DESVANECIMENTO RAYLEIGH DE CANAL EM SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO DIGITAL MÓVEL

Sumário

- Introdução

- Propagação de rádio móvel: Desvanecimento em pequena e larga escala.

- Desvanecimento em Larga Escala: Path Loss e Desvio Padrão.

- Desvanecimento em Pequena Escala: Estatísticas e Mecanismos.

- Tempo de propagação do sinal visto no domínio do tempo de retardo e suas categorias de degradação (Perfil de intensidade multipercurso).

- Tempo de propagação do sinal isto no domínio da freqüência e suas categorias de degradação (Função de Correlação)

- Exemplos típicos de desvanecimento plano e desvanecimento seletivo na freqüência.

- Variação do tempo visto no domínio do tempo (Função de correlação de espaço-tempo), suas categorias de degradação e o conceito de dualidade.

- Variação do tempo visto no domínio da freqüência (Efeito Doppler e o Espectro de Potência de Doppler), suas categorias de degradação.

- Conclusão

- Referencias Bibliográficas

Introdução

Para utilizar- se do ar como meio de transmissão para enlaces de radio digital, é necessário um estudo relativamente complexo em relação as questões que dizem respeito ao desvanecimento causado pelas condições atmosféricas e de relevo. Mesmo tendo outros efeitos causando uma degradação no sinal, como por exemplo, ruído térmico, nos baseamos no estudo do efeito desvanecimento em um contexto amplo, caracterizado por função de distribuição de probabilidade com comportamento chamado Rayleigh.

As interferências provenientes do meio externo, afetam de forma muito mais significativa o sinal, do que o ruído térmico do receptor. As interferências recebidas na antena do receptor geram um parâmetro chamado temperatura de antena, que geralmente é acondicionado em faixa de valor ótimo através do filtro casador de impedâncias.

A atenuação em espaço livre é o inicio das relações de atenuação a ser observada. Porém não é um bom parâmetro para se predizer um sistema de radio digital. O fenômeno referido como “multipath propagation”, vários caminhos percorridos pelo sinal até o receptor, o que acontece nas comunicações móveis, é responsável por flutuações muito rápidas de amplitude, fase e ângulo de chegada no receptor. Portanto, este é um parâmetro que pesa bastante na predição de um canal de radio digital.

Os tipos de desvanecimento são o seletivo em freqüência e o não seletivo em freqüência. Nas tabelas abaixo se relacionam cada causa e cada efeito na onda, resultando em cada tipo de desvanecimento:

Propagação de rádio móvel

Desvanecimento em pequena e larga escala

O modelo de Larga Escala prevê uma media de atenuação ou degradação do sinal em função da distancia e de obstáculos, é descrita em uma função de distribuição LogNormal em torno da media.

O modelo de Pequena Escala trata se pequenas variações de amplitude e fase, dividida em dois mecanismos, a dispersão do sinal e a variação do tempo de canal. Um sistema de radio digital em um rooming deve suportar os dois desvanecimentos conjugados.

O modelo de larga escala trata de medias de sinais e perdas.

A Reflexão, a difração e o espalhamento impactam diretamente na propagação de sinais de um sistema móvel de comunicação. Na dispersão do sinal podemos dividir a degradação em duas formas: de freqüência seletiva e de freqüência não seletiva. Para as variações do tempo no canal, considera-se as manifestações rápidas ou lentas.

As considerações para link budget, especifico serviço móbile “celular” são:

- Media de perda por atenuação (distância);

- O pior caso de variação no modelo de Larga Escala (6 a 10 dB);

- O pior caso de variação no modelo de Pequena Esacala (20 a 30 dB).

Podemos considerar o sinal (r(t)) de um mobile como sendo composto de uma parcela devido as manifestações de pequenas (r0(t)) e outra parcela de manifestações do modelo de larga escala (m(t)). Portanto r(t)=m(t)+r0(t)

Gráficos da potencia do sinal em função de eu deslocamento (em comprimentos de onda):

Figura a – pequena escala

Figura b – larga escala

Desvanecimento Larga Escala: Path Loss e Desvio Padrão

Dentro do conceito de desvanecimento de larga escala, temos o conceito de Path-Loss ou, em português, atenuação com a distância (caminho de perdas). O que isso significa? Bom, em aplicações de rádio móvel, assim como em qualquer aplicação de comunicação via rádio, a intensidade do sinal ou nível do sinal recebido diminui conforme o receptor se afasta do transmissor.

Alguns cientistas da época, como Okumura, propuseram modelos de predição da atenuação com a distância (Path Loss Models), tanto empíricos quanto analíticos. Todas as propostas de predição, no entanto, indicavam que a potência média do sinal recebido decaia de forma logarítima com a distância, tanto em ambientes externos ou internos.

Assim, certo dia, Hata transformou os dados obtidos por Okumura em fórmulas paramétricas, sendo que em aplicações de rádio móvel, a atenuação