COMUNICAÇÃO MÓVEL
Propagação Rádio Móvel Aula 03
q Introdução
q Reflexão, Difração e Espalhamento
q Propagação multipercurso de pequena escala
q Parâmetros de canais multipercurso
Introdução
¨ O caminho de transmissão entre o emissor e o
receptor pode variar de uma simples linha direta de visão até severos obstáculos como construções, montanhas, folhagem, chuva, poeira, etc.
¨ Diferentemente dos meios guiados, na comunicação
rádio móvel, o canal de rádio é extremamente aleatório o que o torna de difícil análise
Introdução
¨ A velocidade de locomoção também influencia no
nível de desvanecimento (fading) do sinal
¨ A modelagem do canal de rádio é a parte mais
complexa no desenvolvimento de um sistema rádio móvel
¨ Normalmente este modelo é criado de forma
estatística e com medições de campo específicas para cada caso e para alocação no espectro
Introdução
¨ Há diversos comportamentos por trás da
propagação de ondas eletromagnéticas:
n Reflexão
n Difração
n Espalhamento
¨ A maioria dos sistemas móveis operam em áreas
urbanas
n Não há visada direta
Introdução
¨ Diante das múltiplas reflexões de vários objetos, as
ondas propagam através de diferentes caminhos e de distâncias distintas
¨ A interação entre estas ondas causam o
desvanecimento por multipercurso em uma localização específica
Introdução
¨ Os modelos de propagação tentam “predizer” a
intensidade do sinal recebido diante de uma
“média” considerada de obstáculos e interferências
¨ Modelos de propagação que predizem a média do
sinal de um transmissor-receptor (T-R) são usados na estimativa da área de cobertura do sistema de
rádio e são chamados de modelos de propagação
Introdução
¨ Modelos de propagação em larga escala são
caracterizados por longas distâncias T-R
n Centenas ou milhares de metros
¨ Modelos que caracterizam flutuações rápidas da
intensidade do sinal recebido em curtas distâncias ou em durante curtos períodos são chamados de
modelos de desvanecimento ou de pequena escala.
Introdução
¨ Quando um aparelho móvel se locomove através de
curtas distâncias, o sinal recebido pode flutuar
rapidamente dando origem ao desvanecimento de pequena escala
¨ Isto ocorre porque o sinal recebido é a soma de
diversas ondas oriundas de diferentes direções
¨ Como as fases são aleatórias, a soma varia de
forma vertiginosa e é possível até o cancelamento completo do sinal
Reflexão, Difração e Espalhamento
¨ São os três principais comportamentos que
impactam na propagação de um sistema de comunicação móvel
¨ Reflexão ocorre quando uma onda eletromagnética
em propagação incide em um objeto o qual tenha amplas dimensões quando comparadas à largura de onda da onda propaganda.
Reflexão, Difração e Espalhamento
¨ Difração ocorre quando o caminho de rádio entre o
transmissor e o receptor está obstruído por uma superfície com fortes irregularidades (bordas)
¨ Esta superfície resulta em ondas secundárias e que
ficam presentes através do espaço e logo após o obstáculo
¨ Em altas frequências, a difração depende da
geometria do objeto, da amplitude do sinal, fase e polarização da onda incidente no ponto de
Reflexão, Difração e Espalhamento
¨ Espalhamento ocorre quando o meio o qual a
onda trafega consiste em objetos com dimensões pequenas se comparadas à largura da onda, e em grande quantidade
¨ Folhagem, placas de sinalização e postes são
exemplos de objetos que incidem no espalhamento em sistemas de comunicação móvel
Propagação multipercurso de pequena escala
¨ Propagação multipercurso é a recepção do mesmo
sinal em diversas “versões” em instantes distintos causado pela reflexão do sinal em diversos
Propagação multipercurso de pequena escala
¨ Como os sinais multipercurso chegam
Propagação multipercurso de pequena escala
¨ Como o sinal recebido é formado pela
sobreposições destes diversos sinais, provenientes de diferentes caminhos, e com a sobreposição de símbolos, na comunicação analógica, o
multipercurso cria uma sobreposição de imagens (fantasma) ou de áudio (eco)
¨ Nos sinais digitais há uma interferência nos bits
Propagação multipercurso de pequena escala
¨ O desvanecimento de pequena escala, ou apenas
