8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme

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1 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme A segunda abordagem adotada para o problema da estimação do canal espacial foi a utilização de um arranjo de antenas real, com comutação temporal dos sensores. Em particular, como no capítulo anterior, a configuração ULA foi mantida aqui. O aparato de sondagem em ambientes internos de [8] foi mais uma vez a base para a configuração de sondagem. A adaptação daquela sonda temporal para agregar a sondagem de AOA foi alvo de outro trabalho deste grupo de pesquisa; uma dissertação de mestrado recém concluída [11], que correu em paralelo com a presente tese. Embora outra configuração de arranjo tenha sido utilizada para gerar os dados analisados em [11] (UCA Uniform Circular Array arranjo uniforme circular, com 8 elementos), a sonda estava preparada para operar com qualquer outra configuração de até 16 elementos, como foi o caso do arranjo ULA-16 montado para aquisição dos dados aqui tratados. Dois cenários semelhantes foram escolhidos para as sondagens: dois corredores longos, ambos apresentando condição de visada direta entre os elementos transmissor e receptor da sonda. Como na técnica por abertura sintética, as medidas eram tomadas com a sonda imóvel. Entretanto, as sondagens foram realizadas em vários pontos ao longo de cada corredor, permitindo uma análise do comportamento de variação do espectro espacial-temporal com a distância, ainda que a grosso modo. O processamento dos dados deste capítulo foi facilitado pela estrutura adotada para os algoritmos. Basicamente, apenas o processamento inicial dos dados gerados pela sonda foi diferente do apresentado no capítulo anterior. Gerados os arquivos que continham os vetores 3D pré-processados, aplicava-se os mesmos algoritmos de estimação do espectro espacial desenvolvidos para os dados sondados por abertura sintética, sem nenhuma alteração significativa dos mesmos. Ainda com relação ao primeiro bloco de processamento, a supressão de

2 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 242 ruído também foi testada, mas desta vez apenas a 2D, e somente alguns pontos foram processados. Esta menor atenção à técnica de supressão de ruído explica-se em função dos resultados esperados, que indicavam a ausência de efeitos significativos na região de interesse do espectro espacial-temporal, para fins de análise comparativa com estimativas teóricas. Os dados processados foram analisados de modo análogo ao apresentado no capítulo 7. Aqui, entretanto, as estimativas teóricas ficaram restritas às reflexões singulares ao longo do corredor de cada cenário, além da componente de propagação direta. Esta simplificação se justifica pela condição de visada direta sempre presente, e pelo volume de dados bem maior que precisou ser tratado neste capítulo. Em compensação, aqui foi possível verificar a variação do espectro com a distância, como previamente mencionado. Complementando a análise básica, os resultados deste capítulo foram comparados qualitativamente com os do anterior, para tentar estabelecer alguma relação entre as diferenças observadas e as distinções de desempenho associadas a cada técnica Descrição dos experimentos realizados Técnica de sondagem Seguindo a mesma filosofia de agregar funcionalidades adicionais à sonda de canal faixa-larga montada e testada em [8], foi elaborado um esquema para permitir a estimação de AOA utilizando arranjos de antenas reais. Como o hardware de RF disponível era único, o esquema adotado foi o de comutação temporal das antenas do arranjo, como em [7, 58]. A idéia então proposta foi implementada como parte de outro trabalho deste grupo de pesquisa [11], desenvolvido em paralelo com a presente tese. Para incorporar a sondagem espacial à sonda disponível, basicamente seria necessário montar um arranjo de antenas combinado com comutadores temporais (switches) para a faixa de freqüência desejada, controláveis por computador. Além disso, rotinas de controle para seleção dos comutadores deveriam ser desenvolvidas para rodar em conjunto com as rotinas pré-existentes de controle do analisador de rede utilizado (HP1614ET). Todo este trabalho foi desenvolvido em

