Mecanismos básicos de Propagação

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1 Mecanismos básicos e Propagação Reflexão: Ocorre quano a ona propagaa se encontra com objetos muito granes quano comparaos com o comprimento e ona; Difração: Ocorre quano o caminho entre o transmissor e o receptor é obstruío por uma superfície que tem irregulariaes pontiaguas, provocano uma curvatura na ona; Espalhamento: Ocorre quano o meio através o qual a ona se propaga consiste e objetos com imensões muito pequenas quano comparaas com o comprimento e ona. 1

2 Moelos e Propagação Moelos e larga escala: Moelos para a preição a potência méia o sinal numa istância e separação arbitrária entre transmissor e receptor (pera e percurso); A istância entre transmissor e receptor poe ser a orem e centenas ou milhares e metros;

3 Moelos e Propagação Moelos e pequena escala: Moelos que caracterizam as variações rápias a potência o sinal em eslocamentos e istâncias ou urações e tempo muito curtos; As variações e istância são a orem e poucos comprimentos e ona; As urações o tempo são a orem e segunos. 3

4 Exemplo 4

5 Propagação em Larga Escala 5

6 Propagação no Espaço Livre Propagação no Espaço Livre É o moelo utilizao para preição a potência o sinal recebio quano não existe obstáculo entre a antena transmissora e receptora Exemplo e Sistemas Sistemas e comunicação via satélite Enlaces e microonas 6

7 Propagação no Espaço Livre Propagação no Espaço Livre Moelo e Friis P ( ) = P G G t t r r λ = c f λ ( ) 4π L = 3 10 f 8 = istância T - R G = ganho a antena λ = comprimento e ona = potência e transmissão P t L = fator e pera o sistema 7

8 Propagação no Espaço Livre Propagação no Espaço Livre O moelo e Friis só é valio para valores e istância que são bem maiores que o comprimento e ona ou a imensão física a antena P ( ) Pt Gt Gr λ = >> λ r ( ) 4π L 8

9 Propagação no Espaço Livre Propagação no Espaço Livre Pera e Percurso (Path Loss) L =1 PL ( B) P t Gt Gr λ = 10 log10 = 10 log10 ( ) Pr 4π λ PL ( B) = 10 log10 G ( ) t = G r = 1 4π 9

10 Propagação no Espaço Livre Propagação no Espaço Livre P r P r ( ) = P ( ) r 0 0 ( ) ( ) 0 Bm = P Bm + 0 r 0 log istância próxima ao transmissor P 0 - potência próxima ao transmissor - istância entre transmissor e receptor 10

11 Propagação no Espaço Livre Propagação no Espaço Livre Distâncias e referência típicas para sistemas operano na faixa e 1- GHz Sistemas inoor - 1 m Sistemas outoor m ou 1 km 11

12 Propagação no Espaço Livre Exercício Potência o transmissor Ganho as antenas Freqüência a portaora P t = r f c G t G = 50 W =1 = 900 MHz λ = 6 = f c = 1 3 m 1

13 Propagação no Espaço Livre Determinar Potência o transmissor em Bm e BW Potência recebia (Bm) para um istância entre transmissor e receptor e =100 m =10 km 13

14 Propagação no Espaço Livre Solução Potência o transmissor (Bm) P t ( ) Bm = 10 log10 ( mw) Pt 1 mw P t Bm = ( ) 10 log 47 Bm 14

15 Propagação no Espaço Livre Solução Potência o transmissor (BW) P t ( ) BW = 10 log10 ( W) Pt 1 W P t ( Bm) = 10 log [ 50] BW 15

16 Propagação no Espaço Livre Solução Potência recebia (Bm) para =100 m P = P G G t t r r λ ( ) 4π L P r = ()( ) ( ) ( ) 4π ( 100) ( 1) = 3,5 10 W = 3, mw

17 Propagação no Espaço Livre Solução Potência recebia (Bm) para =100 m P r ( ) Bm = 10 log10 ( mw) Pr 1 mw P r ( ) [ ] 3 Bm = 10 log 3,5 10 4,5 Bm 10 17

18 Propagação no Espaço Livre Solução Potência recebia (Bm) para =10 km P r ( 10 km) = 4,5 Bm - 40 B P r ( 10 km) = 64,5 Bm 18

19 Moelo e Raios Moelo e Reflexão no Solo ( Raios) E LOS E = E + TOT LOS E r h t Ei Er h r TRANSMISSOR RECEPTOR 19

20 Moelo e Raios Moelo e Reflexão no Solo ( Raios) E = E + TOT LOS E r E TOT ( ) E0 0 π ht h λ r 0

21 Moelo e Raios Moelo e Reflexão no Solo ( Raios) P h h ( ) t Pt Gt Gr 4 r = r PL ( B) = 40log ( ) [ ( ) ( ) 10 10log10 Gt + 10log10 Gr + 0log ( h ) + 0log ( h )] 10 t 10 r 1

22 Moelo e Raios Exercício Ganho a antena receptora Comprimento a antena receptora Distância o móvel até a ERB Freqüência a portaora f c G r =,55 B L = λ 4 = 5 km = 900 MHz

23 Moelo e Raios Exercício O campo elétrico meio a uma istância 0 =1 kmo transmissor é E 0 = 10 3 V m 3

24 Moelo e Raios Determinar O comprimento a antena e recepção A potência recebia pelo móvel usano o moelo e reflexão no solo Consierar a altura as antenas como seno ht = 50 m h r =1,5 m 4

