ANÁLISE DE DESEMPENHO E DIMENSIONAMENTO DE RADIOENLACES TERRESTRES

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1 5. ANÁLISE DE DESEENHO E DIENSIONAENTO DE RADIOENLACES TERRESTRES 5.1. INTRODUÇÃO N o radioenlace digitai ponto-a-ponto em microonda que operam com viada direta, exitem, fundamentalmente, dua caua para a elevação da taxa de erro devido a fenômeno relacionado com mudança no meio de propagação: diminuição da relação inal/ruído, por efeito de devanecimento não-eletivo e interferência interimbólica provocada por devanecimento eletivo [1]. Enquanto o efeito do devanecimento nãoeletivo ão independente da taxa de tranmião, o efeito do devanecimento eletivo ão mai pronunciado na medida em que a taxa de tranmião aumenta [][3][4][5]. A principal caua do devanecimento eletivo é a propagação por múltiplo percuro, cuja ocorrência depende da condiçõe geoclimática da região e da geometria do enlace [6]. A confiabilidade de um itema radioenlace digital ponto-a-ponto é determinada por divero parâmetro e ignifica, baicamente, a porcentagem média de tempo que um itema permanece em operação ob determinada condiçõe funcionai. Entre o parâmetro que determinam a confiabilidade etão, por exemplo, o tempo médio entre falha do componente do itema e a porcentagem de tempo em que a taxa de erro de bit permanece abaixo de um determinado valor ob condiçõe atípica de propagação, como a propagação por múltiplo percuro. A condiçõe geoclimática da região e a geometria do enlace ão algun do fatore que permitem calcular a porcentagem de tempo em que a taxa de erro de bit do itema opera acima de um determinado valor limite. Eta taxa de erro é definida como taxa de erro de limiar, cujo valore e encontram, tipicamente, entre -3 e -6, dependendo do tipo de erviço e da norma ou recomendaçõe de deempenho e qualidade adotada. Quando a condiçõe de propagação provocam uma elevação da taxa de erro para valore acima da taxa de erro de limiar, o itema é levado à ituação definida como inoperância (outage). Aim, a porcentagem ou a probabilidade fora de erviço etá relacionada com o intervalo de tempo em que o itema opera com uma taxa de erro acima de uma taxa de erro de limiar. Ete capítulo tem por objetivo apreentar o principai método para a determinação de deempenho de radioenlace terretre. Ele etá organizado em quatro tópico, apreentado na eguinte eqüência: étodo para determinação da Inoperância enlace para frequência abaixo de 8,5 GHz; Técnica de Diveridade; étodo para determinação da Inoperância enlace para frequência acima de 8,5 GHz. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.1

2 5.. BALANÇO DE OTÊNCIA E RADIOENLACES O deempenho de um radioenlace devido ao devanecimento não eletivo (ou devanecimento plano) etá aociado diretamente ao balanço de potência do radioenlace. Conforme já apreentado no Capítulo 3, a principal atenuação apreentada entre um ponto de tranmião e um ponto de recepção, coniderando-e o uo de antena iotrópica, é a perda no epaço livre, que pode alcançar centena de decibéi. Além da perda no epaço livre, exitem outra perda de menor monta no cabo coaxiai ou guia de onda, no conectore, derivadore, etc., conforme motrado no Capítulo 4. No Capítulo foi apreentado o conceito de ganho de antena em relação à antena iotrópica, ito é, uma vez que, por conveniência, a determinação da perda no epaço livre admite o uo de antena iotrópica, então, na equação de balanço de potência do radioenlace deve-e acrecentar um fator de correção que leve em conta a diretividade e a eficiência da antena. Ete fator de correção é o ganho da antena em relação à antena iotrópica.. A equação do balanço de potência de um radioenlace pode er obtida coniderando-e o nívei de potência no terminai da antena tranmiora e receptora e eu repectivo ganho em relação à antena iotrópica, bem como da perda no epaço livre acrecida da perda em componente do itema. Deta forma, a equação de balanço de potência do radioenlace pode er ecrita como: G R + T + A, (5.1) onde T e R ão a potência de tranmião e de recepção no terminai da antena, em dbm; ΣG é a oma do ganho da antena de tranmião (G T ) e de recepção (G R ), em dbi, ou eja, G G + T G R ; (5.) e o ΣA é o omatório da perda ou atenuaçõe da aída do tranmior até a entrada do receptor, em db, conforme definido a eguir. A Ae + Ad + Ag + Ao, (5.3) onde A e é a atenuação no epaço livre calculada por (3.6); A d é atenuação no derivadore, que na auência de valore exato pode er determinada por (4.14), (4.15) e (4.16); A g é a atenuação no guia de onda ou cabo coaxiai e A o repreenta outra atenuaçõe incluindo atenuação devido à obtáculo e devido à aborção por gae e/ou vapor d água, quando aplicável. Geralmente, radioenlace em microonda ão radioenlace com viada direta, ou eja, livre de obtáculo. Toda a atenuaçõe que compõem a atenuação total têm o db como unidade. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.

3 5.3. ARGE DE DESVANECIENTO Conforme comentado na eção introdutória, parte da confiabilidade de um radioenlace conite do tempo em que o itema permanece em operação com um parâmetro de qualidade de erviço melhor ou igual a um valor de referência chamado de limiar. No cao de radioenlace digitai com viada direta, geralmente ete parâmetro é a taxa de erro de limiar. Não exite um único valor para a taxa de erro de limiar, poi o que determina o valor de limiar ão a caracterítica do erviço pretado. Entretanto, é muito comum valore de taxa de erro de limiar, BER L (Bit Error Rate - Limiar), entre -3 e -6. or ua vez, a taxa de erro de limiar é uma função da relação entre a energia gata por bit tranmitido, E b e a denidade epectral de ruído térmico, 0. Nete ponto é importante um melhor entendimento obre a natureza do ruído térmico. O ruído térmico etá preente em todo o itema de comunicaçõe e é gerado pela vibração aleatória do elétron devido à energia térmica recebida do ambiente. No itema de comunicaçõe o ruído térmico tem a caracterítica de er aditivo, branco 1 e com amplitude aleatória com ditribuição gauiana com média nula, além de er completamente caracterizado pela ua variância. or ete motivo, o ruído AWGN (Aditive White Gauian oie), como é chamado, é o modelo mai utilizado em detecção de inai e projeto de receptore ótimo. A potência de ruído térmico, em Watt, pode er determinada pela expreão k T B, (5.4) onde k é a contante de Boltzmann que vale 1,38-3 J/K, T é a temperatura em K e B é a largura de faixa em Hz. A denidade epectral de ruído 0, obtida a partir de (5.4) é dada por 0 k T W/Hz. (5.5) B Coniderando que a taxa de erro de bit ou a probabilidade de erro de bit depende da relação E b / 0, que por ua vez, é uma função da relação inal/ruído, largura de faixa do itema e do fator de ruído do equipamento de recepção, é poível determinar a potência de recepção para a qual a taxa de erro de bit é igual à taxa de erro de bit de limiar. Normalmente ete dado é fornecido pelo fabricante de equipamento. Entretanto, na auência de dado, uma forma de etimá-la é apreentada a eguir. E b Rb k. T. B log F C log log, (5.6) 0 B L + 3 L onde (E b / 0 ) L é o valor de E b / 0 correpondente à probabilidade de erro de bit de limiar, R b é a taxa de tranmião de bit, B é a largura de faixa do canal, k é a contante de Boltzmann, que vale 1,38-3 J/K, T é a temperatura ambiente em grau Kelvin, F é a figura do equipamento de recepção em db e C é um fator de degradação introduzido pela imperfeiçõe do proceo de demodulação/decião do equipamento. 1 O termo branco refere-e à caracterítica do ruído pouir componente expectrai com mema energia em todo o epectro radioelétrico, ito é, a energia do epectro do ruído é uniforme ao longo do epectro radioelétrico. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.3