3 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 243 [11], onde um arranjo UCA-8 foi o escolhido para realizar a análise lá apresentada. Para a análise aqui apresentada, um arranjo ULA-16 foi montado, e novas sondagens foram realizadas. A montagem dos arranjos em [11] foi inspirada no aparato mostrado em [58], com antenas monopolo de quarto de onda sobre uma das faces de uma base metálica, que servia como plano terra para as antenas, e comutadores temporais sobre a face oposta, além de um LNA. Em [11], optou-se por montar os comutadores em uma placa adicional, posicionada poucos centímetro abaixo da placa com as antenas, como no esboço ilustrado na Figura 155. Desta forma, a sonda ganhou maior modularidade, facilitando a troca de configurações de arranjo, pois apenas a placa com as antenas precisava ser trocada. Em [58], a troca envolveria também os comutadores. Figura 155 Esboço do esquema de montagem da base para o arranjo de antenas e para os comutadores temporais. A mesma faixa de freqüências tratada em [8] foi utilizada nas sondagens, ou seja, 1,8 GHz, com 200 MHz de largura de banda. As antenas monopolo foram montadas no próprio CETUC, com base em um projeto previamente utilizado neste mesmo grupo de pesquisa [59]. Foram adquiridos comutadores temporais do tipo SP4T (quatro-para-um), controláveis por lógica TTL, modelo ZSDR-425 da Mini-circuits. Como se desejava trabalhar com arranjos de até 16 elementos, foram necessários cinco comutadores para controlar a seleção das antenas. O espaçamento entre os elementos foi o mesmo das sondagens por abertura sintética (5 cm), assim como o número de pontos de aquisição por varredura no domínio da freqüência (801 pontos para os 200 MHz de faixa).

4 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 244 O enlace de sincronização entre as portas do analisador de rede foi simplificado em [11], em comparação com o utilizado na sonda original faixalarga em [8]. Como a mobilidade desejada não era um parâmetro tão crítico como em [8], um enlace por cabo coaxial de 50 m foi utilizado ao invés do enlace ótico de [8]. O arranjo foi usado na recepção, enquanto que a transmissão era realizada por uma antena discônica (a mesma dos demais experimentos relatados nesta tese). Com esta configuração, lembrando que na transmissão apenas um amplificador convencional precisava ser utilizado, a ponta móvel da sonda pôde ficar restrita à antena discônica e um mastro de suporte. Desta forma, o aparato de alimentação auxiliar usado na sonda original em [8], com bateria DC e conversores, deixou de ser necessário. A idéia original quanto ao número de varreduras (snapshots) era a de se trabalhar com um valor alto o suficiente para dar uma maior confiabilidade às estimativas das matrizes de covariância dos dados. Optou-se então por 30 como valor a ser praticado. No primeiro ponto de sondagem, este valor foi aplicado. Entretanto, como este procedimento deveria ser repetido ainda para as demais 15 antenas do arranjo, em cada ponto, o experimento iria se alongar excessivamente. Com isso, para manter a executabilidade da sondagem, apenas 3 snapshots por ponto foram armazenadas. A calibração para as sondagens com o arranjo ULA-16 ficou restrita aos elementos do hardware. Não foi realizada nenhuma calibração adicional para compensar os efeitos de acoplamento mútuo entre as antenas do arranjo Locais de teste As sondagens foram realizadas em dois locais de teste: o corredor principal do CETUC; e o corredor do 4º andar do edifício Leme, também na PUC. Ou seja, dois ambientes semelhantes, ambos apresentando condição de visibilidade entre a antena transmissora e o arranjo de antenas na recepção. No CETUC foram escolhidos 5 pontos ao longo do corredor. O bloco de recepção ficou postado a 2 m do acesso de entrada ao corredor, como indicado na Figura 156. Ao longo do corredor, o afastamento entre o receptor e o transmissor foi de: 3 m; 8,9 m; 19 m; 24,9 m; e 36 m. No edifício Leme, 10 pontos foram escolhidos, com espaçamento entre os pontos de medida uniforme e igual a 5 m.

5 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 245 O receptor estava a cerca de 10 m do blindex à entrada da secretaria do departamento de Engenharia Elétrica, como indicado na Figura 157 Figura 156 Planta do CETUC, indicando a rota e a localização do receptor na sondagem com arranjo ULA-16. Figura 157 Planta do edifício Leme, indicando a rota e a localização do receptor na sondagem com arranjo ULA-16. Em cada ponto de medida, duas orientações relativas do arranjo eram adotadas. Ou o arranjo era posicionado em paralelo com as paredes do corredor, ou perpendicular a elas. Os dados gerados com a primeira orientação são referidos a partir daqui pela letra N ; os demais pela letra Z. A Figura 157 exemplifica a notação adotada Processamento dos dados coletados Conforme adiantado no capítulo anterior, o processamento dos dados coletados pela sonda com arranjo ULA-16 foi análogo ao apresentado no capítulo anterior. A maior diferença entre os conjuntos de dados das duas sondas era o formato de armazenamento das medidas ao serem coletadas. Na sondagem por

