98 5 opagação em ees WiFi aa aa os moelos e popagação em ambienes e ees sem fio, é impoane pimeiamene que o leio ena um enenimeno sobe o meio pelo qual o sinal e infomação afega. aa os sisemas e ees sem fio, o meio e popagação é o canal áio móvel, one algumas e suas caaceísicas foam apesenaas em capíulo aneio. oém, ouas caaceísicas ão impoanes quano, seão aaas nese capíulo com algum ealameno paa pemii uma melo compeensão os efeios que o sinal e comunicação sofe ao longo o empo e espaço, confome pecoe o camino a oigem ao esino. Um pojeo e cobeua paa uma ee wieless necessia e um esuo e popagação os sinais no ambiene em que seá implanaa a ee. Esuo ese, que possibilie obe infomações sobe os níveis e sinal alcançaos em oa a áea consieano eeminaas siuações específicas. Quano mais compleo fo ese esuo, melo seá o planejameno a ee em emos e cobeua, capaciae e eficiência no ao a infomação. Desa foma, paa que se possa ealiza ese esuo, são uilizaos os camaos moelos e popagação. Os mesmos são esenvolvios com base em meições em campo que buscam alimena com aos oo um esenvolvimeno maemáico complexo capaz e epesena os efeios eais a popagação os sinais eleomagnéicos. Assim, é fácil conclui que, quano mais infomações fo possível epesena nesas equações, mais pecisa seá a caaceização o meio e seus efeios. [5] O levanameno esas infomações é feio, pincipalmene, aavés e meições em campo, one são esuaas caaceísicas o ambiene e os efeios que elas causam às onas áio. Deve-se consiea, poano, a pea e espaço live, os esvanescimenos, os empos e esposa e, é clao, as inefeências o ambiene. Os maeiais uilizaos paa consui as paees e uma sala, ou os objeos consiuines e um escióio, o movimeno e pessoas ou objeos (abeua e poas e janelas) em um ambiene, o ipo e ineio (se coeo lago, eseio, cuvo, e esquina) ou a umiae o a na egião one planeja-se implana uma ee êm papel funamenal no esulao final
99 alcançao no imensionameno e cobeua e uma ee wieless. Ambienes com pesença e coeoes nomalmene conuzem a enegia popagane ao longo e sua exensão e o sinal apesena aenuação abaixo a e espaço live, pois a enegia esá mais concenaa. Desa foma, consiea as mais vaiaas caaceísicas é basane impoane quano se eseja esenvolve um moelo e popagação que pocue mosa a ealiae o mais fielmene possível. 5. Caaceização o canal áio aa os ambienes camaos inoos, o canal áio sofe efeios basicamene seguno ês caaceísicas pincipais: a epenência o nível e sinal com a isância pecoia e a vaiabiliae e laga e pequena escala o sinal. 5.. Depenência com a isância A epenência com a isância significa ize que, confome o sinal se popaga pelo meio, o seu nível e poência ene a euzi com o quaao a isância ene a fone e o pono e meição evio somene ao espalameno o sinal no espaço, sem ouos efeios. oém, pincipalmene em ambienes fecaos, isso nunca ocoe, pois exisem obsáculos que influenciam no nível e sinal. Nese caso, a aenuação o sinal com a isância poe cega a valoes que epenem a quina poência. [30] De foma a quanifica esa aenuação, é que são ealizaas meias one a pea meiana o sinal é calculaa e epesenaa po meio e um gáfico, como o apesenao na Figua 5. [3]. Nela, é possível obseva a vaiação que o sinal sofe em ono ese valo méio em vemelo, vaiação esa caaceizaa pelas vaiabiliaes e pequena e laga escala.
