Eletromagnetismo Aplicado A Telefonia Celular

1. SUMÁRIO

2. INTRODUÇÃO 4

3. Propagação Eletromagnética Aplicada a Telefonia Celular 5

3.1 Cálculo de Propagação Ponto-Área 6

3.2 Perda de Sinal no Ponto de Recepção 6

3.3 Desvanecimento de Sinais em Grande Escala 7

3.4 Cobertura de Área 8

3.5 Desvanecimento em Pequena Escala 9

3.6 Variação do Canal no Tempo 9

4. CONCLUSÃO 10

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 11

 

2. INTRODUÇÃO

A telefonia móvel expandiu-se de forma explosiva nas últimas décadas e ainda tem muito o que crescer devido sua grande difusão e aceitação no mercado. Mas há, por trás de todas essas facilidades na palma de nossas mãos apresentadas pelos celulares, um sistema complexo e que requer muito estudo para ser implementado. O trabalho aqui apresentado irá debater de formar simples e direta, como funciona o sistema de propagação da ondas eletromagnéticas e todos os pontos negativos que podem interferir na correta radiação do sinal.  

3. Propagação Eletromagnética Aplicada a Telefonia Celular

A área utilizada pelos celulares é dividida em pequenas células geográficas, daí vem o nome: Celular. Estas Células têm em média um diâmetro de 13Km.

Cada célula possui uma Estação Radio Base (ERB) que é responsável por controlar e conectar cada um dos celulares que estão dentro de sua área de cobertura. Os Radio Transmissores das ERBs possuem uma potência de radiação de cerca de 100W e são alocados em alturas que variam entre 15m e 90m. A Estação Radio Base também aloca receptores de ondas de radio.

Este tipo de propagação, onde a ERB conecta-se com o celular é chamada de ponto-área, onde tem-se aparelhos móveis aleatoriamente espalhados pela célula e a estação fixa (ERB).

Fig. 3.0 – Área de cobertura de uma ERB

3.1 Cálculo de Propagação Ponto-Área

Uma vez que o celular obedece a uma aleatoriedade dentro da célula em que ele está operando, pode-se dizer que o sistema celular é dimensionado para uma cobertura entre 90% e 95% da área de cada célula.

Entende-se como cálculo de propagação o método utilizado para estabelecer como devem projetadas as antenas para o máximo aproveitamento do sinal transmitido/recebido. O cálculo pode ser empírico, semi-empírico ou determinístico.

Cálculo Determinístico: Neste tipo de cálculo destaca-se a precisão na atenuação das ondas transmitidas e recebidas, através dos traços dos raios. Este modelo de cálculo depende, imprescindivelmente, de detalhes exatos da urbanização do local.

Calculo Empírico ou Semi-empírico: Este modelo faz o dimensionamento munido dos dados mínimos de urbanização, salvo algumas exceções onde tais detalhes se fazem necessários

3.2 Perda de Sinal no Ponto de Recepção

A perda de sinal no ponto de recepção pode ser estudada sobre dois pontos de vista: Grande escala (comprimento de onda com centenas de metros) e Pequena escala (comprimento de ondas com dezenas de metros).

As variações em grande escala são associadas a: a) alteração do valor mediano do sinal devido a distância entre terminais; b) Alternância do valor mediano observada quando a distância entre transmissor e receptor mantem-se fixa e o terminal móvel faz sombreamento. Em suma, a perda de sinal em grande escala é dada por obstáculos urbanos como elevações do terreno, construções, etc. Pode-se caracterizar esta perda por um padrão comum de 4dB a 12dB.

Já as variações em pequena escala são caracterizadas por difração, refração (espalhamento), no trajeto entre o transmissor e receptor e por quão rápido está se movimentando o terminal móvel (Efeito Doppler). Enquanto a perda por difração e refração é relacionada a dispersão do sinal no domínio do tempo, a perda devido a movimentação em grande velocidade do terminal, é associada a dispersão no domínio de frequência (Fig. 1.0).

Fig. 3.1 – Variabilidade do sinal em pequena e grande escala

3.3 Desvanecimento de Sinais em Grande Escala

O modelo chamado de Okumura-Hata, é bastante útil para entender a perda de sinal nos sistemas celulares. De acordo com o modelo, para uma área urbana, em frequências que variam entre 150 e 1500MHz, a atenuação é dada por:

Onde:

f = frequência

hm = Altura da antena da estação móvel em metros

hb = Altura da