Mecanismos básicos de Propagação

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1 Mecanismos básicos e Propagação Reflexão: Ocorre quano a ona propagaa se encontra com objetos muito granes quano comparaos com o comprimento e ona; Difração: Ocorre quano o caminho entre o transmissor e o receptor é obstruío por uma superfície que tem irregulariaes pontiaguas, provocano uma curvatura na ona; Espalhamento: Ocorre quano o meio através o qual a ona se propaga consiste e objetos com imensões muito pequenas quano comparaas com o comprimento e ona. 1

2 Moelos e Propagação Moelos e larga escala: Moelos para a preição a potência méia o sinal numa istância e separação arbitrária entre transmissor e receptor (pera e percurso); A istância entre transmissor e receptor poe ser a orem e centenas ou milhares e metros;

3 Moelos e Propagação Moelos e pequena escala: Moelos que caracterizam as variações rápias a potência o sinal em eslocamentos e istâncias ou urações e tempo muito curtos; As variações e istância são a orem e poucos comprimentos e ona; As urações o tempo são a orem e segunos. 3

4 Exemplo 4

5 Propagação em Larga Escala 5

6 Propagação no Espaço Livre Propagação no Espaço Livre É o moelo utilizao para preição a potência o sinal recebio quano não existe obstáculo entre a antena transmissora e receptora Exemplo e Sistemas Sistemas e comunicação via satélite Enlaces e microonas 6

7 Propagação no Espaço Livre Propagação no Espaço Livre Moelo e Friis P ( ) = P G G t t r r λ = c f λ ( ) 4π L = 3 10 f 8 = istância T - R G = ganho a antena λ = comprimento e ona = potência e transmissão P t L = fator e pera o sistema 7

8 Propagação no Espaço Livre Propagação no Espaço Livre O moelo e Friis só é valio para valores e istância que são bem maiores que o comprimento e ona ou a imensão física a antena P ( ) Pt Gt Gr λ = >> λ r ( ) 4π L 8

9 Propagação no Espaço Livre Propagação no Espaço Livre Pera e Percurso (Path Loss) L =1 PL ( B) P t Gt Gr λ = 10 log10 = 10 log10 ( ) Pr 4π λ PL ( B) = 10 log10 G ( ) t = G r = 1 4π 9

10 Propagação no Espaço Livre Propagação no Espaço Livre P r P r ( ) = P ( ) r 0 0 ( ) ( ) 0 Bm = P Bm + 0 r 0 log istância próxima ao transmissor P 0 - potência próxima ao transmissor - istância entre transmissor e receptor 10

11 Propagação no Espaço Livre Propagação no Espaço Livre Distâncias e referência típicas para sistemas operano na faixa e 1- GHz Sistemas inoor - 1 m Sistemas outoor m ou 1 km 11

12 Propagação no Espaço Livre Exercício Potência o transmissor Ganho as antenas Freqüência a portaora P t = r f c G t G = 50 W =1 = 900 MHz λ = 6 = f c = 1 3 m 1

13 Propagação no Espaço Livre Determinar Potência o transmissor em Bm e BW Potência recebia (Bm) para um istância entre transmissor e receptor e =100 m =10 km 13

14 Propagação no Espaço Livre Solução Potência o transmissor (Bm) P t ( ) Bm = 10 log10 ( mw) Pt 1 mw P t Bm = ( ) 10 log 47 Bm 14

15 Propagação no Espaço Livre Solução Potência o transmissor (BW) P t ( ) BW = 10 log10 ( W) Pt 1 W P t ( Bm) = 10 log [ 50] BW 15

16 Propagação no Espaço Livre Solução Potência recebia (Bm) para =100 m P = P G G t t r r λ ( ) 4π L P r = ()( ) ( ) ( ) 4π ( 100) ( 1) = 3,5 10 W = 3, mw

17 Propagação no Espaço Livre Solução Potência recebia (Bm) para =100 m P r ( ) Bm = 10 log10 ( mw) Pr 1 mw P r ( ) [ ] 3 Bm = 10 log 3,5 10 4,5 Bm 10 17

18 Propagação no Espaço Livre Solução Potência recebia (Bm) para =10 km P r ( 10 km) = 4,5 Bm - 40 B P r ( 10 km) = 64,5 Bm 18

19 Moelo e Raios Moelo e Reflexão no Solo ( Raios) E LOS E = E + TOT LOS E r h t Ei Er h r TRANSMISSOR RECEPTOR 19

20 Moelo e Raios Moelo e Reflexão no Solo ( Raios) E = E + TOT LOS E r E TOT ( ) E0 0 π ht h λ r 0

21 Moelo e Raios Moelo e Reflexão no Solo ( Raios) P h h ( ) t Pt Gt Gr 4 r = r PL ( B) = 40log ( ) [ ( ) ( ) 10 10log10 Gt + 10log10 Gr + 0log ( h ) + 0log ( h )] 10 t 10 r 1

22 Moelo e Raios Exercício Ganho a antena receptora Comprimento a antena receptora Distância o móvel até a ERB Freqüência a portaora f c G r =,55 B L = λ 4 = 5 km = 900 MHz

23 Moelo e Raios Exercício O campo elétrico meio a uma istância 0 =1 kmo transmissor é E 0 = 10 3 V m 3

24 Moelo e Raios Determinar O comprimento a antena e recepção A potência recebia pelo móvel usano o moelo e reflexão no solo Consierar a altura as antenas como seno ht = 50 m h r =1,5 m 4

