DESENVOLVIMENTO DE UM SIMULADOR DE TRANSMISSÃO DE DADOS

PARA SISTEMAS DE COMUNICAÇÃO SEM FIO

Vitor Diefenbach da Silva¹, Thiago Baldicera Biazus³, Lucian Ribeiro da Silva³, Wagner

Wispel³, Renato Machado²

¹ Apresentador, ² Orientador, ³ Co-autores

Universidade Federal de Santa Maria, 97105-900, Santa Maria, RS, Brasil

INTRODUÇÃO

Com o desenvolvimento das comunicações móveis, o crescimento da demanda por

serviços de comunicações foi inevitável. Hoje em dia é possível oferecer novos serviços e

aplicações com mais confiabilidade e segurança devido ao aumento das taxas de

transmissão cada vez mais altas e pela maior qualidade do serviço, ou seja, uma menor taxa

BER (Bit Error Rate) [1]. Mas não basta simplesmente aumentar a potência da transmissão

ou aumentar o número de transmissores para que a taxa BER se torne mais baixa, e isto

acaba por tornar a transmissão de dados sem fio bastante complexa. Por esse motivo foram

desenvolvidas técnicas de codificação e de modulação apropriadas para diferentes cenários.

Uma das principais técnicas de transmissão de dados sem fio é a MIMO (Multiple

Input Multiple Output). Ela consiste em utilizar múltiplas antenas no receptor e no

transmissor para se obter uma melhor na transmissão através da diversidade espacial [2, 3,

4].

Conhecer as técnicas já existentes de transmissão de dados em sistemas de

comunicação sem fio é obrigatório para se conseguir criar novos meios de transmitir

informações, os quais possam permitir um envio mais confiável e eficiente destes mesmos

dados. Não é possível que se crie novos conceitos sem antes entender o que está por trás

dos já existentes, bem como quais são suas vantagens e desvantagens.

Neste trabalho é desenvolvida uma metodologia didática através de um software para

simular uma transmissão de dados sem fio utilizando as técnicas já existentes, bem como

analisar seus resultados de acordo com a bibliografia utilizada.

OBJETIVOS

Criar um simulador didático que permite a qualquer usuário simular a transmissão de

um arquivo de imagem e analisar seu resultado. Implementar o simulador utilizando um

software matemático (MATLAB) que permitisse a reprodução fiel das diversas técnicas de

transmissão. Como o simulador tem um fim didático, foi desenvolvida uma interface

gráfica para facilitar a interação do usuário com o simulador.

METODOLOGIA

O trabalho está dividido em três partes. A primeira se dá pelo estudo e entendimento

de uma transmissão de dados sem fio. Desde diferentes modulações, passando pelos

diferentes tipos de canais e, por fim, nas diversas técnicas encontradas na literatura para

garantir uma transmissão. Logo após, na segunda parte do trabalho, o estudo realizado foi

aplicado na ferramenta matemática para a implementação das diferentes técnicas a fim de

se obter a base necessária para a próxima etapa. Na terceira parte do trabalho, existe a

construção do simulador, levando todos os códigos construídos e corretamente testados

para dentro de uma interface gráfica que é fornecida ao usuário final.

Na primeira parte, foi utilizado o conhecimento fornecido nas aulas ministradas sobre

transmissões de dados sem fio. Exemplos, demonstrações, teoria que servem de introdução

no assunto. Logo após, foi buscado em diversos livros da literatura indicada mais

conhecimento, a ponto de sanar todas as dúvidas que ainda existiam.

Após a etapa de estudo, iniciamos a segunda parte, onde ferramentas computacionais

foram buscadas para implementação e teste das técnicas estudadas. Foram feitas simulações

em vetores aleatórios de bits para testar os códigos implementados. Os gráficos da taxa

BER por SNR (Signal-to-noise Ratio) das simulações realizadas foram analisados para

verificar se eles se aproximavam dos presentes na bibliografia, já considerados verdadeiros.

Na última etapa, deu-se início a criação do simulador, onde todos os códigos

previamente feitos e testados foram levados para dentro da interface gráfica desenvolvida.

O simulador permite a escolha das três partes estudadas: tipo de modulação, tipo de canal e

técnica de transmissão. Em conjunto com os códigos previamente desenvolvidos, foi

necessária a criação de ferramentas que fizessem o tratamento digital da imagem utilizada,

ou seja, transformar a imagem em uma sequência de bits para que os agentes presentes em

uma transmissão atuassem.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Inicialmente, testamos a interface gráfica para garantir seu correto funcionamento, o

qual está demonstrado na figura abaixo:

Figura 1: Interface Gráfica do Simulador

Foram realizadas simulações considerando um ambiente urbano com diversas

adversidades para uma transmissão de dados sem fio (Canal Rayleigh). Como exemplo,

temos a imagem a seguir, a qual representa a simulação de uma transmissão que utiliza a

técnica SISO (Single Input Single Output):

Figura 2: Exemplo de uma Simulação

Todos os resultados apresentados pelo simulador são condizentes com o que foi

apresentado pela literatura, o que garante que o usuário terá uma simulação fidedigna à uma

transmissão de dados efetuada em ambientes não ideais.

CONCLUSÕES

Foram comprovadas todas as informações que a literatura nos apresenta através das

simulações e códigos elaborados dentro deste trabalho. O simulador didático desenvolvido

consegue oferecer ao usuário final uma simulação real do que realmente acontece em uma

transmissão de dados sem fio favorecendo o aprendizado de um tema com um grau de

abstração elevado.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] T. S. Rappaport, Wireless Communications – Principles and Pratice. NJ, USA: Prentice-

Hall, 1996.

[2] A. Goldsmith, Wireless Communications. Cambridge: Cambridge University Press,

2005.

[3] R. Machado, Dissertação de mestrado. Universidade Federal de Santa Catarina, 2004.

[4] S. Alamouti, “A simple transmit diversity technique for wireless communications,”

IEEE J. Select. Areas Commun, vol. 16, pp. 1451–1458, October 1998.