6 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 246 abertura sintética, as respostas de canal no domínio da freqüência eram gravadas separadamente para cada posição do arranjo sintetizado, ou seja, cada arquivo era composto essencialmente por uma matriz de 801 colunas, com o número de linhas igual ao número de snapshots tomadas. A sondagem com ULA-16 modificou ligeiramente este processo, trocando o parâmetro que definia o número de linhas de cada arquivo, que passou a ser 16, o número de elementos do arranjo. Com isso, para cada posição, 3 arquivos eram gravados, cada um correspondendo a uma snapshot distinta. Vale lembrar, entretanto, que na primeira posição medida no CETUC (cetuc1n e cetuc1z), foram realizadas 30 varreduras. A diferença supracitada no formato de armazenamento das medidas impôs a modificação do bloco de algoritmos responsável pela preparação dos vetores 3D, conforme explicado no capítulo anterior. O segundo bloco de algoritmos, que executava a estimação dos espectros espaciais e gravava as informações úteis para posterior análise, ficou praticamente inalterado. Ou seja, estimações por conformação de feixe, Capon, MUSIC e ESPRIT foram realizadas para todos os dados disponíveis. O baixo número de varreduras por ponto (3) inviabilizou a estimação pelo método de Capon. Apenas as medidas privilegiadas do ponto inicial do CETUC puderam ser avaliadas por este método. Tal comportamento era de certo modo esperado, já que no conjunto de dados obtido pela outra técnica de sondagem, o método também havia falhado para um número até mais alto de snapshots (11 para AOALH). Com isso, o método de Capon não pôde ser devidamente incluído na análise que se segue. Com relação à supressão de ruído, apenas a configuração 2D foi testada, com re-escalonamento MLN, wavelet Symlet8, 5 níveis de decomposição e conformação de limiar suave. Esperava-se que os resultados não viessem a afetar a região principal dos espectros, o que veio a se confirmar. Com isso, apenas dois pontos em cada corredor foram tomados na geração de espectros com ruído suprimido, para posterior análise Análise dos resultados Um dos objetivos da análise foi verificar o funcionamento dos métodos de estimação espacial sob as condições específicas que envolviam a sondagem com

7 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 247 ULA-16. Em particular, esperava-se uma limitação natural de desempenho associada ao efeito das interferências por acoplamento mútuo entre as antenas, que não foi compensado por qualquer esquema de calibração adicional. A perda de retorno das antenas monopolo foi medida em [11], e ficou em torno de 15 db quando cada antena era avaliada separadamente. Ao medir aquele parâmetro quando as antenas estavam devidamente dispostas sobre a base de montagem, na configuração UCA-8, as perdas diminuíram para valores entre 9 e 13 db, indicando a relevância do efeito em questão. A metodologia adotada foi análoga à aplicada no capítulo anterior, ou seja, uma comparação com estimativas teóricas. Como todos os pontos se encontravam em condição de visada direta, apenas as estimativas teóricas da componente direta e das reflexões singulares nas paredes de cada corredor foram calculadas para cada ponto. Adicionalmente, como pontos consecutivos ao longo de cada rota foram escolhidos para realização das sondagens, a variação do espectro espacial com a distância também pôde ser verificada. Tendo à disposição conjuntos de dados gerados por duas técnicas de sondagem distintas (arranjo por abertura sintética e arranjo real ), procurou-se ainda, dentro do possível, realizar uma comparação qualitativa entre os resultados dos conjuntos em questão. A comparação foi naturalmente limitada, pois apenas dois pontos de medidas em visada direta foram tomados com a primeira técnica (AOALH e AOALV), e o número de sensores também era diferente (11 e 12 contra 16 do arranjo real ). O foco adotado nesta análise foi a observação crítica dos picos secundários do espectro espacial, em particular suas variações de amplitude e o número de picos detectados Comparação com estimativas teóricas Antes de apresentar as comparações propriamente ditas, é conveniente indicar a resolução angular esperada para o arranjo utilizado. Dadas as mesmas considerações apontadas no capítulo 7, ou seja, que a resolução mínima esperada ocorre para a estimação por conformação de feixe, para um arranjo ULA-16, a solução da eq. (7.5) na direção de broadside indica a capacidade de distinguir AOAs separados de no mínimo 12,84º. Ainda com referência à eq. (7.5), a direção