25 Moelo e Raios Solução Comprimento e o ganho a antena e recepção λ = 6 = f c = 1 3 m L = 4 λ 4 = = 0,0833 m = 3 8,33 cm 5

26 Moelo e Raios Solução A potência recebia pelo móvel E R ( ) E0 0 π ht h λ r E R ( ) = π 50 1,5 0,333 ( ) E R ( ) 6 = 113,1 10 V m 6

27 Moelo e Raios Solução A potência recebia pelo móvel P r P r r E G λ 4π ( ) r Watts P = ( ) = 10 π 6 113,1 10 1,8 ( 0,333) 10 π 4π ( ) 13 = 5 km = 5,4 10 W = -1,68 BW 7

28 Moelo e Difração Moelo e Difração T 1 β h α h γ R h t h obs h r TRANSMISSOR RECEPTOR 8

29 Moelo e Difração Moelo e Difração Equivalente T β α ht h r TRANSMISSOR hobs h r 1 γ R RECEPTOR 9

30 30 Moelo e Difração Moelo e Difração Parâmetro e Difração e Fresnel ( ) ( ) λ α λ h v + = + = 1 1 α h +

31 Moelo e Difração α > 0 v > 0 h > 0 TRANSMISSOR RECEPTOR 31

32 Moelo e Difração α = v = h = 0 TRANSMISSOR RECEPTOR 3

33 Moelo e Difração α < 0 v < 0 h < 0 TRANSMISSOR RECEPTOR 33

34 Moelo e Difração Parâmetro e Difração e Fresnel G v 1 ( B ) = 0 G = 6v 1 v 0 ( B) 0 log ( 0,5 0, ) 10 ( B) 0 log [ 0,5exp( 0, )] 10 G = 95v 0 v 1 34

35 Moelo e Difração Parâmetro e Difração e Fresnel G ( ) ( ) B = 0 log10 0,4 0,1184 0,38 0, 1v 1 v,4 0, 5 G B 10 v ( ) = 0 log v >,4 35

36 Moelo e Difração Exercício Calcular a pera e ifração para um obstáculo com alturas h = 5 m h = 0 m h = 5 m Consiere os seguintes parâmetros λ = 1 3 m =1 1 km =1 km 36

37 Moelo e Difração Solução Para h = 5 m v = h ( + ) λ 1 1 v = ( ) 5 = ,74 G ( B) = 1,7 B 37

38 Moelo e Difração Solução Para h = 0 m G ( B) = 6 B Para h = 5 m G ( B ) = 0 B 38

39 Moelos Práticos Moelo logaritmo e peras (Log-Distância) Os moelos e propagação baseaos em meias e os moelos teóricos, inicam que a potência o sinal recebio ecresce logaritmicamente com a istância. P L ( ) ( ) 0 = P + 10n L 0 log 10 39

40 Moelos Práticos Expoente Log-Distância: 40

41 Moelos Práticos - outoor Moelo e Okumura: Moelo Empírico, baseao em meições. Casos em que se aplica: Faixa e Freqüência: entre 150MHz a 190MHz (Poe ser estenia até 3GHz); Distâncias: 1Km a 100Km; Altura a antena a ERB: 30m a 1000m. A partir os ois pontos e interesse (Tx e Rx), as peras no espaço livre são obtias primeiro. Em seguia, iversos fatores são aicionaos ou subtraíos, conforme o caso. 41

42 Moelos Práticos - outoor O moelo e Okumura é ao por: L 50 ( B) = L ( ) ( ) ( ) F + Amu f, G hte G hre GAREA One, L 50 (B) = Pera méia; L F = Pera no espaço livre; A µ = Atenuação meiana no espaço livre G(ht) = Fator e ganho a altura a antena a ERB; G(hr) = Fator e ganho a altura a antena a EM; G área = Ganho evio ao tipo e ambiênte 4

43 Moelos Práticos - outoor Moelo e Hata: O moelo e Okumura não poe ser facilmente implementao, pois envolve algumas curvas. O moelo e Hata é uma formulação empírica a partir as curvas e Okumura e é vália para: freqüências entre 150 MHz a 1500 MHz; Altura a antena transmissora entre 30m e 300m; Distâncias entre Tx-Rx e 1Km a 0Km. 43

44 Moelos Práticos - outoor Fórmula parão para o cálculo a pera méia em ambiente urbano: One A(h r ) é um fator e correção para a altura efetiva a antena a EM. 44

45 Moelos Práticos - outoor O fator A(h r ) é calcula a seguinte maneira: Para ciaes pequenas ou méias One h r tem que estar entre 1m e 10m Para ciaes granes 45

46 Moelos Práticos - outoor Para áreas suburbanas a fórmula e Hata é moificaa para: Para áreas rurais: Este moelo é útil para sistemas celulares e grane porte, mas não se aplica muita a sistemas e comunicação pessoal que têm células com raios em torno e 1Km 46

47 Moelos Práticos - inoor Peras evio a ivisórias (em um mesmo pavimento); Peras entre ois ou mais pavimentos 47

48 48

49 49

50 50

51 51

52 Desvanecimentos em Pequena Escala Anteriormente foram escritos alguns moelos que caracterizam as peras em larga escala. Neste capítulo iremos analisar apenas os efeitos que um sinal e ráio sofre em istâncias muito pequenas (poucos comprimentos e ona) ou em curtos intervalos e tempo. 5

53 Desvanecimentos em Pequena Escala 53

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