Cálculo de PIRE: Conceptos y Definiciones

📡 En nuestro pais 🇨🇺 las Redes de Telecomunicaciones inalámbricas de alta velocidad podrán implementarse en la banda de frecuencias de 2400 MHz. a 2483,5 MHz y 5725 Mhz a 5850 Mhz. de conformidad con las disposiciones del Reglamento para el empleo de los de redes de telecomunicaciones inalambricas de alta velocidead en la banda de 2,4 y 5 GHz (Resolucion 98/2019 dedicándo a proporcionar comunicaciones de datos. En su articulo 34 se plantea que los equipos a importar por personas naturales requieren de una autorizacion tecnica de importacion con caracter no comercial que emite la UPTCER, los cuales deben operar en las bandas de frecuencias de 2400 a 2483.5 Mhz y de 5725 Mhz a 5850 Mhz cuya P.I.R.E maxima de transmision pueda ajustarse de forma que no exeda los 100 mW.
Esto en sentido general no se conoce, ni los usuarios prestan atencion a estos valores, en la mayoria de los casos configuran de forma mecanica los router inalambricos seleccionando o no la region (America, Europa) con valores que estan autorizados en dichas regiones, tampoco es del dominio de los administradores de las redes de datos donde se instalara dicho equipo, y menos a la hora de configurar la potencia de salida con relacion al PIRE autorizado en la licencia de operacion emitida por la UPTCER.

Para ello hemos elaborado un resumen bastante sencillo para conocer como seleccionar la potencia de salida de cualquier equipo con relacion al PIRE autorizado.

Primero empezaremos por conocer cada uno de las unidades de medida a utilizar:

El dBm (a veces también dBmW) es una unidad de medida de potencia expresada en decibelios (dB) relativa a un milivatio (mW). Se utiliza en redes de radio, microondas y fibra óptica como una medida conveniente de la potencia absoluta a causa de su capacidad para expresar tanto valores muy grandes como muy pequeñas en forma corta. Es distina de dBW, la cual hace referencia a un vatio (1.000 mW).

Puesto que se hace referencia a los vatios, es una unidad absoluta, que se utiliza en la medición de potencia absoluta. Por comparación, el decibelio (dB) es una unidad adimensional, que se utiliza para la cuantificación de la relación entre dos valores, tales como la relación señal-ruido.

En audio y telefonía, los dBm típicamente están referenciados con una impedancia de 600 ohmios, mientras que en radio frecuencia, los dBm típicamente están referenciados con una impedancia de 50 ohmios.

La ventaja de utilizar unidades logarítmicas radica en que los cálculos de potencias cuando hay ganancias o atenuaciones se reducen a sumas y restas. Por ejemplo, si aplicamos una señal de 15 dBm a un amplificador con una ganancia de 10 dB, a la salida tendremos una señal de 25 dBm.

Conversión de unidades:

0 dBm es lo mismo que 1 mW. Un aumento de 3 dB representa más o menos doblar la potencia, lo que significa que 3 dBm es casi igual a 2 mW. Con una reducción de 3 dB, la potencia es reducida a la mitad más o menos, haciendo que -3 dBm sea aproximadamente 0,5 mW o 500 µW.

Para expresar una potencia arbitraria P en vatios como x en dBm o vice versa, se pueden utilizar las siguientes expresiones:

\begin{align} x &= 10 \log_{10} \frac{P}{ 1 \mathrm{mW}} \\ x &= 30+10 \log_{10} \frac{P}{ 1 \mathrm{W}} \end{align}

y

\begin{align} P &= 1 \text{mW} \cdot 10^{\frac{x}{10}}\\ P &= 1 \text{W} \cdot 10^{ \frac{ x-30 }{10} } \end{align}

donde P es la potencia en mW o W respectivamente y x es la relacción de potencia en dBm.

