UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DIRETORIA DE PESQUISA PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO DIRETORIA DE PESQUISA PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA RELATÓRIO TÉCNICO - CIENTÍFICO Nome do Bolsista: Rodrigo Marques Neto Período: 08/10/014 a 18/03/015 ( ) PARCIAL ( X ) FINAL IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO Título do Projeto de Pesquisa: Proposta de Modelos de Rádio Propagação para Sistemas Fixos e Móveis na Região Amazônica Baseado em Medições. Nome do Orientador: Prof. Dr. Fabrício José Brito Barros Titulação do Orientador: Doutor Faculdade: Universidade Federal do Pará Unidade: Campus Universitário de Tucuruí Laboratório: Laboratório de Eletromagnetismo Aplicado (LEMAG) Título do Plano de Trabalho: Medidas de Rádio Propagação em Terrenos Mistos. Nome do Bolsista: Rodrigo Marques Neto Tipo de Bolsa: ( ) PIBIC/CNPq ( ) PIBIC/UFPA ( ) PIBIC/INTERIOR ( x ) PIBIC/FAPESPA ( ) PARD ( ) PARD renovação ( ) Bolsistas PIBIC do edital CNPq 001/007

2 1-INTRODUÇÃO A televisão é um dos meios mais importantes de informação e esse setor da telecomunicação passou e ainda continua passando por incontidas melhorias, aperfeiçoamento devido ao aumento da busca por acesso a serviços digitais de transmissão de dados. Com o surgimento da TV digital foi definido um novo formato de comunicação baseada em tecnologia totalmente digital, transmitindo também sinais com altíssimo ganho de qualidade de áudio e vídeo via internet, inovando o modo como às pessoas se interagem e se comunicam. E no momento com a definição do padrão Sistema Brasileiro de TV digital e com tecnologias a sobrevir, faz-se necessário um estudo minucioso dos efeitos de propagação nas faixas de frequências destas tecnologias em regiões remotas. Quando essas regiões remotas estão situadas na região amazônica, os modelos de propagação existentes podem não apresentar bons resultados. A maioria dos modelos não se assemelham com as características das localidades amazônicas, atualmente são baseados em medidas realizadas fora do Brasil em regiões de clima temperado, em terrenos mistos do tipo: solo e oceano. A proposta da pesquisa é realizar desenvolvimento de modelos de propagação capazes de predizer a comunicação entre ilhas situadas nos arredores da barragem da hidrelétrica de Tucuruí, Pará. Esses desenvolvimentos de modelos próprios de propagação poderão ser utilizados em projetos de enlace para implantação de novas tecnologias, redes de telefonia celular e TV Digital em regiões remotas da Amazônia. Todavia, para realizar os experimentos de propagação do sinal e dar continuidade no projeto de pesquisa com análise comparativa do sinal medido e simulado precisavase adquirir os instrumentos de medição. Com a não aquisição desses materiais não foi possível progredir na pesquisa para a obtenção de resultados significativos e uma possível publicação. Com isso a pesquisa limitou-se apenas no estudo teórico dos modelos de propagação. A execução do plano de trabalho iniciou em 08/10/014 e terminou em 18/03/015, assim como a bolsa PIBIC que somente teve vigência no período anteriormente mencionado. -JUSTIFICATIVA Ultimamente, encontra-se disponibilidade em um campo vasto de novas tecnologias de rede sem fio nos grandes centros do Brasil. Em contrapartida essas tecnologias incessantemente estão indisponíveis em localidades remotas, e quando há