00 Figua 5. - ea meiana em elação à isância Fazeno aina, uma análise mais pofuna, é possível ienifica uas siuações a espeio esa pea meiana. Caa uma esas siuações apesena caaceísicas ifeenes, ou seja, apesena um gau e aenuação o sinal com a isância maio ou meno. É possível obseva na Figua 5. que o ecaimeno o sinal é mais acenuao no início a cuva, mas que em seguia, após um pono ivisóio, ese ecaimeno é mais leno. Desa foma, a pea meiana poe se epesenaa po uas eas sepaaas po um pono e queba. Figua 5. - epesenação o ono e queba Em geal, a aenuação cesce lenamene com o quaao a isância, coesponeno a uma popagação em espaço live aé o pono e queba. Em alguns casos, a aenuação poe cesce com valoes infeioes a (n,43), inicano confinameno o sinal. Após o pono e queba, o expoene aumena
0 paa valoes comumene siuaos ene 3 e 9 como poe se viso (n 4,9) na Figua 5. [3], inicano espalameno o sinal. oano, a isância ( pq ) em que ocoe o pono e queba em um moelo e açao e aios é a isância paa a qual o pimeio elipsóie e Fesnel (seá iscuio mais a fene nese capíulo) é obsuío, seja pelo solo ou po uma paee, po exemplo. Desa maneia, a localização o pono e queba é epenene, paa um mesmo ambiene, as menoes isâncias ao solo ou à paee. aa o caso em que a epenência ocoe com elação ao solo, evese consiea as aluas as anenas ansmissoa e ecepoa, e, além isso, a fequência e opeação [3]: pq One: 4 (5.) λ alua a anena ansmissoa (m) alua a anena ecepoa (m) λ compimeno e ona (m) 5.. Vaiabiliae e laga escala Um ouo fao que influencia no nível o sinal ansmiio é a vaiabiliae e laga escala ou o camao sombeameno. Ese é caaceizao po um peíoo e uação maio, poém mais suaves que o e pequena escala. Ela esá associaa a fluuações ou vaiações o nível e poência o sinal em ono o seu valo méio, em azão as caaceísicas físicas o ambiene, como objeos que obsuem o sinal ansmiio, a exemplo as ávoes ou o elevo paa ambienes ouoos e e pessoas paa ambienes inoos. Esa vaiabiliae é bem moelaa po uma isibuição Log-nomal ou Gaussiana. Analisano a Figua 5.3 [3] abaixo, é possível obseva que a mesma mosa uma meia o sinal ecebio em função a isância, one o acejao mais foe epesena a vaiação méia o sinal, caaceizano a vaiabiliae em laga escala.
0 Figua 5.3 - Vaiabiliaes e pequena e laga escala 5..3 Vaiabiliae e pequena escala Difeenemene a vaiabiliae em laga escala, a e pequena escala é causaa po onas áio que cegam a um ecepo po ivesos caminos. Ese efeio é oiginao po mulipecuso, ou seja, ifeenes caminos ene o ansmisso e o ecepo que implicam em que os sinais ceguem ao esino com ampliues e fases ifeenes, one a ampliue é bem escia po uma função e aleig. Com espeio à fase, poe-se ize que a mesma é mais sensível a pequenos eslocamenos quano maio fo a feqüência o sinal em opeação. Nas faixas e,4 e 5,GHz, em que o compimeno e ona é a oem e poucos cenímeos (,5cm e 5,7cm especivamene), uma vaiação e posicionameno os equipamenos ansmisso ou ecepo nesa oem e cenímeos, poe leva a uma siuação al, que cause pofunos esvanecimenos no sinal ecebio, poém e cua uação, e maneia oposa aos esvanecimenos e laga escala. Se po exemplo, fo consieao um impulso que é ansmiio ao longo o canal áio, quano ese cega ao ecepo, não seá mais um impulso, mas sim um pulso com uma ampla lagua que é camaa e ela spea (espalameno o eao). Ese ela limiaá a máxima axa e ansmissão o sinal igial. Assim, caso ois ou mais sinais póximos no especo e feqüência sofam ese aaso, os mesmos poem ona-se coelaaos. Assim, quano a ampliue ou a fase os ois sinais ecebios é foemene coelaaa, a bana po ele ocupaa é efinia como lagua e bana e coeência. Iso é, a Bana
03 e Coeência é a faixa e feqüências na qual um canal apesena o mesmo compoameno sobe oas as feqüências. O canal, eno a bana e coeência, é consieao plano, iso é, oas as componenes especais aavessam o canal sofeno o mesmo gano e com vaiação linea e fase. Isso significa ize que, quaisque uas componenes e feqüência siuaas na bana e coeência eão uma ala coelação, ou seja, é muio povável que os efeios imposos pelo canal sejam os mesmos paa ambas as feqüências. A ivesiae é uilizaa pincipalmene paa combae a ese ipo e poblema como já foi mencionao no Capíulo 4. Ene os ipos e ivesiae possíveis esão as ivesiaes e espaço, a e feqüência e a e polaização. Desas, a amplamene uilizaa é a ivesiae em espaço, one um eminal com uas anenas ecebe os sinais capaos e os combina e foma que o melo esulao obio pela combinação é o uilizao pelo ecepo. 5..4 Espalameno o eao Em um canal com mulipecuso, caa componene e mulipecuso pecoe um camino ifeene ene o ansmisso e ecepo e, poano, o empo e cegaa e caa componene ao ecepo seá isino. Assim seno, o sinal esulane seá composo po um conjuno e vesões o sinal enviao, caa uma esas vesões possuino eaos ifeenciaos ene si. O sinal sofe espalameno no empo e o gáfico que mosa caa componene significaiva e mulipecuso, sua poência e o insane e empo e cegaa é enominao e efil e eaos (owe Dela ofile). A pai o efil e eaos poe-se exai paâmeos impoanes. São eles: eao Exceio Méio (Mean Excess Dela) Espalameno empoal ms (ms Dela Spea) Espalameno empoal Exceio (Excess Dela Spea) O eao exceio méio esceve o eao e Exceio Méio as emais componenes em elação à pimeia componene que cega ao ecepo. O Espalameno empoal ms mee o espalameno empoal o efil e eaos em ono o eao Exceio Méio (valoes ípicos são a oem e micosegunos em canais móveis ouoo e a oem e nanosegunos em canais móveis inoo) [3]. Em sisemas igiais, o Espalameno empoal ms povoca inefeência inesimbólica (ISI - Ine-Smbolic Inefeence), limiano a axa e símbolos máxima a se uilizaa no canal. o úlimo, o Espalameno
04 empoal Exceio inica o eao máximo, elaivo à pimeia componene ecebia, paa o qual a enegia cai XB (pé-efinio) abaixo o maio nível ecebio. oos eses ês paâmeos são muio impoanes paa a análise o esempeno a comunicação quano à axa e eos. Se uma ápia análise fo feia com espeio ao Espalameno empoal ms com uso e anenas omniiecionais e ieivas, poe-se consaa assim como em [36] que ocoe uma iminuição ese paâmeo com o uso e anenas ieivas. Isso ocoe, pois a ieiviae fila as componenes e mulipecuso que cegam foa o lóbulo pincipal. Nas aplicações e ees sem fio, o eao po espalameno é popocional à áea o ambiene inoo. Um escióio e uma casa, po exemplo, apesenam um eao po espalameno meno que os amazéns, que possuem gane áea abea. Figua 5.4 - Exemplo e Mulipecuso em Ambiene Inoo A Figua 5.4 [] e a Figua 5.5 [] apesenam exemplos os efeios o esvanecimeno po mulipecuso em ambienes e ees wieless, mosano a esposa e impulso e um canal paicula. A pimeia mosa a esposa e impulso paa um eao po espalameno e 00 ns. Enquano que a seguna, mosa a esposa paa um eao po espalameno e 300 ns. Figua 5.5 - esposa paa um eao po Espalameno e 300 ns
05 A abela 5. [] apesena algumas as exigências e eao po espalameno e acoo com o ipo e ambiene inoo. Dela Spea Meiano (ns) Dela Spea Máximo (ns) Áea Inoo 40 0 éio Amplo 40 95 éio Comecial 40 50 éio Comecial 05 00 Sopping Cene 5 80 éio Comecial 05 70 Laboaóio Amplo abela 5. - eao po Espalameno 5..5 Ouos mecanismos e efeios e popagação Além as caaceísicas pópias o canal áio que acabaam e se apesenaas nesas úlimas sessões, exisem ivesos ouos faoes que causam efeios e pea o nível e sinal ansmiio em um ambiene áio. Caa um eles é comenao a segui com algum eale. ea e peneação Quano um sinal aavessa um objeo, seno obsuío pelo mesmo no seu camino ene oigem e esino a comunicação, ese sinal sofe com uma eução o seu nível e poência, coesponeno esas peas, às peas e peneação. A pea e peneação é inclusive epenene a consiuição o maeial o qual compõe o objeo. Obsáculos como paees e janelas, po exemplo, apesenam valoes ifeenes e peas e peneação. Assim, pocua-se emonsa paa efeios e infomação, aavés a abela 5., os valoes elaivos às peas paa as fequências e,4ghz meios pelo Euopean COS 3 [39] paa os obsáculos mais comuns em ambienes inoos e ouoos. Os valoes em [33] foam obios paa feqüência e,4ghz. Obsáculo ea Aicional (B) Espaço Live 0,0 Janela (ina não meália) 3,0 Janela (ina meálica) 5,0 a 8,0 aee Fina (maeia) 5,0 a 8,0 aee Méia (maeia) 0,0 aee Espessa (apox. 5 cm) 5,0 a 0,0 aee Espessa (apox. 30 cm) 0,0 a 5,0 iso/eo Espesso 5,0 a 0,0 iso/eo Muio Espesso 0,0 a 5,0 abela 5. - eas e peneação em obsáculos em,4ghz Aavés esas abelas, é fácil conclui que quano mais espesso fo o obsáculo, maio seá a pea causaa po ele ao sinal inciene. Vale obseva
06 ambém que paa a faixa e 5,GHz as peas são mais acenuaas o que paa mais baixas fequências. Mulipecuso Ese é ouo fao que causa pea no nível e poência o sinal e que foi comenao a pouco nese exo. oe-se ize que o mulipecuso é oiginao pelo fenômeno a eflexão, a ifação, a efação e o espalameno o sinal em popagação. Eses fenômenos, quano combinaos, acabam po faze com que o sinal pecoa ivesos caminos a oigem aé o esino, caa qual levano um empo ifeene aé aingi o ecepo. No ecepo, eses sinais são combinaos e poem inefei esuivamene (egaano o nível e sinal no ecepo) ou consuivamene (meloano o nível o sinal) pois, se aa e uma soma veoial. Os sinais que cegam ao ecepo poem aina esa conano, quano exisi, com o sinal e visaa iea. a) eflexão ocoe quano a ona áio incie sobe um objeo e popoções maioes que o compimeno a ona inciene, e que po suas caaceísicas consiuines, eflee o sinal em váias ieções. oe ave ou não peneação e pae o sinal inciene, epeneno a consiuição a supefície efleoa. Exisem ois ipos e eflexão, a especula e a ifusa, que possui as caaceísicas o espalameno escio aiane. O ciéio e aleig é uma função o compimeno e ona e o ângulo e inciência e é capaz e ienifica o ipo e eflexão em uma aa supefície, one são consieaos o paâmeo σ como seno a ugosiae o solo e α que é o ângulo e inciência a ona sobe a supefície. b) Difação esa ocoe quano uma ona em popagação é obsuía po um objeo em sua exemiae paa alas fequências, poém paa baixas fequências o sinal é esviao e sua ajeóia oiginal aingino uma egião que anes não seia cobea pelo mesmo, ou seja, povavelmene seia uma egião e somba. Ese mecanismo e popagação faz uso o pincípio e Hugens one caa pono e uma fene e ona se compoa como uma fone ponual iaiano paa oas as ieções. c) efação ese efeio ocoe quano uma ona penea em um meio cuja ensiae é ifeene o meio em que se popagava e em sua ajeóia aleaa e seu nível e poência euzio, pois pae o sinal seá efleio. Caa maeial em seu coeficiene e eflexão e o e efação. ) Espalameno quano uma ona incie sobe um objeo cujas imensões são a mesma oem ou menoes que o compimeno e ona o sinal inciene, ocoe a aenuação no sinal e eflexão o mesmo em ivesas
07 ieções. É po ese moivo que as comunicações saélie que uilizam faixas e fequências basane elevaas, como as banas Ku e Ka, sofem com as aenuações povocaas po cuvas e po gases especivamene, ene ouos males po assim ize. Em egiões o globo eese, como a Améica o Sul, não é empegaa a comunicação saélie paa banas Ka e supeioes pincipalmene evio a gane inciência e cuvas e umiae que ineompem a comunicação. O mesmo moivo eaou a enaa e sisemas em bana Ku, que somene se onou ealiae após anos e esenvolvimeno ecnológico. A Figua 5.6 pocua exemplifica eses efeios e foma bem iea. Figua 5.6 - (a) eflexão e efação, (b) Difação, (c) Espalameno Efeio a umiae A gane inciência e cuvas eleva a umiae local e ese efeio naual causa maio pea e poência no sinal quano o mesmo se popaga ao longo e um ambiene caegao e umiae, pois faz com que se aumene o coeficiene e absoção o mesmo. Objeos como aquáios, quano pesenes, são basane pejuiciais paa a popagação as onas, pois a água é um gane absoveo e enegia. Seno assim, objeos úmios, causam uma pea e peneação ceca e 0% [9] maio que o valo quano os mesmos esão mais secos. Aina, quano maio a fequência e opeação, maio seá a pea ambém iane ese efeio, esa maneia, sisemas wieless em 5,GHz enem a apesena maio suscepibiliae ao efeio a umiae no ambiene. Um efeio ineessane e que alvez meeça algum comenáio no momeno, iz espeio à popagação ouoo one uma fone exena oigina sinais que cegam a ambienes inenos, ou inoos em eifícios ou consuções. A peneação em anaes baixos alvez eceba basane obsução evio aos objeos póximos ao solo, mas paa anaes mais elevaos, caso aja um ecepo póximo a uma janela, po exemplo, a pea po peneação seá meno neses anaes, pois os mesmos esaão mais lives e obsuções. Um esuo sobe ese caso em específico e basane ealao poe se enconao em [9].
