esden odelpa adigmadeHe Ne ).   Sepuededeci ,po  an o,quelascomunicacionesóp icasnoguiadasenlongi udesde ondadeluz isible(VLC)se a adeunalíneadeI+D+iquees ásiendoobje odees udiopo  g uposuni e si a iosyemp esasdelasp incipalespo enciasenin es igación(UE,USAyes e deAsia)yalaquese íadeseablequeemp esasnacionalesconexpe ienciapudie an inco po a se.   33          Capí ulo3.ModeladodelSis ema 3.1.In oducción Elcanalóp iconoguiadosepuedemodela comounsis emalinealenbandabase.Al a a sedeunsis emalineal,és equeda o almen eca ac e izadopo su espues aalimpulso,la cualesin a iablepa aunacon igu ación ísicadeemiso , ecep o ysupe icies e lec o as.Es o se áasísiemp equesepuedasupone quelas a iacionesdelcanalsonmuylen asen compa aciónconla elocidadde ansmisióndelosda os,po consiguien e,la espues ase puedees udia comosi ue aes aciona iaypo  an o,elsis emacomosi ue ain a ian eenel iempo. Enes e abajosep e ende ealiza unahe amien aquemedian esimulaciónpe mi a es ima dicha espues apa aunemiso yun ecep o localizadosdemane aa bi a ia suponiendodi e en es iposdecon igu aciones.Pa adesa olla unahe amien adees e ipo,es necesa iode ini losmodelosma emá icosquedesc ibencadaunodeloselemen osque cons i uyenelen o nodesimulaciónyes ablece lasbasesdeunalgo i moque,conayudade esosmodelos,pe mi aalcanza dichoobje i o.Du an ees ecapí ulosedesc ibi áde o ma eó icaelmé odoenelquese undamen acadaunadelashe amien asdesa olladasasícomo elmodeloasegui pa aelcálculodela espues aalimpulsodelcanalenin e io es.     Capí ulo3.ModeladodelSis ema  34 3.2. Modelodep opagación Elmodelodep opagaciónes ácompues opo elalgo i modesimulaciónylosmodelos ma emá icosu ilizadospa adesc ibi lasca ac e ís icasdeloselemen osdelenlaceóp ico.En gene al,pa asis emasdi usos,seusaunacon igu acióncons i uidapo unemiso óp ico,un ecep o óp icoylassupe icies e lec o as, igu a3.1. Acon inuaciónsedesc ibenlosmodelosma emá icosu ilizadospa ade ini cadaunode ellos.Pa ae alua la espues aalimpulsodelcanaldi uso,sehausadounalgo i mode azado de ayosdeMon e‐Ca lo[LOPEZ98], undamen almen epo sual ae icienciadecálculoysu na u aleza(el azadode ayos),quepe mi elamodelaciónde o mana u alde enómenos óp icoscomola e lexión,la e acciónyladi usiónosca e ing.De o magene al,la espues aal impulsopa aunaposicióndeemiso y ecep o dadapuedese exp esadacomounasuma in ini adela o ma: 󰇛;,,󰇜󰇛󰇜󰇛;,,󰇜󰇛󰇜 ∞  󰇛;,,󰇜(3.1) donde󰇛󰇜󰇛;,,󰇜 ep esen ala espues aalimpulsoLOS,󰇛󰇜󰇛;,,󰇜cons i uyela espues aalimpulsopasandopo k e lexiones,λlalongi uddeonday el iempo.Enel anscu sodelp oyec onose end áencuen alalongi uddeonda.  Figu a3.1.Modelodep opagaciónpa aunenlaceendi usión.   Capí ulo3.ModeladodelSis ema   35 3.2.1 Modelodelemiso óp ico Una uen eóp icasepuede ep esen a ,segúnelmodelop opues opo  G elle [GFELLER79]yBa y[BARRY93],po un ec o deposición,un ec o deo ien ación, unapo enciaemi idadesalidaypo sudiag amade adiación󰇛,󰇜,de inidocomola po enciaóp icapo unidaddeángulosólidoemi idaenlaposicióncon espec oal ec o de o ien ación,.Pa ainclui elcasomásgene al,seconside aqueelemiso p esen aundiag ama de adiaciónLambe ianogene alizado,consime íaaxialeindependien ede,comoelquese p esen aenla igu a3.2,yque ienedadopo : 󰇛,󰇜1 2 󰇛󰇜,0  2,02(3.2) dondeneselnúme omodalquede ineelg adodedi eccionalidaddellóbulode adiación,elcual es á elacionadoconel alo delángulodepo enciami ad1/2(ánguloenelquelain ensidad adian eemi idase educealami addelmáximo),po :  ln2 lncos/(3.3) El alo 1 co espondeaunemiso Lambe ianopu o,de al o maqueamayo  núme omodalmayo se áelg adodedi eccionalidaddellóbulodelaemisión.El ac o  󰇛1󰇜2 ⁄,asegu aquelain eg alidadde󰇛,󰇜enlasupe iciedelasemies e aseaiguala . Acon inuación,enla igu adelade echa,semues aunejemplodelmodelode adiación Lambe ianopa adi e en esnúme osmodales.  Figu a3.2.Diag amade adiaciónLambe ianopa a a ios alo esden:1,5y50  Capí ulo3.ModeladodelSis ema  36 3.2.2 Modelodel ecep o óp ico De o masimila alemiso ,el ecep o quedaca ac e izadopo un ec o deposición, un ec o deo ien ación,suá eaac i aypo suánguloocampode isión(Fieldo View, FOV).ElFOVde ineelángulomáximodeincidencia espec oal ec o deo ien acióndel ecep o  ,enelquelaseñalpuedese de ec ada. Un ecep o de ec aunapo enciaóp icap opo cionalasuá eadecoleccióne ec i ade luz.Igno andolaspé didaspo  e lexión,unde ec o alcanzauná eae ec i ade:    cos󰇛󰇜 (3.4) dondeeselá ea ísicaoac i adelde ec o ,ψeselángulodeincidenciacon espec oasu o ien ación,FOVeselcampode isión(semi‐ángulodesdelasupe icieno mal)y󰇛󰇜es una unciónque omael alo unocuando||1yce opa ael es ode alo es,esdeci : 󰇛󰇜1, ||1 0, ||1(3.5)  Figu a3.3.Modelodep opagaciónpa aunenlaceendi usión Cuandounasupe iciees is adesdeunde e minadoángulo,suá eae ec i ase e disminuidapo el ac o cosenodelánguloque o manladi ecciónde is aylano maldela supe icie.Laleydelcosenodelánguloa i maquelailuminaciónesp opo cionalalcosenodel ángulodeincidencia.Asíenla igu a3.4elá eadelasupe icieque ecibeluzes,ypa ala segundasupe iciees:  pued del e in en o m a adia óp ic e le j cuan d  dos c simp l ( igu com p en o com p    cálcu adi c El e lec e iaja de e nlaceaccid cionada(co a gene alp o ciónRs (φ) y ainciden e j adacon e s d oes e leja Po log e c omponen e l i icación,lo s a3.2),es p onen eesp e nodeun p o amien o R s Es esup u lodela e c ionalesya q Fi g o esunel e o madi ec en almen e locadoa al o un ec o y po unco e quees e l e s pec oala dadesdeu n e ne al,la a d e s:unadi u s s  e lec o e s deci ,co m e cula ,n=1. sis emade di uso.Eldi s (φ1)=1/πc o u es o,aunq u e spues aal q ueexis en, A2= A g u a3.4.Á ea e men oque adesdeel e ( o mado p inenelsi s deposici ó e icien ede e jada.La e ene gíainci n asupe icie ; d iaciónincid s ayo ae s s semodela n m o e lec o Es osedeb e ansmisió n ag amade o s(φ1) u econ ibu y impulso d enlosen o 37 A /cosθφ p oyec adaa p puedees a e miso al e p o elemen s ema).El e ó nps,un e e lexiónρ, lec anciaρ , den eenu ;  oma alo e en esob e u s pecula , i g n conundi a esdi usos e aqueg an n noguiad o adiaciónLa m 0≤φ1≤π/2 y eaunasi m d elcanal, c nosmásco m C a p licadaalaley onop es e cep o .Los osexis en e e lec o , ig u c o deo i e elcualde e , esun al o n pun o.M e saco ados u nasupe i c g u a3.5.En a g amade a uni o mes can idadd e o enin e i o m be ianop u 0≤γ m pli icación i c ons i uye u m unes,innu m a pí ulo3.M o  delcoseno. 3.2.3 M e n eenun e e lec o es p e senelen u a3.3,se p e n aciónns, e minala a o quemide ues aloq u en[0,1)yc a c ie e lec o a lamayo ía a diaciónLa m ope ec o e losma e ia o esseaju s u oeselsig u ≤2π i mpo an e u nalimi aci ó m e ablesm a o deladode l ( M odelodel e nlaceóp ic o p ueden o m o no)od e p uedeca ac po sudia g a ccióndela la azónd e u eleocu e a ecedeuni d a se e leja m deloscas o m be ianop u o s,desp ec lesquecon s anaes e u ien e: (3 . delosalgo ó ndelos a e ialesys u Sis ema   ( 3.6) e lec o  o ,el ayo m a pa e e mane a e iza de g amade po encia e ene gía e alaluz d ades. m edian e o s,como u o(n=1) iandola o manel ipode . 7) i mosde modelos u pe icies Capí ulo3.ModeladodelSis ema  38 queexhibencompo amien osde e lec i idadquenada ienenque e coneldeundi uso ideal, po ejemplo, o mica,made aba nizada,plás icos, id io,e cé e a.  Figu a3.5.El enómenode e lexióndelaluz is odesdesus escomponen es:di usauni o me,di usa di eccionalyespecula  La e lexiónespecula pe ec aesuncompo amien oideal,ap eciableapequeñaescala enlassupe iciesespecula es alescomounespejo.Su e lec i idadsedeno aconelsímbolo. Ende e minadascondiciones(ángulosdeincidenciace canosa90°)lassupe icies iendena compo a secomounespejo.Lacan idaddeene gía e lejadacon espec oalaene gíainciden e dependepo  an odelángulodeincidenciayes ácon oladopo el é minodeF esnel. La e lexióndi usape ec a, ambiénconocidacomoLambe iana,esindependien edela di ecciónde e lexión,yaquedis ibuyelap opo cióndeluz e lejadaigualmen een odaslas di ecciones.Noexis enma e ialesenelmundo ealqueseanpu amen edi usos.Pa aes ecaso idealizadodesupe iciela e lec i idadseno acomo.Finalmen e,lacomponen edi eccional di usa,oespecula ,esaquellaqueincluyelosmodosdedispe siónquenosonideales.Esla o ma de ans e enciamáscompleja.Enes ecaso,esposibleconside a  a ioscasoso iposde e lec ancia. Debidoaqueensi uaciones ealeslassupe iciesexhibendi e soscompo amien osde e lec i idad,enes ep oyec oseconside an a iospa onesde e lexiónpa alassupe icies e lec o as,comopo ejemploelmodelodePhong[Newman75].Es emodelope mi esimula  supe iciesconcomponen esespecula essigni ica i as,ob eniéndoseunadi e enciade ap oximadamen e5dB[Biosca05]enlaes imacióndelapo enciaóp ica ecibidaalcompa a los esul adosob enidosasumiendoquelasupe icie e lec o asigueelmodelodePhongoelde Lambe  espec i amen e.Es emani ies alanecesidaddeconside a enlasimulaciónmodelos másespecí icosde e lec i idadpa acadasupe icie. Capí ulo3.ModeladodelSis ema   39  Figu a3.6.Pa ónde e lexiónsegúnelmodelodePhong.  3.3 Cálculodela espues aalimpulso Pa acalcula la espues aalimpulsodelcanalsehau ilizadounalgo i moadap adode azadode ayosdeMon eCa lo.Comosehadichoan es,la espues aalimpulsopa amúl iples longi udesdeondapa aunaposicióna bi a iadelemiso Eydel ecep o Rpuedese exp esada comounasumain ini adela o ma: 󰇛;;,󰇜󰇛󰇜󰇛;;,󰇜󰇛󰇜󰇛;;,󰇜   (3.7) donde󰇛󰇜󰇛;;,󰇜 ep esen ala espues aalimpulsopo líneade isióndi ec aen eemiso y ecep o (Line‐o Sigh ,LOS)y󰇛󰇜󰇛;;,󰇜esla espues aalimpulsodelaluzsome idaak e lexiones,eslalongi uddeondayesel iempo.Eneldesa ollodees ep oyec ono conside a emoslalongi uddeondaenlas unciones.  3.3.1 Respues aalimpulsoLOS Dadounemiso Eyun ecep o Renunmediolib ede e lec o es, igu a3.1,la espues a alimpulso󰇛;;󰇜delcanalesuna uncióndel adeDi acdesplazada.La espues aalimpulso LOSconunala gadis ancia,(,)en eambosesap oximadamen e: 󰇛󰇜󰇛;,󰇜1 ,󰇛,󰇜  󰇛󰇜, (3.8) donde󰇛,󰇜 ep esen aelmodeloLambe ianogene alizadousadopa aap oxima elpa ón de adiacióndelemiso ,cesla elocidaddelaluz,,esladis ancia eco idapo elhazdesde Capí ulo3.ModeladodelSis ema  46 ∆√∆  (3.27) donde∆eselá eadecadaelemen oyesla elocidaddelaluzenel acío.Dees a o mase consiguequeelhis og ama engauna o masua izadace canaala o ma ealdela espues aal impulso.Laap oximaciónse ámejo cuan omeno seanlos alo es∆y∆. Aunquede o ma eó icaelmé odope mi ede e mina la espues aalimpulsopa a cualquie núme ode e lexiones,és eesin iablecuandoseconside aunnúme oele adode e lexionesdebidoasual acomplejidadcompu acional.Así,conside andocomoope ación elemen alelcálculodela espues aalimpulsopo  isióndi ec aen edoselemen os cualesquie a(incluidoelemiso yel ecep o ),elnúme odeope acioneselemen alesdees e algo i moc ecesegúnNk,siendoNelnúme odeelemen osenlosquesedi iden odaslas supe icies e lec o asykelnúme ode e lexionesconside adas.Teniendoencuen aes ose puedeobse a queelnúme odeope acionesc ece ápidamen ehaciendoin iableelmé odo pa aunnúme omayo a es e lexiones. 