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Modelos Teóricos Aplicados a Cenários de Propagação
Indoor: Simulação e Medidas
João Nuno Monteiro Avó Fole
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Eletrotécnica e de Computadores
Orientador: Prof. António Luís Campos da Silva Topa
Júri
Presidente: Prof. José Eduardo Charters Ribeiro da Cunha Sanguino
Orientador: Prof. António Luís Campos da Silva Topa
Vogal: Prof. António José Castelo Branco Rodrigues
Novembro 2015
ii
iii
Agradecimentos
Agradecimentos
Gostaria de deixar o meu agradecimento a todos aqueles que, de uma forma ou de outra,
contribuíram para a realização desta dissertação.
Ao Professor António Topa que sempre se mostrou disponível para o esclarecimento de dúvidas e
cuja orientação permitiu trilhar o caminho que conduziu ao resultado final desta dissertação.
Aos meus colegas e amigos que sempre me apoiaram ao longo do curso, sofrendo juntos nas horas
mais complicadas e ajudaram a ultrapassar os desafios.
Aos meus pais, á minha irmã Inês e ao meu irmão Francisco, aos meus avós e à restante família pelo
apoio incondicional durante toda esta experiência.
Fica o agradecimento á empresa Drivetel – Serviços e Projectos de Telecomunicações, S.A. e em
particular ao seu colaborador o Eng. Vitor Ramos por terem abraçado este projecto desde o início e
terem fornecido o TEMS assim como o resto do material necessário á realização desta tese.
Á minha namorada Joana e á família dela que me apoiaram como se fosse um filho deles.
iv
v
Resumo
Resumo
Com o avançar da tecnologia, os sistemas de comunicações móveis tornaram-se mais portáteis e,
por isso, passaram a ser utilizados dentro de edifícios, ao contrário dos grandes terminais móveis que
apenas eram utilizados no exterior. Assim, foi preciso desenvolver novos modelos de propagação que
permitam garantir, não só cobertura nas vias públicas, como nos edifícios que as rodeiam. Já existem
vários modelos propostos mas, ainda pouco testados, para certos cenários, ou então foram testados
sobre condições de laboratório, em que o emissor da base station se encontra dentro do próprio
edifício, o que corresponde a uma pequena percentagem de soluções de cobertura nas redes móveis
actuais. Nesta dissertação testam-se dois modelos, a recomendação ITU-R 1238-7 e o modelo para
propagação em corredores por Yarkoni e Blaunstein, em três cenários: um corredor no piso -1 do
Pavilhão Central, o piso 4 da Torre Norte e o Piso 1 do Pavilhão de Civil, todos estes dentro do
campus da Alameda do Insituto Superior Técnico. Para isso, fez-se uma campanha de medidas ao
longo de vários meses, nos três ambientes. No final, fez-se a comparação das medidas com os
modelos teóricos, tentou-se adaptar os modelos à realidade, ou reforçar a sua validade para
determinados ambientes.
Palavras-chave
Indoor, GSM, Modelos de Propagação, Planeamento Celular, TEMS.
vi
vii
Abstract
Abstract
With the new technological advances, it is possible to have more portable mobile terminals and to use
them inside the buildings, unlike the old mobile terminals which were only to be used outdoors. For
this reason, there was a need to develop new propagation models in order to guarantee coverage, not
only on the streets but also inside the surrounding buildings. There are some models already
proposed but they have not been fully tested or they have been developed on laboratory conditions
where the Base Station’s antenna is inside the building which corresponds to a very low percentage of
coverage solutions used in today’s mobile networks. Two models are tested, the ITU-R 1238-7
Recommendation and the propagation models to indoor corridors by Yarkoni and Blaunstein, in three
indoor scenarios: a corridor in the basement of Pavilhão Central, the fourth floor of the Torre Norte
and on the first floor of the Pavilhão de Civil, all these inside the Campus of Alameda of Instituto
Superior Técnico. As so, a measurement campaign was conducted during several months on this
three environments. At the end, a comparison between the measurements and the simulations for the
two propagation models was done, towards adapting the models to reality or to reinforce their validity
for certain environments
Keywords
Indoor, GSM, Propagation Models, Cellular Planning, TEMS.
viii
ix
Índice
Índice
Agradecimentos ..................................................................................... iii
Resumo .................................................................................................. v
Abstract ................................................................................................. vii
Índice ..................................................................................................... ix
Lista de Figuras ..................................................................................... xi
Lista de Tabelas .................................................................................... xiii
Lista de Acrónimos e Símbolos ............................................................. xv
1 Introdução ...................................................................................... 1
1.1 Estado da Arte ......................................................................................... 2
1.2 Motivação e Objetivos ............................................................................. 4
1.3 Organização ............................................................................................ 5
1.4 Contribuições Principais .......................................................................... 7
2 Enquadramento teórico .................................................................. 9
2.1 Introdução.............................................................................................. 10
2.1.1 Conceitos fundamentais ...................................................................................... 10
2.1.2 Reflexão ............................................................................................................... 10
2.1.3 Difracção .............................................................................................................. 11
2.1.4 Efeito Multi-percurso ............................................................................................ 13
2.2 Path Loss............................................................................................... 13
2.3 Atenuação em ambientes indoor ........................................................... 15
2.4 Modelos de Propagação ........................................................................ 15
2.4.1 Modelo de Propagação em espaço livre ............................................................. 15
2.4.2 Modelo de propagação num corredor ................................................................. 16
2.4.3 Outros Modelos ................................................................................................... 21
3 Metodologia e Cenários ............................................................... 23
3.1 Test Mobile System (TeMS) .................................................................. 24
x
3.1.1 Introdução aos Walktests e Drivetests ................................................................ 25
3.1.2 Descrição dos walk tests realizados.................................................................... 31
3.2 Ambientes .............................................................................................. 35
3.2.1 Corredor/Túnel oeste da cave do Pavilhão Central ............................................ 35
3.2.2 4º Piso da Torre Norte ......................................................................................... 38
3.2.3 1º Piso do Pavilhão de Civil ................................................................................. 39
3.3 Frequências dos Canais Usados ........................................................... 41
3.4 Base Stations Estudadas ...................................................................... 43
4 Ensaios e resultados .................................................................... 47
4.1 Resultados obtidos das medidas ........................................................... 48
4.1.1 Piso -1 do Pavilhão Central ................................................................................. 48
4.1.2 4º Piso da Torre Norte ......................................................................................... 53
4.1.3 Piso 1 do Pavilhão de Civil .................................................................................. 57
4.2 Comparação com Modelos Teóricos ..................................................... 65
4.2.1 Corredor/Túnel do Piso -1 Pavilhão Central ........................................................ 65
4.2.2 4º Piso da Torre Norte ......................................................................................... 68
4.2.3 1º Piso do Pavilhão de Civil ................................................................................. 71
5 Conclusões e trabalho futuro ....................................................... 76
5.1 Conclusão.............................................................................................. 77
5.2 Perspectivas de Trabalho Futuro ........................................................... 79
Referências ........................................................................................... 80
Anexo 1 - Planta do Piso -1 do Pavilhão Central ................................... 83
Anexo 2 – Planta do Piso 4 da Torre Norte ........................................... 84
Anexo 3 – Planta do Piso 1 do Pavilhão de Civil ................................... 85
xi
Lista de Figuras
Lista de Figuras Figura 1.1 - Esquema representativo da organização das Células numa Rede Celular [1]. ................... 2
Figura 2.1 - Exemplo de Reflexão e Penetração de um Sinal Electromagnético ..................................11
Figura 2.2 - Simulação da experiencia de Huygen e Fresnel [13] .........................................................11
Figura 2.3 - Sinal difractado num modelo Knife-edge ............................................................................12
Figura .2.4 - Exemplo de um efeito multipath num sinal de satélite [14] ...............................................13
Figura 2.5 - Frente de onda esférica a propagar-se. .............................................................................16
Figura 2.6 - Modelo de Guia de ondas de um corredor, de um ponto-de-vista superior. ......................17
Figura 2.7 - Corredor visto em 2D ..........................................................................................................18
Figura 2.8 - Os modos de guia de ondas criados pelas fontes das imagens ........................................18
Figura 2.9 - Path loss para vários modos de propagação .....................................................................20
Figura 3.1 - Figura dos materais utilizados. Da esquerda para a direita: Terminal móvel TEMS 8 Sony Ericsson; Licença TEMS 8; Portatil HP Pavillion com o terminal móvel conectado. ....................................................................................................................26
Figura 3.2 - Ambiente de trabalho do TEMS. Em destaque está o botão de conexão do Terminal Mòvel .............................................................................................................26
Figura 3.3 - Localização da BS 0-0 em relação ao Pavilhão Central. ...................................................31
Figura 3.4 - Percurso C01-Caixa feito ao longo do corredor/túnel do piso -1 do Pavilhão Central. ......31
Figura 3.5 - Percurso em Anel nos corredores do piso 4 da Torre Norte. .............................................32
Figura 3.6 - Ambiente de Trabalho do TEMS no walk-test feito no piso 4 da Torre Norte a 13-03-2015 .........................................................................................................................33
Figura 3.7 - Percurso feito no piso 1 do Pavilhão de Civil, ao longo da varanda interior e corredores. ....................................................................................................................34
Figura 3.8 - Porta do denominado Gabinete 1 no corredor. ..................................................................35
Figura 3.9 - Porta do Laboratório LFE I ..................................................................................................36
Figura 3.10 - Entrada de acesso ao Bar do Central. ..............................................................................36
Figura 3.11 - Entrada Noroeste do Pavilhão Central perto da C01 .......................................................37
Figura 3.12 - Entrada do Pavilhão Central junto ao Balcão da CGD .....................................................37
Figura 3.13 - Fachada oeste da Torre Norte. .........................................................................................38
Figura 3.14 - Corredor Norte do 4º Piso da Torre Norte. .......................................................................38
Figura 3.15 - Esboço representativo da Planta do Pavilhão de Civil .....................................................39
Figura 3.16 - Prespectiva da Varanda interior e do Hall do Pavilhão de Civil .......................................40
Figura 3.17 - Janela em Linha-de-vista com a BS 0-0 do Pavilhão de Matemática ..............................40
Figura 3.18 - Corredor Interior do Pavilhão de Civil ...............................................................................41
Figura 3.19 - Localização da BS 0-0 assinalada com o alfinete vermelho na fachada Pav. Matemática. ..................................................................................................................43
Figura 3.20 - Localização da BS 0-0 no topo de uma das fachadas do Pavilhão de Matemática........43
Figura 3.21 - Figura 3 - Localização da BS 10-0 assinalada com o alfinete vermelho num dos edifícios da avenida do México. ....................................................................................44
Figura 4.1 - Piso -1 do Pav. Central com indicação dos diferentes pontos de medida ao longo do corredor. ...................................................................................................................49
Figura 4.2 - Média das potências recebidas nos vários locais de medida. A vermelho para o percurso Balcão CGD-C01 e a Azul para o percurso C01-Balcão CGD. .....................50
xii
Figura 4.3 - Médias e intervalos de confiança para a potência média recebida nos varios locais do corredor, no percurso C01-Caixa. ...........................................................................52
Figura 4.4 - Médias e intervalos de confiança para a potência média recebida nos varios locais do corredor, no percurso Caixa-C01. ...........................................................................52
Figura 4.5 - Planta do Piso 4 da Torre Norte: Os algarismos representam os diferentes pontos de medida de potência recebida. ..................................................................................53
Figura 4.6 - Média das potências recebidas nos vários locais do corredor norte do piso 4 da torre norte. ....................................................................................................................55
Figura 4.7 - Médias e intervalos de confiança para a potência média recebida nos varios locais do corredor norte do piso 4 da torre norte ....................................................................56
Figura 4.8 – Planta do Piso 1 do Pavilhão de Civil: Os algarismos representam os diferentes pontos de medida. ........................................................................................................57
Figura 4.9 - Média das potências medidas nos diferentes locais na Varanda Interior. .........................60
Figura 4.10 - Média das potências medidas nos diferentes locais do Corredor. ...................................60
Figura 4.11 - Médias e intervalos de confiança para a potência média recebida na varanda interior do piso 1 do Pav. Civil ......................................................................................62
Figura 4.12 - Médias e intervalos de confiança para a potência média recebida no corredor do piso 1 do Pav. Civil .......................................................................................................62
Figura 4.13 - Comparação das potências recebidas nos dois cenários. ...............................................63
Figura 4.14 - Representação gráfica da comparação entre a Potência Média Recebida medida no percurso C01- Caixa e os valores teóricos ..............................................................67
Figura 4.15 - Representação gráfica da comparação entre a Potência Média Recebida medida no percurso Caixa-C01 e os valores teóricos ...............................................................67
Figura 4.16 - Comparação entre potência média recebida teórica e a média da potência recebida segundo a recomendação ITU-R P1238-7 para a Varanda Interior do 1º Piso do Pav. de Civil. ................................................................................................72
Figura 4.17 - Comparação da potência média medida no corredor com o modelo teórico no corredor interior do Piso 1 do Pav. Civil .......................................................................73
Figura 4.18 - Representação gráfica da comparação entre a potência média recebida medida e a potência recebida teórica dentro do corredor Interior do 1º Piso do Pav. de Cívil. ..............................................................................................................................74
xiii
Lista de Tabelas
Lista de Tabelas Tabela 2.1 - Factores de Atenuação do Chão, Lf (dB). Sendo n o número de pisos do edifício ...........21
Tabela 2.2 - Coeficiente de Atenuação para Propagação Indoor ..........................................................22
Tabela 3.1 - Lista de material usado nos Walktests .............................................................................25
Tabela 3.2 - Caracteristicas da BS 0-0. .................................................................................................45
Tabela 3.3 - Características da BS10-0. ................................................................................................45
Tabela 4.1 - Registo do Walk-test do 04-03-2015 no sentido Balcão CGD-C01 ...................................49
Tabela 4.2 - Registo do Walk-test do dia 04-03-2015 no sentido C01-Balcão CGD .............................50
Tabela 4.3 - Tabela com a média das potências dos dois percursos nos vários locais de recolha. .........................................................................................................................51
Tabela 4.4 - Desvio padrão da potência recebida nos vários locais ao longo do corredor, para os dois percursos. .........................................................................................................51
Tabela 4.5 - Registo do walk-test no corredor do piso 4 da Torre Norte no dia 10-03-2015, terminado às 16:00. ......................................................................................................54
Tabela 4.6 - Média das potências recebidas no corredor do Piso 4 da Torre Norte. ............................54
Tabela 4.7 - Desvios Padrão dos vários locais do corredor norte do piso 4 da torre norte ...................55
Tabela 4.8 - O walk-test dia 01-06-2015, na varanda interior e corredor do piso 1 do Pav. Civil. ........58
Tabela 4.9 - Potência média Recebida ao longo na varanda interior e corredor do piso 1 do Pav. Civil .......................................................................................................................59
Tabela 4.10 - Desvios Padrão das medidas dos vários locais na varanda interior e corredor do piso 1 do Pav. Civil .......................................................................................................61
Tabela 4.11 - Comparação entre a potência média recebida nos vários pontos do corredor e da varanda interior .............................................................................................................63
Tabela 4.12 - Comparação da Potência Média Medida no Corredor com o Modelo Téorico ................66
Tabela 4.13 - Resultados para a atenuação e potência teórica segundo a recomendação ITU-R P1238-7 no 4ºPiso da Torre Norte. ..............................................................................69
Tabela 4.14 - Comparação entre potência média recebida teórica e a média da potência recebida segundo a recomendação ITU-R P1238-7 para o 4º Piso da Torre Norte. .............................................................................. Erro! Marcador não definido.
