UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

DIRETORIA DE PESQUISA

PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA

RELATÓRIO TÉCNICO - CIENTÍFICO

Nome do Bolsista: Rodrigo Marques Neto

Período: 08/10/2014 a 18/03/2015

( ) PARCIAL

( X ) FINAL

IDENTIFICAÇÃO DO PROJETO

Título do Projeto de Pesquisa: Proposta de Modelos de Rádio Propagação para

Sistemas Fixos e Móveis na Região Amazônica Baseado em Medições.

Nome do Orientador: Prof. Dr. Fabrício José Brito Barros

Titulação do Orientador: Doutor

Faculdade: Universidade Federal do Pará

Unidade: Campus Universitário de Tucuruí

Laboratório: Laboratório de Eletromagnetismo Aplicado (LEMAG)

Título do Plano de Trabalho: Medidas de Rádio Propagação em Terrenos Mistos.

Nome do Bolsista: Rodrigo Marques Neto

Tipo de Bolsa: ( ) PIBIC/CNPq

( ) PIBIC/UFPA

( ) PIBIC/INTERIOR

( x ) PIBIC/FAPESPA

( ) PARD

( ) PARD – renovação

( ) Bolsistas PIBIC do edital CNPq 001/2007

2

1-INTRODUÇÃO

A televisão é um dos meios mais importantes de informação e esse setor da

telecomunicação passou e ainda continua passando por incontidas melhorias,

aperfeiçoamento devido ao aumento da busca por acesso a serviços digitais de

transmissão de dados. Com o surgimento da TV digital foi definido um novo formato de

comunicação baseada em tecnologia totalmente digital, transmitindo também sinais com

altíssimo ganho de qualidade de áudio e vídeo via internet, inovando o modo como às

pessoas se interagem e se comunicam. E no momento com a definição do padrão

Sistema Brasileiro de TV digital e com tecnologias a sobrevir, faz-se necessário um

estudo minucioso dos efeitos de propagação nas faixas de frequências destas tecnologias

em regiões remotas.

Quando essas regiões remotas estão situadas na região amazônica, os modelos de

propagação existentes podem não apresentar bons resultados. A maioria dos modelos

não se assemelham com as características das localidades amazônicas, atualmente são

baseados em medidas realizadas fora do Brasil em regiões de clima temperado, em

terrenos mistos do tipo: solo e oceano.

A proposta da pesquisa é realizar desenvolvimento de modelos de propagação

capazes de predizer a comunicação entre ilhas situadas nos arredores da barragem da

hidrelétrica de Tucuruí, Pará. Esses desenvolvimentos de modelos próprios de

propagação poderão ser utilizados em projetos de enlace para implantação de novas

tecnologias, redes de telefonia celular e TV Digital em regiões remotas da Amazônia.

Todavia, para realizar os experimentos de propagação do sinal e dar continuidade

no projeto de pesquisa com análise comparativa do sinal medido e simulado precisava-

se adquirir os instrumentos de medição. Com a não aquisição desses materiais não foi

possível progredir na pesquisa para a obtenção de resultados significativos e uma

possível publicação. Com isso a pesquisa limitou-se apenas no estudo teórico dos

modelos de propagação.

A execução do plano de trabalho iniciou em 08/10/2014 e terminou em 18/03/2015,

assim como a bolsa PIBIC que somente teve vigência no período anteriormente

mencionado.

2-JUSTIFICATIVA

Ultimamente, encontra-se disponibilidade em um campo vasto de novas

tecnologias de rede sem fio nos grandes centros do Brasil. Em contrapartida essas

tecnologias incessantemente estão indisponíveis em localidades remotas, e quando há

3

disponibilidade podem se tornar inviável economicamente, sendo assim para promover

uma real ampliação da propagação do sinal, serviços de cidadania e inclusão digital em

regiões com pouca infraestrutura é imprescindível estudos que apresente relações

favoráveis a soluções de telecomunicações com aplicações de teleducação,

telemedicina, TV digital, entre outros serviços.

Por esse motivo esse trabalho se fundamenta em realizações de campanhas de

medições para a evolução de modelos de rádio propagação que englobem às

características climáticas da região amazônica, o espalhamento em vegetação densa e a

utilização de terrenos mistos (Solo e rio).

Os modelos clássicos encontrado na literatura especializada estão relacionados a

campanhas de medições realizadas em regiões que apresentam características diferentes

da Amazônia. Então os valores medidos obtidos deste projeto de iniciação científica

serão utilizados em estudos para promover a implantação da TV Digital, redes de

telefonia celular 3G e 4G e redes WiMax na região amazônica de preferência em

comunidades ribeirinhas.