4 A relação entre a potência recebida na auência de devanecimento e a potência de limiar é definida como margem,, conforme ilutrado na Figura 5.1, que em db, é determinada por R L (5.7) endo que tanto R quanto L devem etar em dbm (ou em dbw). D R (dbm) (db) L (dbm) Figura Definição de margem de devanecimento. Conforme erá motrado poteriormente, a margem para devanecimento afeta diretamente a probabilidade de inoperância devido ao devanecimento não eletivo, ou devanecimento plano. Nete cao, a margem é um parâmetro aociado à robutez do itema quanto à ocorrência do devanecimento não eletivo. No entanto, a margem não tem qualquer influência obre a probabilidade de inoperância devido ao devanecimento eletivo. O parâmetro aociado à robutez do itema quanto à ocorrência do devanecimento eletivo é a área de ainatura, apreentada na próxima eção ÁREA DE ASSINATURA A área de ainatura é um parâmetro obtido da curva de ainatura. A curva de ainatura é uma caracterítica do equipamento de recepção que traduz ua robutez quanto à degradaçõe de deempenho provocada por devanecimento eletivo, próximo ou dentro da faixa de paagem do canal, ob condiçõe epecífica [5]. Eta curva é obtida a partir de mediçõe utilizando-e um imulador de canal com devanecimento, conforme motrado na Figura 5.. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.4

5 Simulador de devanecimento b ϕ τ r Analiador de Epectro Tx Σ a Rx BER Gerador Figura 5. - Simulador de devanecimento. De acordo com a Figura 5., o inal de um gerador é aplicado imultaneamente ao tranmior e ao medidor de taxa de erro de bit. O tranmior gera o inal de tranmião que é aplicado à entrada do imulador de devanecimento. No imulador o inal percorre doi caminho paralelo. O doi caminho imulam a propagação por doi raio. O primeiro caminho poui trê bloco e repreenta o percuro percorrido pelo raio ecundário. No primeiro bloco, pode-e variar a amplitude do inal ecundário atravé do ajute de b. O egundo e o terceiro bloco motram, repectivamente, um delocador de fae, cuja fae ϕ pode er ajutada e uma linha de retardo que produz um atrao fixo τ r. O egundo caminho repreenta o percuro percorrido pelo inal principal e ó poui um ajute de ganho, que, por conveniência, pode er ajutado para a 1. O tempo de atrao entre o doi raio, τ r, é fixado, tipicamente, para um valor igual a 6,3 n. Ete valor foi ecolhido, originalmente, como endo o recíproco de ei veze a largura de faixa ocupada pelo inal. Com o paar do tempo ete valor paou er adotado como padrão [1]. A fae, ϕ, do inal do raio ecundário é variada de forma que um notch percorra o epectro, varrendo toda a extenão da largura do canal e ua imediaçõe. A profundidade do notch D, em db, é ajutada dinamicamente, atravé da relação de amplitude, b, entre o raio, de acordo com a relação D 0 log 1 b. (5.8) ( ) ara o levantamento da curva, procede-e da eguinte forma: a) O inal modulado é aplicado à entrada do imulador e na aída é ligado um analiador de epectro e um medidor de taxa de erro. b) O valor de a é ajutado para 1, e para um valor de atrao epecificado, geralmente, 6,3 n, um notch é poicionado na vizinhança do flanco anterior do epectro do inal modulado, atravé do ajute da diferença de fae, ϕ, entre o inal do percuro ecundário em relação ao do percuro principal. c) O valor de b é ajutado até que e obtenha a taxa de erro para a qual e deeja conhecer a curva de ainatura, que é definida como endo a taxa de erro de limiar. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.5

6 d) O notch é delocado pao a pao para dentro do epectro de freqüência do inal modulado e, para cada pao o valor de b é ajutado para a taxa de erro de limiar, até que o notch alcance a vizinhança do flanco poterior do epectro de freqüência do inal modulado. e) A curva de ainatura deve er levantada tanto para a condiçõe de fae mínima quanto para fae não-mínima. ara cada valor de b regitrado, correpondente a um valor de freqüência do epectro, haverá um valor de D, determinado por (5.8) que em um plano carteiano aume o apecto apreentado na Figura (5.3). 0 Fae mínima rofundidade de notch 0 30 rofundidade de notch db BER -3 τ 6,3 n Fae não-mínima -f 4 -f 3 -f -f 1 f 0 f 1 f f 3 f 4 Freqüência de notch Figura 5.3 Apecto da curva de ainatura para fae mínima e não-mínima. A área de ainatura é a área ob a curva de ainatura. A área S é a média da área ob a curva de ainatura para fae mínima e não-mínima, conforme (5.9). De acordo com a ITU-R F.93 [], a área de ainatura para ditorção por fae mínima e por fae não mínima podem er determinada pela equaçõe (5.a) e (5.b). S S + S (5.9) S S 3 S τ (5.a) r λ B λ BS τ r 3 (5.b) SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.6

7 Em (5.9), (5.a) e (5.b), S e S ão a área de ainatura para fae mínima e não mínima repectivamente; B S é a largura de faixa da área de ainatura em Hz; τ r é o atrao de referência em n; e λ e λ ão a profundidade média de notch, obtida a partir de D e D, com o auxílio de (5.11a) e (5.11b). Note que o uo (5.a) e (5.b) preupõe uma aproximação retangular da curva de ainatura, conforme apreentado na Figura 5.4. λ λ D 0 D 0 (5.11a) (5.11b) db 0 D Fae mínima rofundidade de notch B S (Hz) -f 4 -f 3 -f -f 1 f 0 f 1 f f 3 f 4 Freqüência de notch Figura 5.4 Aproximação retangular para uma curva de ainatura. Se a curva forem irregulare, a área pode er obtida pela oma da área de retângulo menore, conforme motrado na Figura 5.5. db 0 Fae mínima rofundidade de notch f 4 -f 3 -f -f 1 f 0 f 1 f f 3 f 4 Freqüência de notch Figura 5.5 Aproximação da área de ainatura pela oma de retângulo para uma curva de ainatura. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.7

8 EXELO 5.1 A partir da curva de ainatura apreentada na Figura 5.6 determine ua área de ainatura. Solução: Oberva-e que tanto a curva para ditorção do tipo fae mínima quanto não- mínima, tem formato muito próximo de um retângulo. Uma aproximação retangular para a curva pode er feita coniderando-e uma profundidade média de notch para amba. A Tabela 5.1 apreenta o valore da profundidade de notch ao longo da banda para a dua curva de ainatura apreentada na Figura 5.6. A média do valore para cada cao é a média do valore aboluto obtido por meio de (5.11a) e (5.11b) Fae mínima rofundidade de notch (db) b/ 18-QA τ 6,3 n BER -3 Fae não-mínima Freqüência de notch (Hz) Figura Curva de ainatura medida em laboratório, reproduzida a partir de [1]. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.8