3.4.2 Mé odoes adís icodeLópez‐He nández Elalgo i mop opues opo López‐He nándezes á undamen adoenelmé odo es adís icodeMon eCa lo,unmé odonumé icoque esuel ep oblemasde ipogene al median elasimulaciónde a iablesalea o ias.Cones emé odosepuedesimula cualquie  p ocesoquedependade ac o esalea o ioseinclusoalgunosqueno engan elacióncon cues ionesalea o iaspe oenlosquesepuedain en a unmodelop obabilís icoa i icialpa a esol e lo.Po  an o,sepuedehabla deunmé odouni e salenla esolucióndep oblemas an ode ipode e minís ico(siexis esoluciónes aesexac a)comodep oblemases adís icoso node e minís icos(siexis esolución ienenca ac e izadapo un alo medio,una a ianza, e cé e a).En odosloscasoslasoluciónqueapo aesap oximada. Es ealgo i mo,ademásdelmé ododeMon eCa lo,u ilizauna écnicade azadode ayospu o.Suponiendoquela uen eóp ica adiaen o made ayosopa ículasemiso as ( écnicade azadode ayos),cadaunadees aspa ículaso ayosespo ado adepa edela po encia o aldela uen eysiguiendo adiaciones ec ilíneassep opagaala elocidaddelaluz. Cada ezque ocaconunasupe icieuobs áculose e lejades iándosehaciaunanue adi ección yconunanue aene gíapo unidadde iempo,cuyo alo depende ádelasca ac e ís icasdela supe icie e lec o a.Así,cuandolos ayosalcanzanalgunodelosde ec o es,sealmacenasu po enciayelins an ede iempoenelquehanalcanzadoal ecep o ,locualpe mi i á,después Capí ulo3.ModeladodelSis ema   47 de aza  odoslos ayos,ob ene in o maciónsob eladis ibución empo aldepo enciaenel ecep o ypo  an o econs ui la espues aalimpulso. La espues aalimpulsosepuedeexp esa comounasumain ini adela o ma: 󰇛;,󰇜󰇛󰇜󰇛;,󰇜󰇛󰇜󰇛;,󰇜󰇛󰇜󰇛;,󰇜     (3.28) donde󰇛󰇜󰇛;,󰇜esla epues aalimpulsopo  isióndi ec aen eemiso y ecep o ,y 󰇛󰇜󰇛;,󰇜esla espues aalimpulsodebidaalaseñal adiadapo elemiso quellegaal ecep o despuésde e lexiones. La espues aalimpulsopo  isióndi ec aen eelemiso yel ecep o , igu a3.9, iene dadapo unadel adeDi acconuncie o e a do,cuyaexp esión ienede e minadapo la siguien eexp esión: 󰇛󰇜󰇛;,󰇜1 2 coscos    (3.29)   Figu a1.9.Modelopa ade e mina h( )con isióndi ec aen eemiso y ecep o  Donde ealmen eseaplicala écnicade azadode ayosyelmé ododeMon eCa loes enelcálculodela espues aalimpulso asunao a ias e lexiones, igu a3.10.Pa aellose gene aunnúme oele adoNde ayosquepa endesdelaposicióndelemiso ,conuna o ien aciónasignadaalea o iamen esegúnuna uncióndedis ibucióndep obabilidadob enida Capí ulo3.ModeladodelSis ema  48 apa i deldiag amade adicacióndedichoemiso .Lapo enciadecadaunodeesos ayosse á inicialmen e ⁄. Cadaunodelos ayossep opagasiguiendo ayec o ias ec ilíneasala elocidaddela luz.Acon inuación,cada ayosep opagahas aquecolisioneconalgunadelassupe iciesdel ecin o.Cuandoalcanzalasupe icie,secalculalacon ibucióndepo enciade ec adapo el ecep o debidaadicho ayoyelpun odondesehap oducidolacolisiónseconside acomouna nue a uen eóp ica,gene ándosedesdeelmismounnue o ayoconunao ien aciónalea o ia queseob ieneenbaseauna uncióndedis ibucióndep obabilidadsegúnelpa ónde e lexión delmodelodePhong[NEWMAN75].Aes enue o ayoseleasigna odalapo encia emanen e asla e lexión,segúnelcoe icien ede e lexióndelasupe icie,de al o maque .T ascada e lexión,lapo enciadecada ayose educesegúnelcoe icien ede e lexióndedichasupe icie( e lec i idad).Cadaunodelos ayossep opagahas aqueel iempo anscu idodesdequeel ayo uegene adodesdeelemiso supe eel iempomáximode simulación.Elalgo i mocalculaen odomomen oladis ancia eco idapo el ayohas ael ins an edelacolisión,ala ezqueac ualiza, ascada e lexiónsupo encia.Pa ade e mina el ins an ede iempoenelquesep oducelacon ibucióndepo enciadeunde e minado ayo,en cada e lexiónse ieneencuen a an oel iempoquehaes adop opagándosehas aesaúl ima colisióncomoel iemponecesa iopa aalcanza di ec amen eel ecep o desdedichopun o. Lacomplejidadcompu acionaldees ealgo i moesin e io aldelmé odoi e a i ode Ba y.Enelalgo i modeLópez‐He nándezelnúme odeope acioneselemen alesc ecesegún ·,mien asqueeneldeBa ylohacíaa azónde,dondeeselnúme ode ayos gene adosdesdeelemiso yeselnúme ode e lexionesconside adas.  Figu a3.10.Posiblep opagacióndeun ayoenelalgo i mode azadode ayospu o Lasiguien e ablamues aunacompa aciónen eambosalgo i mos.Sepuedeobse a  elnúme odeope acionesen uncióndelnúme ode e lexionespa aunahabi aciónde Capí ulo3.ModeladodelSis ema   49 dimensiones10103yuna esoluciónde0.04 .Sepuede e comoenes ealgo i mo es adís icoaunqueaumen eelnúme ode e lexiones,elnúme odeope acionesseman iene den odelmismoo dendemagni udqueenelcasodeconside a unasola e lexión,mien as queeneldeBa y,conside a cua o e lexionessuponeaumen a en20ó denesdemagni udel núme odeope aciones en eauna e lexión[LOPEZ98]. k=1k=2k=3k=4 Algo i modeBa y3.2x1061.02x1013 3.3x10191.05x1026 Algo i mode azadode ayos pu o(1000000 ayos) 1.0x1062.0x1063.0x1064.0x106 Tabla3.1.Núme odeope acionesen uncióndelnúme ode e lexiones  3.4.3 Algo i modeMon eCa lomodi icado Elalgo i moquese aaimplemen a enelp oyec oessimila aldeLópez‐He nández.Se a adeunalgo i mode azadode ayosenelqueseaplicaMon eCa lo,lapeculia idadesque nosolopod emossimula elmodelode e lexióndePhongsinoquesehanin oducidoo os comoeldeBlinn. Conside amosunemiso yun ecep o enunmediocon e lec o es.La adiaciónque emi eelemiso puedealcanza al ecep o despuésdeunnúme oinde e minadode e lexiones. Pa acalcula la espues aalimpulso asmúl iples e lexionesusamoselalgo i mode azadode ayosdeMon eCa lo.Básicamen e,consis eengene a unnúme oele adode ayosquepa en desdeelemiso yqueseo ien an,demane aalea o ia,enbaseaunadis ibuciónde p obabilidadob enidaapa i desudiag amade adiación󰇛,󰇜,queennues ocasose á Lambe iano.Lapo enciainicialasociadaacada ayoeslapo enciaqueemi ela uen edi idida po elnúme o o alde ayosu ilizados/.Cuandoun ayoincideenunasupe icie,elpun o de e lexiónsecon ie eenunanue a uen eóp ica,po  an osegene aunnue o ayo alea o iamen e,enes ecaso e lejado.Cadaunodelos ayossep opagahas aquesu iempode uelosupe eel iempodesimulaciónespeci icadoinicialmen e,has aquesupo enciaasociada seadesp eciable,obien,has aqueel ayohayaexpe imen adoelnúme omáximode ebo esa analiza .Despuésdecada e lexión,lapo enciadel ayose e educidapo elcoe icien ede Capí ulo3.ModeladodelSis ema  50 e lexióndelasupe icieysecalculalapo encia e lejadaquellegaal ecep o desdeelpun o decolisióndel ayo,comosise a asedeun ayocon isióndi ec a. Comoelobje i oesob ene in o macióndeladis ibución empo aldepo enciaque de ec ael ecep o ,acadaunodelos ayosseleasociadospa áme os:el iempode p opagación,de inidocomoel iempo anscu idodesdequepa iódesdeelemiso ,ysu po encia o alalalcanza al ecep o . Po  an o,lacon ibucióndepo enciadeli‐ésimo ayogene adopo elemiso 󰇛1 󰇜despuésdek e lexionessepuedeexp esa como: ,󰇛,󰇜1 ,,,󰆒  ,(3.30)  ,󰇭,    󰇮, (3.31) donde, ep esen aelins an ede iempoenelcuallapo enciaesde ec adapo el ecep o y ,,󰆒eselmodelousadopa adesc ibi elpa ónde e lexión.Enes ep oyec ose u iliza án a iosmodelos alescomoelmodelodeLambe ,eldePhong,eldePhong e o e lexi o,eldeBlinnyelmodelodeLa o une.   elem enco Pa ala en ope mi n a según Figu a ealización d elamodel el ipodes u a 3.11.Es uc d ees e a aciónde i u pe icies í p 51 u adelalgo i bajoseha n ualmen e p icasdelos C a mode ayos m n u ilizado c cualquie p a di e sosen a pí ulo3.M o  m odi icado 3.5 M c inco ipos a ónde e o nosin e i o deladode l odelos e l de e lec o lec i idad p i o es,con i Sis ema   l ec o es es.Es e p osiblea iendoel Capí ulo3.ModeladodelSis ema  52 algo i moinicialenunahe amien amuchomásgene alyexac a.Acon inuaciónseexponenlos modelosusados. 3.5.1 ModelodeLambe (1760) Es eeselmodelomásbásicode odos.Seasumequesolo ienecomponen edi usayen elcasode e lexióndi usaidealla adiaciónse e lejaconigualp obabilidaden odaslas di ecciones.Unasupe icieLambe ianapa eceigualmen eb illan edesde odaslasdi ecciones. Es emodelo uedesc i opo Lambe enelaño1760pe osigue eniéndoseencuen a.Noexis en ma e ialesenelmundo ealqueseapu amen edi usos.Pa aes ecasoidealizadodesupe iciela e lec i idadseno acomo󰇟0,1󰇠. La e lexióndi usaideal,conocidapo muchoscomoLambe iana,esindependien edela di eccióndesalida,in luye ansololadi eccióninciden e.In e ienenenes ee en o a ios enómenosdedispe sión,p oducidos an oenlasupe iciecomoenlascapasin e nasdelobje o.  Figu a3.12.Re lexióndi usay e lexiónespecula  Lamayo íadelashe amien asdesimulaciónconside analassupe icies e lec o as como e lec o espu amen edi usos(J.Ba y,1993)(F.R.G elle ,1979).Sinemba go,es emodelo p esen aunincon enien e,noescapazdeap oxima aquellassupe iciesconunaal a componen eespecula de e lexión.Laexp essionanalí icaquedesc ibeelmodelodi usoes: 󰇛,󰇜1 2 󰇛󰇜,0  2,02(3.32) Elmodelode e lexióndeLambe pa aap oxima elpa ónde e lexióndelassupe icies e lec o as,conside aalassupe iciescomo e lec o espu amen edi usosconundiag amade adiaciónLambe ianopu o(n=1)yconunaspé didaspo  e lexiónde inidasa a ésdel coe icien ede e lexión.  Capí ulo3.ModeladodelSis ema   53 3.5.2 ModelodePhong(1975) Fueelp ime modelode e lexiónpa asupe iciesno‐Lambe ianasusadoenin o má ica g á ica,p opues opo Phongen1975[NEWMAN75].En aden odemodelosempí icosycomo ales, ápidosysencilloscompu acionalmen epe oca en esdesigni icado ísico; ansolo dependendelángulo,calculadopa ade e mina el ec o  e lejadocon espec oaladi ección inciden e.  Figu a3.13.Va iaciónde e lexiónespecula adi usaendi e sassupe icies Enlap ác icaes ácil e queningún e lec o esLambe ianopu o.Losobje os iendena e leja mayo in ensidadhaciaelángulodela e lexiónespecula p edichapo laLeydeSnell.  