Valores típicos de Potencia (dBm) Potencia (W, mW)
80 dBm 100 kW – Potencia de transmisión típica de una estación de radio FM con un alcance de 50 kilómetros.
60 dBm 1 kW = 1000 W – Radiación típica de RF de un horno de microondas. Máxima potencia de salida de RF permitida en emisoras de radioaficionados.
50 dBm 100 W – Radiación térmica emitida por el cuerpo humano. Máxima potencia de salida de RF habitual en las emisoras de radio-aficionados.
40 dBm 10 W – Potencia de transmisión típica de un PLC.
36 dBm 4 W – Salida de potencia típica para una estación de banda ciudadana (27 MHz) en muchos países.
33 dBm 2 W – Máxima salida de potencia para un teléfono móvil UMTS/3G (teléfono de potencia clase 1).Máxima salida de potencia para un teléfono móvil GSM850/900.
30 dBm 1 W = 1000 mW – Fuga de RF típica de un horno de microondas. Máxima salida de potencia para un teléfono celular GSM1800/1900.
27 dBm 500 mW – Potencia típica de transmisión de un teléfono móvil. Máxima salida de potencia para un teléfono móvil UMTS/3G (teléfono de potencia clase 2).
26 dBm 400 mW
25 dBm 316 mW
24 dBm 250 mW – Máxima salida de potencia para un teléfono móvil UMTS/3G (teléfono de potencia clase 3).
23 dBm 200 mW
22 dBm 160 mW
21 dBm 125 mW – Máxima salida de potencia para un teléfono móvil UMTS/3G (teléfono de potencia clase 4).
20 dBm 100 mW – Estándar Bluetooth clase 1, cobertura de 100 m (máxima potencia de salida para un transmisor FM). Potencia típica de un router inalámbrico WiFi.
15 dBm 32 mW – Potencia típica de de transmisión de WiFi en portátiles.
10 dBm 10 mW
6 dBm 4.0 mW
5 dBm 3.2 mW
4 dBm 2.5 mW – Estándar Bluetooth clase 2, cobertura de 10 m.
3 dBm 2.0 mW – El valor exacto es 1.9952623 mW.
2 dBm 1.6 mW
1 dBm 1.3 mW
0 dBm 1.0 mW = 1000 µW – Estándar Bluetooth clase 3, cobertura de 1 m.
-1 dBm 794 µW
-3 dBm 501 µW
-5 dBm 316 µW
-10 dBm 100 µW – Típicamente la máxima potencia que puede ser recibida en una red inalámbrica (-10 a -30 dBm).
-20 dBm 10 µW
-30 dBm 1.0 µW = 1000 nW
-40 dBm 100 nW
-50 dBm 10 nW
-60 dBm 1.0 nW = 1000 pW
-70 dBm 100 pW – Rango típico (-60 a -80 dBm) de potencia recibida en una red inalámbrica (802.11x).
-80 dBm 10 pW
-111 dBm 0.008 pW = 8 fW – Ruido térmico para la banda comercial GPS señal de ancho de banda de canal único (2 MHz).
-127.5 dBm 0.178 fW = 178 aW – Potencia típica recibida de un satélite GPS.
-174 dBm 0.004 aW –  Ruido térmico para un ancho de banda de 1 Hz a temperatura ambiente.
-194 dBm 0.00004 aW – Ruido térmico para un ancho de banda de 1 Hz en el espacio exterior (4 kelvin).
-8 dBm 0 W – La potencia cero no se expresa correctamente en dBm (su valor es menos infinito).

En sistemas de comunicaciones , la Potencia Isotrópica Radiada Equivalente (PIRE) es la cantidad de potencia que emitiría una antena isotrópica teórica (es decir, aquella que distribuye la potencia exactamente igual en todas direcciones) para producir la densidad de potencia observada en la dirección de máxima ganancia de una antena. La PIRE tiene en cuenta las perdidas de la línea de transmisión y en los conectores e incluye la ganancia de la antena. La PIRE se expresa habitualmente en deciBell (dB) respecto a un a potencia de referencia emitida por una potencia de señal equivalente. La PIRE permite comparar emisores diferentes independientemente de su tipo, tamaño o forma. Conociendo la PIRE y la ganancia de la antena real es posible calcular la potencia real y lo s valores del campo electromagnético.

donde:

PT (potencia del transmisor) en dBm , las pérdidas del cable Lc están en dB , y la ganancia de la antena Ga se expresa en dBi, relativos a la antena de referencia isotrópica.

El siguiente ejemplo utiliza dBm, aunque también es corriente utilizar dBW

. Los dB son una forma muy práctica de expresar la relación entre dos cantidades. dBm utiliza una referencia de 1 mW y dBW 1 W.

                           1mW

y