9 Tabela 5.1 rofundidade de notch em função da freqüência para a curva da Figura 5.6. Freqüência (Hz) D (db) λ D N (db) λ N , ,045 -,5 0, , ,071 3,5 0, ,071 3,5 0, , , , , ,079 0, ,071 3,5 0, ,071 3,5 0, ,071 3,5 0, , ,071 0,079 0, , ,063 λ médio 0,071 λ N médio 0,068 A partir da Figura 5.6 obtêm-e a largura de faixa de ainatura, B S 4 Hz e atrao de referência, τ r igual a 6,3 n que, com a profundidade média de notch obtida, permitem determinar o valore da área de ainatura a partir de (5.). S λ BS τ r 3 0, ,3 3 S 70,5 6 n S λ BS τ r 3 0, ,3 3 S 59 6 n Finalmente, a área de ainatura para o itema de recepção é a média da área de ainatura determinada acima, ou eja, S S + S ( 70,5 + 59) 6 S 65 6 n * * * SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.9

10 ARGE DE DESVANECIENTO DISERSIVO A margem de devanecimento diperivo ou DF (Diperive Fading argin), ao contrário do que pode parecer, não etá aociada ao nível de potência recebida por um receptor. Ete parâmetro tranforma o erro devido à ditorçõe provocada por múltiplo percuro em um devanecimento plano adicional equivalente, para fin de determinação da inoperância e/ou indiponibilidade. A DF é também obtida a partir da curva de ainatura, conforme o documento Bellcore Technical Reference TR-TSY [11], por meio da eguinte expreõe: Sw DF 17,6 log (5.1) 158,4 e D 3,8 Sw e B S, (5.13) onde Sw é a área de ainatura, D é o valor médio da profundidade de devanecimento (em db) para fae mínima e não-mínima e B S é a largura de faixa da curva de ainatura em Hz [11], que é um valor muito próximo do invero da taxa de tranmião de ímbolo. Geralmente o valor da DF é fornecido pelo fabricante do equipamento rádio. Note que a área de ainatura calculada por (5.13) é diferente da área calculada por (5.a) e (5.b), ou eja, o Bellcore e a ITU utilizam abordagen diferente para a determinação da área de ainatura, que ão incompatívei entre i. ÁREA DE ASSINATURA X ARGE DE DESVANECIENTO DISERSIVO Uualmente, o fabricante do equipamento de rádio digital para itema fixo em microonda não fornecem livremente a curva de ainatura ou a área de ainatura conforme definida pela Rec. ITU-R [9] e ITU-R F.93 []. Entretanto, conforme comentado no item anterior, algun fabricante fornecem a DF. Entretanto, a partir de (5.), (5.11), (5.1) e (5.13), é poível etabelecer uma relação entre a área de ainatura, S e a margem de devanecimento diperivo, DF, da forma como e egue. Sem perda de generalidade, pode-e ubtituir (5.11) em (5.), coniderando que a ditorçõe por fae mínima e não mínima ão iguai, obtendo-e deta forma, De (5.1) obtém-e S D 0 B τ Sw r S 3. (5.14) 19,8 DF. (5.15) Subtituindo (5.15) em (5.13), apó alguma manipulaçõe algébrica, chega-e a D 0 0,438 9, DF BS. (5.16) Finalmente, ubtituindo (5.16) em (5.14), obtém-e SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.

11 9,75 S 8,66 0,438 DF B S. (5.17) 3 6,3 Note que (5.17) ó é válida e a área de ainatura e a margem de devanecimento eletivo forem obtida a partir da mema curva de ainatura e com atrao de referência igual a 6,3 n. EXELO 5.4 Um itema de recepção na faixa de microonda, com capacidade ST-1 e modulação 18- QA com FEC (Forward Error Correction), apreenta uma margem de devanecimento diperivo igual a 50 db (BER -3 ). A taxa de tranmião bruta do itema do itema é igual a 167,48 bit/. Determine o valor da área de ainatura, egundo a definição apreentada na Recomendaçõe ITU-R e ITU-R F.93. Solução: Como a largura de faixa da área de ainatura não é conhecida, pode-e obtê-la, em perda apreciável de precião, por meio da taxa de tranmião de ímbolo, R S, da forma como e egue. B R R S S S Rb log Onde R b é a taxa de tranmião de bit e é o número de ímbolo da contelação. Logo, 167, R S 3,93 baud log 18 S 3,93 3 6,3 8,66 0, ,75 S 55,5-6 n - * * * SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.11

12 5.5. INOERÂNCIAS ELO ÉTODO DA REC. ITU-R [9] A análie de deempenho de radioenlace digitai baeia-e na etimativa da probabilidade de inoperância. Divero método foram deenvolvido para a determinação da inoperância, quando o enlace fica ubmetido à condiçõe anômala de propagação. O método utilizado nete trabalho é o método apreentado pela União Internacional de Telecomunicaçõe, atravé da Recomendação ITU-R [9]. ara a utilização dete método deve-e dipor de um fator geoclimático (K) para a área geográfica de interee. A forma de obtenção do valor de K, com precião, é feita atravé de propecçõe, que conitem da monitoração do nível do inal recebido por um período de tempo não menor do que um ano na região geográfica de interee. Na auência de dado precio, recomenda-e que o valor de K eja etimado atravé da relação empírica [9] 3.9 0,003d 1 0,4 a K (5.18) onde d 1 é um valor etatítico do gradiente de refratividade definido como endo o valor, no 65 metro mai baixo da atmofera, que não é excedido por mai que de 1% de um ano e a é o fator de rugoidade do terreno na região do enlace. Valore de d 1 podem er obtido atravé da Recomendação ITU-R [14]. O Anexo 5.1 à ete capítulo apreenta valore de d 1, em função da coordenada geográfica, para o território braileiro. or ua vez, a é definido como o devio padrão da altitude do terreno, tomada com reolução de 30 egundo de arco, dentro de uma área de 1 km 1 km, endo que o centro deta área deve coincidir com o ponto que divide a trajetória do enlace em dua metade [9], conforme motrado na Figura 5.7. B 1 km A 1 km Figura Área e poição do enlace para a determinação do devio padrão da altitude. 1 Ea recomendação apreenta valore caracterítico para divera macro-regiõe do mundo que, em geral, etão compreendido entre 0 unidade-n/km até 700 unidade-n/km. ara o Brail, o valore de d 1 etão compreendido na faixa de 0 unidade-n/km até 400 unidade-n/km. O valor de d 1 mai negativo encontrado nete documento é 100 unidade-n/km, para o litoral do ar editerrâneo ao norte da África, próximo da cota da Líbia e do Egito, e também na região do ar Vermelho, entre a cota do Sudão e da Arábia Saudita. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.1

13 O devio padrão do terreno pode er calculado de acordo com S a 1 n 1 n ( hi h) i 1 (5.19) onde h i é a altitude do terreno no ponto i e h é a média da altitude dentro da área coniderada e n é igual ao número de amotra correpondente à altitude obtida. Se uma etimativa de K é neceária, para fin de planejamento rápido, a eguinte expreão pode er uada [9]: 4. 0,009d K 1. (5.0) onde d é a extenão do percuro em km, h H é a altitude da antena de maior altitude e h L é a altitude da antena de menor altitude, conforme motrado na Figura 5.8. Outro dado neceário, para o uo do método apreentado em [9], é a inclinação da linha de viada, ε p, em mrad a partir de hh hl ε p tan ε p (5.1) d Figura Referência para a determinação da inclinação da linha de viada. ε p h L (m) h H (m) d(km) SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.13

14 DETERINAÇÃO DO FATOR DE OCORRÊNCIA DE ROAGAÇÃO OR ÚLTILOS ERCURSOS O fator de ocorrência de propagação por múltiplo percuro, p 0, permite determinar a porcentagem de tempo em que a profundidade de devanecimento é maior do que um determinado valor, para o pior mê do ano. ara pequena porcentagen de tempo, o fator de ocorrência de múltiplo percuro pode er determinado, para fin de dimenionamento detalhado, atravé da expreão empírica 0,97 0,03 f 0,00085 h ( + ε ) L 3, p0 K d 1 p (%), (5.) onde f é a freqüência da portadora em GHz. O uo de (5.13) implica na determinação de K atravé de (5.0) [9]. ara fin de planejamento rápido, quando K é determinado por (5.14), p 0 deve er determinado por p 1, 0,033 f 0,001 h ( + ε ) L 3,0 0 K d p 1 (%). (5.3) Uma inpeção na Equaçõe (5.) e (5.3), permite verificar que: a) o valor de p 0 é diretamente proporcional, e muito enível, à extenão do enlace; b) quanto mai negativo é o valor de d 1, maior é o valor da contante geoclimática K e, coneqüentemente, maior é o valor de p 0, endo K razoavelmente enível para a faixa 700 unidade-n/km < d 1 < 0 unidade-n/km; c) p 0 é inveramente proporcional à inclinação da linha de viada, ε p, ma a melhoria obtida em função da inclinação da linha de viada, pode er coniderada caual, poi enlace exteno com grande inclinaçõe não repreentam o cao geral; e o valor de p 0 é meno enível à freqüência de operação, f, em conjunto com a altitude da antena mai baixa, h L, principalmente e for coniderada a etreita faixa de freqüência de microonda utilizada para o enlace em linha de viada de longo alcance, i.e., a faixa compreendida entre 1,5 GHz e 8,5 GHz. Se houver interee na determinação do fator de ocorrência de propagação por múltiplo percuro para um ano, io pode er feito a partir do fator de converão geopclimático logarítmico, G, determinado por 0,7 ( 1,1± coθ ),7 logd + 1,7log( 1+ ε ) G,5 5,6 (db). (5.4) p A equaçõe (5.15) e (5.17), e a equaçõe aociada (5.19) e (5.0) para o fator geoclimático K, foram obtida a partir de múltipla regreõe de dado de devanecimento para 51 enlace em vária regiõe geoclimática do mundo, com percuro com extenão d de 7,5 km até 185 km, freqüência f na faixa de 450 Hz até 37 GHz, inclinaçõe da linha de viada ε p até 37 mrad, altitude de antena h L na faixa de 17 m até 300 m, gradiente de refratividade na faixa de 860 até 150 unidade-n/km e rugoidade da uperfície S a na faixa de 6 m até 850 m [9]. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.14

15 endo que G,8 db e o inal ± deve er poitivo quando θ 45 o e negativo quando θ > 45 o, onde θ é a latitude ( o N ou o S). Com o valor de G o valor do fator de ocorrência de propagação por múltiplo percuro para um ano pode er determinado por p G p0 (%). (5.5) EXELO 5.5 Traçar a curva do fator geoclimático, K, para d 1, variando de 860 unidade-n/km até 150 unidade- /km e fatore de rugoidade S a iguai a 6 m e 850 m. Solução: Subtituindo-e o valore de d 1 em (5.18), para S a 6 m e novamente para S a 850 m, obtém-e a curva apreentada na Figura Fator Geoclimático K (%) S a 6 m Gradiente de Refratividade que não excede 1% de um ano d 1 (Unidade-N/km) S a 850 m Figura 5.9 Fator Geoclimático, K, em função do Gradiente de Refratividade que não excede 1% de um ano, d 1. * * * SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.15

16 5.5.. DETERINAÇÃO DA ROBABILIDADE DE INOERÂNCIA DEVIDO AOS DESVANECIENTOS NÃO-SELETIVOS A porcentagem de tempo que uma profundidade de devanecimento não-eletivo A, em db, é excedida é determinada atravé da expreão A 0 p w p (%). (5.6) Se a margem de devanecimento, é igual a A, a probabilidade do devanecimento nãoeletivo, n, exceder a margem, para o mê do ano é onde n 0, (5.7) p0 0. (5.8) 0 EXELO 5.6 Conidere trê radioenlace ditinto cuja potência de recepção ão -50,5 dbm, -40,5 dbm e -30,5 dbm. Admita que no trê itema a potência de limiar de recepção eja igual a 80,5 dbm para uma taxa de erro igual a -3. Admita também que o fator de ocorrência de propagação por múltiplo percuro para o trê enlace eja igual a 50%. Determine o tempo de inoperância para o trê dentro do período de um mê. Solução: A margen para o valore acima ão determinada por (5.3), conforme motrado a eguir. 1 3 R L 50,5 ( 80,5) 30 db 40,5 ( 80,5) 40 db 30,5 ( 80,5) 50 db Subtituindo-e o valor de p 0 de (5.) em (5.6), obtém-e: n po. (5.9) 0 SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.16

17 ara cada um do valore de margem em (5.9) obtém-e: n1 n n O período de referência ou obervação, T o, em minuto é T o 1 mê 30 dia 4 hora 60 minuto minuto. Aim, o período de inoperância devido ao devanecimento não-eletivo pode er calculado da forma t T. (5.30) n n o Que reulta em: t1 n t t3 n n ,6 min 43.00,16 min ,16min * * * IORTA TE: Apear da dependência óbvia entre a inoperência devido ao devanecimento plano e a margem, motrada por (5.9), verifica-e, pelo reultado apreentado no Exemplo 5.6 que para cada db que e aumenta na margem, o período de inoperância devido ao devanecimento plano diminui veze DETERINAÇÃO DA ROBABILIDADE DE INOERÂNCIA DEVIDO AOS DESVANECIENTOS SELETIVOS A determinação da probabilidade de inoperância devido ao devanecimento eletivo, ugerido pela referência [9], é baeado no étodo B da Recomendação ITU-R F.93-1 []. Aim, a probabilidade de inoperância,, é a de um notch penetrar no limite da área de ainatura do equipamento de recepção e pode er determinada por 4,3 η S τm, (5.31) SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.17