Figu a3.14.Unasupe icieno malmen e e lejaunacomponen edi usayespecula  Engene al,un ayoinciden esob eunasupe icie e lec o ase e lejamedian edos componen es:unadi usayo aespecula .Enelmodelode e lexióndeLambe pa aap oxima  elpa ónde e lexióndelassupe icies e lec o as,comosimpli icaciónseconside óalas supe iciescomo e lec o espu amen edi usosconundiag amade adiaciónLambe ianopu oy conunaspé didaspo  e lexiónde inidasa a ésdelcoe icien ede e lexión.Sinemba go, es emodelop esen aunp oblema,yaquenoescapazdeap oxima aquellassupe iciesque mani ies anuncompo amien oal amen eespecula .Po es emo i o,sehau ilizadoelmodelo dePhong,queap oximaelpa ónde e lexióndelassupe icies e lec o asmedian elasumade Capí ulo3.ModeladodelSis ema  54 doscomponen es:unadi usayo aespecula , igu a3.14,cuyospo cen ajesdependen p incipalmen edelasca ac e ís icasdelasupe icie.El ac o Lambe iano,dependedeun coe icien ede inidopa aelma e ialydelcosenodelánguloθdeincidencia.Elo o ac o  iene encuen ala e lexiónespecula ,ydependedeuncoe icien edelma e ialydelcosenodelángulo αen eladi ecciónde e lexiónidealRyladi ecciónValobse ado , igu a3.15. Laexp esiónanalí icaquedesc ibeelmodelodePhonges: 󰇛,󰇜 cos󰇛1󰇜1 2 cos󰇛󰆒󰇜(3.33) donde󰇟0,1󰇠 ep esen aelpo cen ajedeseñalinciden equese e lejademane adi usa,es ladi ec i idaddelacomponen eespecula yesladi ecciónespecula de e lexión.Dees a mane a,lassupe iciesquedande e minadaspo  espa áme os:elpo cen ajede e lexión di usa,ladi ec i idaddelacomponen eespecula yelcoe icien ede e lexión.Comose puede e ,elmodelodeLambe de e lexiónpu amen edi usocons i uyeuncasopa icula del modelodePhongsinmásqueconside a que odalaseñalse e lejadi usamen e󰇛1󰇜.  Figu a3.15.Ánguloen eel ayo e lejadoidealyladi eccióndelobse ado  3.5.2.1 Re lexiónespecula  La e lexiónespecula esdis in adela e lexióndi usa,dondelaluzen an ese e lejaen unamplio angodedi ecciones.Unejemplodeladi e enciaen e e lexiónespecula ydi usa se íanlaspin u asb illan esylasma es.Laspin u asma es ienencomponen escasi exclusi amen edi usas,mien asquelaspin u asb illan es ienenambas, an ola e lexión especula comoladi usa.Unasupe iciecons uidaapa i deunpol onoabso ben e, alcomo elyeso,puedese undi uso casipe ec o,mien asquelosobje osme álicospulidospueden e leja laluzespecula men edemane amuye icien e.Elma e ial e lec an edelosespejos suelese aluminioopla a.  deu n com p del a ala de e 1 2   La e lex i n aúnicadi e p o amien o a yoinciden no maldel yque l e lexión,con s 1 . El ayoi n 2 . Losángu El ec o  e Enla igu i ónespecul a e ccióndee n esdesc i o eyladi ecc asupe icie l asdi eccion s ide andoq u n ciden e,el losdeincid e lejadosec a Figu a3.1 6 a3.17sep u a esla e le x n ada(com o po laleyd e ióndesalid a ,po  an o esinciden e u eunodelo ayo e lej a enciay e l e a lculadada u 6 .Re lexiónd u edeap eci a 55 x iónespejo o  ayo)es e e  e lexión, l a del ayo e elángulod e ,no maly smedioses a doylano m e xiónsoni g u nadi ecció    eun ec o  d a lasime í a C a delaluzde s e lejadaen u l acuales a b e lejado ien e eincidenci a e lejadaso n el acío,se e m alalespej uales. ninciden e ( d e o maesp a delmodelo a pí ulo3.M o s delasupe u naúnicadi b lecequela e nelmismo a esigualal n coplana ia s e nuncianco m oes ánen e ( igu a3.16) ,  ecula pe e c deLambe o deladode l icie,enlac eccióndes di ecciónd e ángulocon ángulode s .Po  an o, m o: e lmismopl a , comosigu e (  (  ( c a yeldePho n Sis ema   uallaluz alida.Tal e en ada espec o e lexión lasleyes a no. e : ( 3.34) ( 3.35) ( 3.36) n g. Capí ulo3.ModeladodelSis ema  62 Es eángulo,can idadqueel ayode e lexióndeBlinnsedesplaza ue adeladi ección especula pe ec aquedade inidopo elp oduc oescala del ec o  yel ec o  ,pa e oja dela igu a3.27.  Figu a3.27.Geome íadelosángulosenelmodelodeBlinn  3.5.5 ModelodeLa o une(1997) ElmodelodeLa o une[LAFORTUNE97] uep opues oen1997po E icP.La o une.En esenciaconsis eenun é minodi usoyunasumadelóbulosqueca ac e izandis in os enómenosde e lexionesespecula es.P ime oseeligesilamues aesdi usaoespecula yluego semues eaunadi eccióndeacue doaladis ibucióndellóbulo.ElmodelodeLa o une conside aquecada ipode e lec ancia ieneuna unciónp imi i apa amé icanolineal. Es emodeloquedade inidocomo: 󰇛,󰇜,,, (3.38) dondeeselíndicedelas uncionesp imi i as,,,esladi eccióndelaluz, ,,esladi eccióndel iso ,elcoe icien edeponde acióny,ylosíndices deunsis emasdecoo denadaslocalconelejealineadoconlano maldelasupe icieyeleje yelejealineadosconlasdi eccionesp incipalesdeaniso opía,excep opa ael ipoinusualde aniso opía.Yaqueelejees áalineadoconlano maldelasupe icie enemos:   ·    ·  (3.39)  Capí ulo3.ModeladodelSis ema   63   ·    ·    ·  (3.40) Pa aconsegui lasdi e sas e lexioneshayqueajus a loscoe icien esdeponde ación al queencasode:  Re lexióniso ópica:  Lóbuloes ánda dePhong:   ModeloLambe iano:0  Componen edi usosimé ico o acionalmen e:0  Re o e lexión:0  Re o e lexiónpe ec a:1  Re lexióndeBlinn( e lec iono ‐specula ):||||  Figu a3.28.EjemplodeposibleslóbulosenelmodelodeLa o une 3.6AplicaciónasimulacionesVLC Elalgo i moan esexpues opuedese gene alizadoalcasodeunSis emaconmúl iples longi udesdeonda.Enesecaso,la espues adeimpulsodelcanalpa aunaposicióna bi a iadel emiso Eydel ecep o Rpuedese exp esadacomounasumain ini adela o ma:     1 )()0( ),,;(),,;(),,;( k kRE hRE hRE h      (3.42) Capí ulo3.ModeladodelSis ema  64 Dondeh(k)( )esla espues aalimpulsodelaluz ask e lexiones.Elp ime  é mino ep esen alalíneade isión(LOS)la espues a,yelsegundo,la espues aalimpulsodep oducida po múl iples e lexionesenobs áculos.La espues aLOS ienedadapo :          c d AnR d RE h R Re E R ,0 ,0 2 ,0 )0( )(),,( 1 ),,;(   (3.43) YRE(  ,n,λ) ep esen aelmodelodeemiso u ilizadopa aap oxima elpa ónde adiación delemiso ,cla elocidaddelaluzyAe (  )elá eade ecepcióndeseñale ec i adel ecep o .La con ibucióndepo enciadel ayoi hgene ado esdeelemiso (1  i  N),despuésdeK e lexiones K,ypa aunalongi uddeondadadaλ,puedeexp esa secomo:            c d AR d RE P Rk kRke kRkS Rk ki , , ' , 2 , ,, 1 ),,;(   ( (3.44) Donde k ep esen ael iempodep opagacióndel ayo.Cuandoseconside aelnúme o o alde ayos,ladis ibucióndepo encia empo al,esdeci ,las espues asmúl iplesde ebo e pa acadalongi uddeonda,sepuedeexp esa como:                 c d AR d RE PRE PRE h Rk k N i K kRke kRkS Rk N i K kki N ii i i , 11 , ' , 2 , 11 , 1 , 1 ),,;(),,;(),,;(    (3.45) DondePi( )eslacon ibucióndepo enciai h ayo asKi e lexiones.Combinandolas exp esionesan e io es,la espues aalimpulse o al end íadadapo laexp esión:                        c d AR d c d AnR d RE h Rk k N i K k Rke kRkS Rk R Re E R i, 11 , ' , 2 , ,0 ,0 2 ,0 , 1 )(),( 1 ),;(    ( (3.46) Comop ime aap oximación,yusandolosmodelosdesimulaciónan e io esseob ienen esul adosconunescena iodecua os acíosdondeselle anacabomúl iples e lexionesenlas pa edes,el echo,cua opa edespin adasdeblancoypisoenneg o.Conel indesimpli ica las simulaciones,sehanconside ado eslongi udesdeondaindi iduales(Rojo,Ve deyAzul),cada unasu e e lexionesquesemodelanpo mediodePhongconpa áme o d.Sehanconside ado doscon igu acionesdi e en es,A( ecep o enelcen odelsuelo)yB( ecep o enunaesquina). La igu a3.29p esen alas espues asalimpulsoob enidaspa alacon igu aciónA.Sepuede no a quese egis amayo dispe siónenel iempodeloqueseob ieneeno osmodelos Capí ulo3.ModeladodelSis ema   65 [LEE11]po queelnúme ode e lexiónpa ase conside adosóloes álimi adapo elumb alde ene gíaquesepuededesp ecia .Una ezquesede e minala espues aalimpulso,elbalancede po enciadelenlace(conemiso ypa áme osdel ecep o y eniendoencuen asu espues aen longi uddeonda)es ácomple amen eca ac e izadosysuanchodebandapuedese calculado ácilmen e.La igu a3.30mues ala espues apa alapo encia ecibidaenlacon igu acióndeB. Sepuedeobse a queloscomponen esde ebo essonmuchomásbajosquelacomponen ede isióndi ec apo lageome íadelacon igu aciónemiso ‐ ecep o dondelos ebo esselimi ana unadelaspa edes,enes ecaso,lamásce canaal ecep o .    Figu a3.29.Simulacióndelescena io1.    Figu a3.30.Simulacióndelescena io2.   complej in e io . ayos[ L po enci a  Figu a4 . Enes aTe s idadcompu Se a ad e L opez00].L a a . . 1.Ejemplod e s issehau acional,pa e unalgo i m a siguien e e p opagación ayoylos oj o ilizadoel a l aes ima  l m obasado e igu aesqu e enelalgo i m o slascon ib u 67 Capí u l go i mode l a espues a e nelmé od o e ma izala p omodi icado. u cionesdepo u lo4.Es López‐He n á a alimpulso o deMon e p opagación Los azosaz u enciadel ay o udioysi m á ndez[Lope z deuncan a Ca loyen l deun ay o u lesindicanel o sob eel ec e m ulación 4.1 In z 98],debid o a lóp icoin a l a écnicad e o yelcálc u  caminodep o e p o  delcana l oducció n o asumeno a lámb icoe n e  azadod e u lodedich a o pagacióndel         l  n   n  e  a  Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  68 Elmodelodep opagaciónquese aau iliza eselindicadoenelcapí ulo3,elcualincluyeun emiso ,un ecep o yun ecin o ec angula cuyaspa edescons i uyenlassupe icies e lec o as.En dichomodelo,elemiso quedaca ac e izadopo suposiciónden odel ecin o,o ien ación,po encia emi ida,ypo undiag amade adiaciónmodeladosegúnunpe ilLambe ianogene alizadodeíndice modaln=1.Encuan oal ecep o ,ademásdepo suposiciónyo ien ación,quedaca ac e izadopo su á eaac i ayelcampode isión,FOV.Enla igu a4.1se ep esen ag á icamen eelmodelode p opagación. Enelalgo i mola espues aalimpulso o aleslasumadela espues aalimpulsopo  isión di ec aen eelemiso yel ecep o ,lacualsede e minaanalí icamen e,yla espues aalimpulso debidaalaseñalquealcanzaal ecep o despuésdesu i unao a ias e lexiones.Enelcálculodela espues aalimpulso assu i unao a ias e lexionesesdondein e ieneelalgo i mode azadode ayosyelmé ododeMon eCa lo.Pa aello,segene aunnúme oele adode ayosdesdelaposición delemiso siguiendounadis ibucióndep obabilidaddi ec amen e elacionadaconeldiag amade adiacióndelemiso ,quecomohemos is oennues ocasose a a ádeundiag amade adiación Lambe ianoconsime íaaxialeindependien edeyque ienedadopo : 󰇛,󰇜1 2  󰇛󰇜,0  2,02(4.1) Cuandoun ayocolisionaconunobs áculo(unapa ed,el echo,e cé e a),elpun odondeseha p oducidolacolisiónsecon ie eenunanue a uen eóp icadesdelacualsegene anue amen eun ayo,conunao ien acióndadapo elmodelodel e lec o ,con inuandoes ep ocesohas aquese cumplaunodelos es equisi ospa aqueel ayonocon inúe e lejándosepo el ecin o: ‐ El iempode uelo,queescon adoapa i desugene aciónenelemiso ,alcanzael iempomáximodesimulación. ‐ Elnúme ode e lexionesalcanzaelmáximope mi idodelasmismas. ‐ Lapo enciadel ayodespuésdecolisiona conunasupe icieesmeno quelapo encia mínimaquepuede ecibi el ecep o . Hayque ene encuen aque ascadacolisióno e lexión,lapo enciadel ayose e educida segúnelcoe icien ede e lexióndelasupe icieenlaquecolisionaysede e minalapo encia e lejada quede ec ael ecep o median elaap