Seção: Tutoriais Telefonia Celular
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Quando o nível de um sinal não pode ser medido com equipamentos próprios em um receptor, ele pode ser calculado por meio de modelos matemáticos determinísticos e/ou empíricos que tentam, por aproximação, simular o comportamento das ondas eletromagnéticas durante a propagação em um determinado meio.
O comportamento da onda no espaço livre foi o primeiro a ser estudado e modelado. O modelo de propagação em Terra Plana surgiu logo após. Ambos se enquadram como determinísticos. Como modelos empíricos, elaborados a partir de resultados obtidos em experimentos, os mais comuns são o de Hata e o Log-Distância.
A seguir, os modelos serão descritos, visando uma melhor compreensão deste tema.
Espaço Livre
Este modelo de propagação é usado para predição da intensidade com a qual um sinal transmitido chega ao seu receptor, quando as duas pontas do enlace apresentam entre elas uma linha de visada não-obstruída por nenhum obstáculo. Sistemas de comunicação via satélite e enlaces de microondas utilizam, tipicamente, a propagação no espaço livre como modelo para cálculo da potência recebida. O modelo diz que a potência que chega ao receptor decai à medida que a distância de separação entre o transmissor e o receptor aumenta. Além disso, fatores como o ganho de ambas as antenas, potência transmitida e perdas sofridas durante a propagação influenciam diretamente no cálculo da intensidade do sinal que é recebido [9].
Terra Plana
O modelo descrito anteriormente ajuda na compreensão por se tratar de um caso particular deste. Este método se aplica às situações mais práticas. Ele também leva em conta a linha de visada entre as duas pontas, como no modelo Free Space. A grande diferença é que o modelo Terra Plana considera para os cálculos as componentes refletidas da onda na superfície terrestre. Ou seja, para determinar o sinal resultante em uma das pontas é necessário conhecer o coeficiente de reflexão. O coeficiente é determinado através de fórmulas e dependerá do ponto de reflexão na superfície da Terra, além da polarização da onda que está sendo refletida. Para encerramento, este modelo não é adotado para grandes distâncias, uma vez que ele não considera em seus cálculos a curvatura da Terra [8].
A seguir, a figura 4 ilustra as duas componentes da onda utilizadas para o cálculo neste modelo: ![]() Figura 4: Propagação da Onda em Terra Plana [8]
Modelo de Hata
O modelo de Hata surgiu com base no modelo de Okumura. Ele funciona para casos em que o sinal transmitido esteja na banda de 150 a 1500 MHz. O Hata, assim como o Okumura, leva em consideração a qualificação do meio: se é rural, urbano ou suburbano. Trata-se de um modelo bem prático, porém subjetivo na hora da escolha da qualificação do meio [9].
Log-Distância
Este modelo de propagação é totalmente relevante neste trabalho, já que ele fará parte da implementação prática, a ser apresentada no tutorial parte II.
O modelo de propagação Log-Distância é baseado em resultados experimentais. Utiliza métodos totalmente diferentes dos modelos anteriores. Ele independe da freqüência do sinal transmitido e do ganho das antenas transmissora e receptora. Além disso, este modelo diz que a potência recebida diminui, em escala logarítmica, com a distância de separação entre Tx e Rx. Para facilitar o entendimento, segue abaixo a equação base do Log-Distância:
Na equação anterior, Pr(d) é a potência recebida em um determinado ponto; Pr(d0) é a potência recebida no ponto referência “d0”, n é o coeficiente de densidade urbanística, d é a distância do ponto desconhecido até uma referência, d0 é a distância do ponto “d0” até o outro ponto referência.
Conforme pôde ser observado, o modelo ainda conta com uma variável n, denominado expoente de perda de trajeto. Isto é, dependendo do meio em que o sinal transmitido se propaga, a variável n poderá assumir diferentes valores. A seguir tem-se uma tabela relacionando o ambiente em que o sinal se propaga e o valor assumido por n:
Tabela 1: Expoente de Perda de Trajeto para Diferentes Ambientes [7]
Percebe-se que, assim como o Hata, o modelo Log-Distância pode ser considerado subjetivo, pois os conceitos de tipo de ambiente não são bem definidos, cabendo a pessoa qualificar o meio de acordo com sua interpretação. Ou seja, o valor de n poderá variar de um cálculo para o outro, dependendo de como quem fez o cálculo avaliou o ambiente.
O modelo, por ser empírico, tem como premissa os valores de potência recebida em um determinado ponto denominado “d0”, além da distância real deste ponto escolhido até a outra ponta. A partir disso, conhecendo a variável n, “d0” e a potência recebida pela ponta em “d0”, torna-se possível então, obter a intensidade do sinal recebido em qualquer outro ponto vizinho de “d0”, com as mesmas características do meio utilizado para o cálculo das premissas [7].
Sendo assim, com base em tudo que foi lido até aqui, o leitor se encontra apto e fundamentado teoricamente para o entendimento da implementação, da metodologia utilizada e para discutir sobre os fatores que podem influenciar na prática.
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