18 onde η é uma variável auxiliar obtida a partir do fator de ocorrência de propagação por múltiplo percuro, 0, atravé da relação empírica 0,75 ( ) η 1- exp - 0,, (5.3) endo τ m o atrao médio entre doi percuro, em n, determinado por [9] 0 1,3 d 0,7 50 τm, (5.33) onde d é a extenão do enlace, e S é a área de ainatura obtida a partir da curva de ainatura do receptor, conforme procedimento apreentado anteriormente. Atravé da expreão (5.33) oberva-e que a probabilidade de inoperância, devido ao efeito do devanecimento eletivo, depende diretamente da variável auxiliar η, função do fator de ocorrência de propagação por múltiplo percuro, p 0, da área de ainatura do itema de recepção, S, e do quadrado do tempo médio de atrao entre o percuro, τ m. EXELO 5.7 Determine o tempo de inoperância, para o pior mê do ano, devido ao devanecimento eletivo para um enlace com 50 km de extenão e que apreenta um fator de ocorrência de múltiplo percuro igual a 50 %. O itema de recepção poui uma área de ainatura igual a 65-6 n -. Solução: A partir de p 0 50 %, obtêm-e, atravé de (5.8) e (5.3): p0 η 1- exp - 0, 0 η 0,11 O atrao médio no percuro, obtido por (5.33) 0,75 1- exp - 0, ,75 τ τ m m d 0,7 50 0,7 n 1,3 50 0,7 50 1,3 Aim, a probabilidade de inoperância pode er calculada por (5.31). 4,3 η S τ 6,89 6 m 4,3 0, ,7 SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.18

19 ara o período de referência ou obervação, T o 1 mê minuto, de forma idêntica a (5.30): t T. (5.34) o t t T o,7 min 6, * * * DETERINAÇÃO DA ROBABILIDADE DE INOERÂNCIA DEVIDO AO DESVANECIENTO SELETIVO E NÃO-SELETIVO A probabilidade de inoperância total, tot, é a oma da probabilidade de inoperância devido ao devanecimento não-eletivo, n, e devido ao devanecimento eletivo,, ou eja, Coneqüentemente, o período de inoperância total é +. (5.35) tot tot n tot t T. (5.36) o ROBABILIDADE DE INOERÂNCIA ARA ÚLTILOS ENLACES Evidência experimentai indicam que, em condiçõe de tempo claro, evento de devanecimento que excedem 0 db em lance adjacente de um radioenlace, ão quae completamente decorrelacionado. Io ugere que, para itema com grande margen de devanecimento, o período total de inoperância é aproximadamente igual a oma do período de inoperância de cada lance individual. Em outra palavra, a oma do período de inoperância é um limitante uperior. Io e aplica para o devanecimento plano, eletivo ou uma combinação de ambo. Entretanto, um limitante uperior mai precio pode er determinado pela eguinte expreão: T n i ( i i + ) i 1 n 1 i 1 C 1 (5.37) onde i é a probabilidade de inoperância para o i-éimo do total de n lance, e 0,8 para A db C. (5.38) 1 para A 0 db ara profundidade de devanecimento entre e 0 db ugere-e que o expoente C eja o reultado de uma interpolação linear entre 0,8 e 1. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.19

20 CONFIABILIDADE A confiabilidade do enlace, excluivamente devido ao efeito do devanecimento plano e eletivo, pode er determinada egundo a expreão C % 0 0. (5.39) tot Note que a expreão (5.39) pode er aplicada à qualquer método com ou em diveridade. * * * EXELO 5.8 DIE SIO AE TO DE RADIOE LACE DIGITAL SE O USO DE DIVERSIDADE ESACIAL (veja fluxograma no Anexo 5.) Dado geoclimático: Infraetrutura: Tranmião: Recepção: Localidade: Sta. Rita do Sapucaí (G) e aria da Fé (G) Altitude: 1400 m e 165 m (repectivamente) Gradiente de refratividade que excede 1% do tempo: -50 unidade /km Fator de rugoidade: 1 m Extenão do radioenlace: 40 km Altura da antena em relação à etaçõe: 50 m (para amba) Freqüência: 6 GHz (1+1) otência do tranmior: 30 dbm Taxa de tranmião: 155 bit/ odulação: 18-QA (codificada) otência de limiar: -75 dbm (BER -3 ) Área de ainatura: 70-6 n - erda (total por item): Guia de onda: 4 db Circuladore: 0,75 db Filtro: 6 db Objetivo de deempenho: Confiabilidade 99,9995 % Solução: 1. Determinação do fator geoclimático 3.9 0,003d 1 0,4 a K K 1,971-4 %. Determinação do fator de ocorrência de múltiplo percuro hh hl ε p tan ε p ε p 5,65 mrad d SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.0

21 3, 0,97 0,03 f 0,00085 h ( + ε ) L p0 K d 1 p 0 0,43 % p 3. Determinação da probabilidade de inoperância por devanecimento eletivo p ,3-3 0,75 η 1- exp - 0, η 3,314-3 ( ) 0 1,3 d τm 0,7 τ m 0,54 n 50 4,3 η S τm 1, Determinação da probabilidade de inoperância devido ao devanecimento não eletivo. C % 0 0 tot tot 0 C% tot Como o valor de é menor do que o valor do objetivo de deempenho, não é neceário o uo da diveridade. + n tot n 3,94-6 tot n 5. Determinação da margem de devanecimento n 0 30,31 db 0 log n 6. Determinação do ganho e diâmetro etimado da antena A e ( d f ) 9,44 + 0log A e 140,04 db A Ae + Ad + Ag + Ao ΣA 150,79 db R L R -44,7 dbm R L + T + G R + A G T + R A ΣG 76,1 dbi ara antena com ganho iguai, G 38,05 dbi G 17,8 + 0log ( φ f ) G φ φ 1,7 m f SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.1

22 7. Epecificação da antena Antena Andrew com refletor ólido e polarização única L6-59D. G 38,9 dbi, 1,8 m. OBSERVAÇÃO: Note que, de acordo com o fluxograma do Anexo 5.1, a partir dete ponto a eqüência de cálculo é a eqüência da análie de deempenho para um radioenlace em diveridade epacial, ou eja, a antena ão conhecida e deeja-e conhecer o deempenho a partir do ganho da antena epecificada. Eta eqüência de cálculo é apreentada no Exemplo 5.9. EXELO 5.9 * * * A ÁLISE DE DESEE HO DE RADIOE LACE DIGITAL SE O USO DE DIVERSIDADE ESACIAL (veja fluxograma no Anexo 5.) Dado geoclimático: Infraetrutura: Tranmião: Recepção: erda (total por item): Antena: Localidade: Sta. Rita do Sapucaí (G) e aria da Fé (G) Altitude: 1400 m e 165 m (repectivamente) Gradiente de refratividade que excede 1% do tempo: -50 unidade /km Fator de rugoidade: 1 m Extenão do radioenlace: 40 km Altura da antena em relação à etaçõe: 50 m (para amba) Freqüência: 6 GHz (1+1) otência do tranmior: 30 dbm Taxa de tranmião: 155 bit/ odulação: 18-QA (codificada) otência de limiar: -75 dbm (BER -3 ) Área de ainatura: 70-6 n - Guia de onda: 4 db Circuladore: 0,75 db Filtro: 6 db Antena parabólica com refletor ólido, L6-59D. G 1 G 38,9 dbi; 1,8 m. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.