oximaciónde isióndi ec aen eel e lec o yel ecep o .Po  Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   69 an o,exis endos a iablesquesonasociadasacada ayo:el iempode ueloylapo enciaquelle a asociadodicho ayodespuésdecie onúme ode ebo es. EnunasimulacióndeMon eCa lo,exis eunap obabilidadmuypequeñadequeel ayoalcance al ecep o an esdequesecumplael iempomáximodesimulación.Cuandoes osucede,lapo encia del ayoesde ec adapo el ecep o conun e a dodebidoal ayec o eco idopo dicho ayo.Como lap obabilidaddequees osucedaesmuybaja,en o noa10,sedebengene a unag ancan idad de ayospa aob ene un esul ado iable.Es asi uacióncambiasiseu ilizaelhechodeconoce la con ibucióndeladispe siónlumínicadelosobs áculossob eel ecep o .Enes esen ido,enel algo i moempleadocomosehadichoan es,cuandoun ayoalcanzaunobs áculonosolosegene aun nue o ayosinoque ambiénsecalculalacon ibucióndepo encia e lejadadesdeeseobs áculohas a el ecep o .Laes uc u abásicadelalgo i moo iginalde azadode ayosdeMon eCa lo [Lopez00]sep esen aenelsiguien ealgo i mo. 1) Gene a unnue o ayo( =0,P=0) Calcula lacon ibucióndi ec aLOSdelemiso al ecep o (lamismapa a odoslos ayos) 2) MIENTRAS( < max&P>PSensibilidadRx)  P opaga el ayohas aelp ime obs áculo( = +d/c)  Reduci lapo enciadel ayodebidoalcoe icien ede e lexión(P=ρP)  Calcula lacon ibucióndepo enciadesdeesepun ohas ael ecep o   Gene a unnue o ayodesdeesepun o Repe i lospasos1)y2)pa aunnúme ode ayosNenelquela a ianza( uido)dela espues aal impulsoob enidaseaacep able  Ende ini i a,sepuedeconclui queelp ocedimien oenelquesebasaelalgo i mocomp ende lossiguien esp ocesosbásicos:gene acióndecada ayodesdeelemiso ,p opagacióndel ayo(segúnel modelodel e lec o u ilizado)yob encióndela espues aalimpulsoa a ésdelcálculodelapo encia quellegaal ecep o  ascada e lexión.  Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  70 4.2. Cálculodela espues aalimpulso Pa aelcálculodela epues aalimpusodelcanalsedis ingueen edoscasosposibles: epues a alimpulsocuandoexis e isióndi ec aen eelemiso y ecep o ,y espues aalimpulsocuandolaseñal alcanzaal ecep o despuésde a ias e lexiones. Sinoexis en e lexiones,la espues aalimpulsoh( )delcanalesun uncióndel adeDi ac desplazada,loqueequi aleadeci que odala adiaciónllegaalmismo iempoal ecep o : 󰇛󰇜󰇛;,󰇜1 2 󰇛󰇜Ω , (4.2)  donde ec [x]esuna unciónque omael alo unocuando|x|≤1yce opa ael es ode alo es, cesla elocidaddelaluz,eselángulodelhazemi idomedido espec oalao ien acióndelemiso , eselángulo o madopo elhazquellegaal ecep o ysuo ien ación,,esladis ancia eco idapo  elhazhas allega al ecep o ydΩeseldi e encialdeángulosólidoiluminadoenel ecep o .Sise conside andis anciasen eemiso y ecep o muysupe io esalasdimensionesdelasupe iciedel ecep o (AR<<d),eldΩsepuedeap oxima po laecuación: Ω  cos󰇛󰇜 ,(4.3)  dondeeselá eaac i adel ecep o .Teniendoencuen aes aap oximación,la espues aal impulsoh( ),pa aunacon igu aciónLOS,sepuedeexp esa como: 󰇛󰇜󰇛;,󰇜1 2 󰇛󰇜 󰇛󰇜   , , (4.4)  Pa aunenlaceenelquenoexis e isióndi ec aen eelemiso y ecep o ,ypa aelcasoenel quelaseñalllegaal ecep o despuésdeunao a ias e lexiones,la espues aalimpulsosede e mina calculandounasumain ini adela o ma: 󰇛󰇜󰇛;,󰇜 ∞   Po  an o,la espues aalimpulsosepuedeexp esa comounasumain ini adela o ma: Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   71 󰇛;,󰇜󰇛󰇜󰇛;,󰇜󰇛󰇜󰇛;,󰇜󰇛󰇜󰇛;,󰇜 ∞  ∞  (4.5)  donde󰇛󰇜󰇛;,󰇜esla epues aalimpulsopo  isióndi ec aen eemiso y ecep o ,y󰇛󰇜󰇛;,󰇜 esla espues aalimpulsodebidaalaseñal adiadapo elemiso quellegaal ecep o despuésde e lexiones. Esenelcálculodela espues aalimpulsodebidaalaseñalquellegaal ecep o  asunao a ias e lexiones,dondeseaplicala écnicade azadode ayospu oyelmé ododeMon eCa lo.Pa a ello,segene aunnúme oele adosde ayosquepa endesdelaposicióndelemiso conuna o ien aciónob enidademane aalea o iaenbaseauna uncióndedis ibucióndep obabilidad con eccionadaapa i deldiag amade adiacióndelemiso ,queennues ocasose áLambe iano gene alizado.Cadaunodelos ayosgene ados,sep opagasiguiendo ayec o ias ec ilíneas,ala elocidaddelaluz.Cuandoun ayoalcanzaunasupe icie,elpun odondesehap oducidolacolisiónse conside acomounanue a uen eóp ica,gene ándoseunnue o ayoconunao ien aciónalea o iaque aho asehaob enidoenbaseauna uncióndis ibucióndep obabilidadcon eccionadasegúnelpa ón e lexióndedichasupe icie.T ascada e lexión,lapo enciadecada ayose educesegúnlas ca ac e ís icasdelasupe icie( e lec i idad).Cadaunodelos ayossep opagahas aqueel iempo anscu idodesdequeel ayo uegene adodesdeelemiso supe eel iempomáximodesimulación. Una ezsep oduceunacolisiónconunadelaspa edes,lapo enciadel ayose e educidapo el coe icien ede e lexióndelasupe icie. Desdeelpun odecolisiónhas ael ecep o secalculalapo encia e lejadaquede ec ael ecep o .Elcálculodelamismase ealizamedian elaap oximaciónde isióndi ec aen eel e lec o , conside adocomounnue oemiso conundiag amade adiaciónLambe iano gene alizado[Acampo a99],yel ecep o .La igu a4.7 ep esen alageome íadelemiso yel ecep o  conlos e lec o es.Se ecomo ascada e lexiónsecalculalapo enciaquellegaal ecep o (líneas ojas). Cadaunodelos ayosgene adospo elemiso  ieneunapo enciainicialde/siendola po encia o aldelemiso (no malmen eseconside a áqueesde1)yelnúme o o alde ayosde lasimulación. Capí ul o  Figu a  e lexio n donde gene ac pa one po enci a deacue o 4.Es udio 4.2. Rep ese n Lacon ibu c n essepued e  ep ese n esel m iónde ay o sde e lexi ó a  e lejada e doconlal e ysimulació n acióng á ica c ióndepo e n e exp esa c o n aelins a n m odelousad o o salea o io s ó ndelosm a e ncualquie  e yesdeSnel ndelcanal delmodelod (suponi e n ciadeli‐ési o mo: n ede iem o pa adesc s desdela s a e ialespu e di ección i e len unción 72 ep opagació n e ndoqueson L mo ayoge n poenelc u ibi elpa s upe iciee s e denca ac e e nelamism delángulo d n u ilizadopa a L ambe ianos) n e adopo  e u allapo en ónde e le x s unmodel o e iza seno apo encia) d elaseñall a elemiso ,el e lemiso  ciaesde e c x ión.Elmo d o quepa e sólocomo L oespecula e uminosainc ecep o ylo s d e c adapo e d eloquese e deconsid e L ambe iano e s(lapo en c iden e),sin o  s  e lec o es e spuésde  l ecep o  y u ilizaenl a e a quelo s s(cuandol a c iase e lej a o a a ésd e y  a  s  a  a  e  Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   79 4.3.4. ModelodeBlinn Es emodeloayudaasoluciona algunosdelosp oblemasdelmodelodePhong.Elp incipal p oblemaconPhongesqueelánguloen eladi eccióndela is a(V)yladi eccióndela e lexión(R) ienequese in e io a90⁰pa aqueel é minoespecula seadis in odece o.Sielánguloen eVyRes mayo que90g adosnosemodelaco ec amen epo Phong. ElmodeloBlinnu ilizaunconjun odi e en ede ec o espa asuscálculos, equie ecalcula el ec o deángulomedio,“hal ‐angle ec o ”.El ec o deángulomedioesladi ecciónamediocamino en eladi eccióndela is a(V)ylaposicióndelaluz(L). Pa acalcula el ec o hal ‐anglese oma:        (4.25)   siendoel ec o del ayoinciden eyel ec o deladi eccióndel iso . Pa aángulosdeincidenciag azing,ce canosalasupe icie,lasupe iciemues aun ayomuy especula nocen adoenlao ien acióndesalidadel ayosegúnlaleydeSnell[Biosca05],sinoconuna di e enciadeg adossob edichao ien ación.Dichoángulosecalculacomoelánguloquehayen e lano maldelasupe icieyun ec o ( ec o hal way)quees áamediocaminoen eel ayo inciden eyel ec o deladi eccióndel iso .Asímismosehain oducidounacons an e,denominada di ec i idaddeBlinn,queindicaladi ec i idaddelacomponen eespecula deBlinn,. 4.3.5. ModelodeLa o une ElmodelodeLa o uneesunmodeloBRDFdiseñadopa aajus a da osBRDFmedidosaun modelopa ame izado,conunnúme odepa áme os ela i amen epequeño.Labasedees emodelo eselmodelodePhong.ElmodelodeLa o uneexp esalaBRDFcomolasumademúl ipleslóbulos Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  80 e lexi os,cadaunoconun ec o deo ien aciónyunexponen eespecula di e en e,másun é mino di usoLambe iano. Debidoalacomplejidaddein oduci es emodeloenelsimulado ,elcálculosehaap oximado ajus andolospa áme osdelmodelopa ados iposdesupe icie,unasupe iciedi usape ec a (compa acionesconBa y)ypa ada osBRDFmedidosdepin u aazulenlosángulosdeincidencia 0°,35°  65°[De a12].Po loquesique emosusa elmodelopa amodela o o ipodesupe icie hab íaquemodi ica cadaunodelospa áme osden odelmodelodeLa o uneenelsimulado  ajus ándolosal ipodesupe iciequeque amossimula .Seeligiólapin u aazulyaquees ema e ial ep oduce an ola e o e lexióncomola e lexióno ‐specula ,comopuede e seenla igu a4.10.  Figu a4.5.Rep esen aciónencoo denadaspola esdelmodelode e lec anciacalculado(líneadiscon inua)ylosda os medidos(líneasólida)pa apin u aazul[De a12] Pa aelmodelodeLa o une,sehasupues oqueelángulodeg azingmideelánguloquehay desdelasupe icieal ayodeincidencia.Comopuede e seenla igu a4.5,enelcasodelapin u aazul, pa aángulosdeg azingen e0°y35°lasupe iciesecompo amuy e o e lexi amen eyconlóbulos o ‐specula (comoenelmodelodeBlinn).Pa aángulosen e35°y65°,lose ec osan e io men e mencionadossonmenosp onunciados,espo elloqueenlade inicióndelospa áme osseha aumen adola e lec anciadi usaysehadisminuidoelexponen edeBlinnyeldePhong,asícomola e o e lexi idaddelmismo.Po úl imoypa aángulosen e65°y90°,lasupe iciesecompo acada ezmásdi usamen esegúnnosace camosa90°,enes e angohemoselegidopa áme ospa ael modelocasidi usos.Sede inencua o iposdelóbulos:lóbulosespecula es,lóbulosespecula es e o e lexi os,lóbuloso ‐specula (Blinn)ylóbuloso ‐specula  e o e lexi os.    Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   81 4.4 Resul adossimulados Eneldesa ollodees ecapí ulose anap esen a los esul adosob enidosenlassimulaciones conlospa áme osu ilizadospo Ba y[He nández05]pa adees a o ma alida elalgo i moconlos modelosp opues os.Ba yu ilizóunmodeloLambe ianopu o,espo es oque,conel inde e i ica  losmodelosplan eadossehanajus adolospa áme osdelosmismospa aqueseadap enalmodelo Lambe ianopu o.Pos e io men ese ealiza anunassimulaciones a iandolospa áme osdelos modelospa aunaodossupe iciesdelahabi ación,haciendoqueesasupe iciepasedese  Lambe ianapu aanoLambe iana.Pa aap ecia cambiosenla espues aalimpulsou iliza emoscomo e e encialassimulacionesdeBa y,cambiosquenosepod ían e aplicandoelmodeloLambe iano pu oenesassupe iciesyquedemues ala en ajadeusa o osmodelos,comopuedense elde PhongoeldeBlinn. 