Tabela 4.15 - Resultados para a atenuação e potência teórica segundo a recomendação ITU-R P1238-7 na Varanda Interior do 1ºPiso do Pav. de Civil. .............................................71
xiv
xv
Lista de Acrónimos
Lista de Acrónimos
1G First Generation
2G Second Generation
3G Third Generation
4G Fourth Generation
AC Área Cientifica
ARFCN Absolute radio-frequency channel number
BCCH Broadcast Control Channel
BSIC Base Station Identification Code
BSPWRB Base Station Power Beam
CGD Caixa Geral de Depóstios
DL Down Link
GSM Global System for Mobile Communications
IMT-2000 International Mobile Telecommunications-2000
ITU International Telecommunications Union
ITU-R ITU Radiocommunication Sector
LFE I Laboratório de Fundamentos de Electrónica 1
LFEII Laboratório de Fundamentos de Electrónica 2
LSTI LTE/SAE Trial Initiative
LT2 Laboratório de Telecomunicações 2
LTE Long Term Evolution
NAMTS Nippon Automatic Mobile Telephone System
xvi
TEMS Test Mobile System
TFC Trabalhos de Final de Curso
UL Up Link
UTD Uniform theory of diffraction
WCDMA Wideband Code Division Multiple Access
Lista de Símbolos
d Distância
Campo eléctico recebido
Frequência
Frequência de Canal
Frequência de Canal Mínima
Ganho do Receptor
Ganho do Emissor
Constante de Propagação Longitudinal
Coeficiente de atenuação de pisos para ambientes de escritórios na banda dos 900
MHz (Atenuação para 1 Piso)
Coeficiente de atenuação de pisos para ambientes de escritórios na banda dos 900
MHz (Atenuação para 3 Piso)
Path loss (Atenuação)
N Coeficiente perda de potência para ambientes de escritórios para a banda dos 900
MHz
Potência Isotrópica Efectiva Radiada
Potência Recebida
Potência do Emissor
xvii
Factor de Reflexão
Densidade de Potência
W Coordenada Transversal
Impedância de Propagação do Modo EM
Impedância de Propagação do Modo TE
Espaçamento entre Canais
ε Permitividade Eléctrica
ε Permitividade Eléctrica do Vazio
λ Comprimento de Onda
Constante de Propagação Transversal
σ Condutividade Eléctrica
xviii
1
Capítulo 1
Introdução
1 Introdução
Neste capítulo faz-se uma introdução ao trabalho realizado abordando a motivação e os seus
objetivos. É apresentado o estado da arte atual correspondente ao âmbito do trabalho. Faz-se ainda
uma descrição da organização desta dissertação.
2
1.1 Estado da Arte
Com a necessidade de criar ao público sistemas que permitissem a comunicação em qualquer local,
foram criados vários sistemas de comunicações móveis
Um exemplo bastante óbvio deste tipo de sistemas é o telefone celular. O nome celular advém do
facto de usar uma rede de células ou estações de base, distribuída por áreas terrestres, em que cada
uma serve uma localização física.
Figura 1.1 - Esquema representativo da organização das Células numa Rede Celular [1].
Os primeiros sistemas (1G) surgiram um pouco por todo o mundo, mas diferenciavam-se entre si. O
primeiro a surgir foi o NAMTS em 1978, no Japão [2].
Com a evolução da tecnologia e da globalização, surgiu a necessidade de criar protocolos globais
que permitissem a comunicação dentro de um certo país mas também chamadas internacionais e
que possibilitassem a internacionalização tanto dos aparelhos fabricados na Europa como no Japão e
América do Norte. Para responder a esta necessidade surgiu o GSM na Europa, em 1991 [3].
Com o crescimento da internet, durante a década de 90, surgiu a oportunidade de levar esta
tecnologia de informação até aos terminais móveis. Surge, então, em 2002, na Europa e no Japão, as
tecnologias de terceira geração (3G), que se baseavam em protocolos, de acordo com as normas da
“International Mobile Telecommunications” (IMT-2000), elaboradas pela União Internacional de
Telecomunicações (ITU). [4]
Já no final da primeira década do século XXI, surge a tecnologia de quarta geração (4G). Com o
crescimento das aplicações recorrendo à internet, era preciso acompanhar as velocidades fornecidas
pelas tecnologias por cabo. Foi então proposto o “Long Term Evolution” (LTE), em 2004, pela NTT
DoCoMo, um operador Japonês. Em 2007, através de uma aliança entre operadores de vários
países, foi criada a LTE/SAE Trial Initiative (LSTI), de forma a promover e lançar globalmente esta
3
nova tecnologia o mais cedo possível. Só em Dezembro de 2009, é que o LTE esteve disponível
comercialmente, pela primeira vez graças à operadora escandinava TeliaSonera, em Oslo e
Estocolmo. Através do LTE, foi possível obter débitos da ordem dos 100 Mbit/s e estas velocidades
tem vindo a crescer. [5]
Assim, torna-se necessário calcular o link budget. O link budget é um cálculo fundamental em
qualquer ligação RF entre um emissor e um receptor, sendo que, em ligações bidirecionais, é preciso
conhecer o link budget para a ligação descendente ou Downlink (DL), neste caso a ligação entre a
Base Station e o terminal Móvel, e a ligação ascendente ou Uplink (UL), entre os terminal móvel e a
Base Station. O resultado do link budget demonstra o Path Loss (Atenuação) máximo que a ligação
pode sofrer. [6]
Para determinar o Path Loss, foi necessário criar modelos que permitissem determinar os valores
médios do sinal. Os modelos podem ser divididos em duas categorias: Empíricos e teóricos. Os
modelos empíricos são baseados em medidas realizadas e derivadas equações que melhor se
adaptem às medidas que o ambiente fornece. Assim, têm em conta todos os factores que intervém
naquele ambiente mas precisam de ser validados para outros ambientes. Modelos teóricos, são uma
aproximação da realidade, pelo que não conseguem prever todos os factores que intervém na
propagação. Nos dias de hoje, grande parte dos modelos usados tem uma visão teórica sobre o
ambiente que descrevem, mas incluem factores de correção tirados dos vários ambientes em que são
testados. Por isso, pode-se dizer-se que são descrições teóricas e empíricas. Com efeito, não
existem modelos perfeitos que descrevam a realidade de qualquer cenário ou ambiente. [7]
Um exemplo desses modelos, é o sugerido por Okumura, em 1968, baseado em medidas entre os
150 e os 2000 MHz. Em 1980, Hata estabelece as equações que melhor se adequam às medições de
Okumura e, assim, é criado um novo modelo que se adequa a 3 grupos de cenários: Área Aberta
(Open Area), Área Suburbana (Suburban Area) e Área Urbana (Urban Area). De maneira a conseguir
corresponder aos diferentes cenários apresentados o modelo inclui factores de correção para melhor
se adaptar. [8]
Ainda assim, estes modelos não preveem casos particulares de áreas urbanas. Um exemplo que se
tem vindo a observar é o facto de a propagação em ruas urbanas ter um comportamento de guia de
ondas. Nathan Blaunstein propôs, em 1998, um modelo que prevê a atenuação média numa rua
considerando o efeito de guia de ondas. [9]
Com a tecnologia a evoluir de dia para dia, cada vez mais os sistemas wireless começam a substituir
sistemas de telecomunicação que precisam de uma ligação por cabo, assim, os utilizadores
passaram a utilizar os seus terminais móveis dentro das suas habitações, locais de trabalho e
qualquer tipo de edifício que esteja presente no quotidiano de cada um.
Hoje em dia, pode considerar-se que a maior parte do tráfego proveniente das redes móveis vem de
espaços indoor. Especialmente nos “Western Countries”, onde esta tendência se verifica com mais
acentuação, é preciso dar uma atenção especial para a cobertura no interior dos edifícios. De facto,
na maioria das cidades, entre 70 e 80 por cento do tráfego gera-se no interior de edifícios. Existem
4
ainda casos especiais como centros comerciais, aeroportos e edifícios de escritórios onde, 50% do
tráfego na rede, provém apenas de 10% dos edifícios. [10]
Como os primeiros modelos de propagação pensados tinham em vista a utilização de terminais
móveis em áreas exteriores, quando se começaram a utilizar os terminais móveis em espaços
interiores, não existiam modelos para estudar a cobertura nestas áreas, uma vez que nesta ainda não
era significativo o número de chamadas feitas no interior dos edifícios.
Com o virar do século, foi começou a dar-se uma especial atenção à cobertura em espaços indoor e
testando modelos e fazendo as primeiras medições. Entre os modelos disponíveis para cenários
indoor, destacam-se o modelo não determinístico disponível na recomendação ITU-R P1238-7 [11] e
o modelo apresentado por Yarkoni e Blaunstein [12]. O modelo recomendado em ITU-R P1238-7,
permite prever a atenuação sofrida no atravessamento de obstáculos em edifícios urbanos quando o
sinal é proveniente de uma BS localizada no exterior do edifício. Por outro lado, o modelo
apresentado, por Yarkoni e Blaunstein em 2006, prevê um comportamento para o sinal ao longo de
um corredor semelhante ao que ocorre ao longo de uma rua ladeado por edifícios, tal como estudado
no trabalho realizado em 1998. [9]
1.2 Motivação e Objetivos
Actualmente, as redes comerciais de telecomunicações oferecem um vasto leque de soluções ao
utilizador, que vai desde a utilização de fibra óptica de acesso, até elevados débitos de dados através
das redes móveis. Nestas redes móveis, os sistemas de comunicações são pensados tendo em conta
a viabilidade económica e, assim, a rede é planeada com intuito de tentar cobrir o máximo possível
de área, e assim, em teoria, o número máximo de utilizadores.
De facto, quando as primeiras redes de comunicações móveis, nos finais da década de 70, foram
planeadas, tiveram em conta que os terminais móveis, disponíveis na altura, eram sistemas
instalados em automóveis que circulavam em vias públicas no exterior (ambientes outdoor), no qual a
sua antena de emissão e recepção era uma antena instalada no tejadilho, sendo a alimentação
eléctrica para o sistema, fornecida pelo sistema eléctrico do automóvel. Os projectistas da rede
tinham como objectivo óbvio, planear a cobertura da rede com especial enfâse em ruas, avenidas e
vias onde os utilizadores usariam os seus terminais.
Com a evolução da tecnologia, os sistemas tornaram-se mais pequenos e mais portáveis, e
passaram a ser também utilizados dentro dos edifícios. Foi, portanto, importante repensar a rede de
forma a ter também em conta a propagação para dentro dos edifícios. Pode, até, admitir-se que a
cada momento do dia-a-dia de uma metrópole Portuguesa, 80% dos utilizadores de um certo
operador encontram-se dentro de um edifício, seja este um edifício de escritórios numa zona centro
com uma elevada densidade populacional, como nos subúrbios onde a maior parte das habitações
são familiares.
5
Do ponto de vista económico, a cobertura indoor passou a ter um grande peso, pelo que os
operadores tentaram redesenhar a rede ou criar novas soluções para atender a este “novo” tipo de
utilizador. Foi importante estudar processos de penetração das ondas de rádio para dentro dos
edifícios e para fora. Foi preciso adaptar para cobertura, os modelos de propagação existentes. Por
outro lado, surgiu a necessidade de criar estruturas ambientalmente rentáveis em termos energéticos.
Este trabalho tem como objectivo analisar os modelos teóricos disponíveis para planeamento celular
indoor. Comparando os resultados obtidos por simulações destes modelos com resultados obtidos
através de medidas, pretende-se aferir da adequação destes modelos para descrever a realidade.
Uma vez que as situações reais nem sempre correspondem às situações consideradas nos modelos,
torna-se necessário adaptar esses modelos às circunstâncias concretas. Daí a comparação realizada
neste trabalho, que permite corrigir os modelos teóricos por forma a aproximarem-se das medidas
experimentais.
Com estas correções, é então, possível utilizar modelos analíticos para calcular os níveis de sinal em
ambientes reais.
Embora exista já um grande número de estudos realizados nesta área, cada um destes trabalhos tem
um âmbito limitado ao ambiente em que foi estudado. Além disso, em certos casos, como é o
exemplo do trabalho em cenário indoor de Yarkoni e Blaustein, os testes foram feitos com um emissor
localizado dentro do próprio corredor, pelo que, comparando com a realidade do planeamento de
redes móveis, corresponde a uma pequena percentagem de exemplos com soluções indoor
dedicadas. Por outro lado, de forma a otimizar ao máximo a localização das células, cada BS tem que
cobrir numa certa via pública, todos os edifícios e suas divisões correspondentes.
Neste trabalho, em todos os testes, foram utilizados como emissores BS comerciais, pertencentes a
um dos grandes operadores móveis em Portugal.
1.3 Organização
Esta dissertação está dividida em cinco capítulos, em que o Capítulo 1 contém a motivação e os
objetivos do trabalho e faz um levantamento do estado da arte.
No capítulo 2, são apresentados os conceitos teóricos fundamentais da propagação de ondas
electromagnéticas como: Reflexão, Difracção e Efeito Multi-Percurso. É de seguinda apresentado o
conceito de Path Loss (Atenuação) e de Link Budget assim como os modelos que permitem calcular a
atenuação a serem utilizados neste trabalho.
No capítulo 3 será apresentado o software TEMS Investigation, assim como o conceito de walk test.
De seguida, são também apresentados os 3 cenários onde vão ser testados os modelos de
propagação. São também apresentadas as frequências dos canais e as Base Stations que emitem
estes.
6
No capítulo 4, apresentam-se os resultados da campanha de medidas realizada e é feito o estudo
estatístico e técnico de comparação dos resultados medidos com os previstos pelos modelos
teóricos previstos para os diferentes cenários
Por último, no Capítulo 5, apresentam-se as conclusões da dissertação e faz-se uma perspetiva para
possíveis trabalhos futuros.
7
1.4 Contribuições Principais
As contribuições principais desta dissertação são:
Realização de medidas em cenários para os quais não existiam resultados disponíveis;
Levantamento dos modelos teóricos disponíveis que melhor se adequavam as estes tipos de
cenários;
Simulação destes modelos com os parâmetros correspondentes a estes cenários;
Comparação dos resultados obtidos com as medidas efectuadas e correção dos modelos
teóricos através da introdução de factores de correção.
Disponibilização de modelos teóricos corrigidos para planeamento celular indoor dentro das
circunstâncias estudadas.
.
8
9
Capítulo 2
Enquadramento teórico
2 Enquadramento teórico
Neste capítulo é feita uma introdução a conceitos básicos de propagação, nomeadamente, é
apresentado o conceito de Link Budget. São também apresentados os dois modelos de propagação
indoor a serem testados.
10
2.1 Introdução
2.1.1 Conceitos fundamentais
Quando um sinal electromagnético atravessar um ambiente indoor, pode sofrer os seguintes efeitos
físicos:
Reflexão
Difração
Efeito de Multi-percurso
Neste trabalho, elegeu-se a banda dos 900 MHz, pelo facto da tecnologia GSM 900 ser a mais
comum dento das tecnologias utilizadas pelos operadores nacionais de telecomunicações e, sendo a
mais comum, é mais fácil dispor de informação do que para as tecnologias de 3ª e 4ª geração uma
vez que existe ainda um certo relativo sigilo por parte das empresas que as operam. Cada uma tem a
sua solução e está protegida.
Assumindo que, neste trabalho, se está a trabalhar na banda dos 900 MHz, o comprimento de onda
, rondará os 33 cm, ou seja, pequeno a comparar com a dimensão dos obstáculos a
ultrapassar (portas, paredes, janelas, esquinas e grandes corredores).
Pode considerar-se também suficientemente pequeno em comparação com as superfícies planas que
se vão encontrar, condição necessária para que os modelos de efeitos de propagação sejam válidos.
Tipicamente, as distâncias entre paredes, piso e tecto rondam os 3 metros, sendo que as distancias
nos maiores corredores podem chegar aos 100 metros.
2.1.2 Reflexão
Quando um sinal atinge uma superfície, (ver figura 2.1) as ondas electromagnéticas podem ser
reflectidas, absorvidas ou uma combinação destes dois fenómenos. O que pode condicionar a
ocorrência de um fenómeno ou outro, são as características da superfície em questão, como a
geometria, textura, espessura da superfície, próprio material que compõe essa superfície e em
especial as suas propriedades diélectricas. Outros factores que condicionam estes fenómenos são as
características do próprio sinal, como o ângulo de ataque, a polarização e o comprimento de onda.
11
Figura 2.1 - Exemplo de Reflexão e Penetração de um Sinal Electromagnético
Se existirem superfícies compostas por um material bom condutor, os sinais são reflectidos quase na
sua totalidade não sendo absorvida praticamente nenhuma potência. No entanto, é pouco provável
encontrá-los em cenários reais sendo já difícil produzir em laboratório condutores perfeitos, muito
menos provável será encontrá-los em cenários reais. De facto, as principais superfícies que foram
encontradas neste trabalho são paredes de alvenaria, paredes pré-fabricadas, armários (muitas
vezes metálicos), janelas e portas de madeira e algumas de metal.
2.1.3 Difracção
A difracção ocorre quando o sinal encontra uma aresta (sharp edge), como por exemplo uma
esquina.
Para acontecer difração a esquina tem que ser impenetrável às ondas electromagnéticas. Baseado
no princípio de Huygen’s, são criadas ondas secundárias atrás da obstrução (ver figura 2.2) o que
significa que o sinal chegará ao receptor, apesar do emissor não estar em linha de vista.
Figura 2.2 - Simulação da experiencia de Huygen e Fresnel [13]
12
Como seria de esperar, os cenários indoor são constituídos por esquinas e aberturas, tanto
horizontais como verticais como é o caso de portas e janelas. A orientação, geometria e a sua
disposição espacial influencia a maneira como a difracção ocorrerá.
Assim como na reflexão, as próprias características do sinal também afectam a difração, como a sua
frequência, polarização e angulo de incidência.
O resultado da difração de um sinal electromagnéctico num local numa esquina (ver figura 2.3), é que
a onda “dobra a esquina” em torno do limite vertical que a forma.
Figura 2.3 - Sinal difractado num modelo Knife-edge.
13
2.1.4 Efeito Multi-percurso
Entre o emissor e o receptor, o sinal irá propagar-se em direcções diferentes (Ver figura 2.4). Deste
acontecimento surgem vários sinais que interagem entre-si, tanto construtivamente assim como
destrutivamente.
Figura 2.4 - Exemplo de um efeito Multi-percurso num sinal de satélite [14]
2.2 Path Loss
O Path Loss é dos cálculos mais fundamentais a ter em conta no planeamento celular, qualquer que
seja o tipo de ligação por ondas de rádio, tanto em cenários outdoor como indoor. No caso das
comunicações móveis, é importante não esquecer que é preciso calcular tanto o link da estação de
base para o terminal móvel (Downlink) como do terminal móvel para a estação de base (Uplink).Neste
trabalho será apenas estudado o Downlink. O que o cálculo do Path Loss oferece é o máximo de
atenuação que a onda pode sofrer, o que permite projetar um sistema para que a potência de
chegada ao receptor seja maior que a sensibilidade do mesmo.
É preciso ter conta todos os factores que afectam o sinal:
Atenuação devido à propagação em linha de vista.
Atenuação devido à propagação em não-linha de vista.
Parâmetros dos sistemas usados (ganhos das antenas do receptor e emissor e atenuação
das ligações)
14
O Path Loss é dado por
[2.1]
em que:
: Atenuação total (Path Loss);
: potência transmitida pelo sistema emissor;
: ganho da antena do sistema emissor;
: potência recebida no sistema receptor;
: ganho do sistema receptor;
: potência isótropica efectiva radiada.
A potência que chega à antena do sistema receptor pode ser expressa em função da do campo
eléctrico , ou em função da densidade de potência através de:
[2.2]
[2.3]
em que
[2.4]
finalmente o path loss pode ser dado pela seguinte equação:
[2.5]
em que:
15
2.3 Atenuação em ambientes indoor
A atenuação que um sinal sofre num ambiente indoor é difícil de caracterizar devido a diversidade de
barreiras físicas e materiais existentes nestes cenários. O caminho entre o receptor e o emissor pode
estar bloqueado por paredes, tectos e obstáculos. A própria planta e construção do edifício, influencia
a maneira como o sinal se propaga no cenário e para outros cenários adjacentes.
Em certos casos, como corredores, anfiteatros, halls, armazéns e espaços indoor abertos, pode
considerar-se como emissor o ponto a partir do qual o sinal penetra para dentro destes cenários. A
partir desse ponto todos os locais dentro desse cenário estão em linha de vista deste emissor
secundário hipotético. No caso de sítios específicos, existe de facto uma antena que ilumina um
ambiente indoor.
Por outro lado, existem casos em que o ponto que ilumina um certo espaço não é definido e até
podem existir vários pontos com potências semelhantes a “iluminar” estes cenários. Por exemplo, no
caso de um piso de escritórios com vários gabinetes, que recebe sinais do exterior pelas janelas
assim como do interior através das portas e paredes atravessáveis.
Existe, ainda, o caso de edifícios com escritórios em que o material que os compõe é relativamente
fácil de penetrar como paredes de contraplacado, janelas ou divisórias de plástico. Neste caso, é
importante perceber as atenuações que estes diferentes materiais oferecem ao sinal.
Dependendo do ambiente indoor, existem diferentes factores que influenciam a atenuação que o sinal
vai sofrer. É importante saber qual o modelo de propagação a utilizar consoante o ambiente em que
se está a tentar prever a potência que chega a um determinado ponto.
Serão apresentados de seguida alguns modelos de propagação que serão considerados neste
trabalho.
2.4 Modelos de Propagação
2.4.1 Modelo de Propagação em espaço livre
Considerando o caso de espaços abertos indoor, como por exemplo halls e anfiteatros em que existe
16
apenas um ponto de entrada do sinal (uma porta ou uma janela) e que todo o espaço desse e local
está em linha de vista deste ponto que se considera como o ponto emissor, pode-se usar o modelo
de propagação em espaço livre que admite que o sinal se está a propagagar de uma forma radial
sem encontrar obstáculos (ver figura 2.5).
Figura 2.5 - Frente de onda esférica a propagar-se em espaço livre.
Neste caso, a potência recebida no sistema receptor será:
[2.6]
ou em
[2.7]
onde d é a distância.
A atenuação total que o sinal sofre é
[2.8]
2.4.2 Modelo de propagação num corredor
O estudo de corredores, considerando-os como guias de onda, tem sido abordado em vários
trabalhos, em que se sugerem vários modelos e interpretações para o fenómeno.
17
Nos corredores, as paredes paralelas que o formam, assemelham-se às paredes de um guia de
ondas, que forçam o sinal a propagar-se. Assim, em comparação com o uso de modelos tradicionais,
é mais pertinente o uso de um modelo apropriado para esta estrutura específica comum em muitos
edifícios. Usa-se neste trabalho o modelo sugerido por Yarkoni e Blaustein [12] que permite calcular a
distribuição dos campos electromagnéticos dentro de um corredor obtendo uma expressão para a
atenuação.
Um corredor pode ser tratado como um problema de geometria rectangular. No entanto, nesta
dissertação, vai ser modulado por um guia de ondas de planos paralelos (Ver figura 2.6).