23 Solução: Conforme o fluxograma do Anexo 5., a olução dete problema é idêntica à do exemplo anterior, até o item 3, repetida a eguir por conveniência. 1. Determinação do fator geoclimático 3.9 0,003d 1 0,4 a K K 1,971-4 %. Determinação do fator de ocorrência de múltiplo percuro hh hl ε p tan ε p ε p 5,65 mrad d p 0,97 0,03 f 0,00085 h ( + ε ) L 3, 0 K d p 1 p 0 0,43 % 3. Determinação da probabilidade de inoperância por devanecimento eletivo p ,3-3 0,75 η 1- exp - 0, η 3,314-3 ( ) 0 1,3 d τm 0,7 50 τ m 0,54 n 4,3 η S τm 1, Determinação da margem intalada A e ( d f ) 9,44 + 0log A e 140,04 db A Ae + Ad + Ag + Ao ΣA 150,79 db T + G R + A T + G R A R -4,99 dbm 5. Determinação da probabilidade de inoperância devido ao devanecimento não eletivo R L n 0 n, Determinação da probabilidade de inoperância total e a confiabilidade do itema + tot 3,73-6 tot n C % 0 0 C% 99,9996 % tot * * * SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.3

24 5.6. INOERÂNCIAS OR OUTROS ÉTODOS CONHECIDOS Além do método para determinação da probabilidade de inoperância devido ao devanecimento não-eletivo e eletivo, apreentado na Rec. ITU-R , outro método bem conhecido ão batante utilizado devido à ua implicidade. O método apreentado a eguir ão, geralmente, uado em conjunto para a determinação da probabilidade de inoperância total. O primeiro, de Barnett-Vigant, permite determinar a probabilidade de inoperância devido ao devanecimento não eletivo. O egundo permite a determinação da probabilidade de inoperância atravé da argem de Devanecimento Diperivo. Ambo o método ão apreentado a eguir ROBABILIDADE DE INOERÂNCIA DEVIDO AO DESVANECIENTO NÃO- SELETIVO DE BARNETT-VIGANTS A probabilidade de ocorrência de devanecimento não-eletivo n é calculada por (5.7), entretanto o valor de 0, de acordo com o método Barnett-Vigant, é calculada pela expreão 0 K S a 5 f d 3. (5.40) onde K é um fator geoclimático que depende da região e eu valore ão apreentado na Tabela 5., f é a freqüência em GHz, d é a extenão do enlace em km e S a é o fator de rugoidade definido como endo o devio padrão da altitude do terreno a cada 1 km ao longo de rota, excluindo-e a altitude da etaçõe. ara eta expreão deve-e coniderar 6 m < S a < 4 m. Tabela 5. - Valor do fator geoclimático para o método Barnett-Vigant. Tipo de região Valor de K arítima temperada, editerrâneo, coteira ou clima temperado de alta umidade 4,1 arítima ubtropical 3,1 Continental, clima temperado,1 Região montanhoa, eco 1, ROBABILIDADE DE INOERÂNCIA DEVIDO AO DESVANECIENTO SELETIVO OR EIO DA ARGE DE DESVANECIENTO DISERSIVO A probabilidade de inoperância em função da margem de devanecimento diperivo é calculada de acordo com a eguinte expreão: DF 0. (5.41) SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.4

25 DETERINAÇÃO DA ROBABILIDADE DE INOERÂNCIA DEVIDO AO DESVANECIENTO SELETIVO E NÃO-SELETIVO A probabilidade de inoperância total, tot, quando o método Barnett-Vigant e o método da margem de devanecimento diperivo ão uado, a oma da probabilidade de inoperância devido ao devanecimento não-eletivo n e ao devanecimento eletivo é determinado por DF + tot n 0 +. (5.4) 5.7. TÉCNICAS DE DIVERSIDADE A melhoria do deempenho de enlace rádio digitai pode er obtida com o uo de técnica de diveridade. A trê técnica de diveridade mai comumente utilizada em enlace rádio digitai ão Diveridade em epaço; Diveridade em ângulo e Diveridade em freqüência. ara toda ela a eficácia depende do grau de decorrelação, do efeito da propagação por múltiplo percuro, obtida entre o feixe da onda em cada tipo de diveridade. A técnica de diveridade em epaço, cuja geometria etá apreentada na Figura 5., é a mai popular por produzir bon reultado em termo de fator de melhoria. Entretanto o uo da diveridade em epaço depende da eguinte condiçõe: a) Neceidade de viada direta pela antena mai baixa; b) Neceidade de epaçamento entre antena que produza um adequado fator de melhoria; c) Neceidade de poicionamento da antena de modo que nenhuma da dua produza percuro com reflexão na uperfície. l (m) l (m) Figura 5. - Diveridade em epaço. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.5

26 A diveridade em ângulo pode er utilizada em conjunto com a diveridade em epaço ou ioladamente. Entretanto, ea diveridade produz fatore de melhoria modeto quando comparado com o obtido pela diveridade em epaço. A Figura 5.11 motra a diveridade em ângulo quando uada ioladamente ou em conjunto com a diveridade em epaço. l (m) (a) (b) Figura 5.11 (a) Diveridade em ângulo e (b) diveridade em ângulo combinada com a diveridade em epaço. A diveridade em freqüência conite na tranmião imultânea da mema informação atravé de dua portadora com freqüência diferente. Ela deve er evitada quando é neceário otimizar a utilização do epectro. De fato, atualmente eu uo é quae proibitivo devido à diputa pelo uo do epectro radioelétrico diponível para enlace de rádio digital a partir de 900 Hz ELHORIAS OBTIDAS CO O USO DA DIVERSIDADE E ESAÇO A expreõe apreentada a eguir foram obtida a partie da Recomendação ITU-R [9]. ode-e definir um fator de melhoria, n, para o efeito de devanecimento não-eletivo como n n (5.43) dn onde n é a probabilidade de inoperância devido ao efeito do devanecimento não-eletivo em o uo da diveridade e dn é a probabilidade de inoperância devido ao efeito do devanecimento não-eletivo com o uo da diveridade. Ete fator de melhoria pode er calculado por n V γ (5.44) onde γ é uma variável auxiliar, definida por conveniência a partir da variávei que dependem apena da geometria do enlace e ua caracterítica geoclimática; é a margem em db e V é o módulo da diferença de ganho (em db) entre a antena em diveridade, ou eja, V G 1 G. (5.45) SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.6

27 ara dimenionamento de enlace é conveniente que a margem eja um valor a er determinado em função do deempenho deejado. Aim, coniderando que a antena uada na diveridade epacial tenham o memo ganho e ubtituindo (5.43) em (5.44), obtém-e n dn γ or outro lado, conforme já apreentado, o valor de n é dado por n 0. Subtituindo o valor de n acima na expreão anterior, obtém-e γ dn dn γ dn γ 5 log (5.46) dn γ 0 or ua vez, a variável auxiliar γ 3 pode er definida como um fator de mérito da diveridade epacial e é calculada por meio da expreão γ 0,87 0,1 0,48 [ 1 exp( 0,04 f d p )] 1,04 l, (5.47) onde l é o epaçamento vertical entre a antena em metro, conforme apreentado na Figura 5.; f é a freqüência em GHz, d é a extenão do enlace em km e p 0 é o fator de ocorrência de multipercuro em %. O fator de melhoria para o efeito do devanecimento eletivo é definido como (5.48) d onde é a probabilidade de inoperância devido ao efeito do devanecimento eletivo em o uo da diveridade e d é a probabilidade de inoperância devido ao efeito do devanecimento eletivo com o uo da diveridade. Ete fator de melhoria,, pode er calculado por η( 1 k ) (5.49) onde k é o fator de correlação para o devanecimento eletivo elevado ao quadrado, determinado de acordo com a condiçõe apreentada a eguir. 0 3 A Equação (5.47) foi obtida a partir do banco de dado do Grupo de Etudo de Radiocomunicaçõe n o 3 do ITU para a eguinte faixa de variávei: 43 d 40 km, f 11 GHz, e 3 l 3 m. Entretanto ela pode er uada com razoável precião para extenõe a partir de 5 km. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.7