8 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 248 limite para a qual a solução é real é de aproximadamente 51º. Neste AOA, a resolução piora para 36,3º. Como no capítulo anterior, os dados também foram agrupados em dois blocos. Aqui, o primeiro corresponde às medidas no CETUC, e o segundo, às medidas no edifício Leme Medidas no CETUC Conforme apresentado na seção 8.1, no corredor do CETUC foram realizadas sondagens em 5 posições distintas, representadas pelos conjuntos de dados cetucip, onde o sufixo ip indica o ponto (i = 1,..., 5) e a disposição relativa do arranjo (n ou z). As figuras a seguir (Figura 158 a Figura 160) apresentam alguns dos espectros espaciais-temporais estimados para os 10 conjuntos em questão. A Tabela 12 e a Tabela 13 apresentam as estimativas teóricas para os conjuntos medidos no CETUC, para as orientações relativas Z e N respectivamente. Figura 158 Espectros espaciais-temporais por conformação de feixe para o ponto 1 do CETUC.

9 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 249 Figura 159 Espectros espaciais-temporais por MUSIC para o ponto 3 do CETUC. Figura 160 Espectros espaciais-temporais por ESPRIT para o ponto 5 do CETUC.

10 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 250 PONTO DIR RE RD θ [º] τ [ns] θ [º] τ [ns] θ [º] τ [ns] 1-7,59 10,09 14,93 10,35-28,07 11,33 2-2,57 29,70 5,14 29,79-10,19 30,14 3-1,21 63,35 2,41 63,39-4,81 63,56 4-0,92 83,01 1,84 83,04-3,68 83,17 5-0,64 120,01 1,27 120,03-2,54 120,12 LEGENDA: DIR componente direta RE reflexão à esquerda do sentido da rota RD reflexão à direita do sentido da rota Tabela 12 Estimativas teóricas dos AOAs principais na rota de sondagem no CETUC, para a orientação do arranjo do tipo Z. PONTO DIR RE RD θ [º] τ [ns] θ [º] τ [ns] θ [º] τ [ns] 1-82,41 10,09-61,93 10,35 75,07 11, ,43 29,70-79,81 29,79 84,86 30, ,79 63,35-85,19 63,39 87,59 63, ,08 83,01-86,32 83,04 88,16 83, ,36 120,01-87,46 120,03 88,73 120,12 LEGENDA: DIR componente direta RE reflexão à esquerda do sentido da rota RD reflexão à direita do sentido da rota Tabela 13 Estimativas teóricas dos AOAs principais na rota de sondagem no CETUC, para a orientação do arranjo do tipo N. Houve uma concordância muito boa na detecção dos retardos principais para os quatro primeiros pontos sondados. Apenas no ponto 5, o pico do espectro espacial-temporal ocorreu cerca de 10 ns acima do retardo esperado (125 ns), em condições ideais. Entretanto, o ponto em questão encontrava-se a cerca de 1 a 2 m do fim do corredor, onde um armário metálico estava posicionado. A distância associada à diferença de retardo observada (10 ns) é de 3 m, ou seja, compatível com a distância adicional (ida e volta) percorrida por uma onda refletida no armário metálico. Verificou-se ainda que, em 125 ns, a componente mais forte era cerca de 6 db mais fraca que o pico espectral em 135 ns, em ambos os conjuntos Z e N, com AOAs de -6º e -81º, respectivamente. Ou seja, os dados indicam que o armário metálico atuou como um refletor em fase com a antena