08 5. Moelos e opagação aa o esuo a popagação as onas no canal áio móvel, é necessáio o esenvolvimeno e moelos e popagação como comenao no início ese capíulo. Moelos eses, que apesenam caaceísicas ifeenes e poem se agupaos em uas siuações: moelos com conceios empíicos e moelos com conceios eóicos. A ifeença básica ene eles é que paa os moelos empíicos, a base as infomações vem e meias ealizaas em campo em ifeenes ipos e ambienes, siuações e efeios inefeenes, com o objeivo e se caaceiza a melo maneia possível, ou seja, o mais póximo a ealiae. Já os moelos eóicos são baseaos somene em equações que egem a popagação as onas eleomagnéicas em um meio, seno paa isso, consieaas as conições e conono o ambiene. Não é muio ifícil pecebe que os moelos que conemplam além as equações as onas eleomagnéicas, as meias ealizaas em campo, azem esulaos mais póximos a ealiae e são, poano mais confiáveis quano se eseja uilizá-los paa o planejameno e uma ee wieless. É possível aiana que, e acoo com os esuos ealizaos po ivesos pesquisaoes, a vaiação o sinal eno e um eifício ou ambiene inoo obeece apoximaamene à isibuição e aleig paa o caso sem visibiliae (Nonline of sig NOS), ao passo que se ajusa à isibuição e ice no caso em visibiliae. O moelo mais simples paa o cálculo a pea e popagação é o a Equação e Fiss que epesena a pea po aenuação em espaço live. ( Km) 0 f ( MHz) G ( Bi) G ( Bi) L 9,44 0log log (5.) Esa equação, poém, não poe se uilizaa paa os cálculos e pojeo e ees sem fio, pois esas sofem os efeios já iscuios nese capíulo e que não são aaos pela equação e Fiss. aa al, são uilizaos os mais ivesos moelos, como os que são apesenaos a segui. 5.. Moelos eóicos Os moelos eóicos são aqueles que se baseiam nas écnicas e açao e aios, como o Moelo e aios, o e 4 aios, 6 aios e o Moelo e 0 aios, one a complexiae, o empo e execução o cálculo e a quaniae e aios
09 aumenam quano aumenam-se a quaniae e objeos efleoes consieaos. O moelo e ois aios esceve melo ambienes com meno povoameno, como áeas uais e aé sububanas. Em conapaia, um moelo e quao ou mais aios é melo aapao à ciaes one é gane a pesença e influência e consuções que mageiam as vias e áfego e veículos paa os ambienes ouoos. Exisem, poano, ois méoos que são usaos paa se calcula os caminos ene x e x no Moelo e açao e aios: o moelo e imagem e o moelo a foça bua. O moelo e imagem abala a pai a pocua po ponos especulaes em uma supefície especifica efleino um aio o x aé o x. Ese moelo é mais eficiene no empo o que o moelo a foça bua quano exisem menos objeos seno levaos em consieação. Já a écnica a foça bua, consiea aios em ivesas ieções aé a cegaa ao ecepo. Esa écnica é mais eficiene no empo o que o moelo e imagem quano mais objeos efleoes esão seno levaos em consieação. Ela se baseia no acompanameno os campos eléicos e suas aenuações ao longo o camino e caa aio açao e caso o valo a inensiae o campo a componene fica abaixo e um eeminao limia, ese aio não é levao em consieação no cálculo final. o fim, os aios que aingem o ecepo são somaos paa se eemina o nível e aenuação sofio pelo sinal ansmiio como um oo. aa exemplifica o cálculo eses moelos, são apesenaas a vaiane com aios e a com 6 aios. a) Moelo e aios aa apesena o Moelo e aios [3, 36], é assumio como pemissa um ambiene em que não aja obsáculo laeal e nem supeio, aveno somene uma eflexão no solo. Aina, a isância oizonal ene o ansmisso e o ecepo é muio maio que o compimeno e ona (λ), o ínice e efação a ea (popocional a k, o númeo e ona na ea) é muio maio que o ínice e efação no espaço live (popocional a k 0, o númeo e ona no espaço live). De foma a exemplifica a melo maneia o cenáio e esuo, a Figua 5.7 é apesenaa.