28 1 0,838 0,9 0,13log( 1 r ) ( rw ) 0,5136 ( r ) w k 0, , w para r para 0,5 < r para r w w w 0,5 0,968 > 0,968 (5.50a) (5.50b) (5.50c) onde o coeficiente de correlação da amplitude relativa, r w, é dada por r w 1 0, ,6911 ( kn ) ( k ) n,17 1,034 para k para k n n 0,6 > 0,6 (5.51a) (5.51b) onde k n é o fator de correlação para o devanecimento não-eletivo obtido a partir de γ 0 k n 1. (5.5) η A probabilidade de inoperância total, d, obtida com o uo da diveridade em epaço é obtida fazendo EXELO 5. d 4 0,75 0,75 ( ) 3 +. (5.53) d dn * * * DIE SIO AE TO DE RADIOE LACE DIGITAL CO O USO DE DIVERSIDADE ESACIAL (veja fluxograma no Anexo 5.) Dado geoclimático: Localidade: ouo Alegre (G) e aria da Fé (G) Altitude: 150 m e 165 m (repectivamente) Gradiente de refratividade que excede 1% do tempo: -50 unidade /km Fator de rugoidade: 0 m Extenão do radioenlace: 6 km Infraetrutura: Altura da antena em relação à etaçõe: 50 m (para amba) Tranmião: Freqüência: 6 GHz (1+1) otência do tranmior: 30 dbm Taxa de tranmião: 155 bit/ odulação: 18-QA (codificada) Recepção: otência de limiar: -75 dbm (BER -3 ) Área de ainatura: 70-6 n - erda (total por item): Guia de onda: 4 db Circuladore: 0,75 db Filtro: 6 db Objetivo de deempenho: Confiabilidade 99,9995 % SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.8

29 Solução: 1. Determinação do fator geoclimático K 3.9 0,003d 1 0,4 a K, %. Determinação do fator de ocorrência de múltiplo percuro hh hl ε p tan ε p ε p 6,04839 mrad d p 0,97 0,03 f 0,00085 h ( + ε ) L 3, 0 K d p 1 p 0,1857 % 3. Determinação da probabilidade de inoperância por devanecimento eletivo p0 0 0, ,75 ( ) η 1- exp - 0, η 0, ,3 d τm 0,7 50 τ m 0,9586 n 4,3 η S τm 1, Determinação da probabilidade de inoperância devido ao devanecimento não eletivo. C % 0 0 tot tot 0 C% tot Como o valor de é menor do que o valor do objetivo de deempenho, não é neceário o uo da diveridade. + n tot n -6,496-6 tot n Obervação: Não há como dimenionar o enlace para o deempenho requerido em o uo de diveridade. 5. Determinação do fator de melhoria para o devanecimento eletivo Admitindo que um epaçamento de metro entre a antena é tecnicamente viável, ou eja, para l m: γ 0,87 0,1 0,48 [ 1 exp( 0,04 f d p )] 1,04 l γ 0,53094 γ 0 k n 1 k n -0,03046 η 0 SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.9

30 r w ( k ), , n r w -0,04016 Conequentemente, k 0,838 ( k ) η 1 176, 6. Determinação da probabilidade de inoperância devido ao devanecimento eletivo com o uo da diveridade epacial d d d 6, Determinação da probabilidade de inoperância devido ao devanecimento não eletivo com o uo da diveridade epacial d 4 0,75 0,75 ( ) 3 4 0,75 0,75 ( ) 3 + d dn 8. Determinação da argem dn dn 4, log 19,7 db dn γ 0 9. Determinação do ganho e diâmetro etimado da antena d d A e ( d f ) 9,44 + 0log A e 143,85 db A Ae + Ad + Ag + Ao ΣA 154,60 db R L R -55,8 dbm R L + T + G R + A G T + R A ΣG 69,3 dbi ara antena com ganho iguai, G 34,66 dbi G 17,8 + 0log ( φ f ) G φ φ 1,16 m f. Epecificação da antena Antena Andrew com refletor ólido e polarização única L4-59D. G 35,4 dbi, 1, m. * * * SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.30

31 EXELO 5.11 A ÁLISE DE DESEE HO DE RADIOE LACE DIGITAL CO O USO DE DIVERSIDADE ESACIAL (veja fluxograma no Anexo 5.) Dado geoclimático: Infraetrutura: Tranmião: Recepção: Diveridade: erda (total por item): Antena: Localidade: ouo Alegre (G) e aria da Fé (G) Altitude: 150 m e 165 m (repectivamente) Gradiente de refratividade que excede 1% do tempo: -50 unidade /km Fator de rugoidade: 0 m Extenão do radioenlace: 6 km Altura da antena em relação à etaçõe: 50 m (para amba) Freqüência: 6 GHz (1+1) otência do tranmior: 30 dbm Taxa de tranmião: 155 bit/ odulação: 18-QA (codificada) otência de limiar: -75 dbm (BER -3 ) Área de ainatura: 70-6 n - Epacial l m Guia de onda: 4 db Circuladore: 0,75 db Filtro: 6 db Antena parabólica com refletor ólido, L4-59D. G 1 G 35,4 dbi; 1, m. Solução: 1. Determinação do fator geoclimático K 3.9 0,003d 1 0,4 a K, %. Determinação do fator de ocorrência de múltiplo percuro hh hl ε p tan ε p ε p 6,04839 mrad d 3, 0,97 0,03 f 0,00085 h p K d ( + ε ) L 0 1 p p 0,1857 % 3. Determinação da probabilidade de inoperância por devanecimento eletivo p0 0 0, ,75 ( ) η 1- exp - 0, η 0, SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.31

32 1,3 d τm 0,7 τ m 0,9586 n 50 4,3 η S τm 1, Determinação da argem intalada A e ( d f ) 9,44 + 0log A e 143,85 db A Ae + Ad + Ag + Ao ΣA 154,60 db T + G R + A T + G R A R -53,80 dbm R L 1,0 db 5. Determinação da probabilidade de inoperância por devanecimento não eletivo n 0 n 1, Determinação da probabilidade de inoperância total e da confiabilidade coniderando a melhoria obtida pelo uo da diveridade epacial γ 0,87 0,1 0,48 [ 1 exp( 0,04 f d p )] 1,04 l γ 0, n V γ n 69,98 n n dn n dn dn, n γ 0 k n 1 k n -0,03046 η r w ( k ), , n r w -0,04016 Conequentemente, k 0,838 ( k ) η 1 176, d d d 6, SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.3