11 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 251 transmissora, modificando seu diagrama de radiação, o que explica a diferença verificada no ponto 5. A coerência observada para a detecção dos retardos também foi verificada para os espectros espaciais. Nas tabelas acima, os AOAs das três componentes principais convergem para a direção de broadside à medida que o transmissor se afasta do receptor, para o conjunto Z. Para o caso da estimação por conformação de feixe, dada a resolução máxima de 12,84º, a partir do ponto 3 já não era mais possível prever nenhuma separação entre as componentes em questão. Esta tendência foi confirmada pelas sondagens, como indica a Figura 161. Obviamente, o conjunto N apresentou tendência análoga, convergindo para a direção de endfire (90º), também indicada na mesma figura. LEGENDA: - DIR; - RD; O - RE Figura 161 Espectro espacial por conformação de feixe nos retardos de detecção das componentes principais no CETUC. As estimativas por MUSIC, ilustradas na Figura 162, confirmaram a mesma tendência esperada de convergência dos AOAs principais ao longo da rota. A estimativa ESPRIT para o conjunto Z também confirmou a tendência em questão, mas o método falhou em estimar as componentes principais para o conjunto N, como a Figura 163 indica. Deve-se destacar ainda que ambos os métodos MUSIC e ESPRIT foram capazes de resolver as componentes DIR e RD no ponto 3, orientação Z, com erro menor que a resolução máxima por conformação de feixe esperada. A conformação de feixe não tem esta capacidade a partir deste ponto.

12 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 252 LEGENDA: - DIR; - RD; O - RE Figura 162 Espectro espacial MUSIC nos retardos de detecção das componentes principais no CETUC. LEGENDA: - DIR; - RD; O - RE Figura 163 Espectro espacial ESPRIT nos retardos de detecção das componentes principais no CETUC Medidas no edifício Leme da PUC No corredor do edifício Leme foram realizadas sondagens em 10 posições distintas, representadas pelos conjuntos de dados lemeip, onde o sufixo ip indica o ponto (i = 1,..., 10) e a disposição relativa do arranjo (n ou z). As figuras a seguir (Figura 164 a Figura 166) apresentam alguns dos espectros espaciaistemporais estimados para os 20 conjuntos em questão. A Tabela 14 e a Tabela 15 apresentam as estimativas teóricas para os conjuntos medidos no edifício Leme, para as orientações relativas Z e N respectivamente.

13 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 253 Figura 164 Espectros espaciais-temporais por conformação de feixe para o ponto 1 do edifício Leme. Figura 165 Espectros espaciais-temporais por MUSIC para o ponto 5 do edifício Leme.

14 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 254 Figura 166 Espectros espaciais-temporais por ESPRIT para o ponto 10 do edifício Leme. PONTO DIR RE RD θ [º] τ [ns] θ [º] τ [ns] θ [º] τ [ns] 1-4,57 16,72-34,22 20,15 27,47 18,79 2-2,29 33,36-18,78 35,21 14,57 34,44 3-1,53 50,02-12,77 51,27 9,83 50,75 4-1,15 66,68-9,65 67,62 7,41 67,23 5-0,92 83,34-7,74 84,10 5,94 83,78 6-0,76 100,01-6,47 100,64 4,95 100,37 7-0,65 116,67-5,55 117,22 4,25 116,99 8-0,57 133,34-4,86 133,81 3,72 133,61 9-0,51 150,01-4,32 150,43 3,31 150, ,46 166,67-3,89 167,05 2,98 166,89 LEGENDA: DIR componente direta RE reflexão à esquerda do sentido da rota RD reflexão à direita do sentido da rota Tabela 14 Estimativas teóricas dos AOAs principais na rota de sondagem no edifício Leme, para a orientação do arranjo do tipo Z.