4.4.1. Compa aciónconlos esul adosdeBa y Pa a alida elalgo i mo,sehasimuladocadaunodelosmodelosde e lexiónpa acua o con igu acionesdi e en esysehade e minadosu espues aalimpulso.Es ascon igu acionessonlas mismasquelasu ilizadaspo Ba ypa amos a unaaplicacióndesualgo i moi e a i o[He nández05]. La abla9 esumelosda osdelascua ocon igu aciones,asícomolospa áme osdesimulación u ilizados.Sehalimi adoelnúme omáximode e lexionesa es,pues oquelos esul ados p esen adospo Ba y ue onob enidosbajodichacondición. Con igu aciones Pa áme osABCD Habi ación La go(x)5m7.5m7.5m7.5m Ancho(y)5m5.5m5.5m5.5m Al o(z)3m3.5m3.5m3.5m 0.80.30.580.58 0.80.560.560.56 0.80.30.30.3 0.80.120.120.12 0.80.690.690.69 Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  82 0.30.090.090.09 Emiso  Modo(n)1111 Posición (x,y,z) (2.5,2.5,3)m(2,4,3.3)m(5,1,3.3)m(3.75,2.75,1)m Ele ación‐90º‐90º‐70º+90º Azimu 0º0º10º0º Recep o  Á ea1cm21cm21cm21cm2 FOV85º70º70º70º Posición (x,y,z) (0.5,1,0)m(6.6,2.8,0.8)m(2,4,0.8)m(6,0.8,0.8)m Ele ación90º90º90º90º Acimu 0º0º0º0º  Resolución0.2ns0.2ns0.2ns0.2ns Nºde e lexiones (k) 3333 Tabla4.2.Pa áme osdelascon igu acionesdeBa y Las espues asalimpulsopa acadaunadelascon igu acionesp esen adasan e io men e ob enidaspo Ba y ue onlassiguien es:   Figu a  o igen d queen con igu emiso  y quees e pode h a  an os u ep ese n 4.6. Respues Comopued e d ecoo dena 0nses ási aciónDes a y el ecep o e LOSexis e , a ce lasco m Lashabi aci o u sdimensio n adoen oj aalimpulso o e  e se,las c dasdel ie m uadoelim a lgoespecia nocuen a , po loque m pa aciones c o nesusada s nescomol a oyel ecep o alpa alasc o c on igu acio n m pocoincid e pulsoLOSy lyaqueal n conLOS,si n hemosdes p c onlasg á i c s enlasdi e a sposicion e o enazul. 83 o n igu acione s espec i am e n esA,ByC s e conel ie m deahíen a n o a a se d n emba go,l p lazadola e c asdeBa y . en escon i g e sap oxima Ca p s A,B,CyD( d e n e) s e ep esen m poenelqu a delan eel d eunacon ag á icaes e spues aali .  g u acioness e dasdelem p í ulo4.Es u d d eizquie daa anconund esep odu c es odela igu aciónc o á ambién d mpulsouno s e mues an iso ydel d ioysimula c de echayde a esplazamie n c eelimpuls o espues aal o n isióndi e d esplazadac s 9nsalaiz q enlas igu a ecep o .El c ióndelcana  a ibaabajo n o alquee o LOS,po l o impulso.L a e c aen ee onside and o q uie dapa a a s4.7a4.10 , emiso es á l l o  a  l o  a  ,  á  Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  84 Lacon igu aciónBse a acomoenlacon igu aciónAdeunsis emaLOS,pe oenlaBla habi aciónesalgomásla gaysuspa edes ienenmeno  e lec i idad.Elemiso es ámon adoce cadel echoenlaesquinasu oes eapun andohaciaabajo,esdeci ,pe pendicula al echoendi ecciónal suelo,conmodon=1,esdeci ,Lambe ianopu o.El ecep o es áenelsuelo,enelex emono edela salaapun andohaciaa iba.Lacon igu aciónC,comolacon igu aciónAyBse a adeunsis emaLOS, conelemiso mon adoenel echo.Aquísinemba go,lasbaldosasacús icasdelapa edno ees án cubie aspo unapan alladep oyecciónblancaal amen e e lec i a,yelemiso noes áapun ando di ec amen ehaciaabajosinoconunaele aciónde‐70ºyunazimu de10º.Lacon igu aciónD,en con as econlascon igu acionesmos adashas aaho a,exponeunsis emadi uso.Es acon igu ación cuen aconel ansmiso enelcen odelahabi aciónce cadelsuelodi igidohaciael echo( ojo),yel ecep o enlaesquinami andohaciaa iba(azul).Po loquenoexis econ ibuciónLOS.      p opue s  Figu a4. 7 Figu a4. 9  Acon inua c s osdeacue 7  Con igu aci ó 9 . Con igu aci ó c iónsemu doalasco n  ó nA  ó nC  es ala e s n igu acione s 85  s pues aali s usadaspo  Ca p Figu a 4 Figu a4 i mpulso o a Ba ypa a 3 p í ulo4.Es u d 4 .8. Con igu a c .10. Con igu a a lpa aca d 3  e lexione s d ioysimula c c iónB  a ciónD  d aunode l s con50000 0 c ióndelcana l osmodelo s 0  ayos. l s  Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  86  Figu a4.11.Respues aalimpulso o aldesdeLOSpa alascon igu acionesA,B,C,Dcon500000 ayos Po enciaTo alRecibida Con igu aciónA(LOS)2.4μW Con igu aciónB(LOS)0.31μW Con igu aciónC(LOS)0.28μW Con igu aciónD(Di uso) 0.69μW Tabla4.7.Po encia o al ecibidapa acadacon igu ación(Lambe ) Los iempos o alesymediosdesimulación( iempomediodecada ayo)ob enidosaplicandoel modelodeLambe pa acadacon igu aciónson:  N=50000 ayosN=200000 ayosN=500000 ayos Con ig.A mediode ayo 3.742546935933803e‐044.107512657445623e‐043.822787211804593e‐04 o alde simulación 19.09790078204817582.1610590729263001.911457655503211e+02 Con ig.B mediode ayo 3.786240108931652e‐043.761338992886856e‐043.553484534354227e‐04 o alde simulación 18.93755973771215375.2340957094905001.776807180637237e+02 ig. mediode3.885166572796938e‐043.807138504251080e‐043.548601172453668e‐04 010 20 30 40 50 60 0 1 2 3 4 5 x 10 -8 Tiempo (ns ) h( ) o al desde LOS 010 20 30 40 50 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2x 10 -9 Tiempo (ns) h( ) o al desde LOS 010 20 30 40 50 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 x 10 -9 Tiempo (ns) h( ) o al desde LOS 010 20 30 40 50 60 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 x 10 -8 Tiempo (ns) h( ) o al desde LOS Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   87 ayo o alde simulación 19.43351820752010076.1507321197410001.774364567403256e+02 Con ig.D mediode ayo 3.806394089499976e‐043.923671999921312e‐043.868290223820502e‐04 o alde simulación 19.03848231250537378.4798577798761301.934209409467457e+02 Tabla4.8.Tiempomedioy o alpa alascua ocon igu acionesydi e en enúme ode ayos(Lambe )   Figu a4.12.Tiempo o aldesimulaciónpa a50000,200000y500000 ayos Comopuede e seenlas igu asan e io es,los esul adossimuladosob enidosenelcálculode la espues aalimpulsopa a odaslascon igu acionesaplicandoelmodelodeLambe sonidén icosa losob enidospo Ba yensussimulaciones( igu a4.12).Es oesdebidoaqueelmodelodeLambe  ajus aap opiadamen esupe iciesdi usascomoeselcasodelassimulacionesdeBa y.Lospa áme os asignadosalassimulaciones ealizadaspo Ba yhacenquelas e lexionesseanpu amen e Lambe ianas,po ello,pa asimula el es odemodeloshayqueajus a suspa áme ospa aquese compo encomoLambe ianospu os. 0 50 100 150 200 50000 200000 500000 Tiempo(seg) Núme ode ayos Tiempo o alVS.núme ode ayos Tiempo o al(Con g.A) Tiempo o al(Con g.B) Tiempo o al(Con g.C) Tiempo o al(Con g.D) Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  88 Pa aqueel es odemodelossecompo ende o madi usape ec asehan ealizadolos siguien esajus esensuspa áme os:  EnelcasodelmodelodePhong,hayquepone elpa áme ode e lexiónespecula ace o, ysuíndicede e lexiónespecula auno.Po lo an ola e lexióndi usase ámáximayla especula nula,conloqueasíajus amoselmodelodePhongalassimulacionesdeBa y queusabaunmodelodi usope ec o.Los esul adosob enidospa alasdi e en es con igu acionessemues anenelapa ado2delAnexoI.  Pa aelmodelodePhong e o e lexi o,pues oquees ábasadoenelmodelodePhong (solodi ie eenquese e lejael ayoespecula “ he a”g adossob elano mal),los pa áme osquehayquemodi ica pa aajus a es emodeloalassimulacionesdeBa yson losmismosquelosdelmodelodePhong.Anulamoslacomponen eespecula ysuíndicede e lexiónespecula .Los esul adosob enidospa alasdi e en escon igu acionesconel modelodePhong e o e lexi ospueden e seenelapa ado3delAnexoI.  EnelmodelodeBlinnsehanajus adolossiguien espa áme ospa aquelas e lexiones seanpu amen edi usas.AligualquehicimosenelmodelodePhong,elpo cen ajede e lexióndi usasehapues oalcienpo cien,po loquela e lexiónespecula esce o,el índicede e lexiónespecula esunoypa aelcasoespecí icodelmodelodeBlinnes e cuen aconuníndicede e lexióndeBlinn,quepuede e secomouníndicede e lexión especula des asado“be a”g adosdelao ien acióndela e lexiónespecula ,po loque ambiénseha ijadoaunopa aqueelmodelodeBlinnseajus ealassimulacionesde Ba y.Los esul adosob enidospa alasdi e en escon igu acionessemues anenel apa ado4delAnexoI.  ElmodelodeLa o unecons ade odoslose ec osquesep oducenenlosmodelos an e io es,po  an o,bas aconmodi ica lospa áme os alycomohicimos an e io men e.Comopuede e seenlassimulaciones ealizadas,quees ánenelapa ado 5delAnexoI,es emodelo ambiénajus adebuena o malassimulacionesdeBa ypa a supe iciesdi usas.Es oesdebidoaquelospa áme osqueusasonlosdelosmodelos an e io es,yaquesepuede e es emodelocomounasumadelosdi e en eslóbulosde losmodelosan e io es,esdeci ,conside amosquelasupe iciepuedecon a con e o e lexi idad,lóbuloso ‐specula ,lóbulosdePhongycomponen edi usa.Ajus ando Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   95  Figu a4.17.Respues aalimpulso empo alpo núme ode e lexionesconPhongpa aelejemplo1  RESPUESTAENFRECUENCIA Como imosan es,debidoaqueelmodelosecompo amuyespecula men ela espues aal impulso empo alesmuyes echa,loqueconlle aquelaene gíaenlas e lexioneses ámás concen aday engamayo po encia,es ose aduceenunaumen odelanchodebandacon espec o almodelodeLambe .Pa aelmodelodeLambe se eníaunanchodebandade56.8Mhzypa aelde Phong enemosunanchodebandade82MHz.    020 40 60 80 100 120 0 0.5 1 1.5 2 2.5 x 10 -7 Tiempo (ns) h( ) pa a nº de e lexiones 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  96 Figu a4.18.Magni udy asedela espues aalimpulso conPhongpa aelejemplo1   Figu a4.19.Magni udno malizadayanchodebandaa3 dBconPhongpa aelejemplo1  4.5.2.3. ModeloRe o e lexi o Enes asi uación,comoenladean es,hemoscambiadola e lec anciadi usadel echoydel suelodelahabi aciónpa alacon igu aciónDhaciendoqueapa ezcan e lexionesespecula esenes as supe icies.Pa aelmodelodePhong e o e lexi o,hemosde e minadoqueladi ec i idadespecula  del echoydelsueloseamayo auno,conc e amen en=50(comoenelmodelodePhong)yademás sehaañadidoqueunpo cen ajedeesas e lexionesespecula essean e o e lexi as,seha ijadoese po cen ajea20%.Es oimplicaqueelmodelosecompo eespecula men eenesassupe iciesyqueel 20%deesos ayosespecula es iajenenladi ección e o e lexi a,esdeci ,desplazadosdos ecesel ánguloque o malano malconel ayoespecula ,o ien ándoseenladi ecciónopues aalespecula ; compo ándosedees amane a e o e lexi amen e. PARÁMETROSDELMODELO Pa áme os Re lec anciadi usa 1 1 1 1 0.3 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -68 -66 -64 -62 -60 Magni ud (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -400 -300 -200 -100 0 Fase [Radianes] F ecuencia [He zios] Fase 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -8 -6 -4 -2 0 Magni ud no malizada (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud no malizada 0 2 4 6 8 10 12 x 10 7 -4 -3 -2 -1 0 X: 8.207e+07 Y: -3 Magni ud No malizada (dB) F ecuencia [He zios] Ancho de Banda del Canal a 3dB Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   97 0.3 Di ec i idadEspecula  1 1 1 1 50 50 Po cen aje e o e lexi o 20% Tabla4.13.Pa áme osdelmodelodePhongRe o e lexi opa aelejemplo1 RESPUESTATEMPORAL Enla igu a4.20lapo enciadisminuyelige amen econ espec oalmodelodePhong,es oes debidoaqueel20%delos ayosquean esse e lejabanespecula men e,aho alohacen e o e lexi amen e.Es os ayos e o e lexi os eco eno ocaminohas allega al ecep o ,siese caminoesmásla golacon ibuciónenpo enciase ámeno yaquecada ezquecolisioneconuna pa edsupo enciase e educidapo elcoe icien ede e lexióndelamisma,ademásapa ece ánenun ins an ede iempomayo ,loquecon ibuyeaquelapo enciadelp ime  ebo edec ezca.Comose e enla igu a89lacon ibuciónquep edominaeslaqueco espondeconunsolo ebo e.  