Inicialmente como previsto no cronograma nos três primeiros meses foi feio o Estudo

sobre o fenômeno de radio propagação em terrenos mistos. Dentro desta atividade

realizou-se estudo de modelos de propagação, no espaço livre, em áreas urbanas, rural

(vegetação), terrestre, aquática e em terrenos mistos (solo e rio).

3-OBJETIVOS

O objetivo geral do trabalho é a caracterização do canal de rádio propagação

através de campanhas de medidas.

De maneira geral o projeto tem as seguintes metas serem obtidas:

Realização de campanhas de medidas nas faixas VHF (30-300MHz),

UHF (300MHz-3GHz), SHF nas bandas S (2-4GHz) e C (4-8GHz) em terrenos mistos,

em terrenos mistos, como rio e solo, e com vegetação densa.

Determinar experimentalmente as características do canal de propagação

nas faixas de VHF, UHF e SHF em região amazônica.

Comparar os dados medidos com os modelos existentes, e assim, avaliar

se estes modelos estão adequados para a região amazônica

Produzir trabalho de conclusão de curso (TCC) de alunos do curso de

Engenharia Elétrica do Campus de Tucuruí da UFPA, assim como, dissertações de

4

mestrado no programa de pós-graduação em engenharia elétrica da universidade Federal

do Pará.

4-MÉTODO

A metodologia utilizada para a execução deste trabalho foi a busca de

conhecimento nas literaturas existentes sobre propagação no espaço livre, TV digital,

canal de rádio, modelos de propagação em áreas urbanas, rural (vegetação), terrestre,

aquática e em terrenos mistos (solo e rio). A princípio identificou-se que o modelo mais

adequado para esse trabalho foi o ITU-R P.1546-5.

Para trabalhar com esse modelo de propagação utilizou-se o computador como

ferramenta indispensável para acompanhar o plano de trabalho. O computador está

localizado no Laboratório de Eletromagnetismo (LEMAG) da Universidade Federal do

Pará no campus de Tucuruí.

5-RESULTADOS:

Como explicado no plano de trabalho (metodologia). O setup de recepção seria

adquirido com recursos do projeto intitulado “Proposta de Modelos de Rádio

Propagação para Sistemas Fixos e Móveis na Região Amazônica Baseado em

Medições” aprovado no edital da FAPESPA 007/2013 PROGRAMA PRIMEIROS

PROJETOS - PPP - FAPESPA/CNPQ.

Os recursos no valor de R$ 50.000,00 ainda não foram repassados apesar da

vigência do projeto durante os dez últimos meses.

Concluído a primeira etapa do plano de trabalho, não foi possível prosseguir o

mesmo, uma vez que não se obteve recurso para comprar equipamentos de recepção

para realizar as campanhas de medições ao redor da barragem de Tucuruí.

Neste trabalho inicialmente seguindo o plano de trabalho obteve-se bons

resultados com estudos nas literaturas sobre o fenômeno de rádio propagação em

terrenos mistos. A princípio identificou-se alguns modelos clássicos de propagação,

assim como, o modelo ITU-R P.1546-5 recomendado por abordar em uma análise

semi-empírica a propagação em terrenos mistos: água e terra. Este estudo pode ser

relatado resumidamente nos subtópicos a seguir.

Desta forma, todas as etapas relacionas aos cronogramas de atividades que

estavam diretamente ligadas a realização de campanhas de medidas não puderam ser

realizadas neste relatório Parcial.

5

5.1-PROPAGAÇÃO EM ESPAÇO LIVRE

É o caso mais simples, em que a propagação via rádio está sujeita a uma análise

determinística com situações idealizadas, no qual transmissor e receptor estão imersos

em um ambiente inseto de obstruções em qualquer direção. É uma situação idealizada,

mas é útil para dar uma perspectiva inicial dos mecanismos de propagação, pós embora

a propagação em espaço livre seja uma situação bastante particular, o seu entendimento

e cálculo são úteis para que se desenvolvam expressões mais complexas e que possam

melhor definir a propagação em diferentes ambientes e diferentes sistemas[2].

Portanto, tem-se a perda no percurso em decibéis, da seguinte forma:

44,32log20log20log10log10 10101010 kmMHzRT dfGGL

(1)

A perda de espaço livre (L), é definida pela equação de transmissão de potência

de Friis [5] a qual é a razão entre a potência transmitida e recebida, é dada por:

2

4

dGG

P

PRT

T

R

(2)

5.2-PROPAGAÇÃO SOBRE TERRA PLANA

Este modelo considera a presença da terra com uma superfície refletora plana e

perfeitamente lisa. Sendo considerado distâncias inferiores a dez quilômetros, a

curvatura da terra é frequentemente desprezada [1]. Nessa condição, o sinal transmitido

pode percorrer múltiplos caminhos até a antena receptora, podendo percorrer um

caminho direto e caminhos indiretos pela reflexão da onda no solo. A Figura 1

exemplifica o funcionamento do mecanismo, o qual considera não somente o raio direto

entre o transmissor e receptor, como também o raio refletido na superfície da terra.