15 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 255 PONTO DIR RE RD θ [º] τ [ns] θ [º] τ [ns] θ [º] τ [ns] 1-85,43 16,72 62,53 20,15-55,78 18, ,71 33,36 75,43 35,21-71,22 34, ,47 50,02 80,17 51,27-77,23 50, ,85 66,68 82,59 67,62-80,35 67, ,08 83,34 84,06 84,10-82,26 83, ,24 100,01 85,05 100,64-83,53 100, ,35 116,67 85,75 117,22-84,45 116, ,43 133,34 86,28 133,81-85,14 133, ,49 150,01 86,69 150,43-85,68 150, ,54 166,67 87,02 167,05-86,11 166,89 LEGENDA: DIR componente direta RE reflexão à esquerda do sentido da rota RD reflexão à direita do sentido da rota Tabela 15 Estimativas teóricas dos AOAs principais na rota de sondagem no edifício Leme, para a orientação do arranjo do tipo N. Para quase todos os pontos de sondagem, a estimação dos retardos principais apresentou muito boa concordância com o esperado. As exceções foram os pontos 4 e 5, sendo que para este último a divergência ocorreu apenas para a orientação N. Uma possível explicação para as diferenças observadas no ponto 4 segue a mesma linha de raciocínio adotada para o ponto 5 do CETUC. Na distância correspondente ao ponto 6 havia um grande armário metálico encostado em uma das paredes do corredor, como indicado na Figura 157. A diferença de percurso entre os pontos 4 e 6 (10 m) corresponde a uma diferença de retardo de 67 ns aproximadamente, contabilizando ida e volta em linha reta. Tal diferença é compatível com a observada entre os retardos principais esperado (70 a 75 ns) e detectado (130 ns), embora a forma como o armário interferiu com o diagrama de radiação da antena transmissora não tenha sido tão óbvia como a observada no ponto 5 do CETUC. O comportamento de convergência dos AOAs comentado para os dados do CETUC também era esperado aqui. Para o caso da estimação por conformação de feixe, a partir do ponto 4 já não era mais possível prever nenhuma separação entre as componentes em questão. Esta tendência foi confirmada pelas sondagens, como

16 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 256 indica a Figura 167. A tendência análoga para o conjunto N também é indicada na mesma figura. LEGENDA: - DIR; - RD; O - RE Figura 167 Espectro espacial por conformação de feixe nos retardos de detecção das componentes principais no edifício Leme. As estimativas por MUSIC, ilustradas na Figura 168, confirmaram a tendência esperada de convergência dos AOAs principais ao longo da rota. A estimativa ESPRIT para o conjunto Z também confirmou a tendência em questão, mas o método voltou a falhar para o conjunto N, como a Figura 169 indica, embora algumas componentes refletidas tenham sido detectadas. LEGENDA: - DIR; - RD; O - RE Figura 168 Espectro espacial MUSIC nos retardos de detecção das componentes principais no edifício Leme.

17 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 257 LEGENDA: - DIR; - RD; O - RE Figura 169 Espectro espacial ESPRIT nos retardos de detecção das componentes principais no edifício Leme. Os métodos MUSIC e ESPRIT foram capazes de resolver as componentes DIR, RD e RE em alguns pontos além do ponto limite para a conformação de feixe (3), para a orientação Z. Em particular, o MUSIC foi capaz de resolver as componentes DIR e RE em dois pontos além do limite mencionado. O ESPRIT foi ainda mais eficaz, resolvendo estas componentes em quatro pontos além do limite em questão, além de resolver as componentes DIR e RD em dois pontos Avaliação do desempenho dos métodos espaciais adotados Destacar um método específico como o mais eficiente ou adequado a partir dos resultados apresentados não é uma tarefa simples. A conformação de feixe foi robusta para todos os conjuntos, mas incapaz de resolver componentes próximas, como esperado. O ESPRIT por sua vez, conseguiu realizar a referida separação, mas seu desempenho para a configuração N foi inaceitável. O MUSIC também foi capaz de resolver algumas componentes de propagação com AOAs muito próximos, embora em menor número que o ESPRIT, e com desempenho aceitável para a orientação N. Os espectros MUSIC foram também mais enxutos que os por conformação de feixe, com menos picos secundários e menor amplitude dos mesmos. Sob um ponto de vista subjetivo portanto, adotando um meio-termo entre robustez e resolução, o MUSIC pode ser indicado como o que melhor se comportou para os conjuntos testados.

18 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme Influência da supressão de ruído dos PDPs na estimação do espectro espacial Conforme previamente mencionado, apenas alguns conjuntos foram submetidos ao processamento adicional de supressão de ruído 2D, já que não se esperava alterações significativas nos picos principais, os únicos comparados a estimativas teóricas. De fato, todos os conjuntos assim processados apresentaram o desempenho esperado, com redução significativa do piso de ruído nos retardos mais altos. A Figura 170 exemplifica isto. Figura 170 Espectro espacial-temporal MUSIC sem e com supressão de ruído 2D (sufixo den ) para o conjunto cetuc1n Comparação com resultados da sondagem por abertura sintética Dois conjuntos de medidas obtidos pela sondagem por abertura sintética, AOALH e AOALV, guardam grande semelhança com os conjuntos analisados neste capítulo. Em particular, fatores em comum como a condição de visibilidade, a disposição relativa dos arranjos, e os locais de medidas (corredores) indicam a possibilidade e a conveniência de se tentar comparar os dados em questão. Não se pode perder de vista, entretanto, que além das diferenças associadas às técnicas de sondagem propriamente ditas, havia diferenças razoáveis entre os locais de teste (largura dos corredores, constituição elétrica das paredes, reentrâncias, presença de obstáculos metálicos, etc), de modo que a comparação deve ser interpretada com ressalvas. A Figura 171 apresenta a comparação entre os conjuntos de dados obtidos sob orientação do arranjo perpendicular às paredes dos corredores (AOALV,