Figu a4.20.Respues aalimpulso empo alpo núme ode e lexionesconPhongRe o e lexi opa aelejemplo1 020 40 60 80 100 120 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2x 10 -7 Tiempo (ns) h( ) pa a nº de e lexiones 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  98 RESPUESTAENFRECUENCIA Lamagni udyla asesemues anenlassiguien es igu as.  Figu a4.21.Magni udy asedela espues aalimpulso conPhongRe o e lexi opa aelejemplo1  Figu a4.22.Magni udno malizadayanchodebandaa3dB conPhongRe o e lexi opa aelejemplo1  Elanchodebandaa3dBconunpo cen ajede e o e lexiondel20%,es áen o noa74.2 MHz.Como emos,hadisminuidolige amen econ espec oalmodelodePhong,es oesdebidoaque algunosdelos ayos e lejados e o e lexi amen e eco eno ocaminomásla goensanchandola espues a empo al,sibiennoesmuysigni ica i o. Alaumen a elpo cen ajede ayosespecula es e lejados e o e lexi amen eal50%puede e secomolapo encia o aldisminuye.Elanchodebandadisminuyea64.3MHz(Figu a4.24)debidoa quelos ayos e lejados e o e lexi amen e eco enuncaminomayo quelos ayosespecula esy apa ecenenunins an ede iempomayo .Alhabe más ayos e o e lexi oses ee ec ose emás p onunciado.     00.5 11.5 22.5 x 10 9 -70 -65 -60 Magni ud (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -400 -300 -200 -100 0 Fase [Radianes] F ecuencia [He zios] Fase 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -8 -6 -4 -2 0 Magni ud no malizada (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud no malizada 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 7 -4 -3 -2 -1 0 X: 7.421e+07 Y: -3 Magni ud No malizada (dB) F ecuencia [He zios] Ancho de Banda del Canal a 3dB Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   99 Figu a4.23.Respues aalimpulso empo alpo  e lexiones conPhongRe o e lexi opa aelejemplo1con Re o e lexion=50%  Figu a4.24.Magni udno malizadayanchodebandaa3 dBpa aelejemplo1conPhongRe o e lexi ocon Re o e lexion=50%   4.5.2.4. ModelodeBlinn Pa aes asi uaciónaplica emos an oenel echocomoenelsueloelmodelodeBlinn,el es o secompo a ádi usamen e.Hemoscambiadola e lec anciadi usadel echoydelsuelodela habi ación,haciendoqueapa ezcan e lexionesespecula esenes assupe icies.Asímismola di ec i idadespecula del echoyelsuelolahemos ijadoa50,es oha áqueelmodelosecompo e muyespecula men eenesassupe icies.Po úl imo,pa aelcasodelas e lexioneso ‐specula del modelodeBlinnseha ijadosudi ec i idadespecula a50.Lospa áme osu ilizadosenlasimulación sonlosquesemues anenlasiguien e abla. PARÁMETROSDELMODELO Pa áme os  Re lec ancia di usa 1 1 1 020 40 60 80 100 120 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 x 10 -7 Tiempo (ns) h( ) pa a nº de e lexiones 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -8 -6 -4 -2 0 Magni ud no malizada (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud no malizada 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x 10 7 -4 -3 -2 -1 0 X: 6.426e+07 Y: -3.003 Magni ud No malizada (dB) F ecuencia [He zios] Ancho de Banda del Canal a 3dB Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  100 1 0.3 0.3 Di ec i idad Especula  1 1 1 1 50 50 Di ec i idad Especula  Blinn 1 1 1 1 50 50 Tabla4.14.Pa áme osdelmodelodeBlinnpa aelejemplo1 RESPUESTATEMPORAL Comopuede e sela espues aalimpulsoesmuysimila aladadapo elmodelodePhong,es o esdebidoaqueelmodelodeBlinnsecompo acomoelmodelodePhongexcep opa aángulos g azing.Enes osánguloselmodelop esen a e lexioneso ‐specula ,esdeci ,desplazadaslige amen e unosg adosdelao ien acióndel ayoespecula .Dees asimulaciónsepuedededuci quehaypocos ayosquees énce canosalasupe icie,nohaymuchosángulosg azing,conloqueelmodelose compo acasicomounmodelodePhong. Comosehadichoconan e io idadlacon ibuciónmásdes acadaeslaquese e ie eauna única e lexión,comopuede e seenlasiguien e igu a. Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   101  Figu a4.25.Respues aalimpulso empo alpo núme ode e lexionesconBlinnpa aelejemplo1 RESPUESTAENFRECUENCIA Comosehacomen adoan e io men e,alnohabe demasiadosángulosg azingelmodelose compo acasidelamisma o maqueeldePhong,po loquela espues aen ecuenciaes p ác icamen eidén icaaladelmodelodePhong.Enes ecasoelanchodebandadelcanala3dB onda los85MHz(Figu a4.27). Figu a4.26.Magni udy asedela espues aalimpulsocon Blinnpa aelejemplo1 Figu a4.27.Magni udno malizadayanchodebandaa3 dBconBlinnpa aelejemplo1 020 40 60 80 100 120 0 0.5 1 1.5 2 2.5 x 10-7 Tiempo (ns) h( ) pa a nº de e lexiones 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -70 -65 -60 Magni ud (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -400 -200 0 Fase [Radianes] F ecuencia [He zios] Fase 00.5 11.5 22.5 x 109 -8 -6 -4 -2 0 Magni ud no malizada (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud no malizada 0246810 12 x 107 -4 -3 -2 -1 0 X: 8.499e+07 Y: -3.001 Magni ud No malizada (dB) F ecuencia [He zios] Ancho de Banda del Canal a 3dB Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  102 4.5.2.5. ModelodeLa o une Comoenlosejemplosan e io es,hemosmodi icadolospa áme osdel echoyelsuelo, dejandoel es odesupe iciescomoLambe ianaspu as.Pa aelmodelodeLa o une, an oel echo comoelsuelo end ánunospa áme osuo osen uncióndelángulodeincidencia,comopuede e se enlasiguien e abla. Hayque ene encuen aqueelángulodeincidencialohemosmedidodesdelasupe icieal ayoinciden e.Pa aángulosdeincidenciaenel angode0°a35°,elmodelosecompo ade o mamuy especula .Enes oscasoshemos ijadoladi ec i idadespecula deBlinna150siel ayoespecula noes e o e lexi ooa40siel ayoes e o e lexi o.Enángulosin e mediosde35°a65°,elmodelose compo aalgomenosespecula comopuede e seenlospa áme os.Pa aángulosce canosala no malelmodelosecompo ade o madi usacasipe ec a. PARÁMETROSDELMODELO Pa áme os 0°<θinc<35⁰ 35°≤θinc<65⁰ 65°≤θinc<90⁰ Re lec ancia di usa 111 111 111 111 0.30.60.9 0.30.60.9 Di ec i idad Especula  111 111 111 111 63.818.63 63.818.63 Di ec i idad Especula Blinn 111 111 111 111 Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   103 40/15020/701 40/15020/701 Po cen aje e o e lexi o 60%20%0% Tabla4.15.Pa áme osdelmodelodeLa o unepa aelejemplo1 RESPUESTATEMPORAL Comopuede e sela espues aalimpulsoesalgomáses echayconmayo po enciaqueenel casodeun ecin ocon odassussupe iciesLambe ianaspu as.Debidoaloslóbulosespecula esylos lóbuloso ‐specula deBlinn,lapo enciase ámayo ales a másconcen ada.Po ello,pa aángulosde incidenciameno esa65°,los ayosquelleganal ecep o loha ánconmayo po encia.Además,pa a ángulosg azing,meno esa35°,loslóbuloso ‐specula s end ánuníndicededi eccionalidadmayo y po  an ose ánmásp onunciados.  Figu a4.28.Respues aalimpulso empo alpo núme ode e lexionesconLa o unepa aelejemplo1 RESPUESTAENFRECUENCIA La espues aen ecuenciaeslaquesemues aenla igu a4.29.Elanchodebandaa3dBpa a lahabi aciónLambe ianapu aquecuen aconel echoyelsueloconpin u aazulaplicándoleel 020 40 60 80 100 120 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 x 10 -8 Tiempo (ns) h( ) pa a nº de e lexiones 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  104 modelodeLa o uneesdeunos76Mhz(Figu a4.30).Elaumen odelanchodebandacon espec oa Lambe sedebeaqueexis emayo ene gíaenlos ayosdi ec osqueenlos e o e lexi os,esdeci , los ayosespecula escon ibuyenconmáspo enciaquelos e o e lexi os.Elanchodebandaes in e medioen eeldePhongyel e o e lexi o.  Figu a4.29.Magni udy asedela espues aalimpulso conLa o unepa aelejemplo1  Figu a4.30.Magni udno malizadayanchodebandaa3 dBconLa o unepa aelejemplo1  Enes a ablase esumenlospa áme osu ilizadospa apa ame iza cadamodeloysuancho debandaa3dBpa aelejemplodecon igu ación is oan e io men edeunenlaceno‐LOS. LAMBERTPHONG PHONG RETRORREFLEXIVO BLINN LAFORTUNE 0°<θi<35° 35°≤θi<65° 65°≤θi<90° Re lec anciadi usa   1111111 1111111 1111111   1111111   10.30.30.30.30.60.9   10.30.30.30.30.60.9 Di ec i idad Especula  111111 111111 111111 111111 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -100 -90 -80 -70 -60 Magni ud (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -400 -300 -200 -100 0 Fase [Radianes] F ecuencia [He zios] Fase 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -40 -30 -20 -10 0 Magni ud no malizada (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud no malizada 0246810 12 x 10 7 -4 -3 -2 -1 0 X: 7.605e+07 Y: -3 Magni ud No malizada (dB) F ecuencia [He zios] Ancho de Banda del Canal a 3dB Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   111 RESPUESTAENFRECUENCIA Comopuede e seenla igu a4.37,pa aelmodelodePhongelanchodebandaa3dBesde unos15MHz,po loquehadisminuidounos2MHzcon espec oalmodelodeLambe .Enes ecaso,a pesa dequeelpicomáximodela espues aenel iempoaumen aenpo encia(pa aun iempode20 ns, igu a4.34)suanchoesmuybajoypo  an o ienepocaene gía o al.Debidoaquelamayo pa e delaene gíalacon ienenlascomponen esque andesdeun iempode30nsa60ns,sonesas componen eslasquesonsigni ica i asylasque ijanelanchodebandaa3dB,aunquesupo enciasea meno queladelpicomáximo.Comopa aamboscasos,conelmodelodeLambe yconelmodelode Phong,esascomponen essigni ica i assonmuysimila es( igu a4.34)elanchodebandaa3dBse á casiidén ico.  