Caracterização de Canal de Rádio Comunicações em Banda Larga para Comunicações Veiculo a Veiculo (V2V) na frequência 5.8 [GHz] para ambiente Urbano

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1 Caracterização de Canal de Rádio Comunicações em Banda Larga para Comunicações Veiculo a Veiculo (V2V) na frequência 5.8 [GHz] para ambiente Urbano Prêmio APTEL/Motorola - INOVAR Marcelo Molina Silva PUC-RIO

2 Sumário 1 Introdução 2 Trabalhos anteriores 3 Objetivos 4 Medidas V2V 5 Resultados 6 Conclusões 2

3 1. Introdução 3

4 Telefones celulares Internet Troca rápida de informações A tecnologia de comunicação sem fio A comunicação com fio Nova era da informação Evolução das redes de comunicação de alta velocidade Mobilidade e versatilidade A demanda pode ser satisfeita Desenvolvimento de várias tecnologias para a utilização óptima dos recursos limitados em comunicações sem fio Desempenho Características do canal Um projeto de sistema de comunicação deve ser precedido pelo estudo das características do canal 4

5 Estação de base estacionária. Estações móveis. As comunicações de banda larga V2V V2I Podem permitir futuros serviços móveis de banda larga Investimento reduzido na infraestrutura Transformação de indústrias como a comunicação móvel ou a criação de novos serviços O canal de veículo a veículo é de interesse para notificação de emergência 5

6 Medições em banda larga do canal móvel para celular, são necessários para o apropriado desenho de comunicação V2V. O V2V pertence a um ambiente em que tanto o transmissor como o receptor encontram-se Efeito Doppler Multipercursos Caracterização Modelos de canal V2V Tipo de sistema de comunicação Equipamento Movimento Altura da antena Potência de transmissão 6

7 2. Trabalhos anteriores 7

8 Vehicle-to-Vehicle Radio Channel Characterization in Urban Enviroment at 2.3 GHz and 5.25 GHZ Department of Communications Engineering (DCE) & Center for Wireless Communications (CWC) da Universidade de Oulu Finlândia -Perda de percurso -Espalhamento dos retardos (DS) -Máximo retardo -Desvio padrão do desvanecimento lento (SF) -Distancia de correlação 8

9 Vehicular Channel Characterization and Its Implications for Wireless System Design and Performance The FTW Telecomunication Research Center Vienna com a cooperação do governo de Áustria Descreve as principais características de canais V2X O sombreamento realizado por outros veículos Alta mudança Doppler Medições do canal em variedade de ambientes importantes, onde: Atenuação com a distância Desvanecimento do sinal Espalhamento dos retardos Espalhamento Doppler Espalhamento angular Caracterizam o canal sim fio 9

10 Vehicular-to-Vehicular Channel Characterization and Measurement Results Instituto Universitario de Telecomunicaciones y Aplicaciones Multimedia (iteam), Grupo de Radiación Electromagnética (GRE) Universitat Politècnica de València 10

11 3. Objetivos 11

12 O principal objetivo do trabalho é caracterizar o canal V2V em banda larga, através do sinal OFDM com a sequência mais apropriada para a sondagem. Avaliar e definir através de simulação qual dos três sinais OFDM com sequencias diferentes é a mais adequada (entre as sequencias temos: Randômica (Rand), Peseudo-Noise (PN) e Zadoff- Chu (ZC)) Realizar medições em banda larga para cenários V2V na frequência 5.8 [GHz] em ambiente Urbano, Suburbano, Rural e realizar o correspondente processamento dos dados para a caracterização do canal em banda larga. 12

13 4. Medidas V2V 13

14 4.1 Direções dos carros 14

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16 4.2 Tipos de ambientes 16

17 URBANO - GÁVEA Av. Padre Leonel Franca URBANO SÃO CONRADO Av. Pref. Mendes de Morais SUBURBANO JARDIM OCEÂNICO Praça do Pomar RURAL - BARRA DA TIJUCA Av. Lucio Costa XVI Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2017 Rio de Janeiro - RJ 17

