Caracterización del canal de radiocomunicaciones para la banda de frecuencias de UHF en entornos de interior y agrícolas de plantación de cítricos
[SPA] Esta tesis doctoral tiene como objetivo el desarrollo e implementación de modelos de propagación teórico-experimentales en las bandas de frecuencia UHF y milimétricas, aplicables a entornos interiores y agrarios, con un enfoque específico en plantaciones de cítricos. En entornos interiores, se han realizado medidas de banda estrecha en un pasillo utilizando tecnologías heterogéneas (NB, LoRa, Zigbee y 5G) a 868 MHz para analizar la caída de potencia y la tasa de error de bits (BER). Se han propuesto varios modelos de ajuste, destacando que el modelo FI (Floating Intercept) ha mostrado mejor ajuste a los datos experimentales, mientras que el modelo CI (Close-in) se ha ajustado con mayor precisión al comportamiento físico de la propagación. Se ha establecido una correlación entre la potencia recibida y la calidad de la señal (BER y SS-RSRQ), permitiendo crear modelos empíricos que permiten predecir la relación entre ambos parámetros. Además, se ha llevado a cabo un estudio del Perfil de Retardo Angular de Potencia (PADP) mediante dos enfoques: uno con antena direccional giratoria y otro con beamforming V-UCA (Virtual-Uniform Circular Array) en una antena omnidireccional, logrando diferenciar contribuciones multicamino y obteniendo un ancho de haz de 4 grados a partir de una antena omnidireccional. En entornos agrarios, se ha realizado la caracterización dieléctrica de hojas de limonero mediante un método resonante y un proceso de triturado, estableciendo la relación entre su permitividad y su contenido de humedad (Moisture content, MC). Los resultados validaron el uso del modelo teórico de Ulaby y El-Rayes, permitiendo modelar matemáticamente el comportamiento dieléctrico de las hojas. Posteriormente, se ha propuesto un modelo teórico para estimar la pérdida de trayecto en plantaciones de limoneros bajo condiciones LoS en las bandas 5G NR n1 y n3 (2100 MHz y 1800 MHz). Este modelo incluye las contribuciones directas y reflejadas desde el suelo y los ´arboles, obteniendo un ajuste satisfactorio con las medidas experimentales realizadas en una plantación de limoneros con configuración de calle, con un RMSE de 1,02 para 1800 MHz y 1,64 para 2100 MHz. Como resultado, esta tesis ha desarrollado un framework teórico y experimental para modelar la propagación en entornos interiores y agrícolas con configuración en forma de pasillo o calle. Los modelos propuestos contribuyen a la mejora en el diseño de redes inalámbricas en estos escenarios, siendo aplicables en la planificación de redes IoT y sistemas de telecomunicaciones en entornos confinados y proporcionando herramientas para la optimización y sensorización en la agricultura 4.0.[ENG] The objective of this doctoral thesis is the development and implementation of theoretical experimental propagation models in the UHF and millimeter frequency bands, applicable to indoor and agricultural environments, with a specific focus on citrus plantations. In indoor environments, narrowband measurements have been performed in a corridor using heterogeneous technologies (NB, LoRa, Zigbee and 5G) at 868 MHz to analyze the power drop and bit error rate (BER). Several fitting models have been proposed, highlighting that the FI (Floating Intercept) model has shown the best fit to the experimental data, while the CI (Close-in) model has been more accurately adjusted to the physical behavior of the propagation. A correlation between received power and signal quality (BER and SS-RSRQ) has been established, allowing the creation of empirical models that allow predicting the relationship between both parameters. In addition, a Power Angular Delay Profile (PADP) study has been carried out using two approaches: one with a rotating directional antenna and the other with V-UCA (Virtual-Uniform Circular Array) beamforming in an omnidirectional antenna, achieving differentiated multipath contributions and obtaining a beamwidth of 4 degrees from an omnidirectional antenna. In agricultural environments, the dielectric characterization of lemon tree leaves has been carried out using a resonant method and a crushing process, establishing the relationship between their permittivity and their moisture content (MC). The results validated the use of the theoretical model of Ulaby and El-Rayes, allowing to mathematically model the dielectric behavior of the leaves. Subsequently, a theoretical model has been proposed to estimate path loss in lemon tree plantations under LoS conditions in the 5G NR n1 and n3 bands (2100 MHz and 1800 MHz). This model includes direct and reflected contributions from the ground and trees, obtaining a satisfactory fit with experimental measurements performed in a lemon tree plantation with street configuration, with an RMSE of 1.02 for 1800 MHz and 1.64 for 2100 MHz. As a result, this thesis has developed a theoretical and experimental framework for modeling propagation in indoor and agricultural environments with a corridor or street configuration. The proposed models contribute to the improvement in the design of wireless networks in these scenarios, being applicable in the planning of IoT networks and telecommunication systems in confined environments and providing tools for optimization and sensorization in agriculture 4.0.
Radiocomunicaciones, Antenas, Electromagnetismo, Cítricos, Agricultura
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