Figu a4.41.Magni udy asedela espues aalimpulso pa aelejemplo2conPhong  Figu a4.37.Magni udno malizadayanchodebandaa3 dBconPhongpa aelejemplo2  4.5.2.3. ModelodePhongRe o e lexi o Enes asi uación,comoenladean es,hemoscambiadola e lec anciadi usadelasupe icie es eyoes edelahabi aciónpa alacon igu aciónChaciendoqueapa ezcan e lexionesespecula esen es assupe icies.Pa aelmodelodePhong e o e lexi o,hemosde e minadoqueladi ec i idad especula delapa edes eyoes eseamayo auno,conc e amen en=50(comoenelmodelode Phong)yademássehaañadidoqueunpo cen ajedeesas e lexionesespecula essean e o e lexi as, seha ijadoesepo cen ajea20%.Es oimplicaqueelmodelosecompo eespecula men eenesas 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -85 -80 -75 -70 Magni ud (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -400 -300 -200 -100 0 Fase [Radianes] F ecuencia [He zios] Fase 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -15 -10 -5 0 Magni ud no malizada (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud no malizada 00.5 11.5 22.5 33.5 44.5 x 10 7 -10 -5 0 X: 1.503e+07 Y: -3.009 Magni ud No malizada (dB) F ecuencia [He zios] Ancho de Banda del Canal a 3dB Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  112 supe iciesyqueel20%deesos ayosespecula es iajenenladi ección e o e lexi a,esdeci , desplazadosdos eceselánguloque o malano malconel ayoespecula ,o ien ándoseenladi ección opues aalespecula ;compo ándosedees amane a e o e lexi amen e. PARÁMETROSDELMODELO Pa áme os  Re lec anciadi usa  1 1 0.3  0.3  1  1 Di ec i idadEspecula  1 1 50 50 1 1 Po cen aje e o e lexi o 20% Tabla4.20.Pa áme osdelmodelodePhongpa aelejemplo2 RESPUESTATEMPORAL Acon inuaciónsemues ala espues aalimpulso empo alsin ep esen a elimpulsoLOS,es deci , e emosla espues aalimpulsopa alasdi e en es e lexiones.La igu a4.38 ep esen ala espues aalimpulsodesglosadasegúnelnúme ode e lexiones. Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   113  Figu a4.38.Respues aalimpulso empo alpo núme ode e lexionesconPhongRe o e lexi opa aelejemplo2  RESPUESTAENFRECUENCIA La espues aen ecuenciadelahabi acióneslaquesemues aacon inuación. Figu a4.39.Magni udy asedela espues aalimpulso conPhongRe o e lexi opa aelejemplo2 Figu a4.40.Magni udno malizadayanchodebandaa3 dBconPhongRe o e lexi opa aelejemplo2  020 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4 5 6 7 8x 10 -9 Tiempo (ns) h( ) pa a nº de e lexiones 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -85 -80 -75 -70 Magni ud (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -400 -300 -200 -100 0 Fase [Radianes] F ecuencia [He zios] Fase 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -15 -10 -5 0 Magni ud no malizada (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud no malizada 00.5 11.5 22.5 33.5 44.5 x 10 7 -10 -5 0 X: 1.561e+07 Y: -3 Magni ud No malizada (dB) F ecuencia [He zios] Ancho de Banda del Canal a 3dB Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  114 Elanchodebandaa3dBpa a20%de ayosespecula es e lejadosde o ma e o e lexi aes de15.6MHz.Silocompa amosconelanchodebandaob enidopa aelmodelodePhong emosque p ác icamen eno a ía,aligualqueconelmodelodeLambe .Lapa equecon ibuyealanchode banda,laquecon ienelamayo pa edelaene gíaesmuysimila . Aumen andoelpo cen ajede e o e lexiónal50%ob enemoslossiguien es esul ados:  Figu a4.41.Compa acióndelmodelodePhongRe o e lexi ocon20%y50%de ayos e o e lexi os La igu a4.41mues ala espues aalimpulsopa aun20%yun50%de e o e lexión.Como se e,alaumen a elpo cen ajede ayos e o e lexi oselpicomáximodela espues aalimpulso disminuyeenpo encia,excep uandolaúl imapa edelag á icaqueeslaque ealmen econ ibuyeen elcálculodelanchodebandaa3dB.Comoes apa ese einal e adaenamboscasos,elanchode banda esul an ese ácasiidén ico.Laúl imapa edelag á icaeslaquese e ie eamásdeuna e lexión.Esposiblequesilos ayos omano ocamino,puedequeel ayoquean e io men ellegaba enunsolo ebo eaho aes elohagaendosomás,oinclusoquenisiquie aseacap adopo el ecep o , espo elloquelapo enciase e educidaalaumen a elpo cen ajede ayos e o e lexi os.Haymás ayos e asadosenel iempoyconmenospo encia. 010 20 30 40 50 60 0 1 2 3 4 5 6 7 8x 10 -9 Tiempo (ns) h( ) o al desde LOS Re o e lexion = 20 % Re o e lexion = 50 % Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   115  Figu a4.42.Respues aalimpulso empo alpo  e lexionesconPhongRe o e lexi opa aelejemplo2con Re o e lexion=50% RESPUESTAENFRECUENCIA Comosepuede e enla igu a4.43,elanchodebandaa3dBpa aunpo cen ajedel50%de ayos e o e lexi osaumen aa16.9MHz.Es opuededebe seaquedebidoaquelos ayos eco en o oscaminosmásla gos,lleganmása enuados,pudiendoqueda inclusopo debajode3dB.Esas componen eses ánmuy educidasenla espues aalimpulso empo al.Asíbien,al a a sedeun sis emaLOS,los ayosespecula es,que ienenunal ocon enidoenpo encia,puedenllega al ecep o  de o mamásdi ec aqueunsis emano‐LOS,po  an o,silleganal ecep o lohacenconunaene gía mayo .Po esoelanchodebandaaumen aapesa dequecomo imosenla igu a4.42la espues aal impulso ienemeno po encia. 020 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4 5 6x 10 -9 Tiempo (ns) h( ) pa a nº de e lexiones 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  116  Figu a4.43.Magni udno malizadayanchodebandaa3dBpa aelejemplo2conPhongRe o e lexi ocon Re o e lexion=50% 4.5.2.4. ModelodeBlinn Pa aes asi uaciónaplica emos an oenlapa edes ecomoenlaoes eelmodelodeBlinn,el es osecompo a ádi usamen e.Hemoscambiadola e lec anciadi usadelasupe iciees eyoes ede lahabi ación,haciendoqueapa ezcan e lexionesespecula esenes assupe icies.Asímismola di ec i idadespecula delasmismaslahemos ijadoa50,es oha áqueelmodelosecompo emuy especula men eenesassupe icies.Po úl imo,pa aelcasodelas e lexioneso ‐specula delmodelo deBlinnseha ijadosudi ec i idadespecula a50.Lospa áme osu ilizadosenlasimulaciónsonlos quesemues anenlasiguien e abla. PARÁMETROSDELMODELO Pa áme os  Re lec ancia di usa 1 1 0.3 0.3 1 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -20 -15 -10 -5 0 Magni ud no malizada (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud no malizada 00.5 11.5 22.5 33.5 44.5 5 x 10 7 -10 -5 0 X: 1.692e+07 Y: -3.008 Magni ud No malizada (dB) F ecuencia [He zios] Ancho de Banda del Canal a 3dB Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   117 1 Di ec i idad Especula  1 1 50 50 1 1 Di ec i idad Especula  Blinn 1 1 50 50 1 1 Tabla4.21.Pa áme osdelmodelodeBlinnpa aelejemplo2 RESPUESTATEMPORAL Comopuede e sela espues aalimpulsoesmuysimila aladadapo elmodelodePhong,es o esdebidoaqueelmodelodeBlinnsecompo acomoelmodelodePhongexcep opa aángulos g azing.Enes osánguloselmodelop esen a e lexioneso ‐specula ,esdeci ,desplazadaslige amen e unosg adosdelao ien acióndel ayoespecula .Dees asimulaciónsepuedededuci quenoexis eno haypocos ayosinciden esquees énce canosalasupe icie,nohaymuchosángulosg azingque lleguenal ecep o ,conloqueelmodelosecompo adelamismamane aqueunmodelodePhong. Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  118  Figu a4.44.Respues aalimpulso empo alpo núme ode e lexionesconBlinnpa aelejemplo2 RESPUESTAENFRECUENCIA  Figu a4.45.Magni udy asedela espues aalimpulso pa aelejemplo2conBlinn  Figu a4.46.Magni udno malizadayanchodebandaa3 dBpa aelejemplo2conBlinn  Comopuede e seenla igu a4.46,enelcasodelmodelodeBlinnelanchodebandada3dBes exac amen eigualqueelanchodebandaob enidoaplicandoelmodelodePhong,es oesdebidoaque 020 40 60 80 100 120 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1x 10 -8 Tiempo (ns) h( ) pa a nº de e lexiones 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -85 -80 -75 -70 Magni ud (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -400 -300 -200 -100 0 Fase [Radianes] F ecuencia [He zios] Fase 00.5 11.5 22.5 x 10 9 -15 -10 -5 0 Magni ud no malizada (dB) F ecuencia [He zios] Magni ud no malizada 00.5 11.5 22.5 33.5 44.5 x 10 7 -10 -5 0 X: 1.504e+07 Y: -3.035 Magni ud No malizada (dB) F ecuencia [He zios] Ancho de Banda del Canal a 3dB Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal   119 nohaycasiángulosg azing,quesonlosquehacen a ia lao ien acióndel ayoespecula enelmodelo deBlinn.  4.5.2.5. ModelodeLa o une Comoenlosejemplosan e io es,hemosmodi icadolospa áme osdelasupe iciees eyla oes e,dejandoel es odesupe iciescomoLambe ianaspu as.Pa aelmodelodeLa o une,dichas supe icies end ánunospa áme osuo osen uncióndelángulodeincidencia,comopuede e seen lasiguien e abla. Hayque ene encuen aqueelángulodeincidencialohemosmedidodesdelasupe icieal ayoinciden e.Pa aángulosdeincidenciaenel angode0°a35°,elmodelosecompo ade o mamuy especula ,sob e odoenángulosce canosalg azingyaquese ijaladi ec i idadespecula deBlinna 150siel ayonoes e o e lexi ooa40siel ayoes e o e lexi o.Enángulosin e mediosde35°a 65°,elmodelosecompo ade o mamenosespecula comopuede e seenlospa áme os.Pa a ángulosce canosalano malelmodelosecompo ade o macasidi usa. PARÁMETROSDELMODELO Pa áme os 0°<θinc<35° 35°≤θinc<65° 65°≤θinc<90° Re lec ancia di usa 111 111 0.30.60.9 0.30.60.9 111 111 Di ec i idad Especula  111 111 63.818.63 63.818.63 111 Capí ulo4.Es udioysimulacióndelcanal  120 111 Di ec i idad Especula Blinn 111 111 40/15020/701 40/15020/701 111 111 Po cen aje e o e lexi o 60%20%0% Tabla4.22.Pa áme osdelmodelodeLa o une  RESPUESTATEMPORAL  Figu a4.47.Respues aalimpulso empo alpo núme ode e lexionesconLa o unepa aelejemplo2 Sisupe ponemosla espues aalimpulsodeLambe yLa o une, igu a4.48,sepuede e  comoelmodelodeLa o unepie deunpocodepo encia. 020 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4 5 6 7x 10 -10 Tiempo (ns) h( ) pa a nº de e lexiones 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Capí ulo5.Redesdeiluminaciónpa aVLC  127 5.2.2. ModulaciónSC(SingleCa ie ) Es amodulaciónesuna a ian equehasu gidodelaOFDM,endondeenp incipio,su g andi e encia adicaenquesólohaceusodeunapo ado apa a ansmi i losda os,aunque exis endi e sas a ian esdees amodulación,enlascuales,enalgunase ealiza mul iplexaciónen ecuenciaypuedepa ece sebas an eaunaOFDM. Debido ambiénaqueenlaOFDMesnecesa io abaja enzonalinealdelLEDpa a ob ene buenos esul adosdebidoasual oni eldepo enciamedia,su gelaopcióndeusa la SingleCa ie conecualizacióneneldominiodela ecuencia(SCFDE),yaquenoexige an os equisi osenes esen ido.Además,seconside aunamuybuenaal e na i aalusodela OFDM,sob e odo,encanalesal amen edispe si ospa acomunicacionesinalámb icasde bandaancha.Po o olado, ambiénhayque ene encuen aquesuimplemen aciónesmás sencillaqueladelaOFDM, an oenelcálculodelaFFTeIFFTcomodel es odep ocesado. Sehap obado,enes os abajos,una a iacióndelaSCFDEque ieneunbajoni elde po enciamedia,ademásdeunaimplemen aciónmuchomássencilla,sob e odo,enel ansmiso ,yaqueloscálculoscomplejos,se ealizanenel ecep o ,incluyendolaFFTyla IFFT.Dicha a iaciónsedenominaSCFDEdescompues aencuad a u aóp ica(DQO‐SCFDE). Sebasaengene a laseñalmoduladaa a ésdelasmues as ealesopa esylas imagina iasoimpa es,in i iendoelsignode odaslasmues asnega i as,encasodeque exis an.Sinohubie amues asnega i as,se ellenanlasseñalesSI‐ ySQ‐ conce os, añadiendo inalmen eunp e ijocíclicoacadabloquepa aelimina lain e e enciaen elos mismos. Semues aenla igu a5.5eldiag amadebloquesdelmodulado ,dondeseap ecia cla amen equelacomplejidaddecálculo esideenelladodel ecep o ,pues oqueesdónde se ealiza an olaFFTcomolaIFFTyel eo denadodelasseñalesyqueel ansmiso sebasa enunmodulado I‐Q, alycomoseexplicóconan e io idad.[Acola se11] C   C apí ulo5.Re d Las en aj a  N l a  E c  S  A e Co  R  E  E i n SeñalD Q ex o,se ap ecia  (audio)y noson n conside a d esdeilumin a Fi g a sydes en a N onecesi a a OFDM. E sunabu e omunicacio n uimplemen A pesa de e mpleada. nc e andop R educelapo E slaimplem e E s ápensad a n ensidady d Q O‐SCFDE:p ealiza on m ladi e enc i sólocon al n ulasypo l a blemen e. a ciónpa aVL C g u a5.5.Esque a jasdelaSC abaja esp e e naal e n a n esinalámb aciónesm á lasmúl ipl e a alaDQO‐ S enciamedi a e n aciónmá s a pa acomu d e eccióndi a aes am o m edidasco n i aenlam o o esposi i o o an o, a n C  128 madelamodu FDEson: e cí icamen e a i aala icas. á ssencillaq u e s en ajas S CFDE: a con espec s sencillade nicaciones ó ec a(IM/D D o dulación,a n una chi o o dulaciónal o s( ex o),y a n olaseñal laciónDQO‐SC e enlazona OFDMe n u eladelaO F quep ese n oalaOFD M laSCFDE. ó p icas,con D ). demásdel a deaudio. E ansmi i  a quedees a enel iem p FDE linealdelLE n canales F DM. n a,aúnno M yalaSCF D la iloso ía d a sp uebas E s o uenec e da oscon a mane a,la p ocomoel e D,adi e en dispe si os escomún m D E. d emodulaci conel ich e e sa iopa a alo esneg sseñalesSI ‐ e spec oca m  ciade pa a m en e ónen e ode pode  a i os ‐ ySQ‐ m bian   écni com b und a de in D du a n de2 / subp o  5.2.3. Lamodula cademul b inanenel a men alde eenlasigui e D onde n eel iemp o / T,mien a s o ado asa d Fi g F i Mod u ciónOFDM iplexadom  ansmiso OFDMesq e n e ó mul a yson l o T.EnlaF D s queenO d yacen ess e g u a5.6.Señal i gu a3.Espec u laciónOF D (mul iplexa c ul ipo ado pa a o m uelassub p a : l as ecuenc i D Mcon enci o FDMlase p e ano ogon 129 moduladaen D odelaseñal D D M(O hog c iónpo di a.Múl iple s m a uncom p o ado ass o i asdelassu o nallasepa p a aciónes ales.Como Capí ulo D QO‐SCFDE( o D QO‐SCFDE( o o nalF equ e isiónde e c s subpo a d pues ode o no ogon a (5.2 ) bpo ado a s aciónen e de1/T,qu e sepuedeo b 5.Redesdeil o z). o z). e ncyDi isi o c uenciaso d o asdep o al acapaci d a lesen ec u )  s ,quesesu p subpo ad o e eselmín i b se a enl uminaciónp a   o nMul ipl e ogonales), e o cacapacid a d ad.Elco n u encia,loc u p oneno og o o asadyacen i mopa aq u asiguien e a aVLC e xing) e suna a dse n cep o u alse o nales eses u elas igu a Capí ulo5.Redesdeiluminaciónpa aVLC  130 quemues alacompa aciónen eelespaciadoen esubpo ado asenloscasosdeFDMy OFDM,elespec odees assesupe pone,po loqueconOFDMsemejo alae iciencia espec al.[Mos a a11]  Figu a5.8.Compa aciónen eelespaciadoen esubpo ado as(FDM sOFDM). Losda ossedi idenen a ios lujosocanalesenpa alelo,unopa acadasubpo ado a, ycadasubpo ado asemodulaconuna écnicacon encionalcomoQAMoPSKa elocidades bajas.Los lujosdeda osqueseconsiguensonsimila esaunamodulaciónmonopo adodo a delmismoanchodebandadelconjun o. La écnicaOFDMseu ilizaencomunicacionesdigi alesdebandaancha, an ocuandoes conmediosinalámb icoscomoconguíasóp icasome álicas,enaplicacionesdel ipo: ele isióndigi al,comunicacionesmó iles,di usióndeaudioyaccesodebandaancha. Sup incipal en ajaes ibaensucapacidadpa a unciona bajocondicionesquese ían p oblemá icaspa ao as ó mulas.LaOFDMsopo abienladis o siónpo a enuaciónen ecuenciasal asenloscablesme álicosylasin e e enciasydes anecimien oo adingpo  mul ip opagación,sinnecesi a complejosecualizado es.    Enel man e di e e lalu m Com o que a Lamodu l es ánda I E e aimpe ce p e nciadeo o m ina ianol o Elesque m o sepuede o a c úansob e l aciónColo  E EE802.15. 7 p iblea a é o sesquema s o ha á luc u a m adeuso d o bse a la m e laco ien e Figu a5.9. Figu a5.10 . Shi Keyin g 7 sep opon e é sdela a i a s demodula a ,loqueli m d elamodul a m odulación c e depola iza c 131 Señalmodula d . Espec odela g esunesq u e elusode a cióndelcol cióndein e n m i alose ec a ciónCSK[ M c odi icalosd c ióndecad a Capí ulo d aenOFDM señalOFDM u emadem o es amodul a o delaluz e n sidad,CSK g osdebidos a M on ei o13] a osa ans a ledqueco n 5.Redesdeil 5.2. 4 o dulaciónes p a ciónque e mi idapo  u g a an izaqu a lpa padeo seobse a mi i enun e n o maeldi o uminaciónp a   4 Modulaci ó p ecí icopa a ansmi eda u nled ipo R elain ensi d o licke ing. enla igu a e spaciodec o o doled ipo a aVLC ó nCSK a VLC. osde R GB.A d adde 5.11. o lo es RGB. Capí ulo5.Redesdeiluminaciónpa aVLC  132 Figu a5.11.Diag amadeunenlaceVLCusandomodulaciónCSK Cones oseconsigueunacombinacióndecolo esenla ansmisióncuyain eg ación enelojohumanop oduceele ec ode isióndelcolo blanco(iluminación)odeuncolo  uni a io.Es ee ec osemues aenla igu a6.12dondeapa i delacombinacióndeunos pun osdecolo conc e osenelespacioCIEdecolo es,seob ieneunamediac omá icaque se íaelpun oenelcen odeldiag ama.   Figu a5.12.Ejemplodemodulaciónenelespacioc omá icoxy.  Es amodulación ueobje odees udiodu an eel abajodeTesispa asuaplicacióna edesdesenso esusando ecep o esCCDpa alacap acióndelain o mación.Sinemba go, debidoalacomplejidaddeimplemen acióndelascáma as ecep o asenlosnodossenso es, seop ópo no ealiza unaimplemen acióndelamodulación.Sinemba go,den odelg upo dein es igacióndelIdeTICsíseha ealizadounes udio eó icodeunmé odoquesimpli ique la ecepcióndelasseñalesCSKencáma as ipoCCD[Delgado14].  Capí ulo5.Redesdeiluminaciónpa aVLC  133 5.3.EjemplosdeenlacesVLCdemedia elocidad DebidoalacomplejidaddelasmodulacionesDQO‐SCFDEyOFDM,sob e odoala ho ade ealiza  ecep o esadecuados,enes aTesisse anaconside a lasmodulacionesPPM yCR‐PPMpa ala ealizaciónp ác icadeenlacesdemedia elocidadque engancomoemiso  óp icounalámpa abasadaenledesqueemi anenlongi udesdeonda isibleyenconc e o o madaspo diodosledblancos(WLED).Sehanp opues o esdesa ollosbásicosdóndelos dosp ime ossóloconside anelcanaldebajadaVLCyun e ce supues oconenlacedesubida enin a ojo.Pa aes eúl imocasosegene óuna eddesenso esqueescon oladapo un nodocoo dinado queinicialacomunicaciónylape icióndeda osalossenso esdela ed.  5.3.1Sis emap opues oconcodi icaciónPPM Unp ime casodeusodelasmodulacionesmencionadasseexponeenla ealización deunacomunicacióndeaudiodigi ales é eopo mediodeunalámpa adeledesblancosyun ecep o  o madopo un o o‐ ecep o enca gadode ecibi ydecodi ica losda os.Apa i  deaquíse ealizaunadi e enciaciónpo canalenla ecepción,po loquesedemues ala ansmisióndedi e en escanalesdeda osylaco ec asepa acióndelosmismosenla ecepción.P incipalmen e,es adi e enciaciónenlosnodos ecep o esnospe mi ees ablece  unacomunicación,yanosolodeaudio,sinodeda ossi uesenecesa io, ansmi iendoenla misma amadeda osin o maciónde a ioscanalesindependien essinqueexis a solapamien oenla ecepción. Enla igu a5.14,seobse aundiag amadebloquesdelsis emadecomunicaciones implemen adoconloquesein en ada una isióngene aldel uncionamien odelmismo.  Figu a5.13.Implemen acióndesis ema Capí ulo5.Redesdeiluminaciónpa aVLC  134  Figu a5.14.CasodeusodePPMenenlaceVLC Elalcancedelsis emap opues osehaes ablecidoen o noa1mconluzdeambien e yaun1,25mconausenciadeluz.Losda osexpues osan e io men esonpa auna ecepción óp imadelospulsosquecomponenlamues a.Elalcancepuedeaumen a semásconel incon enien ede ecibi lospulsosa enuadosycone ec osnodeseados.  Figu a5.15.Sis ema uncionandoa1me odesepa aciónconluzambien e  Capí ulo5.Redesdeiluminaciónpa aVLC  135 Enla igu a5.16,seobse ala a iaciónenlos alo es empo alesdelospulsosque comp endenlacodi icaciónPPM.Po lo an o,yes ableciendounaco ec asinc onización, quedademos adolaposiblecomunicación.Noobs an e,pa alaco ec a isualizaciónse exponenalgunas igu asquedemues anlacomunicaciónsimul áneaylaco ec a ecepción delosda os.   Figu a5.16.Funcionamien odelsis emap opues o  Aunqueelanchodebandaocupadopo lacodi icaciónPPMeseldoblequeenbanda base,sehain en adoajus a los iempodondelalíneaes aennulo(bi sdees ados)pa aque la ecuenciademues eonobaja ade8Khz.Los alo es inalesde ecuenciademues eose encuen anen e8y10Khz.Es osuponeuna elocidadde ansmisiónde180Kbi s/s.  5.4Sis emap opues oconcodi icaciónCR‐PPM Den odees alínea,du an eel abajo,se a ólaposibilidadde ansmi i unaseñal de ídeocodi icadaenMPEG‐2a a ésdela ecnologíaVLC,po unenlacededa osdeal a elocidadde2Mbpscomomínimo.Laseñalde ídeose áen iadadesdeuno denado ,con unso wa equepe mi aimplemen a unse ido de ídeoempleando amasUDPa a és deuna edE he ne conuna asaap oximadade10Mbps.Elsis ema ecogedichas amasy las een íaa a ésdeunenlacesínc onoalsis ema ecep o ,que,asu ezlas uel ea Capí ulo5.Redesdeiluminaciónpa aVLC  136 encapsula en amasE he ne que analclien ede ídeo.Elenlacese ieseimplemen asob e elcanalóp ico isible, o madopo unalámpa adeledesen isibleyun ecep o óp ico.  Figu a5.17.A qui ec u adelsis ema Pa alaco ec a ansmisióndees osda osenmodosínc onoesnecesa iop ocede ala modulacióndelosmismos.Dadaslasca ac e ís icasdelcanal,sehaop adopo una modulaciónpo posicióndepulso(CR‐PPM).Esdeci ,seimplemen aunmóduloin e azen e la edE he ne con encionalyelemiso / ecep o óp ico.O adelase apas undamen alesdel sis emaesladecon olde lujoadicional.Es osedebeaquedesdela edE he ne lepueden llega aldisposi i oda oshas aa10Mbps,de o maasínc ona,mien asquelosledessólo ansmi enpo elcanaldebajadaun lujosínc onocons an ede1Mbps,loqueexigi íaoun g anbu e ,olaconsiguien epé didadeda os. Enla igu a5.18sep esen aeldiag amadebloquesdelsis emadesa ollado.Desdeel PCseusaunp og amapa aemi i el ídeopo uncablede ed.Las amasE he ne que anspo an ídeocodi icadoenMPEG2con asadebi cons an e, ieneun amaño ijode 1370by es,deloscuales46sepe enecenalasdis in ascabece asE he ne ,IPyUDP,ylos es an es1316seco espondenconelpayloadoin o macióndela amaUDP, igu a5.19.En es os1316by es,secodi ican7paque esTS,o“Flujode anspo eMPEG‐2",de188by es cadauno.Los es an es46by esseusandecabece a.Encada amasepod íaempaque a  máspaque esTS,mejo andolae icienciadela ed,sinemba go,ele ec oji e [Simpson08]se inc emen a.