33 d 4 0,75 0,75 ( ) 3 + d, d dn C % 0 0 C% 99,99974 % tot * * * 5.8. ROBABILIDADE DE INOERÂNCIA DEVIDO À CHUVA (REC. ITU-R.838) A partir da determinação da atenuação devido à chuva, que pode er levada a cabo com o auxílio da equaçõe (3.71) até (3.77), é poível determinar a margem de devanecimento neceária para manter um radioenlace em operação. Ea margem pode er obtida para uma porcentagem de inoperância arbitrária, p ch, dede que 0,001% p 1% (5.54) ch ode-e determinar a margem para a chuva, para uma porcentagem de tempo de inoperância arbitrária, modificando a Equaçõe (3.76) e (3.77) para 0,1 A 0,07 A 0,01 0,01 p p (0,546+ 0,043 log (0,855+ 0,139 log p) p) para latitude 30 para latitude < 30 o o N ou S N ou S (5.55) (5.56) A porcentagem de tempo de inoperância devido à chuva, em função da margem, pode er determinada a partir da Equaçõe (5.55) e (5.56), de onde e obtém: p ch 6,349+ 8,33 40,31 3,6 log A0,01 para latitude 30 o N ou S (5.57) p ch 3, ,9 9,459 7,194 log A0,01 para latitude < 30 o N ou S (5.58) onde é a margem em db. EXELO 5.1 Determine a margem de devanecimento para chuva para um radioenlace com 8 km de extenão que opera em 15 GHz com polarização horizontal. A taxa de chuva que excede 0,01 do tempo é igual a 65 mm/h em uma região cuja latitude é menor do que 30 o S. A confiabilidade eperada para ete radioenlace é 99,999%. SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.33

34 Solução: 1. Determinação da contante k e α A partir da freqüência e da polarização da onda obtém-e o valore da contante por meio da Tabela 3.8, no Capítulo 3. k H 0,03689 α H 1,1549. Determinação da atenuação epecífica α p γ R kr γ R 4,578 db/km 3. Determinação da ditância efetiva 0,015 R0,01 d0 35 e d 0 13,0 km 1 r d r 0,63 1+ d0 d ef d r d ef 4,981 km 4. Determinação da atenuação por chuva A 0,01 γ R d ef A 0,01,803 db 5. Determinação da margem Como a confiabilidade eperada é de 99,999 % então a porcentagem de tempo de inoperância devido à chuva correpondente é p ch 0-99,999 p ch 0,001 % Como a latitude da região é menor do que 30 S, então a margem deve er calculada por meio de (5.56). (0,855+ 0,139 log p) 0,07 A0,01 p 3,89 db * * * SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.34

35 ANEXO 5.1 VALORES DE dn 1 E FUNÇÃO DAS COORDENADAS GEOGRÁFICAS TABELA A VALORES DE d 1 E TERRITÓRIO BRASILEIRO ARA LO GITUDES E ORES QUE 53 O O. -5, , , , , , ,5 4,5 -,8 3,0-171,4-190,1 1,5-181,4-0, ,7-40,9-01,1-1,5-5,4-39,9-57,4-80, -49, -150,7-3,0-67,1-5, ,4-38,5-4,7-19, -3,6-151,4-4,5-80,6-47,9-96,6-307,4-90,3-99,1-96,3-5,1-14,5-15,4-6, ,4-333,6-34,1-315, -347,7-37,7-30,8-183,3-163,7-134,3-94,1-7, ,6-356,9-388, ,8-357,1-30,3-35,8-188,9-111,4-86,5-140, -9,0-366,1-338,7-355,3-388,9-369,6-366,5-309,9-61,5-08, ,5-96,7 -,5-36,5-346,9-36, -370,8-339,7-319,5-80, ,9-14,8-143,6-155,6-1,0-356,9-34, ,9-311,3-96,7-67,3-143,9-135,8-145,7-15, -13,5-365,9-377,6-370,9-348,5-36, -309, ,8-9,5-15, -15,0-390,9-401,7-355,6-95,8-301, -98,7-49,4-150,1-1,3-167,1-16,5-380,3-389,7-36,1-94, -301,9-98,5-181,9-159,4-14,5-179,3-18,0-39,3-388,7-373,9-33,5-84,8-60,9-151,5-156,1-177,1-19,5-407,5-4,6-411,1-38,1-49,8-33,4-153,4-19, ,0-446,6-445, , -15, ,8 -,5-459,3-450,3-403,4-389,8-58,8-49,1-330,7-387,7-4,0-400,4-394, ,8-507,8-5,5-338,1-31,6-80,1-7,0-376,4-74, -84,6-8,5-350, ,7-30,0-350,9-368,9-31,5-37,7-48,9-33,0-371,5 SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.35

36 TABELA A.5. - VALORES DE d 1 E TERRITÓRIO BRASILEIRO ARA LO GITUDES AIORES QUE 53 O O. -7,0-70,5-69,0-67,5-66,0-64,5-63,0-61,5-60,0-58,5-57,0-55,5-54 4,5-5,8-18,5-01,8-15,3-171,5-185,8-199,1-188,9-171,9 3,0-300, ,5-09,5-194,8-48, -17, , -186,5-191,4 1,5-77,1-97,3-83,6-9,3-195, -66, -91, ,3-334,6-61, -0,4 0-76,1-75,7-80,3-61,4-73,1-305,3-311,6-309,8-339,7-35,8-30,4-19,6-1,5-93,1-73, ,3-96,8-95,7-33,8-31,8-336,1-335, -315,4-56,3-3,0-37,7-78,8-84,3-303,9-87, ,8-304,3-350,9-331,9-305,1-8,7-4,5-359,9-353,6-95, -84,6-308,9-97,6-309,3-304,4-3,1-35,5-33,3-309, , , -88,6-97, -307,8-315,6-306,9-314,9-319,6-333, ,7-311,9-7,5-355,7-331,5-89,3-300,7-341,8-363,9-350,1-344, ,8-341, ,4-9,0-338,4-37, -337,5-30,9-339, ,5-359, ,6-375,4-347,4-347,5 -,5-34,3-346,1-307,7-9,9-334,1-331, -34, -350,9-353,7-374,7-348,1-347,4-1,0-8,7-88,5-31,7-314, , ,7-374,7-13, , , ,9-371,6-15,0-350,6-316,1-317, ,6-16,5-33, ,1-373,1-395,5-18,0-97,3-358,8-385, -43,7-19,5-341,9-385,3-47,4-406,6-1,0-371, -390,6-398,3-45,8 -,5-448,6-39,3-476,9-4,0-483,9-485,4-5,5-48,8-7,0-497,5-436,4-8,5-448,8-486,7-451,7-30,0-358, , ,8-33,0-33,9 SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.36

37 ANEXO 5. - FLUXOGRAA ARA ANÁLISE E DIENSIONAENTO DE U RADIOENLACE DIGITAL (REC. ITU-R ) Início Determinação do fator geoclimático: (5.18) Determinação do fator de ocorrência de múltiplo percuro: (5.18) e (5.1) em (5.) Determinação da probabilidade de inoperância devido ao devanecimento não eletivo: (5.39) e (5.35) Determinação da probabilidade de inoperância por devanecimento eletivo: (5.31) com o auxílio de (5.8), (5.3) e (5.33) Diveridade? N S 1 Análie (A) ou Dimenionamento (D)? D Determinação da argem de Devanecimento: (5.7) A Determinação da margem intalada do enlace: (5.), (5.3), (5.1) e (5.7) Determinação da probabilidade de inoperância devido ao devanecimento não eletivo: (5.7) Determinação do ganho e diâmetro etimado da antena: (5.7), (3.6), (5.3), (5.), (5.1) e (.1) Epecificação da antena 3 Diveridade? N S 1 N Diveridade? 4 S Determinação da probabilidade de inoperância total intalada (5.35) Determinação do período de inoperância e/ou confiabilidade do itema, (5.36) e/ou (5.39) Fim SRD-5V011G - Geraldo G. R. Gome 5.37