19 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 259 cetucz e lemez), com respectivos espectros espaciais estimados por conformação de feixe, na componente de retardo principal. À primeira vista, as diferenças podem ser classificadas com base em dois parâmetros: número de picos; e faixa dinâmica (mais especificamente a diferença entre as potências do pico principal e dos picos secundários, não associados às reflexões principais). O número médio de picos é sempre maior nos conjuntos estimados com arranjo real, numa proporção aproximada de 50%. No entanto, esta diferença pode ser creditada ao maior número de elementos do arranjo real 16 x 11, numa proporção equivalente à observada para o número de picos. A diferença mais marcante é observada na faixa dinâmica das estimativas, bem menor para os dados obtidos com arranjo real. Figura 171 Comparação entre AOALV e os conjuntos cetucz e lemez, para estimação espacial por conformação de feixe. As mesmas observações quanto às estimativas por conformação de feixe cabem para as estimativas por MUSIC. Com espectros de aparência mais clara que os por conformação de feixe, fica mais fácil constatar as referidas diferenças, como pode ser verificado na Figura 172.

20 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 260 Figura 172 Comparação entre AOALV e os conjuntos cetucz e lemez, para estimação espacial por MUSIC. A comparação entre os dados correspondentes à orientação de arranjo paralela às paredes do corredor apresentou resultados análogos quanto ao número de picos detectados, em ambas estimativas (por conformação de feixe e por MUSIC). Já a faixa dinâmica apresentou comportamento distinto. No caso da conformação de feixe, verifica-se uma razoável semelhança, como ilustrado na Figura 173. A Figura 174 apresenta as comparações entre as estimativas por MUSIC, na qual se percebe semelhança na faixa dinâmica efetiva, ou seja, com relação aos níveis mais baixos do espectro. A faixa dinâmica associada aos picos secundários, como previamente definida para as presentes comparações, mostra-se reduzida nos dados associados ao arranjo real.

21 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 261 Figura 173 Comparação entre AOALH e os conjuntos cetucn e lemen, para estimação espacial por conformação de feixe. Figura 174 Comparação entre AOALH e os conjuntos cetucn e lemen, para estimação espacial por MUSIC.

22 8 Estimação do canal espacial com uso de arranjo linear uniforme 262 Assumindo que os efeitos das diferenças entre os ambientes de sondagem em questão são menos relevantes, tende-se a atribuir os resultados verificados nas comparações ao acoplamento mútuo entre as antenas do arranjo real. Na verdade, as diferenças seriam ainda maiores, em tese, se as sondagens por abertura sintética tivessem sido realizadas com maior controle sobre a precisão da separação entre as posições dos arranjos sintetizados. As contribuições indesejadas do acoplamento mútuo tendem a reduzir a faixa dinâmica das estimativas, o que fica mais evidente quando a incidência da componente principal se dá na direção de broadside do arranjo. Nesta situação, os elementos do arranjo são atingidos por pela frente de onda de modo uniforme, induzindo a mesma densidade de corrente em todos os elementos, maximizando o efeito de interferência das ondas reirradiadas. Na direção de endfire, a frente de onda atinge primeiro um dos elementos do arranjo. Os demais são atingidos sucessivamente após deslocamentos de aproximadamente ½ comprimento de onda (0,3 no caso desta tese), ou seja, por versões sucessivamente atenuadas e retardadas com relação à incidência no primeiro elemento. Com isso, o efeito do acoplamento mútuo tende a ser mínimo nesta situação, em concordância com os resultados observados para os conjuntos cujos arranjos estavam orientados paralelamente às paredes dos corredores.