Figura 2.6 - Modelo de Guia de ondas de um corredor, de um ponto-de-vista superior.
Uma vez que , onde é a largura do corredor, podemos usar a aproximação da teoria
geométrica da difração (UTD) [15]. Esta aproximação é válida desde que a primeira zona de Fresnel
seja menor ou igual que a largura do corredor, ou seja, .
Para umcorredor de largura entre os 2 e 3 metros, e o comprimento de onda deverá estar entre os 3 e
10 cm.
As propriedades diélectricas das paredes são definidas pela sua impedância superficial ,
em que
[2.9], sendo
: a primitividade diélectrica da superfície da parede,
: constante diélectrica do vácuo,
: conductividade
: é a frequência angular da onda radiada, ou seja, .
Neste caso, considera-se uma geometria a duas dimensões sem ter em conta as reflexões no tecto e
no chão, porque a altura do corredor H e a posição do receptor h, variam entre os 2 e 3m, pelo que
são normalmente maiores que . É importante também assumir, de acordo com a geometria
apresentada na figura 2.7,
18
Figura 2.7 - Corredor visto em 2D
que um dipolo vertical eléctrico é colocado no ponto ( ), no plano ( ), como é representado na
figura 2.8
Figura 2.8 - Os modos de guia de ondas criados pelas fontes das imagens
Para converter o problema 3D num problema 2D, tem que se considerar o dipolo orientado ao longo
do eixo , ou seja, horizontal em relação ao plano ( ), o que corresponde á seguinte equação de
campo electromagnético descrita pelo potencial vector electrico :
[2.10]
onde é o momento eléctrico de um dipolo electrico horizontal elementar.
A solução para esta equação é a calculada usando a função de Green
19
[2.11]
onde é a distância da fonte.
2.4.2.1 Campo total, no guia de ondas de impedância em 2D
O campo reflectido num guia de ondas pode ser determinado como uma soma de modos reflectidos
substituído usando a imagem das fontes como representado na Figura 2.8
A expressão do modo normal dentro da impedância do guia de ondas é
[2.12]
onde:
é o numero de onda transversal do modo ,
e
Por outro lado, pode-se representar o espectro contínuo do campo total para
, como:
[2.13]
No caso em que temos um guia de ondas constituído por condutores perfeitos, ,
obtêm-se que ,isto é, no caso do guía de ondas ideal, a parte continua de do campo total
desaparece para grandes distancias ( ), e só existe o espectro discreto dos modos, que se
propagam ao longo do guia, sem atenuação de acordo com [2.12]. Finalmente, a intensidade total do
campo pode ser obtida aproximadamente por:
20
[2.14]
A atenuação da onda é obtida através de
No caso de um corredor com largura de m, e com paredes com condutividade
e para uma frequência MHz, representa-se na figura 2.9 as vários
curvas para o path loss, consoante o modo de propagação.
Figura 2.9 - Path loss para vários modos de propagação [12].
[2.15]
21
2.4.3 Outros Modelos
Na recomendação ITU-R P1238-7 é apresentado um modelo de propagação para sítios não
específicos em que a equação para a atenuação total
[2.16]
em que :
: coeficiente de perda de potência conforme a distância;
: frequência do sinal;
d: distância entre a BS e o terminal móvel;
:factor de penetração de pisos;
: número de pisos entre a estação de base o terminal móvel.
Os valores típicos para estes parâmetros são apresentados nas tabelas 2.1 e 2.2.
Frequência Residencial Escritórios Centros Comerciais
900 MHz -
9 (1 Piso)
19 (2 Pisos)
24 (3 Pisos)
-
1,8-2 GHz 4n 15+4 (n-1) 6+3 (n-1)
2,4 GHz
10 (apartamento)
5(casa)
14 -
3,5 GHz -
18 (1 Piso)
26 (2 Pisos)
-
5,2 GHz
13 (apartamento)
7 (casa)
16 (1 Piso) -
5,8 GHz -
22 (1 Piso)
28 (2 Pisos)
-
Tabela 2.1 - Factores de Atenuação do Chão, Lf (dB). Sendo n o número de pisos do edifício
22
No capítulo seguinte aborda-se a metodologia e os cenários.
Frequência Residencial Escritórios Centros Comerciais
900 MHz - 33 20
1,8-2 GHz 28 30 22
2,4 GHz 28 30 -
3,5 GHz - 27 -
5,2 GHz
30 (apartamento)
28 (casa)
31 -
5,8 GHz - 24 -
Tabela 2.2 - Coeficientes de Atenuação conforme a distância.
23
Capítulo 3
Metodologia e Cenários
3 Erro! A origem da referência não foi
ncontrada.
Neste capítulo será feita uma breve apresentação da aplicação utilizada neste trabalho: o TEMS
Investigation. Será exemplificado como ele é utilizado num conceito de walk-test e serão também
apresentados os walk test planeados para este trabalho. De seguida, são apresentados os três
cenários em estudo e no final as BS e frequências de canal a estudar em cada um dos cenários.
24
3.1 Test Mobile System (TeMS)
O Test Mobile System é uma tecnologia usada por operadores de telecomunicações para medir
parâmetros, analisar e optimizar as redes móveis. É uma das ferramentas mais usadas em drive tests
de redes móveis, benchmarking e monotorização.
Permite recolher vários tipos de dados em tempo real e dá uma visão pragmática sobre o que está
realmente a acontecer no que diz respeito a propagação do sinal em vez de se basear em
simulações.
Dos dados recolhidos que o TEMS consegue processar destacam-se: [19]
Potência recebida
Interferências
Chamadas caídas (Dropped Calls)
Chamadas bloqueadas (Blocked Calls)
Qualidade de serviço
Informação de Handovers
Informação de célula vizinha
Além disso, o TEMS tem capacidade para medir parâmetros das várias tecnologias usadas hoje em
dia:
• LTE (4G)
• WCDMA/HSPA/HSPA+ (3G)
• GSM/GPRS/EGPRS (2G)
• TD-SCDMA
• WiMAX
O objectivo de utilizar o TEMS é aprofundar conhecimentos sobre modelos téoricos de propagação
nomeadamente, a potência recebida no terminal móvel usando a tecnologia GSM-900 (Banda dos
900 MHz). Para a utilização do TEMS são necessários os equipamentos descritos na tabela 3.1
25
3.1.1 Introdução aos Walktests e Drivetests
Apesar de walktests e drivetests representarem métodos de recolha de dados diferentes, estes dois
métodos são realizados da mesma forma, a única diferença está no método de locomoção. No caso
dos drivetests, são realizados com o apoio de um veículo motorizado, que permite percorrer maiores
distâncias em menos tempo e assim realizar testes para cenários maiores como por exemplo,
avenidas, praças, estradas e autoestradas. Sendo que os walktests são direcionados a medidas
feitas em ambientes indoor ou espaços relativamente confinados, como pisos, halls, salões,
pavilhões, complexos desportivos e habitações, não existe a necessidade de percorrer grandes
distâncias.
De qualquer maneira ambos métodos são utilizados para medir cobertura, capacidade, qualidade
serviço (que engloba vários factores referentes a cada tecnologia) de uma rede móvel.
3.1.1.1 Walktests no âmbito desta dissertação
Estando esta dissertação focada em ambientes indoor, os cenários escolhidos são espaços dentro do
Instituto Superior Técnico. De seguida será apresentado um guia de como serão realizados os
walktests e todos os passos necessários a serem realizados.
Lista de Material
Equipamento/Marca/Modelo Quant.
Portátil HP Pavilion TX2000 (PTRDRI37) 1
Licença TEMS 8 1
Terminal TEMS 8 Sony Ericsson 1
Cabo de Dados Sony Ericsson 1
Tabela 3.1 - Lista de material usado nos Walktests
26
O 1ºPasso na utilização consiste na conexão da licença TEMS 8 ao computador Portátil e do
Terminal Móvel Sony Ericsson conforme se representa na figura 3.1
Figura 3.1 - Figura dos materais utilizados. Da esquerda para a direita: Terminal móvel TEMS 8 Sony
Ericsson; Licença TEMS 8; Portatil HP Pavillion com o terminal móvel conectado.
Representado na figura 3.2, com o número 1, está o botão de conexão para que o Terminal Móvel se
conecte ao software.
Figura 3.2 - Ambiente de trabalho do TEMS. Em destaque está o botão de conexão do
Terminal Móvel
27
2ºpasso
Em seguida define-se a planta do piso em que se irá realizar o walk test conforme representado na
figura 3.3.
Figura 3.3 - Ambiente de trabalho do TEMS. Em destaque está o botão de selecção da Planta e a
lista de plantas para se trabalhar.
Escolhe-se em 1 a opção de sobrepor um mapa e em 2 escolheu-se a planta do Hall de Entrada da
Torre Norte. Neste trabalho os mapas foram as plantas obtidos através do Website do Instituto
Superior Técnico.
No 3º Passo escolhe-se a tecnologia e a banda de frequência em que se vai trabalhar conforme
representado na figura 3.4
28
Figura 3.4 - Ambiente de trabalho do TEMS. Em destaque, o butão de seleccção de propriedades do
terminal móvel onde se pode selecionar o tipo tecnologia em que se quer trabalhar, a banda de
frequências e os canais.
No menu 1, referente às propriedades do terminal móvel, escolhe-se em 2 o tipo de banda em que se
quer trabalhar, neste caso GSM 900.
29
4º Passo
Figura 3.5 - Ambiente de trabalho do TEMS. Em destaque a selecção de canais e as BS disponíveis.
Por fim, ainda no mesmo menu de propriedades representado na figura 3.5, escolhe-se o canal que
se quer trabalhar, caso esteja em modo de chamada (1), como em modo Idle (2), que significa que o
telemóvel não está a fazer chamada de nenhum tipo chamada, apenas ligado à BS.
É escolhida a opção do terminal não fazer handover e assim ficar sempre ligado ao mesmo canal
(lock on, 3). Neste caso o canal escolhido é o 105 que na altura estava a ser recebido a cerca de -52
dBm. É possível também observar nesta imagem o código de estação de base (BSIC) ao qual
pertence o canal usado, neste caso é o 3-5.
Completados todos estes passos de preparação inicia-se o walktest. O utilizador vai-se deslocando
ao longo da divisão e com referências físicas (como um pilar, uma escada, uma porta), vai clicando
os locais por onde passou. Durante este teste, pode realizar uma chamada telefónica, através do
terminal móvel e ver o comportamento desta, assim como pode simplesmente trabalhar em modo
idle.
30
.
No final, vai-se obter uma imagem de ambiente de trabalho do TEMS como está representado na
figura 3.6
Neste caso pode-se observar que o canal usado é o 116, da estação de Base 3-7. Na planta do hall
de entrada da Torre Norte é importante realçar o facto de por detrás das escadas, o sinal enfraquecer
e daí ser representado por cores cor-de-laranja e vermelhas.
Pode-se também identificar do lado esquerdo da imagem que o utilizador realizou uma chamada
durante este teste.
Após este procedimento, o TEMS gera um ficheiro do tipo .log, neste ficheiro, encontra-se a
informação toda que se pode retirar em mais detalhe pelo o programa de Mapeamento Mapinfo. Este
vai sobrepor os dados que se desejar, como potência de sinal e escala de valores e vai sobrepor todo
o caminho efectuado novamente na planta da divisão em que foi feito o teste.
Figura 3.6 - Exemplo de walk test realizado no hall de entrada da Torre Norte.
31
3.1.2 Descrição dos walk tests realizados
3.1.2.1 Piso -1 do Pavilhão Central
Descrição do Walk test realizado
Sendo que a BS (do operador em estudo) mais próxima se encontra no topo do pavilhão de
matemática virada para o pavilhão central, neste walktest foi selecionado o canal 26 do operador
proprietário desta BS.
Figura 3.7 - Localização da BS 0-0 em relação ao Pavilhão Central.
Os Walktest feitos percorreram uma distância de 83,56 m, começando na soleira da porta norte que
dá acesso a este corredor, indo pelo hall de entrada onde se localiza a entrada da sala C01 até á
caixa multibanco localizada perto do Banco Caixa Geral de depósitos de um WC de Senhoras.
Figura 3.8 - Percurso C01-Caixa feito ao longo do corredor/túnel do piso -1 do Pavilhão Central.
Sendo que se pretendia estudar as propriedades de guia de onda neste ambiente, foi feito em cada
32
walk test uma caminhada Norte-Sul e outra Sul-Norte, registando sempre os mesmo pontos nos dois
percursos para ver se existia alguma diferença na potência recebida dependendo para onde se
estava a caminhar.
As medidas recolhidas, neste ambiente foram feitas entre 4 de Março de 2015 e 8 de Abril de 2015.
Para abranger um maior número de variáveis (horas, temperatura do dia, utilizadores da célula no
momento), os walk test eram realizados entre as 9 horas e 55 minutos e as 17 horas e 53 minutos.
Tentou-se realizar dois walk test por dia estando estes dois espaçados de pelo menos uma hora.