25 Moelo e Raios Solução Comprimento e o ganho a antena e recepção λ = 6 = f c = 1 3 m L = 4 λ 4 = = 0,0833 m = 3 8,33 cm 5

26 Moelo e Raios Solução A potência recebia pelo móvel E R ( ) E0 0 π ht h λ r E R ( ) = π 50 1,5 0,333 ( ) E R ( ) 6 = 113,1 10 V m 6

27 Moelo e Raios Solução A potência recebia pelo móvel P r P r r E G λ 4π ( ) r Watts P = ( ) = 10 π 6 113,1 10 1,8 ( 0,333) 10 π 4π ( ) 13 = 5 km = 5,4 10 W = -1,68 BW 7

28 Moelo e Difração Moelo e Difração T 1 β h α h γ R h t h obs h r TRANSMISSOR RECEPTOR 8

29 Moelo e Difração Moelo e Difração Equivalente T β α ht h r TRANSMISSOR hobs h r 1 γ R RECEPTOR 9

30 30 Moelo e Difração Moelo e Difração Parâmetro e Difração e Fresnel ( ) ( ) λ α λ h v + = + = 1 1 α h +

31 Moelo e Difração α > 0 v > 0 h > 0 TRANSMISSOR RECEPTOR 31

32 Moelo e Difração α = v = h = 0 TRANSMISSOR RECEPTOR 3

33 Moelo e Difração α < 0 v < 0 h < 0 TRANSMISSOR RECEPTOR 33

34 Moelo e Difração Parâmetro e Difração e Fresnel G v 1 ( B ) = 0 G = 6v 1 v 0 ( B) 0 log ( 0,5 0, ) 10 ( B) 0 log [ 0,5exp( 0, )] 10 G = 95v 0 v 1 34

35 Moelo e Difração Parâmetro e Difração e Fresnel G ( ) ( ) B = 0 log10 0,4 0,1184 0,38 0, 1v 1 v,4 0, 5 G B 10 v ( ) = 0 log v >,4 35

36 Moelo e Difração Exercício Calcular a pera e ifração para um obstáculo com alturas h = 5 m h = 0 m h = 5 m Consiere os seguintes parâmetros λ = 1 3 m =1 1 km =1 km 36

37 Moelo e Difração Solução Para h = 5 m v = h ( + ) λ 1 1 v = ( ) 5 = ,74 G ( B) = 1,7 B 37

38 Moelo e Difração Solução Para h = 0 m G ( B) = 6 B Para h = 5 m G ( B ) = 0 B 38

39 Moelos Práticos Moelo logaritmo e peras (Log-Distância) Os moelos e propagação baseaos em meias e os moelos teóricos, inicam que a potência o sinal recebio ecresce logaritmicamente com a istância. P L ( ) ( ) 0 = P + 10n L 0 log 10 39

40 Moelos Práticos Expoente Log-Distância: 40

41 Moelos Práticos - outoor Moelo e Okumura: Moelo Empírico, baseao em meições. Casos em que se aplica: Faixa e Freqüência: entre 150MHz a 190MHz (Poe ser estenia até 3GHz); Distâncias: 1Km a 100Km; Altura a antena a ERB: 30m a 1000m. A partir os ois pontos e interesse (Tx e Rx), as peras no espaço livre são obtias primeiro. Em seguia, iversos fatores são aicionaos ou subtraíos, conforme o caso. 41

42 Moelos Práticos - outoor O moelo e Okumura é ao por: L 50 ( B) = L ( ) ( ) ( ) F + Amu f, G hte G hre GAREA One, L 50 (B) = Pera méia; L F = Pera no espaço livre; A µ = Atenuação meiana no espaço livre G(ht) = Fator e ganho a altura a antena a ERB; G(hr) = Fator e ganho a altura a antena a EM; G área = Ganho evio ao tipo e ambiênte 4

43 Moelos Práticos - outoor Moelo e Hata: O moelo e Okumura não poe ser facilmente implementao, pois envolve algumas curvas. O moelo e Hata é uma formulação empírica a partir as curvas e Okumura e é vália para: freqüências entre 150 MHz a 1500 MHz; Altura a antena transmissora entre 30m e 300m; Distâncias entre Tx-Rx e 1Km a 0Km. 43

44 Moelos Práticos - outoor Fórmula parão para o cálculo a pera méia em ambiente urbano: One A(h r ) é um fator e correção para a altura efetiva a antena a EM. 44

45 Moelos Práticos - outoor O fator A(h r ) é calcula a seguinte maneira: Para ciaes pequenas ou méias One h r tem que estar entre 1m e 10m Para ciaes granes 45

46 Moelos Práticos - outoor Para áreas suburbanas a fórmula e Hata é moificaa para: Para áreas rurais: Este moelo é útil para sistemas celulares e grane porte, mas não se aplica muita a sistemas e comunicação pessoal que têm células com raios em torno e 1Km 46

47 Moelos Práticos - inoor Peras evio a ivisórias (em um mesmo pavimento); Peras entre ois ou mais pavimentos 47

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52 Desvanecimentos em Pequena Escala Anteriormente foram escritos alguns moelos que caracterizam as peras em larga escala. Neste capítulo iremos analisar apenas os efeitos que um sinal e ráio sofre em istâncias muito pequenas (poucos comprimentos e ona) ou em curtos intervalos e tempo. 5

53 Desvanecimentos em Pequena Escala 53