0 Figua 5.7 - Ilusação o moelo e aios Aavés a solução e Noon, obseva-se que cegam ês onas ao ecepo: a ona o aio ieo ( ), a ona o aio efleio ( ) na ea lana e a ona e supefície (não epesenaa). A expessão a solução e Noon é [4]: ( ) ( ) 0 e ;. 4 k k w e F e G G j j >> >> λ π λ ϕ ϕ (5.3) O pimeio emo a expessão é efeene ao aio ieo, coesponeno à Fómula e Fis visa na popagação em espaço live. Esse esulao é espeao, uma vez que na popagação em espaço live, a ona que cega ao ecepo é e um aio ieo. O seguno emo é efeene ao aio efleio em ea lana, one o coeficiene e eflexão é epenene o ângulo θ i e a elação ene k e k 0, a fase ϕ é popocional à ifeença e pecuso ene o aio ieo e o aio efleio. O eceio emo a expessão e Noon epesena a ona e supefície. A função F(w) é a função e aenuação a ona e supefície e é ela que efine sua inensiae. Essa função iminui e inensiae com o aumeno a feqüência e com o afasameno o pono e obsevação (ecepção) em elação ao ansmisso. Na faixa e feqüências aaa (UHF), o efeio a ona e supefície poe se espezao. Assumino-se algumas simplificações e conições ieais, além e algum aameno algébico, a eq. (5.3) oma a seguine foma: 4 4 G G G G G G λ π π λ (5.4) Essa é a expessão e poência ecebia na popagação em ea lana, usaa quano são válias as apoximações feias. As expessões e aenuação ou pea e popagação L coesponene são calculaas a segui. G G L (5.5)
L L ( B) 0log ( B) 40log ( m) 0log ( m) 0log ( m) G ( Bi) G ( Bi) (5.6) A eq. (5.6) fonece a aenuação e popagação e ea lana, que se apoxima o valo exao quano as conições assumias nas apoximações são saisfeias. Demonsa-se que a isância a pai a qual é vália a aplicação a eq. (5.6) é: 4 (5.7) λ O que é ineessane e se obseva na expessão e aenuação em ea lana é a sua inepenência com a feqüência e a epenência com a isância aavés e um fao 4, em conase com a epenência aavés e um fao enconaa na popagação em espaço live (one o único mecanismo é o e visibiliae). A expessão obia em aplicação limiaa a egiões e elevo elaivamene plano e com poucas consuções (espaços amplos e abeos, ípicos e egiões uais). A análise a eflexão em ea lana acima ealizaa consiea a supefície efleoa como seno lisa. A eflexão é ia especula, e a ieção a ona efleia é única e bem efinia pelo ângulo ene a ona inciene e a nomal à supefície efleoa, aavés a Lei e Snell a eflexão. Se a supefície efleoa não é lisa, a ona efleia não possuiá ieção única. O que ocoe é um espalameno (ifusão) a enegia inciene, em váias ieções, causao pela iegulaiae (ugosiae) a supefície efleoa. A Figua 5.8 ilusa o espalameno e uma fene e ona plana (epesenaa pelos aios incienes paalelos) efleia em uma supefície ugosa. Figua 5.8 - eflexão em supefície ugosa (espalameno) O coeficiene e eflexão especula, nese caso, é coigio pelo coeficiene e espalameno, esulano no coeficiene e eflexão especula a se usao:
C e ' ; ψ λ C 4πσ ; C C e e (5.8) b) Moelo e 6 aios Ese moelo [3, 36] é uilizao paa os casos em que se consieam as eflexões em paees paa os ambienes inoos ou em ganes obsáculos como péios paa ambienes ouoos quano a popagação e uma ona eleomagnéica seguino seu camino aé o ecepo. Desa foma, em-se o aio ieo ene oigem e esino, o aio efleio no solo (como o caso aneio), os aios efleios nas paeas laeais esquea e ieia, e os aios que efleem nas paees e em seguia no solo. Figua 5.9 - Ilusação o moelo e 6 aios (visa supeio o ambiene) Assim, pela Figua 5.9 [9] efine-se que a isância ene os obsáculos laeais, ou seja, a lagua o coeo é aa po W, a isância ene os ponos e comunicação é aa po, as isâncias o ansmisso e o ecepo a um os obsáculos laeais são, especivamene, e, seno as aluas o ansmisso e o ecepo efinias po e não epesenaas acima. Aavés a Geomeia e aios é possível cega a uma expessão que epesene a isância pecoia po caa aio. ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 6 5 4 3 W W (5.9) O sinal no ecepo seá composo po oas as componenes apesenaas e, eq. (5.0). O móulo o sinal ecebio é ao po:
3 E λ 4π e jk σ S σ 3 ( α ) σ ( α ) σ ( α ) 5 ( α ) σ ( α ) σ ( α ) σ ( α ) 5 S 5 e jk e jk 5 S 3 6 e jk 3 6 e 6 4 jk6 e jk4 4 (5.0) One: S coeficiene e eflexão no solo coeficiene e eflexão nos obsáculos laeais α i ângulo e inciência o aio i no obsáculo Os coeficienes e eflexão ρ epenem a polaização uilizaa paa ansmissão o sinal. aa a eeminação os coeficienes e eflexão simplificaos paalelo e pepenicula, assume-se que o meio é o a e que a pemeabiliae o meio é a pemeabiliae o vácuo. ρ ρ pa pe ( α ) ( α ) cos( α ) ε sen α ε (5.) cos( α ) ε sen α ε ( α ) ε sen α ( α ) ε sen α cos (5.) cos One a consane ieléica os obsáculos é aa po: ε 5 j60ρλ (5.3) oem se obias ambém as expessões os ângulos e inciência os aios a 6 no obsáculo em função os paâmeos a Figua 5.9. Ouos moelos mais sofisicaos e pecisos como o moelo e 0 aios [3] poem se uilizaos paa inclui a eflexão no eo o ambiene, mas não seão apesenaos nese abalo. 5.. Moelos Semi-empíicos a) Moelos Log-isance Os moelos empíicos mais simples paa a pea e popagação em ambienes fecaos ou mico-células em ambienes abeos poem se epesenaos po uma fómula geal [35]: ( ) X σ L oal L0 0nlog (5.4) One os valoes ípicos e n e σ poem se enconaos na lieaua écnica [], paa ifeenes ambienes e faixas e feqüência.
4 b) IU-.38- Ese moelo [38, 39] foi esenvolvio paa abala com sinais na faixa ene 900MHz e 00GHz em ambienes fecaos e consiea os efeios e popagação como a eflexão e a ifação em objeos fixos; a efação em paees, pisos e ouos obsáculos; o confinameno a enegia em coeoes e objeos em movimeno no ambiene. Alguns casos paiculaes poem se aaos po ese moelo. São eles: b.) x e x no mesmo ana b..a) sem obsução S 0n log( ) (5.5) one: S 0nlog(4π *m / λ) (5.6) aa uma fequência e,4ghz, e consieano n (pea e espaço live), o valo e S é igual a 40B. aa f 5,GHz, em-se S 46,8B. O paâmeo n epesena o coeficiene e aenuação com a isância e poe se epesenao ambém po n 0 n. Seguno [36], são consieaos ês ifeenes ambienes: esiencial, escióio e comecial. Ese coeficiene vaia e acoo com o ipo e ambiene e com a fequência em opeação. Os valoes o coeficiene mais póximos a faixa e,4ghz são os as faixas e,0ghz e esão exposos na abela 5.3 e [36]. Feqüência esiencial Escióio Comecial 900 MHz 33 0. -.3 GHz 3.8 -.0 GHz 8 30 4 GHz 8 abela 5.3 - Coeficiene e aenuação b..b) Com obsução Se exise uma paee ene o ansmisso e o ecepo e o único camino o sinal é aavés a paee, enão a pea no espaço é aa po: S 0n log( ) Lw (5.7) One é a isância ene o ansmisso e a supefície exena a paee, e L w é a pea evio à peneação na paee. O paâmeo L w epene o ipo e consução a paee que obsui o sinal e ambém o ângulo e inciência o sinal ansmiio sobe a mesma. No caso one mais e uma paee exise ene o ansmisso e o ecepo eve-se calcula a pea oal ( L w ). L ( f ) nlog( ) L ( k ) 8 oal f f 0log
5 One: f feqüência e opeação (MHz) n coeficiene e aenuação com a isância isância pecoia (m) k f númeo e pisos (anaes) aavessaos L f coeficiene e aenuação po piso aavessao (B) Coeficiene e aenuação po piso aavessao: Ese coeficiene ambém vaia e acoo com o ambiene e a fequência em opeação e foam omaos valoes os mais póximos possíveis as faixas e,4ghz e 5,0GHz e exposos na abela 5.4 [36]. ipo e ambiene Coeficiene (Lf) esiencial 4 Kf Escióio 5 4 (Kf - ) Comecial 6 3 (Kf - ) abela 5.4 - Coeficiene e aenuação po piso aavessao De foma a se consieao o efeio e sombeameno o sinal, se faz necessáia a uilização a isibuição log-nomal [30]. p m σ ( ) e [ B] πσ (5.8) One: m valo méio a isibuição (B) σ esvio paão a isibuição (B) A abela 5.5 [36] az os valoes e esvio paão paa os ês ambienes em quesão: ipo e ambiene Desvio paão (σ) esiencial 8,0 Escióio 0,0 Comecial 0,0 abela 5.5 - Desvio paão a isibuição log-nomal Os efeios povenienes o movimeno e objeos em fene ao camino e popagação o sinal, impõe peas a oem e aé 0B paa a faixa e,4ghz [37]. Com elação ao aavessameno e pisos pelo sinal ene o ansmisso e o ecepo, alguns auoes escevem a equação e seus moelos como seno: ' 3 S 0n3 log( ) k3f3 0n3 log( / ) (5.9)
6 One: isância em meos ene a base e a uniae móvel sem bloqueio; isância aé o eo; F 3 a fao e aenuação o assoalo, que epene o ipo e maeial; K 3 o númeo o ana ene o ansmisso e o ecepo; n 3 expoene epenene o ambiene efeene ao pimeio ana; n 3 expoene epenene o ambiene efeene ao seguno ana. Há aina os casos em que o ansmisso esá foa a consução e o ecepo esá eno. Alguns auoes escevem a expessão como seno: 4 S 0n0 log( ) Lw 0n4 log( / ) km (5.0) One: S 37B N 0 expoene epenene o ambiene exeno ao eifício; N 4 expoene epenene o ambiene ineno ao eifício; L w pea evio a peneação na paee exena o eifício [6]; a isância ene o ansmisso e a paee exena o eifício; a isância ene ansmisso e ecepo; M fao epene o ana e k é o númeo e anaes ipo e aee L w (B) L w Mínimo (B) L w Máximo (B) Conceo espesso com janelas amplas 5 4 5 Conceo e com janelas amplas 9 Conceo espesso sem janelas 3 0 8 Conceo ineno uplo 7 4 0 Conceo ineno fino 6 3 7 aee e ijolo com pequenas janelas 4 3 5 aee com aço e janelas efoçaas 0 9 aee e vio 3 Vio efoçao 8 7 9 abela 5.6 - Valoes o Fao e eneação a aee c) Moelo COS 3 Keenan e Mole Ese moelo [35, 37, 40] é consieao como o mais abangene paa peição a popagação as onas eleomagnéicas em ambienes abeos e fecaos. A expessão paa a pea oal é aa po: L oal I ( ) k f, i L f, j L0 0 nlog k, L, (5.) i J j w i w j
7 One: L 0 pea e popagação a um meo a anena iaiane (B) isância pecoia pelo sinal (m) n coeficiene e popagação L f,i pea e popagação o sinal aavés o piso i (B) k f,i númeo e pisos com a mesma caaceísica L w,i pea e popagação o sinal aavés a paee j (B) k w,i númeo e paees com a mesma caaceísica I númeo e pisos aavessaos pelo sinal J númeo e paees aavessaas pelo sinal A pea e peneação em alguns obsáculos é apesenaa po meio a abela 5.7 [39] paa as fequências pincipais, e,4ghz e 5,GHz. Obsáculo,8 GHz,4 GHz 5, GHz Conceo Espesso 3,0 7,0 36,0 Viaça,0 3,0 5,0 aee com janela,0 a 3,0 3,0 a 7,0 5,0 a 36,0 abela 5.7 - eas e peneação em obsáculos ) Moelo COS 3 Muli-Wall O moelo Muli-Wall [37, 4, 4] consiea um compoameno não linea a aenuação po múliplos pisos e a pea oal calculaa po ele, segue a expessão apesenaa abaixo. L oal L 0 L J f 0 nlog( ) L f b K f k w, i Lw, j (5.) L f j One: L 0 pea e popagação a um meo a anena iaiane (B) isância pecoia pelo sinal (m) n coeficiene e popagação L f pea e popagação o sinal aavés os pisos (B) k f númeo e pisos com a mesma caaceísica b fao e coeção a aenuação os pisos L w,i pea e popagação o sinal aavés a paee j (B) k w,i númeo e paees com a mesma caaceísica J númeo e paees aavessaas pelo sinal