3.1.2.2 4º Piso da Torre Norte
Este walk test foi feito ao longo de todo o anel de corredores (semelhante ao cenário anterior) que
cobre o piso. Como este cenário vai ser usado para estudar a recomendação da ITU, em especial
destaque tentar perceber a atenuação devido á penetração de paredes e janelas não era significativo
fazer o percurso nas duas direcções como foi feito nos walk test feitos no piso -1 do pavilhão central.
Figura 3.9 - Percurso em Anel nos corredores do piso 4 da Torre Norte.
33
Sendo que este ambiente se encontra muito acima relativamente a altura da maioria das BS que se
encontram em Lisboa, logo nos primeiros walk test, verificou-se, um elevado número de BS
encontrar-se-ão provavelmente na linha de vista da fachada do 4º Piso, sendo assim haverá elevada
potência recebida vinda de várias frequências a chegar ao receptor o que degrada o sinal.
Na figura 3.6 está o ambiente de trabalho do TEMS num dos primeiros walk test feitos. Como se pode
ver na lista de canais e BSIC está o C1 e C2 que classifica a qualidade de sinal. Quando estes
valores se aproximam de 0 o canal deixa de ser considerado com qualidade suficiente para ser usado
pelo receptor móvel. Ou seja, a potência recebida nesse canal pode ser elevada mas a sua qualidade
não.
Pode-se observar que no corredor Sul e Oeste do Piso 4 é exactamente o que acontece. Existe uma
potência da ordem dos -60 dBm nos corredores Norte e Este mas nos outros corredores não há sinal
nenhum, ou por outras palavras a onda está lá mas não é considerado pelo receptor móvel como via
viável para fazer comunicações.
Será considerado no capítulo 4 apenas os pontos do corredor norte deste piso, pois são os mais
próximos da BS (que se encontra a norte da torre) sendo assim os com potência recebida mais
Figura 3.10 - Ambiente de Trabalho do TEMS no walk test feito no piso 4 da Torre Norte a 13-03-
2015
34
elevada e em o sinal sofre menos atenuações ou alterações devido ao ambiente.
Os walk test foram feitos da mesma maneira que os que foram feitos para o piso -1 do pavilhão
central. Neste caso escolheu-se o canal número 10 da BS com o BSIC 0-5 por ser a BS mais próxima
do local e com melhor potência. Os walk tests foram feitos desde 10-03-2015 a 8-04-2015.
3.1.2.3 1º Piso de Civil
Como neste ambiente se tinha a particularidade de se ter no mesmo espaço dois tipos distintos de
cenário o walk test foi feito com vista a abranger os dois, e tentar identificar a diferença entre um e
outro.
Figura 3.11 - Percurso feito no piso 1 do Pavilhão de Civil, ao longo da varanda interior e corredores.
O walk test foi feito caminhando no que foi descrito na secção de ambientes como zona vermelha (a
varanda interior) passando para a zona verde passando para extremo oposto á janela. Assim foi
percorrido a varanda toda interior que se encontra em linha de vista com a BS do pavilhão de civil e
voltando pelo corredor de volta até á janela.
Nestes walk test, as especificações do TEMS, foram iguais aos feitos no túnel do Pavilhão Central, foi
escolhido o canal 26 do operador da BS que se localiza no pavilhão de Matemática.
35
3.2 Ambientes
Para testar os diferentes tipos de modelos de propagação apresentados no capítulo anterior, vão ser
apresentados, neste capítulo, 3 Ambientes relativamente distintos entre si, todos localizados no
campus da Alameda do Instituto Superior Técnico:
O corredor/túnel oeste da cave do Pavilhão central
O 4º Piso da Torre Norte
A varanda interior do 1º Piso do Pavilhão de Civil
3.2.1 Corredor/Túnel oeste da cave do Pavilhão Central
Localizado no piso -1 do Pavilhão Central este corredor percorre a fachada oeste deste edifício
localizando-se quase totalmente no subsolo. Típico de uma cave, os gabinetes ao qual este edifício
dá acesso, tem neles pequenas janelas que pouco contribuem para a penetração do sinal
eletromagnéctico proveniente da BS que as iluminam.
O Pavilhão Central do campus, terminado em 1937, as paredes são em betão armado com uma
espessura considerável que pode rondar os 50 centímetros. Tendo em conta estas informações,
pode-se admitir que este corredor é um bom exemplo de um guia de ondas, no que diz respeito ao
facto de estar isolado electromagneticamente.
Como se pode visualizar na planta do piso -1 no Anexo 1, o corredor faz acesso a varios gabinetes, a
duas salas de tamanho considerável, o laboratório LFE I e II, e a uma passagem para o piso inferior
do Bar do Pavilhão Central.
Figura 3.12 - Porta do denominado Gabinete 1 no corredor.
36
Figura 3.13 - Porta do Laboratório LFE I
Figura 3.14 - Entrada de acesso ao Bar do Central.
O acesso a este corredor, faz-se atravéz das entradas Noroeste (vinda do hall da C01) através de
uma escadaria do hall central do Pavilhão e através da entrada sudoeste junto ao Balcão da Caixa
Geral de Depositos. Esta segunda entrada está em linha de vista com a BS 0-0.
37
Figura 3.15 - Entrada Noroeste do Pavilhão Central perto da C01
Figura 3.16 - Entrada do Pavilhão Central junto ao Balcão da CGD
Para além destes acessos, o corredor pode ser ainda acedido pelo corredor Norte e Sul do mesmo
piso que em conjunto com o corredor Este, os 4 formam um anel que percorre o piso -1.
Para além de portas e paredes de alvenaria as superficies do corredor estão coberta a partir da Porta
do LFE II por armários em metal tipícos de ambientes de escritórios.
38
3.2.2 4º Piso da Torre Norte
Figura 3.17 - Fachada oeste da Torre Norte.
Localizado no 4º piso da torre norte, este cenário tem as características de um edifício de escritórios.
A sua fachada é composta por janelas de vidro. No interior encontram-se várias salas e gabinetes
cujas divisões são paredes de contraplacado e o acesso a estas é feito através de portas de madeira.
O chão e tecto são compostos por laje fina. A planta deste piso encontra-se no Anexo 2.
Como se pode observar na planta o edifício é constituído por uma coluna de betão armado no centro
da torre, onde está a “chaminé” dos elevadores e das escadas.
Figura 3.18 - Corredor Norte do 4º Piso da Torre Norte.
39
3.2.3 1º Piso do Pavilhão de Civil
Localizado no 1º piso do pavilhão de civil este ambiente apresenta varias características que compõe
os outros ambientes. O esboço representado na Figura 8 é retirado da réplica da planta que se
encontra no Anexo 3
Figura 3.19 - Esboço representativo da Planta do Pavilhão de Civil
Visualiza-se 3 zonas relativamente distintas entre si. A azul está uma zona aberta correspondente a
um hall que se encontra no meio do pavilhão. A vermelho encontra-se uma varanda e a entrada das
salas que estão na zona interior do pavilhão. A verde encontram-se os corredores interiores que dão
acesso às salas que compõem o anel exterior. A Janela que está á frente da BS localizada no Pav.
de Matemática, encontra-se igualmente assinalada
40
Figura 3.20 - Prespectiva da Varanda interior e do Hall do Pavilhão de Civil
Figura 3.21 - Janela em Linha-de-vista com a BS 0-0 do Pavilhão de Matemática
Este ambiente é bastante particular, pois num só walk test abrange-se os dois tipos de ambientes
abordados nas duas primeiras secções:
Um cenário de salas e escritorios
Um corredor/túnel
Na zona vermelha, a fachada do lado das salas é composta por janelas, superfícies em alvenaria e as
portas de madeira da sala. A zona azul é apenas um corredor em alvenaria e com portas de madeira
apenas dos lados do corredor.
41
Figura 3.22 - Corredor Interior do Pavilhão de Civil
3.3 Frequências dos Canais Usados
Como já foi referido, neste trabalho usou-se a tecnologia GSM na banda dos 900 MHz devido á
abundância de informação sobre esta tecnologia. Apesar de ser já antiga, o objectivo deste trabalho
era explorar os efeitos de propagação dentro de ambientes e sendo assim, o facto de como as
diferentes tecnologias e frequências se comportam entre si nestes ambientes não será abordado.
Com o software TEMS, identificou-se no início dos testes o canal com melhor desempenho, tendo-se
mantido para cada cenário o mesmo canal ao longo de toda a campanha de recolha de dados. Estes
canais são conhecidos como “Absolute radio-frequency channel number” (ARFCN), que, em redes
GSM, são um código que especifica um par de portadores de radio usadas para transmissão
descendente e ascendente (Uplink e Downlink)
Em geral, o ARFCN vem de uma divisão do espectro da banda divida em vários canais. No caso do
GSM estes canais estão separados por 200kHz [16].
Na banda do GSM para o operador em estudo, tem-se duas sub bandas:
1. A banda de uplink [890,915] MHz [17]
2. A Banda de downlink [935, 960] MHz
Mais uma vez, sendo que apenas se vai estudar a propagação do sinal a partir das antenas das BS
ter-se-á em consideração a banda de downlink.
42
A frequência específica de cada canal é calculada pela seguinte equação:
[3.1]
Em que
: número do canal;
: frequência mínima da banda
: espaçamento entre canais
Sendo que os canais (BCCH) com melhor potência no início de cada walk test foram o 10 para os
testes feitos no 4º Piso da Torre Norte e o 26 para o Túnel do Pavilhão Central e para o 1º do
Pavilhão de Cívil frequência de cada um é
43
3.4 Base Stations Estudadas
Como já foi referido, foram usados dois canais de diferentes BS neste trabalho. Uma encontra--se
dentro do campus da Alameda numa das fachadas do Pavilhão de Matemática, enquanto a outra se
encontra na Avenida do México junto ao Instituto Nacional de Estatística e perto da Torre Norte.
Cada BS tem um Base Station Identify Code (BSIC). O Base Station Idenfify Code (BSIC) é um
código usado em GSM para identificar cada BS. Este código foi criado devido ao facto de ser possível
que num determinado momento um terminal móvel receber sinal de mais uma BS com a mesma
frequência. O BSIC da BS da Av. Do México é 0-5 e da BS do Pavilhão de Matemática é 0-0.
Figura 3.23 - Localização da BS 0-0 assinalada com o alfinete vermelho na fachada Pav. Matemática.
Figura 3.24 - Localização da BS 0-0 no topo de uma das fachadas do Pavilhão de Matemática.
44
Figura 3.25 - Figura 3 - Localização da BS 0-5 assinalada com o alfinete vermelho num dos edifícios
da avenida do México.
45
Características da BS 0-0
Localização Geográfica 38º 44’ 08.3’’ N 9º 08’ 23.3 ‘’ W
Tipo de Antena K80010665
Altura do Chão 23 m
Tilt Mecânico 0º
Tilt Eléctrico 8º
BSPWRB 42 dBm
Tabela 3.2 - Características da BS 0-0.
Características da BS 10-0
Localização Geográfica 38º 44’ 19.3’’ N 9º 08’ 19.1‘’ W
Tipo de Antena K80010675
Altura do Chão 12 m
Tilt Mecânico 0º
Tilt Eléctrico 6º
BSPWRB 43 dBm
Tabela 3.3 - Características da BS0-5.
46
47
Capítulo 4
Ensaios e resultados
4 Ensaios e resultados
Neste capítulo apresentam-se os resultados obtidos nas medidas para os três Ambientes
apresentados no capítulo anterior. Os resultados obtidos são comparados com os modelos teóricos e
é feita uma análise de erros.
48
4.1 Resultados obtidos das medidas
Neste capítulo apresentam-se os resultados obtidos nas medidas para os 3 ambientes apresentados
no capítulo anterior. Os resultados obtidos são comparados com os modelos teóricos e é feita uma
análise de erros. Durante a campanha de medidas, presenciou-se diferentes condições atmosféricas
e obtiveram-se medidas a diferentes horas do dia. No entanto não se registou diferenças
significativas na potência recebida.
4.1.1 Piso -1 do Pavilhão Central
No primeiro cenário, estuda-se um corredor localizado no piso -1 do Pavilhão Central. Neste corredor
foram obtidas medidas em 8 pontos específicos ao longo do corredor:
1. Porta do Corredor 1;
2. Gabinete 1;
3. Bar do Central;
4. LFEII;
5. LFEI;
6. Gabinete 2;
7. Porta do Corredor 2;
8. Escadas da Rua C01.
A sua localização ao longo do corredor encontra-se na planta apresentada em Anexo 1, cuja
réplica reduzida se encontra na figura 4.1
49
Figura 4.1 - Piso -1 do Pav. Central com indicação dos diferentes pontos de medida ao longo do
corredor.
Foram realizados 20 walk test em ambos os sentidos. A título de exemplo apresentam-se as medidas
para o dia 4 de Março na tabela 4.1 e 4.2
.