3 disponibilidade podem se tornar inviável economicamente, sendo assim para promover uma real ampliação da propagação do sinal, serviços de cidadania e inclusão digital em regiões com pouca infraestrutura é imprescindível estudos que apresente relações favoráveis a soluções de telecomunicações com aplicações de teleducação, telemedicina, TV digital, entre outros serviços. Por esse motivo esse trabalho se fundamenta em realizações de campanhas de medições para a evolução de modelos de rádio propagação que englobem às características climáticas da região amazônica, o espalhamento em vegetação densa e a utilização de terrenos mistos (Solo e rio). Os modelos clássicos encontrado na literatura especializada estão relacionados a campanhas de medições realizadas em regiões que apresentam características diferentes da Amazônia. Então os valores medidos obtidos deste projeto de iniciação científica serão utilizados em estudos para promover a implantação da TV Digital, redes de telefonia celular 3G e 4G e redes WiMax na região amazônica de preferência em comunidades ribeirinhas. Inicialmente como previsto no cronograma nos três primeiros meses foi feio o Estudo sobre o fenômeno de radio propagação em terrenos mistos. Dentro desta atividade realizou-se estudo de modelos de propagação, no espaço livre, em áreas urbanas, rural (vegetação), terrestre, aquática e em terrenos mistos (solo e rio). 3-OBJETIVOS O objetivo geral do trabalho é a caracterização do canal de rádio propagação através de campanhas de medidas. De maneira geral o projeto tem as seguintes metas serem obtidas: Realização de campanhas de medidas nas faixas VHF (30-300MHz), UHF (300MHz-3GHz), SHF nas bandas S (-4GHz) e C (4-8GHz) em terrenos mistos, em terrenos mistos, como rio e solo, e com vegetação densa. Determinar experimentalmente as características do canal de propagação nas faixas de VHF, UHF e SHF em região amazônica. Comparar os dados medidos com os modelos existentes, e assim, avaliar se estes modelos estão adequados para a região amazônica Produzir trabalho de conclusão de curso (TCC) de alunos do curso de Engenharia Elétrica do Campus de Tucuruí da UFPA, assim como, dissertações de 3

4 mestrado no programa de pós-graduação em engenharia elétrica da universidade Federal do Pará. 4-MÉTODO A metodologia utilizada para a execução deste trabalho foi a busca de conhecimento nas literaturas existentes sobre propagação no espaço livre, TV digital, canal de rádio, modelos de propagação em áreas urbanas, rural (vegetação), terrestre, aquática e em terrenos mistos (solo e rio). A princípio identificou-se que o modelo mais adequado para esse trabalho foi o ITU-R P Para trabalhar com esse modelo de propagação utilizou-se o computador como ferramenta indispensável para acompanhar o plano de trabalho. O computador está localizado no Laboratório de Eletromagnetismo (LEMAG) da Universidade Federal do Pará no campus de Tucuruí. 5-RESULTADOS: Como explicado no plano de trabalho (metodologia). O setup de recepção seria adquirido com recursos do projeto intitulado Proposta de Modelos de Rádio Propagação para Sistemas Fixos e Móveis na Região Amazônica Baseado em Medições aprovado no edital da FAPESPA 007/013 PROGRAMA PRIMEIROS PROJETOS - PPP - FAPESPA/CNPQ. Os recursos no valor de R$ ,00 ainda não foram repassados apesar da vigência do projeto durante os dez últimos meses. Concluído a primeira etapa do plano de trabalho, não foi possível prosseguir o mesmo, uma vez que não se obteve recurso para comprar equipamentos de recepção para realizar as campanhas de medições ao redor da barragem de Tucuruí. Neste trabalho inicialmente seguindo o plano de trabalho obteve-se bons resultados com estudos nas literaturas sobre o fenômeno de rádio propagação em terrenos mistos. A princípio identificou-se alguns modelos clássicos de propagação, assim como, o modelo ITU-R P recomendado por abordar em uma análise semi-empírica a propagação em terrenos mistos: água e terra. Este estudo pode ser relatado resumidamente nos subtópicos a seguir. Desta forma, todas as etapas relacionas aos cronogramas de atividades que estavam diretamente ligadas a realização de campanhas de medidas não puderam ser realizadas neste relatório Parcial. 4

5 5.1-PROPAGAÇÃO EM ESPAÇO LIVRE É o caso mais simples, em que a propagação via rádio está sujeita a uma análise determinística com situações idealizadas, no qual transmissor e receptor estão imersos em um ambiente inseto de obstruções em qualquer direção. É uma situação idealizada, mas é útil para dar uma perspectiva inicial dos mecanismos de propagação, pós embora a propagação em espaço livre seja uma situação bastante particular, o seu entendimento e cálculo são úteis para que se desenvolvam expressões mais complexas e que possam melhor definir a propagação em diferentes ambientes e diferentes sistemas[]. Portanto, tem-se a perda no percurso em decibéis, da seguinte forma: G 10log G 0log f 0log d 3, 44 L 10log 10 T 10 R 10 MHz 10 km (1) A perda de espaço livre (L), é definida pela equação de transmissão de potência de Friis [5] a qual é a razão entre a potência transmitida e recebida, é dada por: P P R T G G T R 4 d () 5.-PROPAGAÇÃO SOBRE TERRA PLANA Este modelo considera a presença da terra com uma superfície refletora plana e perfeitamente lisa. Sendo considerado distâncias inferiores a dez quilômetros, a curvatura da terra é frequentemente desprezada [1]. Nessa condição, o sinal transmitido pode percorrer múltiplos caminhos até a antena receptora, podendo percorrer um caminho direto e caminhos indiretos pela reflexão da onda no solo. A Figura 1 exemplifica o funcionamento do mecanismo, o qual considera não somente o raio direto entre o transmissor e receptor, como também o raio refletido na superfície da terra. 5

