Modelo de Propagação Espaço livre

Modelo de propagação Longley Rice

O modelo Rice é proposto para frequências entre 20 MHz a 20GHz, distancia entre estações de 2 a 2000 km,  em ambientes diferenciados, pra distintas alturas de antenas transmissora e receptora. Desenvolvido a partir da década de 60, quando muitos estudos acerca da propagação de ondas eletromagnéticas foram desenvolvidos na Europa e Estados Unidos a fim de entender o comportamento dos sinais das emissoras de TV e rádio, bem como interesses militares. Nesses estudos foram considerados cenários nos quais as estações transmissoras e receptoras eram fixas. No entanto, logo foi observado que essas considerações limitavam os estudos uma vez que, com o avanço da tecnologia, proporcionou mobilidade aos sistemas de transmissão e receptação de sinais dentre de uma área geográfica e não era mais possível compreender os efeitos aleatórios das variáveis de atenuação.

Em 1963, Barsis & Rice apresentaram um relatório que descreveu um modelo de cobertura de sinais de rádio sobre vários tipos de terreno [3]. Os estudos avançaram e foi possível estabelecer um parâmetro de rugosidade do terreno (∆ᶯ) para caracterizar tais irregularidades.

Tipo de Terreno	Rugosidade do terreno (∆ᶯ)
Agua	0 a 50
Planície	30
Serra	80 a 150
Montanhas	150 a 300
Picos e Cordilheiras	300 a 700

Anos depois esse parâmetro foi aprimorado por Longley chegando à conclusão que esse parâmetro pode ser determinado analisando os intervalos de elevações do terreno. Nessa observação os pesquisadores foram capazes de identificar outras variáveis que contribuíam para a atenuação do sinal medido, essas variáveis estavam relacionadas com o tempo (t), localização (L) e situação (s) na qual a estação estava sujeita.

Segundo Longley & Rice [4], sinal recebido por uma estação móvel é obtido pela diferença do nível de sinal transmitido atenuado no espaço livre (W₀) e o somatório da atenuação formada pelas variáveis aleatórias que se apresentam como uma atenuação de referência (Wref), em dB, para o modelo:

[pic 1]

Equação 4.1

Onde 𝛿 representa os desvios em função da variabilidade de tempo, localização e situação. Na equação 4.1 é importante considerar o ganho das antenas transmissoras (G𝘵) e receptora (Gᵣ). A atenuação do espaço livre é dada por:

[pic 2]

Equação 4.2

No cálculo das distâncias entre as estações, Longley & Rice consideram que ocorre três regiões de atenuação ao longo do caminho de propagação do sinal: Linha de visada (Alos), que é definida como a região em que a superfície da terra não interrompe a propagação das ondas. Difração (Adif), região onde ocorre o aumento rápido e linear da atenuação.  Espalhamento ou dispersão, nessa região a atenuação ocorre lentamente  e de forma linear (Aes).

Para os cálculos da atenuação de referência Longley considerou dois modos de predição, o modo ponto a ponto e o modo área. Quando temos posse das características detalhadas de caminho do terreno podemos determinar facilmente os parâmetros específicos do caminho utilizando a previsão ponto a ponto. Do contrário se o detalhe do perfil de caminho do terreno não estiver disponível será necessário utilizar outras técnicas, essa previsão é chamada de previsão de modo área.

 para d < dLb[pic 3]

 para dLb ≤ d ≤ dLm[pic 4]

 para dLm < d[pic 5]

Neste cálculo é considerada a altura da antena transmissora (hb), receptora (hm), altura efetiva (estrutura + elevação do perfil) da antena transmissora (heb), antena receptora (hem), a distância entre as estações (d), o horizonte de rádio da antena transmissora (dLb), o horizonte de rádio da antena receptora (dLm), os ângulos de elevação do horizonte de rádio da antena transmissora (θeb), da antena receptora (θem) e do cruzamento dos horizontes de rádio das antenas transmissora e receptora (θe).