Percurso Caixa-> C01
Dia 04-03-2015
Hora 14:05
Local Distancia (m) Potência Recebida (dBm)
1 Porta do Corredor 1 0 -61
2 Gabinete 1 10,72 -79
3 Bar do Central 21,2 -88
4 LFEII 35,78 -76
5 LFEI 51,2 -73
6 Gabinete 2 59,34 -83
7 Porta do Corredor 2 75,96 -85
8 Escadas da RUA C01 82,93 -61
Tabela 4.1 - Registo do Walk-test do 04-03-2015 no sentido Balcão CGD-C01
50
Percurso C01-> Caixa
Dia 04-03-2015
Hora 14:00
Local Distancia (m) Potência Recebida (dBm)
1 Porta do Corredor 1 0 -63
2 Gabinete 1 10,72 -75
3 Bar do Central 21,2 -66
4 LFEII 35,78 -83
5 LFEI 51,2 -77
6 Gabinete 2 59,34 -79
7 Porta do Corredor 2 75,96 -83
8 Escadas da RUA C01 82,93 -72
Tabela 4.2 - Registo do Walk test do dia 04-03-2015 no sentido C01-Balcão CGD
A hora indicada corresponde ao final do walk test. Como se pode, observar nalguns casos como na
entrada Noroeste (Escadas da RUA C01), não existem diferenças significativas na potência recebida
no sentido em que é feito o percurso. Após os walk test foi feita a média da potência recebida ao
longo dos vários dias e os resultados encontram-se apresentados na tabela 4.3 e de forma gráfica na
figura 4.2.
Figura 4.2 - Média das potências recebidas nos vários locais de medida. A vermelho para o percurso
Balcão CGD-C01 e a Azul para o percurso C01-Balcão CGD.
51
Local
Média Média
C01-Caixa (dBm) Caixa-C01 (dBm)
1 Porta do Corredor 1 -66,58 -64,35
2 Gabinete 1 -70,64 -69,88
3 Bar do Central -75,00 -76,70
4 LFEII -82,82 -81,41
5 LFEI -81,52 -80,11
6 Gabinete 2 -81,94 -83,11
7 Porta do Corredor 2 -80,88 -81,94
8 Escadas da RUA C01 -64,17 -65,29
Tabela 4.3 - Tabela com a média das potências dos dois percursos nos vários locais de recolha.
Calculou-se o desvio padrão das medidas feitas em vários locais, para ambos os percursos. Os
resultados encontram-se na Tabela 4.4.
Local Desv.Pad C01-Caixa Desv.Pad Caixa-C01
1 Porta do Corredor 1 3,24 2,90
2 Gabinete 1 3,37 5,41
3 Bar do Central 3,95 4,58
4 LFEII 4,46 3,15
5 LFEI 4,36 3,36
6 Gabinete 2 2,00 2,22
7 Porta do Corredor 2 3,10 5,49
8 Escadas da RUA C01 4,00 4,45
Tabela 4.4 - Desvio padrão da potência recebida nos vários locais ao longo do corredor, para os dois
percursos.
Nas Figuras 4.3 e 4.4 apresentam-se os intervalos de confiança a 95% da média da potência
recebida para ambos os percursos.
52
Figura 4.3 - Médias e intervalos de confiança para a potência recebida nos vários locais do corredor,
no percurso C01-Caixa.
Figura 4.4 - Médias e intervalos de confiança para a potência recebida nos vários locais do corredor,
no percurso Caixa-C01.
A diferença de potência recebida entre os pontos nos diferentes sentidos não ultrapassa os 2,3 dBm,
não se verificando um padrão para que permita justificar esta diferença com sendo atenuação devido
ao utilizador.
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
-55
-50
-45
-40
Percurso C01-Caixa
Potência Média Recebida em dBm
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
-55
-50
-45
-40
Percurso Caixa-C01
Potência Média Recebida em dBm
53
4.1.2 4º Piso da Torre Norte
Nesta secção analisa-se o corredor do 4º Piso da Torre Norte. Nesse corredor norte que percorre a
fachada da torre correspondente paralelo à sala E8, obtiveram-se 4 valores para 4 pontos
específicos:
1. Porta de acesso á escadas;
2. Porta da sala E8;
3. Porta do laboratório LT2;
4. Porta da Sala de Alunos de Telecomunicações (TFC).
A localização destes pontos encontra-se assinalada na réplica reduzida da planta do 4º Piso da Torre
Norte da Figura 4.5 (representação ampliada em Anexo 2)
Figura 4.5 - Planta do Piso 4 da Torre Norte: Os algarismos representam os diferentes pontos de
medida de potência recebida.
54
Foram realizados 20 walk tests. A título de exemplo apresentam-se na Tabela 4.5 encontra-se os
valores obtidos para um dos Walk tests realizados
Dia 10-03-2015
Hora 16:00
Local Potência Recebida (dBm)
1 Porta Escadas (E8) -50
2 Porta E8 -51
3 Canto LT2 -55
4 Canto Sala de TFC -55
Tabela 4.5 - Registo do walk-test no corredor do piso 4 da Torre Norte no dia 10-03-2015, terminado
às 16:00.
Como se pode observar, nas zonas mais próxima da porta sala E8 a potência recebida é mais alta.
Ao longo de vários walk tests esta tendência manteve-se como se pode ver na Tabela 4.6 e na Figura
4.6 das médias dos valores medidos.
Local Média Potência Recebida (dBm)
4 Canto TFC -60,53
1 Porta Escadas E8 -54,94
2 Porta E8 -53,24
3 Canto LT2 -54,88
Tabela 4.6 - Média das potências recebidas no corredor do Piso 4 da Torre Norte.
55
Figura 4.6 - Média das potências recebidas nos vários locais do corredor norte do piso 4 da torre
norte.
Calculou-se o desvio padrão das medidas realizadas nos vários pontos. Os resultados encontram-se
na Tabela 4.7.
Local Desv.Pad
4 Canto TFC 4,89
1 Porta Escadas E8 3,54
2 Porta E8 3,72
3 Canto LT2 2,18
Tabela 4.7 - Desvios Padrão dos vários locais do corredor norte do piso 4 da torre norte
-62
-60
-58
-56
-54
-52
-50
-48
Canto TFC Porta Escadas E8
Porta E8 Canto LT2
Médias da Potência Recebida
Médias da Potência Recebida
56
Os intervalos de confiança a 95% estão representados na Figura 4.7.
Figura 4.7 - Médias e intervalos de confiança para a potência recebida nos varios locais do corredor
norte do piso 4 da torre norte
A variação da potência recebida está relacionada com a maior ou menor proximidade à BS, embora a
diferença não seja muito grande. A potência recebida no corredor junto á porta que dá acesso às
escadas é um pouco mais baixa do que na porta da sala E8 que se encontrava aberta quando os
walk test foram realizados. A diferença de aproximadamente 1 dBm em média poderá dever-se ao á
parede de contraplacado que limita a sala E8.
-70
-65
-60
-55
-50
-45
-40
Canto TFC Porta Escadas E8
Porta E8 Canto LT2
Médias da Potência Recebida
Médias da Potência Recebida
57
4.1.3 Piso 1 do Pavilhão de Civil
Nesta secção apresentam-se os resultados ao corredor e á varanda interior do Piso 1 do Pavilhão de
Civil. Foram recolhidos valores nos seguintes pontos específicos:
1 Janela de Iluminação 11 Porta da Sala V1.13
2 Porta da Sala V1.06 12 Porta da Sala V1.12
3 Porta da Sala V1.07 13 Porta da Sala V1.11
4 Porta da Sala V1.08 14 Porta das Sala V1.10
5 Porta da Sala V1.09 15 Porta da Sala V1.05
6 Porta da Sala V1.14 16 Porta da Sala V1.04
7 Porta da Sala V1.15 17 Porta da Sala V1.03
8 Porta da Sala V1.16 18 Porta da Sala V1.02
9 Porta da Sala V1.17
10 Corredor Oeste-Este
A localização destes pontos encontram-se na planta do Piso 1 do Pavilhão de Civil apresentada na
Figura 4.8 (versão ampliada em Anexo 3)
Figura 4.8 – Planta do Piso 1 do Pavilhão de Civil: Os algarismos representam os diferentes pontos
de medida.
58
Foram realizados 20 walk tests. Na Tabela 4.8 apresentam-se os valores obtidos para o dia 1 de
Junho.
Dia 01-06-2015
Hora 16:33
Local Potência Recebida (dBm)
1 Janela do Corredor -45
2 V1.06 -52
3 V1.07 -55
4 V1.08 -55
5 V1.09 -54
6 V1.14 -59
7 V1.15 -64
8 V1.16 -61
9 V1.17 -60
10 Corredor W-E -68
11 V1.13 -60
12 V1.12 -54
13 V1.11 -49
14 V1.10 -51
15 V1.05 -47
16 V1.04 -45
17 V1.03 -51
18 V1.02 -46
Tabela 4.8 - O walk-test dia 01-06-2015, na varanda interior e corredor do piso 1 do Pav. Civil.
59
Observa-se um efeito de túnel, uma vez que os valores registados dentro do túnel são mais elevados
do que o seu homologo interior.
Na Tabela 4.9 apresenta-se a média da potência recebida em cada um dos pontos.
Local Media da Potencia recebida (dBm)
1 Janela do Corredor -42,56
2 V1.06 -49,33
3 V1.07 -52,61
4 V1.08 -52,17
5 V1.09 -54,22
6 V1.14 -56,00
7 V1.15 -57,39
8 V1.16 -57,89
9 V1.17 -55,94
10 Corredor W-E -64,83
11 V1.13 -59,00
12 V1.12 -53,28
13 V1.11 -50,56
14 V1.10 -51,44
15 V1.05 -47,94
16 V1.04 -44,67
17 V1.03 -46,61
18 V1.02 -46,56
Tabela 4.9 - Potência média Recebida ao longo na varanda interior e corredor do piso 1 do Pav. Civil
A potência obtida ao longo da varanda interior e do corredor encontra-se apresentada nas Figuras 4.9
e 4.10.
60
Figura 4.9 - Média das potências medidas nos diferentes locais na Varanda Interior.
Figura 4.10 - Média das potências medidas nos diferentes locais do Corredor.
-70,00
-65,00
-60,00
-55,00
-50,00
-45,00
-40,00
Percurso Sul-Norte na Varanda interior
Percurso Sul-Norte na Varanda interior
-70,00
-65,00
-60,00
-55,00
-50,00
-45,00
-40,00
Percurso Norte-Sul no Corredor
Percurso Norte-Sul no Corredor
61
O desvio padrão para ambas as medidas para os vários pontos encontram-se na Tabela 4.10.
Local Desv. Pad.
1 Janela do Corredor 2,06
2 V1.06 2,43
3 V1.07 3,13
4 V1.08 2,79
5 V1.09 2,80
6 V1.14 2,17
7 V1.15 3,26
8 V1.16 2,45
9 V1.17 2,88
10 Corredor W-E 3,70
11 V1.13 4,14
12 V1.12 2,61
13 V1.11 1,95
14 V1.10 2,01
15 V1.05 3,54
15 V1.04 2,81
17 V1.03 2,85
18 V1.02 4,19
Tabela 4.10 - Desvios Padrão das medidas dos vários locais na varanda interior e corredor do piso 1
do Pav. Civil
62
Nas Figuras 4.11 e 4.12 apresentam-se os intervalos de confiança a 95% para ambos os percursos.
Figura 4.11 - Médias e intervalos de confiança para a potência recebida na varanda interior do piso 1
do Pav. Civil
Figura 4.12 - Médias e intervalos de confiança para a potência recebida no corredor do piso 1 do Pav.
Civil
-70,00
-65,00
-60,00
-55,00
-50,00
-45,00
-40,00
Médias da Potência Recebida na Varanda Interior
Médias da Potência Recebida
-70,00
-65,00
-60,00
-55,00
-50,00
-45,00
-40,00
Médias da Potência Recebida no Corredor
Médias da Potência Recebida
63
É pertinente confrontar os valores obtidos em pontos homólogos do corredor e da varanda. Utilizando
as portas como ponto de referência, por exemplo a porta da sala V1.17 e a porta da sala V1.13, que
se encontram afastadas transversalmente cerca de 3 m uma da outra apresenta-se na Tabela 4.11 e
na Figura 4.13 a comparação dos valores obtidos nos dois percursos.
Porta da Sala dentro do Corredor
Dentro do Corredor (dBm) Fora do Corredor (dBm) Porta da Sala fora do
corredor
18 V1.02 -46,56 -48,71 V1.06 2
17 V1.03 -46,61 -51,86 V1.07 3
16 V1.04 -44,67 -52,86 V1.08 4
15 V1.05 -47,94 -54,86 V1.09 5
14 V1.10 -51,44 -55,14 V1.14 6
13 V1.11 -50,56 -56,43 V1.15 7
12 V1.12 -53,28 -58,86 V1.16 8
11 V1.13 -59,00 -56,57 V1.17 9
Tabela 4.11 - Comparação entre a potência média recebida nos vários pontos do corredor e da
varanda interior
Figura 4.13 - Comparação das potências recebidas nos dois cenários.
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
V1.06 V1.07 V1.08 V1.09 V1.14 V1.15 V1.16 V1.17
Dentro do Corredor
Dentro do Corredor
64
Da observação da Figura 4.13 é possível tirar as seguintes conclusões:
1. Os valores no início do corredor, apresentam 3 dB de diferença. Na sala V1.06 o valor
medido fora e dentro do túnel vária cerca de 2,154 dB, sendo mais alto dentro do corredor.
Apesar da sala V1.02 se encontrar mais perto da janela do corredor, esta encontram-se fora
da linha de vista da BS e até da janela do corredor, tendo a onda que se difratar em duas
esquinas, em comparação com a sua sala homóloga, a sala V1.06.
2. O inverso acontece no final do corredor, sendo que a diferença entre as duas medidas é
cerca de 2,43 dB.
3. Os valores intermédios dentro do corredor são mais altos que fora do corredor. Embora os valores no início e no final apresentem uma diferença mínima ao longo do corredor registam-se diferenças maiores.
65
4.2 Comparação com Modelos Teóricos
Nesta secção, usando os modelos teóricos apresentados no Capítulo 2, é feita uma comparação com
as medidas em todos os cenários estudados neste trabalho.
4.2.1 Corredor/Túnel do Piso -1 Pavilhão Central
Neste cenário utiliza-se o modelo proposto por Yarkoni e Blaustein [12]. Quando o emissor se localiza
no início do corredor obtém-se, para o Path Loss, as curvas representadas na Figura 2.9.
No cenário que aqui se apresenta o emissor não está no início do corredor, sendo necessário
introduzir um factor de correção apara adaptar o modelo. Para o cálculo da atenuação (2.15) é
necessário definir os seguintes parâmetros:
: frequência da BS 0-0 (940,2 MHz);
d, largura do corredor (3 m);
: constante de propagação transversal ( rad/m);
: A condutividade das paredes (1 S/m);
Fm-1
;
Fm
-1 ;
;
: factor de reflexão ( );
: A constante de propagação longitudinal.
.
66
Com este conjunto de parâmetros procedeu-se á simulação do modelo. Os resultados obtidos
apresentam-se na Tabela 4.12 onde podem ser comparados com os valores medidos.
Local
Dis
tân
cia
(m)
Média da Potência
Medida no Percurso C01-Caixa
(dBm)
Média da Potência
Medida no Percurso
Caixa-C01 (dBm)
Atenuação
no
Corredor
Teórica
(dB)
Potência
Teórica no
percurso C01-
Caixa
(dBm)
Potência Teórica no percurso Caixa-C01
(dBm)
Porta do Corredor
1 0 -66,588 -64,353 0 -66,588 -64,353
Gabinete 1
10,72 -70,647 -69,882 5,593 -72,182 -69,947
Bar do Central
21,2 -75,000 -76,706 10,870 -77,458 -75,223
LFEII 35,78 -82,824 -81,412 14,923 -81,511 -79,276
LFEI 51,2 -81,529 -80,118 17,701 -84,289 -82,054
Gabinete 2
59,34 -81,941 -83,118 18,845 -85,433 -83,198
Porta do Corredor
2 75,96 -80,882 -81,941 20,762 -87,350 -85,115
Escadas da RUA
C01 82,93 -64,177 -65,294 21,444 -88,032 -85,797
Tabela 4.12 - Comparação da Potência Média Medida no Corredor com o Modelo Téorico
67
Na figura 4.14 e nas figuras 4.15 representam-se graficamente os resultados obtidos
Figura 4.14 - Representação gráfica da comparação entre a Potência Média Recebida medida no
percurso C01 - Caixa e os valores teóricos
Figura 4.15 - Representação gráfica da comparação entre a Potência Média Recebida medida no
percurso Caixa-C01 e os valores teóricos
Para calcular a atenuação ao longo do túnel utilizou-se como referência a potência média recebida
medida no início do mesmo. O modelo não utilizado não é adequado para esta realidade pois foi
deduzido para quando o emissor está no inicio do corredor sendo assim, é preciso considerar um
emissor hipotéctico colocado no inicio de um corredor de comprimento desconhecido e, por isso, foi
acrescentado um factor de correção ao modelo de -95 dBm. Desta forma, como se pode observar
pelas duas representações gráficas, o modelo adapta-se bem á realidade sendo que os valores
teóricos estão relativamente próximos dos valores medidos com excepção do último ponto pois já se
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
Média da Potência Recebida C01-Caixa (dBm)
Potência Teórica Recebida C01-Caixa (dBm)
-90
-85
-80
-75
-70
-65
-60
-55
-50
-45
-40
Média da Potência Recebida Caixa-C01 (dBm)
Potência Teórica Caixa-C01 (dBm)
68
encontra fora do corredor e está representado apenas para referência. É importante também ter em
conta que no corredor existe uma escadaria que dá acesso ao piso 0 do pavilhão central. Devido a
efeitos de multi-percurso a potência neste ponto pode ser mais alta do que seria de esperar no caso
de um túnel fechado.
4.2.2 4º Piso da Torre Norte
De forma a compreender melhor se a recomendação ITU-R P1238-7 funcionaria para um cenário de
escritórios como é exemplo o Piso 4º da Torre Norte, fizeram-se os cálculos para a potência recebida
teórica.
Foi preciso ter em conta certos valores, como factores de atenuação para as janelas e paredes, entre
outros.
Utilizaram-se os seguintes parâmetros:
: Frequência da BS 0-5 ( MHz);
: Coeficiente perda de potência para ambientes de escritórios para a banda dos 900 MHz
(N=33);
: Coeficiente de atenuação de pisos para ambientes de escritórios para a banda dos 900
MHz ( dB)
: Coeficiente de atenuação das janelas ( =3dB) [18]
= Coeficiente de Atenuação das Paredes ( = 3dB Plattboard Wall) [18]
d: Distância (115 m);
Ganho da Antena (10 dB): Uma vez que o Piso 4 se situa acima do horizonte da antena, a
inclinação é negativa e o ganho será inferior ao valor de catálogo.
69
Os resultados obtidos são apresentados na Tabela 4.13.
Local
Nº
de
Jan
elas
at
rave
ssad
as
Nº
de
Par
edes
at
rave
ssad
as
Atenuação ITU-
RP1238-7 Antes das paredes e
janelas (dB)
Atenuação janelas
(dB)
Atenuação paredes
(dB)
Atenuação Total (dB)
Potência Recebida Teórica (dBm)
Potência Média
Recebida Medida (dBm)
Canto TFC
1 1 123,438 3 3 129,438 -70,238 -60,529
Porta Escada
s E8 1 1 123,438 3 3 129,438 -70,238
-54,941
Porta E8
1 0 123,438 3 0 126,438 -67,238 -53,235
Canto LT2
1 1 123,438 3 3 129,438 -70,238 -54,882
Tabela 4.13 - Resultado para a atenuação e potência teórica segundo a recomendação ITU-R P1238-
7 no 4ºPiso da Torre Norte.
70
A representação gráfica dos valores teóricos de potência recebida e dos valores medidos esta na Figura 4.16.
Figura 4.16 - Comparação entre potência média recebida teórica e a média da potência recebida
segundo a recomendação ITU-R P1238-7 para o 4º Piso da Torre Norte.
Como se pode ver existe uma pequena variação dos valores medidos, o que era de esperar tendo em
conta que se encontra à mesma distância da BS e atravessam o mesmo número de paredes. O
modelo prevê, esse comportamento até um certo ponto, mas visto que toda a fachada da torre é
composta por janelas, existindo apenas uma coluna de betão armado no centro da torre, o sinal no
canto da sala TFC pode não entrar directamente através da fachada norte mas pode entrar pela
fachada Oeste e ser reflectido ao longo do corredor Sul-Norte até ao canto da sala TFC. Novamente,
este modelo é uma forma viável de prever a potência recebida num ambiente indoor, pois fornece
resultados relativamente próximo dos valores reais, e sempre abaixo dos valores.
-75
-70
-65
-60
-55
-50
-45
-40
Canto TFC Porta Escadas E8
Porta E8 Canto LT2
Potência Média Recebida (dBm)
Potência Recebida Teórica (dBm)
71
4.2.3 1º Piso do Pavilhão de Civil
Neste cenário como tem a particularidade de apresentar as duas situações anteriormente descritas,
um corredor e um espaço aberto indoor, foram testados os dois modelos já usados em cada uma das
situações. Como já se verificou na secção 4.1.3 existe realmente um efeito de guia de ondas, sendo
que o sinal decresce em potência de uma forma mais lenta do que em espaço livre.
4.2.3.1 Varanda Interior
Usando novamente a recomendação ITU-R P1238-7, foi calculada para este cenário a potência
recebida e comparada com as medidas feitas.
Para este cálculo foram utilizados os seguintes parâmetros:
: Frequência da BS 0-0 ( MHz);
: Coeficiente perda de potência para ambientes de escritórios para a banda dos 900 MHz
(N=33);
: Coeficiente de atenuação de pisos para ambientes de escritórios para a banda dos 900
MHz ( dB)
: Coeficiente de atenuação das janelas ( 3dB) [18].
Os resultados obtidos estão apresentados na tabela 4.15
Local Distancia(m)
Atenuação Segundo a
recomendação ITU-R P1238-7
(dB)
Potência Recebida Teórica (dBm)
Potência Recebida Média Medida (dBm)
Janela do Corredor 159,9 122,190 -57,090 -42,556
V1.06 169,47 123,022 -57,923 -49,333
V1.07 177,32 123,672 -58,572 -52,611
V1.08 184,69 124,255 -59,155 -52,167
V1.09 192,35 124,838 -59,738 -54,222
V1.14 202,73 125,591 -60,491 -56,000
V1.15 210,33 126,118 -61,018 -57,389
V1.16 217,98 126,630 -61,530 -57,889
V1.17 225,49 127,116 -62,016 -55,944
Tabela 4.14 - Resultado para a atenuação e potência teórica segundo a recomendação ITU-R P1238-
7 na Varanda Interior do 1ºPiso do Pav. de Civil.
72
A representação gráfica da comparação entre os valores teóricos de potência recebida e os valores
médios medidos encontra-se na Figura 4.16
Figura 4.17 - Comparação entre potência média recebida teórica e a média da potência recebida
segundo a recomendação ITU-R P1238-7 para a Varanda Interior do 1º Piso do Pav. de Civil.
Mais uma vez, à semelhança do caso do 4º Piso da Torre Norte, a recomendação ITU-R P1238-7
prevê um decaimento de potência que se pode usar para tentar prever o comportamento da onda
magnética neste ambiente indoor. Ainda assim, não consegue prever as variações que um ambiente
destes apresenta como multi-percurso dentro do próprio espaço e mais do que um ponto de entrada
da onda. Além disso nesta situação não há linha de vista directa com o emissor pelo que o modelo
não é capaz de prever a difracção dando portanto, valores superiores áquilo que seria de esperar.
-65
-60
-55
-50
-45
-40
Potência Recebida Téorica(dBm)
Potência Recebida Média Medida(dBm)
73
4.2.3.2 Corredor Interior do 1º Piso do Pavilhão de Civil
A abordagem usada neste caso foi a mesma tomada para o corredor do pavilhão Central. Uma vez
que não temos um cenário em que o próprio emissor se encontra dentro do corredor foi preciso
adicionar um factor de correção de modo a conseguir fazer uma adaptação do modelo. Assim, como
no cenário, do corredor do Pavilhão Central utilizou-se um factor de correção de 95 dB. De novo, irá
observar-se o decaimento de sinal em relação ao ponto mais próximo do ponto de entrada da onda,
neste caso, o ponto do corredor mais próximo da janela.
Neste caso utilizaram-se os seguintes parâmetros:
: A frequência é a da BS 0-0 ( MHz);
d: Largura do corredor (3 m);
: Constante de propagação transversal rad/m)
: A condutividade das paredes (1 S/m).
Fm-1
Fm
-1
: Factor de reflexão ( )
Os resultados para este cenário estão na tabela 4.17
Local Distancia(m) Atenuação no Corredor (dB) Potência Recebida
Teórica (dBm)
Potência Recebida
Média Medida (dBm)
V1.02 0 0 -46,556 -46,556
V1.03 8,01 3,385 -49,996 -46,611
V1.04 15,53 8,506 -53,173 -44,667
V1.05 23,09 11,576 -59,521 -47,944
V1.10 33,31 14,414 -65,858 -51,444
V1.11 41,25 16,070 -66,626 -50,556
V1.12 48,53 17,330 -70,608 -53,278
V1.13 55,96 18,435 -77,435 -59,000
Figura 4.18 - Comparação da potência média medida no corredor com o modelo teórico no corredor
interior do Piso 1 do Pav. Civil
74
A comparação gráfica deste cenário encontra-se na Figura 4.18
Figura 4.19 - Representação gráfica da comparação entre a potência média recebida medida e a
potência recebida teórica dentro do corredor Interior do 1º Piso do Pav. de Cívil.
À semelhança do cenário do corredor do Pav. Central, aqui a curva do modelo de Yarkoni e Blaustein
adapta-se relativamente bem ao decaimento de onda. Ainda assim, quanto mais se avança ao longo
do corredor aumenta a diferença entre a potência teórica e a medida. No caso do corredor do Pav.
Central, houve uma maior concordância uma vez que aquele corredor não múltiplos pontos de
entrada do sinal. No caso do corredor interior do Pav. de Civil existem salas com largas janelas a
compor a fachada do edifício e portas de madeira que permitem a penetração do sinal para dentro do
corredor assim como um telhado com placas de acrílico. Ainda assim, pode-se verificar um efeito de
guia de ondas, mesmo dentro deste cenário.
-80
-75
-70
-65
-60
-55
-50
-45
-40
V1.02 V1.03 V1.04 V1.05 V1.10 V1.11 V1.12 V1.13
Potencia recebida em media(dBm)
Potencia Recebida teorica(dBm)
75
76
Capítulo 5
Conclusões e trabalho futuro
5 Conclusões e trabalho futuro
Serve este capítulo para apresentar as principais conclusões de cada uma das secções anteriores,
tanto das conclusões preliminares que se tiraram ao fazer as medidas como as comprovações que se
fizeram depois das simulações com os modelos teóricos. Faz-se ainda uma perspectiva de possíveis
trabalhos futuros em que se dão alguns pontos de partida com a finalidade de melhorar o
desempenho dos mesmos.
77
5.1 Conclusão
O trabalho realizado no âmbito desta dissertação tinha a meta de testar para ambientes indoor,
modelos já propostos noutros trabalhos de investigação na área. Para isso, utilizaram-se locais
específicos dentro dos edifícios do Campus da Alameda do Instituto Superior Técnico.
Para se conhecer a potência recebida que era encontrada dentro destes locais proveniente de duas
Base Stations, uma localizada no topo da fachada norte do Pavilhão de Matemática e outro a Norte
da Torre Norte no topo de um edifício particular, foi feita uma campanha de medidas que durou vários
meses recorrendo a um terminal móvel e ao software TEMS Investigation.
Analisaram-se 3 locais específicos: O corredor Oeste do piso -1 do Pavilhão Central, o piso 4 da
Torre Norte e a metade Este do Piso 1 do Pavilhão de Civil. O corredor Oeste do piso -1 do Pavilhão
Central era composto por alvenaria característica de um edifício antigo e era ladeado por armários em
metal. O piso 4 da Torre Norte era composto por materiais típicos de um edifício de escritórios e toda
a sua fachada era em vidro. O Piso 1 do Pavilhão de Civil era um local com Hall interior em toda a
sua extensão e com um corredor que percorria a zona Este, que era ladeado por paredes de salas de
aula e portas de acesso.
Na campanha de medidas do corredor Oeste do piso -1 do Pavilhão Central testaram-se dois
percursos idênticos mas com diferentes sentidos de forma a verificar se existia uma atenuação
significante pelo facto do utilizador estar “á frente” relativamente ao sentido em que o sinal era
recebido. Isto não se verificou pelo que o teste semelhante que se iria a fazer no Pavilhão de Civil só
iria ser feito num sentido. Observou-se também que apesar do facto da BS não estar em linha de
vista a potência recebida dentro do corredor decaía de forma gradual como seria de esperar num guia
de ondas.
Na campanha de medidas do piso 4 da Torre Norte, teve-se em conta a BS que se encontrava a
Norte da Torre, por isso, apenas se considerou para efeitos de medidas os locais que compunham o
corredor que percorria a sua fachada norte. Foram feitas medidas em quatro locais. Verificou-se que
os pontos mais próximos das BS têm em média uma potência recebida maior e que o local no
corredor junto á porta da Sala E8 (que se encontrava aberta) a potência era maior. Isto poderia dever-
se ao facto de neste local o sinal não ter que atravessar a parede nem a porta como se verificava
para os outos locais.
Como, no Piso 1 do Pavilhão de Civil, se tinha dois tipos distintos de cenário, um espaço aberto e um
corredor, mediu-se, num só walk test em forma de anel, estes dois. Conclui-se logo que apesar no
ponto mais afastado, o corredor que ligava a varanda interior ao corredor, o sinal ter a mesma
potência média recebida, o decaimento feito no Hall interior com a BS em linha de vista era feito mais
rapidamente do que dentro do corredor que não estava em linha de vista nem com a janela pela qual
entrava o sinal nem com a BS.
78
Em seguida, utilizaram-se os modelos teóricos propostos na introdução para simular e comparar com
medidas feitas.
No corredor do piso -1 do Pavilhão Central utilizou-se o modelo proposto por Yarkoni e Blaunstein
[12], definiu-se alguns parâmetros como reflectividade e condutividade das paredes. Devido ao facto
de se ter utilizado como referência a potência média recebida medida no começo do corredor, o
modelo não estava adaptado para esta realidade, pois tinha sido testado para quando se tinha um
emissor dentro do próprio corredor. Sendo assim, utilizou-se um factor de correção de -95 dBm para
ajustar a curva calculada pelo modelo á curva de potência média recebida medida. Conclui-se que
com este factor de correção o modelo conseguia adaptar-se á realidade, aproximando os valores
teóricos dos medidos.
No piso 4 da Torre Norte, utilizou-se a Recomendação ITU-R 1238-7 [11] e ajustou-se coeficientes de
perda para o tipo de cenário que se estava a testar assim como o número de andares. O modelo
testado seguiu a mesma tendência que os valores medidos ainda que a curva teórica tenha tido uma
diferença de 10 dB para a curva de valores medidos. Conclui-se que as diferenças entre os valores
teóricos e os valores medidos fossem devido ao facto do modelo não estar preparado para prever
casos em que a onda não entre diretamente através da fachada mais próxima do local medido mas
através de multi-percurso penetre no edifício por diferentes locais até chegar ao local de medida o
que afecta a potência recebida.
Para o piso 1 do Pavilhão de Civil como se tinham dois cenários diferente utilizaram-se os dois
modelos propostos para cada um deles. Tirando o que se tinha aprendido nos dois primeiros
cenários, fez-se os cálculos a semelhança destes. Para os cálculos na varanda interior definiu-se
coeficientes de perda para o tipo de cenário que se estava a testar assim como o número de andares
e utilizando a Recomendação ITU-R 1238-7 [11] reforçou-se o que já se tinha concluído nas
simulações para o piso 4 da Torre Norte. Este modelo consegue dar uma estimativa por baixo da
potência que se irá receber em cada ponto Indoor, mas tendo em conta as múltiplas entradas que os
edifícios têm devido a efeitos de multi-percurso a potência recebida é maior do que a teórica. No caso
do corredor adoptando a estratégia do que foi feito no corredor do piso -1 do Pavilhão Central,
definiu-se parâmetros como reflectividade e condutividade das paredes. Percebeu-se que os
problema que existia na simulação do piso -1 do Pavilhão Central era igual ao que se verificava neste
caso. Assim utilizando o mesmo factor de correção de -95 dBm, a curva dos valores teóricos
adaptava-se relativamente bem ao decaimento da curva dos valores medidos. No entanto, devido ao
facto deste corredor se encontrar num piso 1 acima do chão e de cada das salas que o rodeiam
serem compostas por janelas para o exterior e para o Hall interior existirá mais pontos de entrada do
sinal não estando este condicionado a entrar só por um sítio. De facto, a curva obtida pelo o modelo
de Yarkoni e Blaunstein [12] adaptou-se consideravelmente melhor para o corredor do piso -1 do
Pavilhão Central pois este apenas tem como pontos de entrada relevantes, como a designada “Porta
Corredor 1” e a escadaria perto do LFE1.
Analisando os diferentes cenários e os modelos utilizados para prever a potência recebida podemos
considerar que os dois modelos testados dão uma prespectiva relativamente boa da potência
79
recebida em vários locais de espaços indoor ainda que os modelos apresentem diferenças dos
valores de medidos por vezes na ordem dos 10 dB e até por vezes mais do que isso.
Ainda assim, devido á complexidade destes espaços, e os efeitos de propagação que eles
produzem, é bastante difícil para os modelos terem em conta todos os factores que se encontram
num ambiente indoor. Isto pode conduzir, a quando se planeia uma solução que pretende fazer a
cobertura de um espaço outdoor, em conjunto com os edifícios rodeiam, a que se esteja a utilizar
potência da BS mais elevada do que na realidade seria realmente preciso, o que conduz a
desperdício de energia e de dinheiro.
Seria interessante que no futuro para a Recomendação ITU-R 1238-7 [11] fosse testada para
diferentes edifícios, mesmo dentro da mesma categoria (ex: diferentes edifícios de escritórios) de
maneira a conseguir ter uma referência para os diferentes materiais usados nestas construções como
tentar perceber até que ponto diferentes entradas do sinal e efeitos de multi-percusos afectam a
potência recebida.
Quanto ao modelo proposto para o efeito de guia de ondas em corredor, por Yarkoni e Blaunstein
[12], para além de ainda ter falta de informação como a Recomendação ITU-R 1238-7 sobre as
propriedades dos diferentes materiais das construções e como é que estas afectam parâmetros
usados nestes modelos como reflectividade e condutividade, mais importante que isso seria fazer a
ponte entre o cenário em que o emissor está dentro do próprio corredor e quando está fora do
corredor. Como já foi referido as situações que se tem cobertura indoor dedicada em que os
emissores se encontram dentro do próprio edifício são muito poucas. O trabalho aqui feito de modo a
levar este modelo para os níveis da realidade era importante continuar a ser explorado de forma a
conseguir uma referência para os factores de correção como o que foi encontrado neste trabalho. Era
importante perceber a atenuação que o sinal sofre vindo de um emissor a uma certa distância do
corredor.
5.2 Perspectivas de Trabalho Futuro
É por isso importante continuar a desenvolver trabalhos nesta área pois para além de ser uma área
de estudo relativamente nova, está constantemente a sofrer alterações devido aos avanços da
Engenharia Civil, no campo dos materiais usados em construções, como aos avanços na
Arquitectura, no campo das plantas e designs de construção.
Para além disso, sendo que aqui só se fizeram medições para a tecnologia GSM 900 era importante
saber até que podem as frequências mais elevadas das tecnologias UMTS e LTE alteram o
comportamento do sinal e se utilizando as mesmas abordagens os modelos continuam a ser válidos
para prever a potência recebida dentro dos mesmos cenários indoor.
80
Referências
[1] “Cellular Networks,” [Online]. Available: http://en.wikipedia.org/wiki/Cellular_network
[2] "1G," [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/1G
[3] "GSM," [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/GSM
[4] "3G,"[Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/3G
[5] "4G," [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/4G
[6] Morten, T., “Link Budget”, in John Wiley & Sons (ed.), Indoor Radio Planing, West Sussex, UK,
2008.
[7] Correia, L.M., "Models for Signal Estimation" in Acetatos "Propagation Models", Lisboa, 2014
[8] Correia, L.M., "Okumura-Hata Model" in Acetatos "Propagation Models", Lisboa, 2014
[9] Blaunstein, N., "Average Field Attenuation in the Nonregular Impedance Street Waveguide", in
IEEE Transactions on Antennas and Propagation, VOL. 46, No. 12, December 1998, 1782-1789
[10] Chan, P., Chevallier, C., Brunner, C., Garavaglia, A., Murray, K.P. and Baker, K.R., “Indoor
Coverage”, in John Wiley & Sons (ed.), WCDMA Deployment Handbook, West Sussex, UK, 2006.
[11] ITU-R, "Pathloss Models: Site-general models" in "Recommendation ITU-R P.1238-7: Propagation data and prediction methods for the planning of indoor radiocommunication systems
and radio local area networks in the frequency range 900 MHz to 100 GHz", 2012
[12] Yarkoni, N., Blaunstein, N., "Physical Waveguide Model of Radio Propagation along the Corridor"
in "Prediction of Propagation Characteristics in Indoor Radio Communication Enviroments", in
Progress In Electromagnetics Research, PIER 59, 151–174, 2006
[13] "Huygens-Fresnel Principle," [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Huygens-
Fresnel_principle
[14] “GPS Multipath Efect,” [Online]. Available: https://openclipart.org/detail/191679/gps-multipath-
effect
81
[15] Keller, J. B., " Geometrical Theory of Diffraction" in Journal of Optical Society of America, VOL:52
No:12, 116-130, February 1962,
[16] “Correia, L.M., "Radio Channels" in Acetatos "Radio Interface", Lisboa, 2014
[17] Anacom, "Redes e Serviços de Comunicações Electrónicas Acessíveis ao Publico" in "Quadro
Nacional de Atribuição de Frequências" Ed: 2009/2010
[18] CAS Data Loggers, "The Basis of Signal Atenuation", July 2012
[19] Ascom, "Introdution to Tems Investigation" in "Tems Investigation User's Manual", 2013
82
Anexos
83
Anexo 1 - Planta do Piso -1 do Pavilhão Central
84
Anexo 2 – Planta do Piso 4 da Torre Norte
85
Anexo 3 – Planta do Piso 1 do Pavilhão de Civil