6 d 1 i 1 i Figura 1 - Reflexão sobre terra plana. Adaptado: []. O sinal recebido é uma combinação de todas essas ondas que se propagam pelos caminhos e chegam ao receptor. A atenuação nestes percursos individuais é dada pela equação de espaço livre, Equação (), e o campo resultante dependerá da diferença no comprimento dos percursos e do coeficiente de reflexão da superfície. A onda refletida no solo é dada por Friis na Equação (), ponderada por um coeficiente de reflexão no solo ρ. Este sinal refletido sofre defasamento θ devido ao caminho indireto e se for considerado uma única reflexão no solo, poderá representar a relação entre potência recebida e transmitida em terreno plano pela Equação (3) [1]. P P R T G G T R 4 d 1 e j (3) O coeficiente de reflexão depende de fatores como o ângulo de incidência da onda no solo (θ) e a permissividade do solo (ε), de acordo com a lei de Snell [7]. O coeficiente de reflexão do solo é representado pela Equação (4). Onde para um meio sem perdas, K é igual a horizontalmente ou cos sen K sen (4) K cos se a onda for polarizada se a onda for polarizada verticalmente, de acordo com as formulações generalizadas de Fresnel para ondas polarizadas horizontalmente e na vertical [1]. Se for considerado que o valor de ρ tende para -1, reduz-se a Equação (3) na Equação (5). 6

7 P P R T G G T R 4d 1 e j (5) E o defasamento ( θ), é dado pela Equação (6), em que f é a frequência do sinal transmitido. d ft (6) Onde, d i i d 1 1 d, é a diferença entre o caminho direto e o caminho indireto. E expandindo d em função da altura das antenas e da distância, a Equação (6) pode ser reescrita na Equação (7). d hr ht ht hr 1 1 (7) d d x Utilizando aproximação binomial 1 x 1, se x for pequeno, a Equação (7) pode ser escrita como a Equação (8). O valor modular ao quadrado da Equação (5) podendo ser expandido na forma da Equação (9) [1]. ht h 4 d 1 e j 1 cos 4sen R (8) (9) Utilizando aproximação sex, as Equações (5), (8) e (9) é obtida a equação que relaciona as potências transmitidas e recebidas na Equação (10), conhecido como método de dois raios ou terra plana [8]: P P R T G G T R h T hr d (10) A mesma pode ser expressa em db por: 7

8 L db 40log 10 d (10 log 10 GT 10log 10 GR 0log 10 ht 0log 10 hr ) (11) E para antenas isotrópicas a Equação (11) é reduzida à Equação (1). L h 0log h 40 d 0log 10 log (1) db T 10 R 10 É importante saliente que a equação de terra plana é válida apenas quando d h, d e pequeno. A dependência da distância é percepitível, de modo T h R que a potência recebida diminui quando a distância aumenta. 5.3-CAMPO ELÉTRICO Quando se refere a estudos de eletromagnetismo para alguns sistemas, normalmente, apresenta-se na literatura resultados em magnitude de campo elétrico associado à onda eletromagnética em db(μv/m). Por definição o campo elétrico é dado por [8]: E dbv / m 10log E 0log E (13) Sabendo-se que a potência transmitida por uma antena transmissora produz no ponto de recepção uma densidade de potência (S) em [W/m ] e considerando que a antena receptora tenha uma área efetiva (A e ). E como a densidade de potência está relacionada com o campo elétrico por: E W / m (14) 0 Onde η 0 é a impedância intrínseca do meio, e separando o E, temos que: S 4P r 0 E Gr (15) Sendo assim, 8

9 E db V / m E 4 P r 0 10log E 10log G r 4 r 0 dbv / m 10log P ( dbw ) G ( db) r (16) por []: O valor do campo elétrico em db(μv/m) associada a uma potência em dbm é dado E 4 0 db V m 90 10log P ( dbm) G ( ) / 10 db R R (17) 5.4-MODELO DE OKUMURA O modelo de Okumura foi desenvolvido com base em um grande número de medidas realizadas na região de Tóquio, em frequências na faixa de UHFe na faixa de SHF até 190 MHz. O método de cálculo baseia-se na introdução de correções, obtidas graficamente, sobre o valor da atenuação de espaço livre []. A expressão básica do método é L T, d GhR d GAREA L A G h, 50 m (18) Okumura não é muito aplicado na prática, devido à sua natureza gráfica. Para se trabalhar melhor com este modelo utilizamos as expressões ajustadas por Hata. 5.4-MODELO DE OKUMURA HATA De modo a tornar o modelo de Okumura acessível ao uso computacional, Hata desenvolveu relações matemáticas empíricas [10] que descrevem as informações contidas nos gráficos dados por Okumura. Essas formulações se limitam a certas faixas de parâmetros de entrada e são aplicáveis apenas para terrenos quase planos e são válidas para as freqüências de 150 MHz e 1500 Mz. As expressões matemáticas e suas faixas de aplicações são descritas abaixo: L50 69, 55 6,16 log fmhz 13,8 log ht ahr 44,9 6,55log ht log d 9 (19)

10 Para áreas suburbanas a perda de propagação em db é definida como: fmhz L50 L50( urbano) log 5, 4 8 (0) A perda total para áreas rurais é encontrada utilizando-se a equação abaixo: f 18,33log f 40, 94 L 50 L50( urbano) 4,78 log MHz MHz (1) Vale enfatizar que o modelo de Okumura-Hata é muito semelhante com o modelo utilizado pelo ITU-R para projetos de radiodifusão da TV digital, conforme definido pela resolução da Anatel nº 398 [11]. Por ser um modelo bastante utilizado servirá de base para o estudo desenvolvido neste trabalho. 5.5-MODELO ITU-R P O método recomendado pelo ITU-R (International Telecommunication Union Radiocommunication Sector) para as faixas de TV digital de UHF e VHF, através da Recomendação ITU-R P.1546 versão 5, utilizado no Brasil desde o ano de 006, conforme estabelecido na Resolução nº 398 da Anatel, fornece resultados muito semelhantes aos do método Okumura Hata []. A ITU-R P.1546 baseia-se em curvas de propagação obtidas por intermédio de medidas realizadas nos EUA e na Europa. As curvas de propagação são disponibilizadas pela ITU em forma tabular voltada para a implementação computacional deste método de propagação [1]. Este método foi modelado através de curvas que permitem determinar a variação da intensidade de campo com a distância para uma dada porcentagem no tempo e frequência para diversos valores da altura da antena transmissora (h1). Para valores que não se encontram nas curvas a intensidade de campo pode ser obtida por interpolação ou extrapolação. Algumas curvas são referentes a ambientes terrestres e outras a ambientes marítimos, sendo baseados na captação de dados em regiões com variações climáticas de ambientes quentes e gelados. Foram levantados dados da Europa e América do Norte. As curvas foram levantadas para uma potência efetiva irradiada (ERP) de 1 kw (em relação à uma antena dipolo de meia onda), em frequências nominais de 100, 600 e 10

11 000 MHz [10]. Esse modelo pode ser usado para estudos na faixa de frequência de 30 MHz a 3000 MHz e com distância de 1 km a km de separação entre as antenas. Aqui não se deseja transcrever a recomendação assim como ela está no documento original da ITU, mas explicar, de forma sucinta e não menos interessante e enriquecedora, o funcionamento da mesma Variabilidade Local A variabilidade local (VL) refere-se ao comportamento da intensidade do campo elétrico dentro de uma determinada área de cobertura de dimensões definidas, ao invés de um determinado ponto. Para o caso de frequências nas faixas de VHF e UHF, são usadas áreas quadradas com 500 m de lado (valor típico) [8]. Diversos fatores podem explicar tal variação de intensidade com a posição, como por exemplo, multi-percursos, variações do nível de vegetação, construções, variações de relevo (montanhas, penhascos) e a própria movimentação dos terminais de comunicação[1]. Em todas as medidas que compõem a base tabular foram computadas para 50% de VL. Ou seja, 50% da área é provavelmente coberta por uma intensidade de campo maior do que o valor tabulado. Por exemplo, um valor de sinal predito de 60 dbm com VL de 50% significa que em 50% da área, a potência provavelmente será superior a 60 dbm [3]. Medidas realizadas ao longo dos anos sugerem que, para áreas relativamente pequenas (como para m ), a distribuição de intensidade de campo pode ser aproximada por uma distribuição log-normal [8] Variabilidade Temporal A variabilidade temporal (VT, em percentagem) fornece a fração do tempo em que a intensidade instantânea de recepção é maior ou igual ao valor médio predito. Por exemplo, uma intensidade de potência de 50 dbm com uma VT excedida em 1% do tempo significa que o sinal recebido provavelmente terá potência maior ou igual a 50 dbm em 1% do tempo. Se fosse com uma VT de 50% significaria que sua intensidade é provavelmente maior ou igual ao valor médio ( 50 dbm) em 50% do tempo [3]. Portanto, quando se aumenta o valor de VT, aumenta-se também a confiabilidade do campo predito e como consequência, o valor nominal do mesmo diminui. Ou seja, um campo predito com uma VT de 1% tem um valor nominal superior ao campo na mesma situação quando comparado com a predição para uma VT de 50%. Geralmente, 11

12 Intensidade de campo (db uv/m) for 1 kw e.r.p. pequenas percentagens de tempo são utilizadas para a análise de interferências e não do sinal propriamente dito. Valores de VT excedidos para altas percentagens de tempo não são muito utilizados, por diminuírem muito o valor nominal do campo predito [3], portanto a recomendação não é válida para valores de VT superiores a 50%. A Figura ) apresenta as curvas de intensidade de campo em função da distância para a frequência de 600 MHz, em percurso terrestre e para a condição da intensidade de campo excedida em 50% das localidades para 50% do tempo. 600 MHz, Terra, 50% tempo ral 1900ral 1900ral 190ral Distância (km) Figura - Curva de intensidade campo da Recomendação ITU-R P Adaptado: [6]. Altura da antena transmissora. h1=10 m h1=0 m h1=37. 5m h1=75 m h1=15 0m h1=30 0m Calculo da altura da antena transmissora O modelo da recomendação ITU-R P.1546 está baseado na altura da antena transmissora e a principal característica do modelo de propagação refere-se à metodologia de cálculo da altura da antena transmissora. O valor de h1 determina que 1

13 curva ou curvas serão selecionadas para obter-se os valores de intensidade de campo e a interpolação ou extrapolação porventura necessária. Para valores de h1 entre 10m e 3000m, caso coincida com uma das oito alturas para as quais as curvas são fornecidas, nominalmente: 10; 0; 37,5; 75; 150; 300; 600 ou 100 m, a intensidade de campo necessária pode ser obtida diretamente das curvas plotadas ou das tabulações associadas. Caso contrário, a intensidade de campo necessária deve ser interpolada ou extrapolada das intensidades de campo obtidas a partir de duas curvas usando: Um dos parâmetros mais importantes da Recomendação ITU-R P.1546 é a altura efetiva da antena transmissora (h eff ), Um dos parâmetros mais importantes da Recomendação ITU-R P.1546 é a altura efetiva da antena transmissora (h eff ), definida como a altura da antena em metros, acima do nível médio do terreno, representado na Figura 3). A h eff determina o conjunto de medidas que será utilizado para o cálculo de cobertura em questão, é importante ressaltar que a ITU-R P.1546 não é válida para valores de h 1 inferiores a 1 m em enlaces sobre terra e inferiores a 3 m sobre água [3] Enlace Inferior a 15 km sobre Terra Dois métodos podem ser aplicados neste caso, quando se tem informações detalhadas do relevo e quando estas informações estão indisponíveis. Mas a principio é necessário o cálculo da altura média do relevo relativa à linha que une a base do transmissor à base do receptor (h media ), ilustrado na) [3]. O valor de h media pode assumir valores positivos ou negativos, dependendo se está acima ou abaixo da base da antena transmissora. O primeiro método refere-se à situação na qual haja informações detalhadas do perfil de relevo do terreno considerando-se, para o cálculo de h media, o relevo contido entre as distancias 0.d e d km, onde d é o comprimento total do enlace [9]. A partir desse valor, calcula-se h 1 como sendo a altura da antena (mastro da antena, h a ) que está acima ou abaixo da altura média do percurso (h media ): h1 h a h media m () 13

14 Figura 3 Calculo de h1 para enlaces inferiores a 15 km, com informações do relevo. Adaptado: [1]. No caso ilustrado na Figura 3), h media é negativo. Portanto, na Equação (), h 1 será igual à soma do valor absoluto de h a e h media, resultando em um valor de h 1 superior a h a. Caso altura média do percurso fosse positiva, o valor de h 1 seria inferior a h a. No segundo método considera-se que não haja informações disponíveis do relevo, com isso a Recomendação ITU-R P.1546 sugere uma estimativa baseada nas características geográficas gerais com os dados disponíveis das alturas relativas entre o perfil de relevo e o mastro da antena transmissora, como ilustrado na Figura ). Entretanto, caso o comprimento do enlace seja inferior a 3 km, o valor de h 1 será igual ao valor da altura do mastro da antena h a, ou seja: h1 h a m, se d 3km (3) Figura 4 - Calculo de h1 para percursos inferiores a 15 km, sem informações do relevo. Adaptado: [1]. Caso o comprimento total do enlace seja superior a 3 km, estima-se o valor de h media da forma mais conveniente possível, considerando o relevo contido entre as distâncias de 3 km a 15 km (limitando-se a distância total do enlace caso este seja inferior a 15 km). Dessa maneira, obtém-se uma estimativa de h media para os primeiros 15 km do relevo. A altura efetiva da antena transmissora (h eff ) em relação à h media é obtida por [3]: 14

15 h eff h h m, (4) a media Calcula-se, então h 1 como [9]: h h d / 1 h1 ha eff a 3 m, para 3km d 15km (5) Considerado d = 15 km na Equação (5), a equação reduz-se a h 1 = h eff. Isso mostra que, para d = 15 km, h 1 torna-se igual à altura da antena transmissora, acima da altura média para os primeiros 15 km do enlace Enlace superior a 15 km sobre Terra Semelhante ao caso de percursos inferiores a 15 km sem uma descrição detalhada do relevo, estima-se a altura da antena transmissora tomando como base as informações disponíveis. A altura da antena transmissora é definida como a altura em metros acima do nível médio do terreno entre as distâncias de 3 km a 15 km partindo da antena transmissora na direção da antena receptora. Esse fato pode ser observado na Figura 5). Figura 5 - h1 em percurso terrestre com distância igual ou superior a 15 km. Adaptado: [1] Enlaces sobre Água Nessa situação, h eff é a altura da antena transmissora acima do nível do mar, como pode ser observado no segmento de reta em azul na Figura ). 15

16 Figura 6 - Determinação de h1 para percursos sobre a água. Adaptado: [1]. Este modelo não é válido para valores de h 1 menores do que 3 m, e um valor limite inferior absoluto de 1 m deve ser observado [9] Perda básica equivalente de transmissão Quando necessário, a intensidade de campo elétrico pode ser expressa em termos da perda básica equivalente de transmissão da seguinte forma: L b f MHz 139 E 0log db (6) Onde: L b : perda básica de transmissão (db) E: intensidade de campo (db(µv/m)) para 1 kw e.r.p. f: frequência (MHz). As curvas de intensidade de campo elétrico versus distância presentes na Recomendação ITU-R P.1546 são bem aproximadas pela expressão de comparação Okumura-Hata [9]: 16

17 f 13,8log h ah 44,9 6,55log h log d b E 69,8 6,16log 1 (7) 1 Onde: E: intensidade de campo (db (µv/m)) para 1 kw e.r.p. h 1 : altura efetiva da antena da estação base (m) na faixa de 30 a 00 m h : altura da antena da estação móvel (m) na faixa de 1 a 10 m d: distancia (km) a(h ) = (1.1 log ( f ) -0.7)h (1.56 log ( f ) -0.8) b = 1 para d 0 km b = 1+( f H 1 )(log[0.05d]) 0.8 para d >0 km. A altura efetiva da estação base h 1, para pequenos percursos, é equivalente à altura real da antena. O método fornece resultados semelhantes para percursos de até 0 Km [] Correção de Ângulo de Visada do Terreno No caso de percursos terrestres e quando a antena receptora estiver em uma seção de terra em um percurso misto é possível fazer uma correção baseada no ângulo de desobstrução do terreno ou ângulo de visada do terreno (θtca), para casos em que for requerida uma maior precisão na predição da intensidade de campo elétrico nas condições de recepção em áreas específicas ou se houver obstáculos relevantes ao longo do enlace. O ângulo θtca é dado por [9]: tca r graus, (8) em que θ é medido em relação à linha, a partir da antena receptora, que libera todas as obstruções do terreno na direção da antena transmissora, numa distância de até 16 km, mas não ultrapassando a antena transmissora, como ilustrado na Figura 7) [9]. O ângulo de referência (θr) da Equação (4), leva em consideração a curvatura da Terra, que se torna importante à medida que o transmissor e o receptor se distanciam um do outro, mostrado na Erro! Fonte de referência não encontrada.) [3]. O ângulo θr é expresso por: h1 s hs r arctan (9) 1000d 17

18 Onde: h 1s : altura do transmissor em relação ao nível do mar h s : altura do receptor em relação ao nível do mar d: distancia entre eles (km). Havendo a disponibilidade de informações relevantes sobre o ângulo de desobstrução do terreno, a correção a ser adicionada à intensidade de campo é calculada usando: onde, Jv' Jv E tca db (30) v' 0, 036 f (31) v 0,065 tca f (3) Sendo: θtca: ângulo de desobstrução do terreno (graus) f: frequência exigida (MHz). O ângulo (θ) deve ser medido em relação à horizontal, sendo positivo se a linha que tangencia o obstáculo está acima do horizonte e negativo caso contrário (Figura 7). 18

19 Figura 7 - Ângulo θ (a) positivo e (b) negativo utilizados na obtenção de θtca. Fonte: [3]. É importante ressaltar que o ângulo θtca deve ser limitado entre 0,55 e 40º [9]. Pode-se observar a variação da correção com o θtca na Erro! Fonte de referência não encontrada.). PUBLICAÇÕES Ainda não houve publicações, utilizando o método deste trabalho nesta etapa do projeto. ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS NOS PRÓXIMOS MESES: Não existe plano de trabalho para os próximos meses. CONCLUSÕES: Este trabalho apresentou brevemente os conceitos de propagação em espaço livre, sobre o fenômeno de rádio propagação em terrenos mistos. Para a região amazônica com uma área de densa vegetação e terrenos mistos (solo e rio) observou-se que o modelo a princípio recomendado por abordar terrenos mistos foi o ITU-R P Esse modelo pode ser usado para estudos em frequência de 30 MHz a 3000 MHz e com distância de 1 km a km de separação entre as antenas. Esse modelo 19

20 apresenta curvas para as frequências de 100MHz, 600MHz e 1000MHz, variabilidade local de 50%, percentual de tempo excedido de 1%, 10% e 50%, as alturas de antenas transmissoras de 10 m, 0 m, 37,5 m,75 m, 150 m, 300 m, 600 m e 100 m alturas de antenas receptoras de 10 m para percursos marítimos e altura equivalente à altura representativa da cobertura morfológica ao redor do local da antena receptora, sendo o valor mínimo de 10 m, para percursos terrestres. O cálculo para os valores que não sejam os valores nominais contidos na tabela é realizado por intermédio de extrapolações ou interpolações logarítmicas dos valores tabulados. Com as limitações desse projeto, a não aquisição dos instrumentos de medição não foi possível seguir o plano de atividades e não obteve-se resultados significativos. Não foi possível concluir a comparação dos resultados de medição com os resultados da simulação. Portanto, com esse cenário optou-se encerrar o trabalho de pesquisa antes do tempo estabelecido pelo plano de trabalho. Na realidade a execução do plano de trabalho iniciou em 08/10/014 e terminou em 18/03/015, assim como a bolsa PIBIC que somente teve vigência no período anteriormente mencionado. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: [1] MELO, Elmo V. Desenvolvimento de ambiente computacional dedicado à caracterização e à medição do canal rádio-móvel não seletivo em frequência na faixa de UHF fls. Dissertação de mestrado (Engenharia Elétrica) Universidade de Brasília, Brasília [] CARVALHO, Johnderson N. Propagação em áreas urbanas na faixa de UHF aplicação ao planejamento de sistemas de TV digital fls. Dissertação de Mestrado (Engenharia Elétrica) - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro PUC-Rio, Rio de Janeiro [3] MAYRINK, Marco A. de S. Uma nova abordagem da recomendação ITU-R P.1546 para a predição de cobertura em enlaces curtos sobre terrenos mistos fls. Dissertação de mestrado (Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte [4] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION. Method for point-to-area predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3000 MHz. ITU-R P , 013. [5] FRIIS, H. T., A Note on a Simple Transmission Formula. Proceedings of the IRE, volume 34, pp , Maio

21 [6] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION. Method for Point to Point Predictions for Terrestrial Services in the Frequency range 30 MHz to 3000 MHz. ITU- R P , 001. [7] PEREIRA, Marcelo B. Caracterização de filmes ópticos compósitos nanoestruturados, inomogênios ou anisotrópicos, produzidos por troca iônica e pelo método sol-gel. Tese de doutorado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS. Porto Alegre [8] CAVALCANTI, João F. B. Medidas de Rádio Propagação em UHF em Ambientes Suburbanos para TV Digital: Estudo de Cobertura para Recepção Fixa fls. Dissertação de Mestrado (Engenharia Elétrica) - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro PUC-Rio, Rio de Janeiro [9] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION. Method for point-to-area predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3000 MHz. ITU-R P , 013. [10] Hata, M.; Empirical Formula for Propagation Loss in Land Mobile Radio Services. IEEE Trans., VT-9, N 3, pp , [11] ANATEL (Brasil). Anexo II da Resolução Anatel nº 398, de 7 de abril de 005. Recomendação ITU-R P Método de previsões ponto-área para serviços terrestres na faixa de frequências de 30 a 3000 MHz. Diário Oficial da União, Brasília, 19 abr [1] DA SILVA, Samara Pereira. Medidas de rádio propagação para tv digital na cidade de belém: estudo de cobertura para recepção móvel fls. Trabalho de conclusão de curso (Engenharia Elétrica) Universidade Federal do Pará, Pará DIFICULDADES: A princípio não houve dificuldade, mas quando foi para começar as campanhas de medição não foi possível obter os equipamentos por falta de recurso. Com isso o trabalho não progrediu nas etapas subsequentes. PARECER DO ORIENTADOR: O primeiro objetivo especifico do plano de trabalho é a realização de campanhas de medidas nas faixas VHF (30-300MHz), UHF (300MHz-3GHz), SHF nas bandas S 1

22 (-4GHz) e C (4-8GHz) em terrenos mistos, em terrenos mistos, como rio e solo, e com vegetação densa. Com base neste objetivo, outras metas subsequentes seriam alcançadas. No entanto, o setup de recepção seria adquirido (como descrito no plano de trabalho) com recursos do projeto intitulado Proposta de Modelos de Rádio Propagação para Sistemas Fixos e Móveis na Região Amazônica Baseado em Medições aprovado no edital da FAPESPA 007/013 PROGRAMA PRIMEIROS PROJETOS - PPP - FAPESPA/CNPQ. Os recursos no valor de R$ ,00 ainda não foram repassados apesar da vigência do projeto durante estes dez últimos meses. Segundo o plano de trabalho o aluno deveria cumprir as seguintes etapas: 1 - Estudo sobre o fenômeno de radio propagação em terrenos mistos e em terrenos com vegetação densa. Realização de campanhas de medidas nas faixas de VHF (30-300MHz), UHF (300MHz-3GHz), SHF nas bandas S (-4GHz) e C (4-8GHz) em terrenos mistos e com vegetação densa. A etapa 1 com duração de três meses foi cumprida a medida que se estudou alguns modelos capazes de predizer as características de propagação VHF, UHF e SHF. A etapa, não foi realizada pela falta de recursos. Acredito ser satisfatório o relatório apresentado pela bolsista que conseguiu estudar modelos de predição. A etapa de realização de medidas não foi realizada em virtude da dificuldade encontrada para conseguir os equipamentos necessários na recepção do sinal digital. Fato que não possibilita a continuidade da Pesquisa. A execução do plano de trabalho iniciou em 08/10/014 e terminou em 18/03/015, assim como a bolsa PIBIC que somente teve vigência no período anteriormente mencionado.

23 Sem informações adicionais. INFORMAÇÕES ADICIONAIS DATA : _11_/_08_/015 ASSINATURA DO ORIENTADOR ASSINATURA DO ALUNO 3