6.2 Camada PHY
6.2.3 Qualidade do sinal
O receptor IF SA636 fornece um indicador de potˆencia muito ´util para verificar a qualidade do sinal, a RSSI. Nos sistemas RF, a RSSI ´e um indicador associado `a potˆencia presente no sinal recebido. De modo a verificar a qualidade do sinal deste sistema, foram utilizados dois transceivers, um em modo emissor, enquanto que outro em modo receptor, em que foi medido o n´ıvel da RSSI no transceiver receptor. A medida do n´ıvel da RSSI foi obtida com recurso `
a ADC do microcontrolador2, em que permitiu deste modo isolar o transceiver receptor de sistemas externos. Assim, para ter um sistema de referˆencia, foram realizadas medi¸c˜oes com ambos os transceivers sobre uma mesa, em que foram retiradas diversas medidas do n´ıvel da RSSI em fun¸c˜ao da distˆancia entre os transceivers. De referir que o transceiver emissor, estava
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As medi¸c˜oes do n´ıvel da RSSI e do PER foram realizadas com o transceiver isolado. Ap´os a medida, guardada na mem´oria do microcontrolador, o transceiver era conectado ao PC e assim feita a apresenta¸c˜ao da medida.
alimentado a partir da porta USB do PC port´atil, devido aos picos de corrente no in´ıcio das transmiss˜oes, mas isolado da rede el´ectrica. A mesa utilizada nesta situa¸c˜ao, era constitu´ıda por um suporte met´alico como mostra a figura 6.23.
Figura 6.23: Sistema de referˆencia. Cen´ario onde foram realizadas as medi¸c˜oes do n´ıvel da RSSI em fun¸c˜ao da distˆancia entre os transceivers.
Os valores retirados para este cen´ario, est˜ao apresentados nos gr´aficos da figura 6.24.
Figura 6.24: Resultados do Packet Error Rate e n´ıvel da RSSI em fun¸c˜ao da distˆancia entre os transceivers no sistema de referˆencia.
Verifica-se at´e uma distˆancia de 25 cm, os transceivers comunicam praticamente sem erros3. Pode-se tamb´em observar o n´ıvel da RSSI referente `a distˆancia dos transceivers. A
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6.2. Camada PHY
partir de 30 cm, o n´umero de pacotes n˜ao recebidos correctamente come¸ca a ter significado, e corresponde a um n´ıvel da RSSI de cerca de 1.15 V. Sendo que a varia¸c˜ao do n´ıvel da RSSI do SA636 corresponde a 10 mV/dB, valor retirado do datasheet do fabricante, a diferen¸ca do sinal recebido a 5 cm e a 35 cm ´e aproximadamente a 35 dB. Este ´e assim o sistema de referˆencia para os pr´oximos resultados.
Na tabela6.2, s˜ao apresentadas as medi¸c˜oes do n´ıvel da RSSI e valores do PER em diversas situa¸c˜oes, bem como a compara¸c˜ao com o sistema de referˆencia.
Situa¸c˜ao N´ıvel da RSSI PER Observa¸c˜oes
Ausˆencia de sinal 1.04 V - Transceiver receptor sobre uma mesa, na ausˆencia de transmiss˜ao. M˜ao E - M˜ao D 1.26 V 0% Transceiver emissor a 3 cm da m˜ao.
Payload: 100 B a 30 kbps M˜ao E - M˜ao D 1.43 V 0% Transceiver emissor a 0 cm da m˜ao.
Payload: 100 B a 30 kbps M˜ao E - P´e E 1.24 V 0% Transceiver emissor a 3 cm da m˜ao.
Payload: 10 B a 30 kbps M˜ao E - P´e E 1.36 V 0% Transceiver emissor a 0 cm da m˜ao.
Payload: 10 B a 30 kbps
P´e E - P´e D - 0% Transceivers por cima do p´e (e sapato). Payload: 10 B a 30 kbps
M˜ao D - Peito 1.16 V - Transceiver emissor a 3 cm da m˜ao. M˜ao E - M˜ao E - 8.38 % Transceivers a 1 cm da m˜ao.
(U1) - (U2) Dois utilizadores em contacto (m˜aos D) Tabela 6.2: Resultados do Packet Error Rate e n´ıvel da RSSI para diversas situa¸c˜oes. Atrav´es do elevado n´ıvel da RSSI, no caso da inexistˆencia de sinal transmitido, conclui-se que o layout da placa, ou do bloco receptor necessita de futuras melhorias, pois de acordo com o datasheet do fabricante, o m´aximo seria 0.5 V nesta situa¸c˜ao.
Atrav´es dos restantes resultados da tabela 6.2, verifica-se que a referencia¸c˜ao directa, `a primeira vista parece ser aceit´avel, visto que aos n´ıveis da RSSI associados a cada situa¸c˜ao, o valor de PER est´a de acordo com o sistema de referˆencia.
Foram tamb´em realizadas medi¸c˜oes e obtidos resultados da qualidade de sinal da comu- nica¸c˜ao dos transceivers ao longo de um bra¸co humano. A figura 6.25 descreve os 3 casos em que os resultados foram obtidos. Conv´em referir que os el´ectrodos dos transceivers est˜ao sempre no topo do transceiver.
(a) (b)
Figura 6.25: Casos onde foram realizadas as medi¸c˜oes do n´ıvel da RSSI em fun¸c˜ao da distˆancia entre os transceivers. (a) Transceiver emissor colocado sobre a m˜ao e transceiver receptor sobre o bra¸co. (b) Transceiver emissor colocado sob a m˜ao e transceiver receptor sobre o bra¸co.
No primeiro caso, representado na figura 6.25(a), ambos os transceivers foram colocados sobre o bra¸co, onde o transceiver emissor era colocado sobre a m˜ao, e o transceiver receptor era movimentado pelo comprimento do bra¸co. No segundo caso, representado na figura 6.25(b), o transceiver emissor era colocado por debaixo da m˜ao, a h = 3cm da m˜ao ou a h = 0cm (caso em que a m˜ao est´a em contacto directo com o el´ectrodo4).
Na figura6.26s˜ao apresentados os resultados da medi¸c˜ao do n´ıvel da RSSI em fun¸c˜ao da distˆancia entre os transceivers, na situa¸c˜ao em que ambos os transceivers est˜ao juntos `a m˜ao e ao bra¸co do corpo de um indiv´ıduo.
Relembrando que o n´ıvel da RSSI varia 10mV/dB, verifica-se que o sinal recebido, no caso em que o transceiver emissor est´a em contacto directo com a m˜ao, possui uma atenua¸c˜ao inferior a 12 dB em compara¸c˜ao do caso em que o transceiver emissor est´a a 3 cm. Apenas por o transceiver emissor estar a 3 cm da m˜ao, o sinal transmitido ´e significativamente atenuado. Ainda assim, verifica-se que para cada um dos casos, o sinal possui menos atenua¸c˜ao que no sistema de referˆencia, onde ambos os transceivers encontram-se sobre uma mesa com suporte met´alico.
Dado que os resultados anteriores, foram obtidos com o transceiver emissor alimentado atrav´es da porta USB de um PC port´atil, na figura6.27 ´e apresentado o gr´afico da varia¸c˜ao da RSSI com a distˆancia numa mesa idˆentica ao sistema de referˆencia.
Ao contr´ario do esperado, a resposta do sistema com ambos os transceivers alimentados a baterias (pilhas CR2032), ´e significativamente diferente da obtida quando o transceiver transmissor ´e alimentado atrav´es de uma porta USB. Verifica-se que a partir de pouco mais de 7 cm, o n´ıvel da RSSI baixa para um valor, onde no sistema de referˆencia, come¸cam a aparecer erros de transmiss˜ao. Por estes resultados, pode-se concluir que o funcionamento dos transceivers, e a pr´opria tecnologia BCC ´e bastante afectada pelo ambiente externo. Devido a uma pan´oplia de fen´omenos, como por exemplo acoplamentos de massas (construindo um plano de massa mais s´olido e de maior dimens˜ao) existentes entre PC port´atil e transceiver,
4Neste caso, a m˜ao est´a em contacto directo com o el´ectrodo, no entanto ´e importante referir que o el´ectrodo
6.2. Camada PHY
Figura 6.26: Resultados obtidos do n´ıvel da RSSI nos casos em que os transceivers encontram- se no bra¸co de um indiv´ıduo.
Figura 6.27: Resultados obtidos do n´ıvel da RSSI do transceiver receptor em fun¸c˜ao da da distˆancia entre os transceivers, numa mesa com suporte met´alico.