desvanecimento (fading) é o nome dado à rápida flutuação de amplitude de um sinal de rádio em um curto período de tempo ou distância de
propagação
¨ Desta forma, os três comportamentos da
propagação de larga escala podem ser ignorados
¨ O desvanecimento é causado pela interferência
entre duas ou mais versões do sinal transmitido e que chegam no receptor em momentos distintos
Propagação multipercurso de pequena escala
¨ Os três principais efeitos do desvanecimento são:
n Rápidas mudanças na intensidade do sinal através de uma
pequena distância ou intervalo
n Modulação de frequência aleatórias derivadas do
deslocamento Doppler em diferentes sinais multipercurso
n Dispersão no tempo (eco) causa pelo atraso da propagação
multipercurso
¨ Em ambientes urbanos, o multipercurso ocorre
porque, normalmente, a altura das antenas de
recepção estão abaixo da altura das estruturas em sua volta
Propagação multipercurso de pequena escala
¨ Então não há visada direta entre o dispositivo
móvel e a estação base
¨ Quando existe visada direta, o multipercurso ainda
ocorre devido às reflexões da superfície terrestre e das estruturas em volta
¨ As ondas de rádio chegam de diferentes direções
com atrasos, amplitudes, fases e ângulos de chegada distintos
Propagação multipercurso de pequena escala
¨ Os fatores físicos que influenciam a propagação de
sinais de rádio de pequena escala são:
n Propagação multipercurso
n Velocidade de locomoção do receptor
n Velocidade dos objetos à volta
Parâmetros de canais multipercurso
¨ Dispersão do tempo
¤ Atraso médio
n É o primeiro instante em que ocorre o atraso
¤ Atraso espalhado RMS
n O RMS é a raiz quadrada do segundo momento em que
ocorre o atraso
¤ Atraso espalhado
n É o tempo de atraso durante o multipercurso onde a
Parâmetros de canais multipercurso
¨ Largura de Banda de Coerência
¤ Enquanto o atraso é um fenômeno natural causado
pela reflexão e espalhamento do sinal, a largura de banda de coerência é uma relação derivada do
atraso RMS
¤ É uma medida estatística da faixa de frequências as
quais o canal pode ser considerado “flat”, ou seja, um canal onde todas as componentes espectrais são
Parâmetros de canais multipercurso
¨ Largura de Banda de Coerência
¤ É a faixa de frequência onde duas frequências tenham
Parâmetros de canais multipercurso
¨ Espalhamento Doppler e Tempo de Coerência
¤ São parâmetros que descrevem o tempo de variação
natural do canal em uma região de curta escala
¤ O espalhamento Doppler é a medida da ampliação do
espectro causada pelo taxa de mudança de tempo do canal de rádio
¤ É definida como uma faixa de frequências as quais o
espectro Doppler recebido seja essencialmente diferente de zero
Parâmetros de canais multipercurso
¨ Espalhamento Doppler e Tempo de Coerência
¤ A quantidade de amplificação espectral depende da
velocidade do dispositivo e do ângulo entre a direção da locomoção e a direção de chegada das ondas
espalhadas
¤ Se a largura de banda do sinal base é muito maior
que o espalhamento Doppler, ele então é desprezível no receptor, isto é um canal de lento desvanecimento
Parâmetros de canais multipercurso
¨ Espalhamento Doppler e Tempo de Coerência
¤ Tempo de coerência é o domínio do tempo do
espalhamento Doppler e é usado para caracterizar o tempo da dispersividade de frequência do canal no domínio do tempo
¤ O espalhamento Doppler e o tempo de coerência são
inversamente proporcionais
¤ O tempo de coerência é uma medida estatística do
tempo de duração o qual a resposta ao impulso do canal seja invariante
Parâmetros de canais multipercurso
¨ Espalhamento Doppler e Tempo de Coerência
¤ Tempo de coerência quantifica a similaridade da
resposta do canal em tempos distintos
¤ É o tempo de duração em que dois sinais possuem uma
Perguntas
¨ O que é propagação multipercurso?
¨ O que é desvanecimento?
¨ Quais os três comportamentos naturais que
influenciam as propagações eletromagnéticas?
¨ O que diferencia os modelos de propagação em
larga escala e os de pequena escala?
¨ Quais fatores físicos influenciam a propagação dos
sinais de rádio?
Wender F. Oliveira
wender.oliveira@faciplac.edu.br
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