4 Cálculo de Cobertura

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1 4 Cálculo de Cobertura Este capítulo descreve a metodologia utilizada para o cálculo de cobertura e da relação sinal interferência (/I). 4.1 Potência Transmitida e Controle Automático de Potência A intensidade do sinal transmitido é um fator determinante na cobertura do sinal. O sinal deve ser intenso o suficiente para que possa ser recebido pelo equipamento rádio na ponta remota do enlace durante períodos em que ocorre atenuação adicional por chuva. A potência de transmissão de rádios na faixa de ondas milimétricas está, normalmente, entre 15 a 25 dbm. Entretanto, enquanto uma potência de transmissão elevada proporciona disponibilidade durante eventos de chuva, isto acarreta um problema em condições de céu claro, uma vez que um sinal excessivamente intenso causará interferência em outras células, operando nas mesmas freqüências. Alguns equipamentos de rádio possuem uma funcionalidade de controle automático de potência, denominada ATPC (Automatic Transmit Power Control), o qual é projetado para aumentar a potência de transmissão durante condições de chuva. O ATPC consiste, portanto, em um sistema que varia automaticamente a potência de transmissão, em função do nível do sinal recebido, por meio de monitoração contínua desse nível no lado de recepção e envio de sinais de controle para a estação transmissora [13]. 4.2 Limiar de Potência de Recepção Assim como a potência de transmissão, o conhecimento do limiar de potência de recepção é importante para o dimensionamento da cobertura

2 Cálculo de Enlace 39 do sistema rádio. Este limiar é a intensidade mínima de sinal que o receptor é capaz de detectar mantendo a taxa de erro dentro dos limites requeridos. Valores típicos de limiar estão entre -70 a -95 dbm, dependendo da taxa de bits errados requerida, freqüência de operação e do esquema de modulação utilizado. 4.3 Cálculo de Enlace O cálculo de enlace para qualquer sistema rádio relaciona o nível de sinal na antena receptora RL, com a potência efetiva isotropicamente irradiada por canal de tráfego (EiRP) e a perda de propagação L (3-16, através da equação (4-1): onde: RL = EiRP L (4-1) EiRP = P T + G T (φ) L T (4-2) sendo P T a potência máxima de transmissão por canal de tráfego, G T (φ) o ganho da antena transmisora na direção φ, como descrito na equação A-4 no anexo A e L T corresponde às perdas de alimentação do transmissor. O nível mínimo de sinal recebido é calculado através da equação 4-3: RL min = P Rlimiar G R (0) + L R (4-3) P Rlimiar é um dado especificado pelo fabricante do equipamento que corresponde ao limiar de rececpção para uma dada taxa de bits errados. O valor de G R (0) corresponde ao ganho máximo da antena do terminal do usuário, isto é, o ganho na direção de apontamento para o melhor servidor. Tal como explicado no capítulo 3, a estimativa da perda de propagação no sistema LMD deve levar em consideração a atenuação por gases atmosféricos A gases, a atenuação por chuva A chuva e a atenuação de espaço livre L el (devido a propagação em linha de visada). As perdas de propagação são dadas por: L = L el + A gases + A chuva [db] (4-4) onde L el, A gases e A chuva são determinados pelas equações 3-2, 3-3 e 3-12 ou 3-15.

3 Cálculo da relação /I Nível de sinal recebido Como os sistemas de rádio operam predominantemente em condições de tempo bom, o nível de sinal esperado em condições de céu claro é um importante fator na determinação da cobertura. Aqui as perdas de propagação consideram apenas a atenuação de espaço livre e a atenuação de gases. Das equações 4-2 e 4-4, obtemos a equação 4-5: RL céu claro = EiRP (L el + A gases ) [db] (4-5) O valor do nível de sinal recebido em céu claro é importante pois fornece a máxima área de cobertura do sinal, porém é o valor considerando eventos de chuva que limita a área de cobertura do sistema. Deve se considerar a equação (4-4), onde a atenuação de chuva pode ser calculada segundo o modelo utilizado, por exemplo, o método do ITU-R (equação 3-12) ou o método do CETUC (equação 3-15). RL chuva = P T +AT P C+G T (φ) L T (L el +A gases +A chuva ) [db] (4-6) A estação rádio base melhor servidora para um dado terminal do usuário é aquela que fornece o maior nível do sinal recebido neste terminal em condições de céu claro, ou seja: RL melhor servidor = max(rl céu claro ) (4-7) O limiar do nível de sinal recebido é o valor mínimo de sinal na antena do usuário que garante o valor requerido de taxa de erros. Este valor é função da potência limiar do equipamento rádio, do ganho da antena e das perdas de recepção: RL limiar = P limiar G R (φ ) + L R [db] (4-8) 4.5 Cálculo da relação /I A relação /I é calculada para valores de sinal desejado e interferência em condições de céu claro e de chuva e é expressa na equação: I = P R X I [db] (4-9)

4 Cálculo da Degradação por Chuvas 41 P RX é a potência recebida e I é a interferência total no receptor. O nível de sinal recebido é o sinal desejado enviado pela estação rádio base servidora do dado terminal do usuário. Este sinal deve ser calculado sob condições de céu claro e de evento de chuva. P Rcéu claro = RL céu claro + G R (0) L R [db] (4-10) P Rchuva = RL chuva + G R (φ ) L R [db] (4-11) Para calcular a interferência total no terminal do usuário, é necessário determinar quais são as estações rádio base que operam na mesma freqüência que o terminal do usuário. Dentre as estações operando na mesma freqüência, é necessário também distinguir quais transmitem na mesma polarização utilizada pelo terminal do usuário para incluir a discriminação de polarização cruzada. Uma vez determinadas as estações interferentes, a interferência total é dada por: n I = 10log i=1 i j (10 (RL i +G R (φ i ) L R ) 10 ) [db] (4-12) onde i corresponde a i-ésima estação rádio base interferente e j é a estação rádio base melhor servidora. 4.6 Cálculo da Degradação por Chuvas Devido à atenuação diferencial por chuvas, a relação sinal interferência apresentará durante parte do tempo em que ocorre precipitação, uma degradação em relação a seu valor de espaço livre. Para estimar esta degradação, foram consideradas todas as atenuações diferenciais entre o enlace desejado e cada enlace interferente. O valor de /I degradado por chuva foi definido como: I onde I = chuva I max j i [A ij ] [db] (4-13) céu claro = chuva I max(0, 67A i 0, 08A j )(0, 58 θ 0,27 + 0, 43 d 0,12 céu claro (4-14)

5 Cálculo da Degradação por Chuvas 42 i indica o enlace do melhor servidor j indica os enlaces interferentes