18 4.3 Tipos de vias 18

19 HIGHWAY (rodovias) - BARRA DA TIJUCA (Av. Lucio Costa) EXPRESSWAY (via Expressa) - BARRA DA TIJUCA (Av. Ayrton FREEWAY (auto estrada) - Jardim Oceânico (Av. Pte. Joatinga) ELEVADOS - Jardim Oceânico ( Das Bandeiras ) XVI Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2017 Rio de Janeiro - RJ 19

20 CENARIO DE MEDIDAS URBANO SUBURBANO RURAL MESMA DIREÇÃO OK OK OK DIREÇÃO OPOSTA OK OK OK INTERSEÇÃO OK OK OK HIGHWAY EXPRESSWAY FREEWAY ELEVADOS MESMA DIREÇÃO OK OK OK OK 20

21 4.4 Tipos de antenas 21

22 Tipo de antena: Omni Faixa de frequências: MHz. Ganho: 10 dbi Tipo de antena: Setorial Faixa de frequências: MHz. Ganho: 17 dbi 22

23 4.5 Aquisição dos dados da velocidade 23

24 Obtenção da velocidade dos móveis através dos dados dos GPS Por cada móvel obtemos a: GPSmap 60CSx Latitude e Longitude (Distancia): Fórmula de Haversine (Fornece a distancia entre dois pontos de uma esfera a partir de suas Latitudes e Longitudes) a = sin 2 ΔφΤ2 + cosφ 1 cosφ 2 sin 2 ( ΔλΤ2) c = 2 atan2( a, (1 a)) d = R c Onde φ é a latitude, λ é a longitude, R é o radio da terra (6,371 Km) 24

25 Captura da velocidade do móvel através do aplicativo Speedometer 55 Start Data Hora Latitude Longitude Velocidade Altitude 08/11/ :36: /11/ :36: /11/ :36: /11/ :36: /11/ :36: /11/ :36: /11/ :36: /11/ :36: /11/ :36: /11/ :36: /11/ :36: /11/ :36: /11/ :36: /11/ :36:

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27 5. Resultados 27

28 Informação Medida DATA: 18/11/2017 NOME: V2V_URBANO_GAVEA FREQ. CENTRAL: 5.8 GHz SPAN: 50 MHz BW: 20 MHz SEQUENCIA: Zadoff Chu 28

29 Receptor Transmissor 29

30 XVI Seminário Nacional de Telecomunicações APTEL / PETROBRAS 2017 Rio de Janeiro - RJ 30

31 Níveis de potencia e percurso realizado 31

32 Perfis de Potência de Retardo Perfis de Potência de Retardo após a técnica CFAR Sequências Numero de perfis de retardo encontrados Retardo Médio (ns) Retardo RMS (ns) Média Desvio Padrão Média Desvio Padrão ZC

33 Perfil de Retardo e Curva de Decaimento Retardo RMS Ambiente Porcentagem Retardo RMS (ns) Urbano 50% %

34 Número de Componentes de Multipercursos Amplitude dos Multipercursos Ambiente Porcentagem Amplitude [dbuv] 50% Urbano 95%

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36 6. Conclusões 36

37 Com o intuito de caracterizar o canal V2V se realizaram: Avaliação da sequencia do sinal OFDM que melhor se adeque para realizar a sondagem. Medidas em banda larga, em diferentes cenários, na frequência 5.8 [GHz] para um ambiente Urbano. Processamento dos dados. Os resultados da caracterização do canal V2V: Parâmetros dos Perfis de Retardos. Distribuição Cumulativa dos Retardos RMS Curva de Decaimento Distribuição Cumulativa dos Número de Componentes de Multipercurso Distribuição Cumulativa das Amplitudes dos Multipercursos 37

38 Os resultados obtidos possibilitarão uma escolha adequada da técnica de modulação, codificação e de processamento do sinal para compensar as distorções introduzidas no sinal, com uma arquitetura simples de modo a reduzir custos e principalmente dando uma cobertura a serviços moveis de banda larga eficientes. 38

39 Muito Obrigado Marcelo Molina Silva Site: Telefone: