3 Descrição do experimento e resultados das medidas

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1 3 Descrição do experimento e resultados das medidas Os modelos para previsão da atenuação por multipercurso atmosférico em troncos de microondas têm sido estudados de longa data. Até a década de 1980 dispunha-se de um pequeno conjunto de modelos empíricos de previsão específicos para determinadas regiões do globo, nas quais medidas tinham sido realizadas e suportaram o desenvolvimento destes modelos. Na década de 1990, um banco de dados contendo todos os resultados de medidas nestas diferentes regiões foi organizado e permitiu o desenvolvimento dos métodos de previsão descritos no capítulo 2. Este modelo reflete, predominantemente dados obtidos em climas temperados. Dentre os dados de cerca de 220 enlaces existentes no banco de dados do ITU-R que serviu de base para seu desenvolvimento, existem dados de apenas oito enlaces de regiões tropicais no Brasil. Nos últimos anos uma extensa campanha de medidas foi desenvolvida no Brasil para prover distribuições cumulativas de atenuação por multipercurso que permitam adequação dos modelos de previsão em climas tropicais e equatoriais. As medidas foram realizadas em 66 enlaces microondas em 44 locais em diferentes regiões de Brasil. Distribuições cumulativas destes enlaces estão agora incluídas no banco de dados DB-SG5 da ITU-R e permitirão o refinamento dos modelos de previsão recomendados. Em diversos dos experimentos realizados no Brasil as medidas foram feitas em estações de meio de rota, o que permitiu o registro do sinal recebido de dois enlaces consecutivos. Isto permite o estudo de um outro problema muito relevante mas até hoje pouco explorado na literatura técnica, qual seja, a correlação dos desvanecimentos por multipercurso em enlaces consecutivos [7]. O conhecimento desta correlação é importante pois permite o cálculo mais preciso da indisponibilidade do tronco de microondas como um todo. As medidas realizadas indicaram que a usual suposição de decorrelação total entre desvanecimentos profundos em enlaces consecutivos em um mesmo tronco é pessimista, podendo levar a uma indisponibilidade combinada maior do que a real [7].

2 40 Para a analise foram usados os dados de medidas de atenuação por multipercurso de 15 pares de enlaces da região centro-oeste do território brasileiro, operando nas faixas de freqüências que variam de 4550 MHz ate 6257 MHz como mostra a tabela 3.1. Estes enlaces foram selecionados por apresentarem os dados com maior up-time no período do ano com maior incidência de desvanecimentos, sendo por isto mais confiáveis para o desenvolvimento do modelo. Freqüência (MHz) Número de Enlaces Tabela 3.1 Número de enlaces por freqüência da portadora Os comprimentos dos 15 pares de enlaces, variam de 31.2 km até 64.4 km, como pode ser observado na tabela 3.2, que inclui também outras características de altitude, latitude, longitude, comprimento, freqüência e inclinação dos enlaces. Estes parâmetros são utilizados nos modelos de previsão da distribuição da atenuação em enlaces individuais sendo, portanto, considerados como candidatos a parâmetros de entrada do modelo empírico a ser desenvolvido para a previsão da atenuação conjunta em enlaces consecutivos. A figura 3.1 ilustra a distribuição geográfica dos locais de medida na região centro oeste do território brasileiro. Os períodos de medida nos 15 pares de enlaces considerados variam de 354 dias, no melhor caso, a 63 dias, no pior caso. Cabe ressaltar, entretanto, que as medidas realizadas com duração menor que 300 dias aqui consideradas foram realizadas nos meses onde se espera as condições mais adversas de propagação, permitindo caracterizar o comportamento de pior mês a que se referem os modelos de previsão. Medidas de outros enlaces em que ocorreram falhas significativas de registro durante estes meses foram descartadas. As seções seguintes apresentam uma breve descrição dos sistemas de medidas e dos programas de processamento utilizados, bem como dos resultados obtidos.

3 41 Estação - RX Altitude Latitude Longitude Estação TX Altitude Latitude Longitude F(MHz) d(km) Inclinação (mrad) Santa Luzia S13'48.8" 54W27'15.6" Zuzu Santa Luzia S13'48.8" 54W27'15.6" Yamaio Faz. Ingleses 697,93 19S13'0.3" 54W44'28.78" Caité S33'02.80" 54W29'28.10" Faz. Ingleses 697,93 19S13'0.3" 54W44'28.78" Rio Verde S45'01.32" 54W49'21.65" Itiquira S13'15.65" 54W45'32.22" Toniel S37'57.80" 54W40'24.40" Itiquira S13'15.65" 54W45'32.22" Buriti S46'29.58" 54W38'09.34" Rondonópolis S22'31.5" 54W42'25.7" Pedra Preta S33'47.40" 54W29"44.90" Rondonópolis S22'31.5" 54W42'25.7" Placa Sto. Antonio S07'34.70" 54W50"21.60" Alto Araguaia S08'12.2" 53W26'43.1" Portelândia S22'51.80" 52W53'46.5" Alto Araguaia S08'12.2" 53W26'43.1" Alto Garças S51'12.3" 53W51'47" Mineiros S28'33.5" 52W33'58.7' Serra Azul S40'54.9" 52W13'20.9" Mineiros S28'33.5" 52W33'58.7' Portelândia S22'51.8" 52W53'46.5" Jataí S46'40.7" 51W40'10.4" Bonsucesso S46'40.7" 51W15'21.5" Jataí S46'40.7" 51W40'10.4" Serra Azul S40'54.9" 52W13'20.9" Livramento S44'9.5" 56W24'52.9" Cuiabá Livramento S44'09.5" 56W24'52.9" C. Sangrador Faz. Sta. Luzia S51'20.74" 58W05'29.8" Cáceres Faz. Sta. Luzia S51'20.74" 58W05'29.8" Porto Esperidião Kanãxuê S41'28.03" 59W24'31.04" Pontes e Lacerda Kanãxuê S41'28.03" 59W24'31.04" Aguapé Barracão Queimado S26'33.40" 59W50'46.06" Nova Oeste Barracão Queimado S26'33.40" 59W50'46.06" Padronal Faz. Iracema S13'32.98" 60W41'8.64" S. Fco. de Assis Faz. Iracema S13'32.98" 60W41'8.64" Casa Branca Cacoal S25'47.17" 61W24'04.62" Pimenta Bueno Cacoal S25'47.17" 61W24'04.62" Muqui Jaru S23'40.17" 62W30'48.49" Ouro Preto Jaru S23'40.17" 62W30'48.49" Nova Vida S. Pedro S00'02.02" 54W55'17.00" Caritiana S. Pedro S00'02.02" 54W55'17.00" Cachoeira do Samuel Tabela 3.2 Dados dos enlaces que foram analisados

4 Figura 3.1 Distribuição geográfica dos locais de medida 42

5 Sistema de Medidas O sistema de medidas, ilustrado na figura 3.2, é formado por uma unidade de aquisição de dados (UAD), que coleta e armazena as medidas do controle automático de ganho (tensão CAG) de cada receptor [10, 11]. Os arquivos de dados armazenados na unidade de aquisição de dados são coletados diariamente, via linha telefônica, no CETUC onde são processados e analisados. Este sistema de medidas requer pouca manutenção uma vez garantida a alimentação contínua dos equipamentos contra eventuais problemas na rede elétrica. Os dados são armazenados em níveis de UAD (0 a 1023 unidades), correspondentes às tensões de CAG medidas. Para que os dados sejam transformados para nível de potencia é obtida uma curva de calibração para cada receptor [11]. Esta calibração é feita em cada no período da instalação do equipamento utilizando atenuadores variáveis no estágio de FI do receptor e registrando a tensão de CAG correspondente a cada valor de atenuação do nível nominal. Figura 3.2 Set-up Experimental de Aquisição dos dados

6 Sistema de aquisição e análise de dados O sistema de aquisição e análise de dados é composto pela unidade de aquisição de dados (UAD), pelos programas de pré-processamento (joint e tsedit) e pelo programa de análise estatística (temp) Unidade de Aquisição de Dados A UAD é um microcomputador dedicado, projetado e construído para sua finalidade específica, com oito canais para medida de sinais analógicos e 8 canais para a medida de sinais digitais [11]. A UAD é composta de: Placa CPU At-386/33 MHz ou superior; Placa de Conversão Analógico Digital; Placa de Conversão de Níveis; Placa Controladora de Drive; Placa Controladora de Teclado; Display de cristal líquido; Hard disk, drive 3 ½ polegadas ou Zip drive; Placa de modem. Os canais denominados analógicos permitem o registro de sinais de tensão, como por, exemplo a tensão CAG e piloto dos receptores. A placa de conversão de níveis, converte os sinais de entrada em qualquer faixa de 50V a +50V para um intervalo de valores de 10V a +10V, que são aceitos pela a placa de conversão A/D. Os dados amostrados, discretizados em 1024 níveis em unidades de UAD, são armazenados na memória e gravados ao final de cada hora no disco rígido. Para cada um dos canais UAD tem-se uma curva de calibração independente. As entradas digitais são utilizadas para o registro de sinais pulsados como, por exemplo, provenientes de um pluviômetro ou medidores de direção e velocidade de vento. Os dados gravados são hora, minuto e segundo da ocorrência de cada pulso. No presente experimento este tipo de medida não foi realizada.

7 Programas de pré-processamento de dados Joint Os arquivos que são gravados dos canais analógicos e digitais, são passados por o programa Joint, cujo objetivo é agrupar os arquivos gerados cada hora, em um arquivo diário, separando-os por canal. Tsedit Este programa é um editor de series temporais de dados, que utiliza os arquivos gerados pelo programa joint. As funções deste programa são: Visualização e impressão de séries temporais de dados; Aplicação de curvas de calibração aos dados; Filtragem dos dados através de um filtro de media móvel; Interpolação e extrapolação de dados em períodos onde há ausência de registro; Adição ou retirada de quantidades fixas (níveis DC) aos dados de um período de registros Edição de séries temporais As séries temporais são arquivos onde se registram os níveis de potencia recebida num determinado período de tempo, podendo ser de um dia ou uma hora. São os arquivos provenientes dos registros da UAD depois de processados pelo programa Joint descrito anteriormente para préprocessamento no programa Tsedit. A figura 3.3 mostra a tela do Tsedit representando a série temporal de um dia de registros. Através da análise das séries temporais no Tsedit pode-se estabelecer o nível nominal de potencia para cada enlace no período total de medidas ou em períodos mais curtos, de até um dia. A determinação correta do nível nominal é de vital importância para o cálculo das distribuições cumulativas de atenuação por multipercurso sendo utilizado como parâmetro de entrada no programa de análise Temp. O Tsedit permite ainda a edição de séries temporais de modo a eliminar defeitos nos registros. Estes defeitos, em geral interrupções das medidas, podem ser produzidos por falha nos receptores, falhas de alimentação na UAD

8 46 ou, mesmo na ausência de falhas, pro procedimentos de manutenção preventiva realizada pelo operador dos enlaces. Figura 3.3 Serie temporal da potencia recebida visualizada no programa tsedit.exe Programa de análise estatística de dados A análise estatística de dados é realizada pelo programa Temp. O programa permite obter distribuições cumulativas de probabilidade e histogramas de ocorrência. Entre as análises possíveis tem-se: Distribuições cumulativas individuais de atenuação relativa a um nível nominal; Distribuições conjuntas de duas séries temporais para determinação da distribuição da menor atenuação (aplicação à análise de ganho de diversidade e indisponibilidade em enlaces consecutivos); Distribuições conjuntas de duas séries temporais para determinação da distribuição da diferença entre as duas atenuações (aplicação à análise da atenuação diferencial por chuvas); Histogramas de duração de eventos; Histogramas de número de eventos.

9 Resultados experimentais Os dados de cada par de enlaces foram analisados para prover as distribuições cumulativas de probabilidade da atenuação individual em cada enlace e a distribuição conjunta correspondente à menor atenuação instantânea no par. Para enlaces com mesma margem, a probabilidade de queda conjunta dos dois enlaces consecutivos corresponde à probabilidade de que o valor da margem seja excedido dado por esta distribuição conjunta. Rigorosamente, para enlaces com margens distintas, deveria ser obtida a distribuição de probabilidades de que a margem dos dois enlaces fosse excedida simultaneamente. Na prática, como enlaces de microondas em visibilidade tem margens típicas semelhantes, na faixa de 35 a 40 db, a simplificação introduzida implica num erro pouco significativo. A figura 3.4 apresenta um exemplo das distribuições obtidas para os enlaces Nova Oeste Barracão Queimado e Padronal Barracão Queimado. Observa-se que a distribuição conjunta referente à menor das duas atenuações instantâneas apresenta valores bem inferiores aos das distribuições individuais, como esperado, mas não desprezíveis. Os gráficos com os resultados obtidos da análise das séries temporais para todos os 15 pares de enlaces são mostrados no anexo A probabilidade atenuação (db) Enlace A (44.5 km) Enlace B (50 km) Conjunta Figura 3.4 Exemplo de distribuições de atenuação para um par de enlaces