6

Figura 1 - Reflexão sobre terra plana.

Adaptado: [2].

O sinal recebido é uma combinação de todas essas ondas que se propagam pelos

caminhos e chegam ao receptor. A atenuação nestes percursos individuais é dada pela

equação de espaço livre, Equação (2), e o campo resultante dependerá da diferença no

comprimento dos percursos e do coeficiente de reflexão da superfície.

A onda refletida no solo é dada por Friis na Equação (2), ponderada por um

coeficiente de reflexão no solo ρ. Este sinal refletido sofre defasamento ∆θ devido ao

caminho indireto e se for considerado uma única reflexão no solo, poderá representar a

relação entre potência recebida e transmitida em terreno plano pela Equação (3) [1].

22

14

j

RT

T

R ed

GGP

P

(3)

O coeficiente de reflexão depende de fatores como o ângulo de incidência da onda

no solo (θ) e a permissividade do solo (ε), de acordo com a lei de Snell [7]. O

coeficiente de reflexão do solo é representado pela Equação (4).

Ksen

Ksen

(4)

Onde para um meio sem perdas, K é igual a 2cos se a onda for polarizada

horizontalmente ou

2cos se a onda for polarizada verticalmente, de acordo

com as formulações generalizadas de Fresnel para ondas polarizadas horizontalmente e

na vertical [1]. Se for considerado que o valor de ρ tende para -1, reduz-se a Equação

(3) na Equação (5).

i1 i2

d1

7

22

14

j

RT

T

R ed

GGP

P

(5)

E o defasamento (∆θ), é dado pela Equação (6), em que f é a frequência do sinal

transmitido.

dtf

22

(6)

Onde, 2121 ddiid , é a diferença entre o caminho direto e o caminho

indireto. E expandindo ∆d em função da altura das antenas e da distância, a Equação (6)

pode ser reescrita na Equação (7).

11

222

d

hh

d

hhd rttr

(7)

Utilizando aproximação binomial 2

11x

x , se x for pequeno, a Equação (7)

pode ser escrita como a Equação (8). O valor modular ao quadrado da Equação (5)

podendo ser expandido na forma da Equação (9) [1].

d

hh RT

4

(8)

24cos121 2

2 sene j

(9)

Utilizando aproximação

2

sex , as Equações (5), (8) e (9) é obtida a equação

que relaciona as potências transmitidas e recebidas na Equação (10), conhecido como

método de dois raios ou terra plana [8]:

2

2

d

hhGG

P

P RTRT

T

R

(10)

A mesma pode ser expressa em dB por:

8

)log20log20log10log10(log40 1010101010 RTRTdB hhGGdL

(11)

E para antenas isotrópicas a Equação (11) é reduzida à Equação (12).

dhhL RTdB 101010 log40log20log20

(12)

É importante saliente que a equação de terra plana é válida apenas quando

RT hdhd , e pequeno. A dependência da distância é percepitível, de modo

que a potência recebida diminui quando a distância aumenta.

5.3-CAMPO ELÉTRICO

Quando se refere a estudos de eletromagnetismo para alguns sistemas,

normalmente, apresenta-se na literatura resultados em magnitude de campo elétrico

associado à onda eletromagnética em dB(μV/m). Por definição o campo elétrico é dado

por [8]:

EEmVdBE log20log10/2

(13)

Sabendo-se que a potência transmitida por uma antena transmissora produz no

ponto de recepção uma densidade de potência (S) em [W/m2] e considerando que a

antena receptora tenha uma área efetiva (Ae).

E como a densidade de potência está relacionada com o campo elétrico por:

0

2

ES 2/ mW

(14)

Onde η0 é a impedância intrínseca do meio, e separando o E, temos que:

r

r

GE

2

02 P4

(15)

Sendo assim,

9

)()(4

log10/

P4log10log10/

2

0

2

02

dBGdBWPmVdBE

GEmVdBE

rr

r

r

(16)

O valor do campo elétrico em dB(μV/m) associada a uma potência em dBm é dado

por [2]:

)()(4

log1090/2

0

10 dBGdBmPmVdBE RR

(17)

5.4-MODELO DE OKUMURA

O modelo de Okumura foi desenvolvido com base em um grande número de

medidas realizadas na região de Tóquio, em frequências na faixa de UHFe na faixa de

SHF até 1920 MHz.

O método de cálculo baseia-se na introdução de correções, obtidas graficamente,

sobre o valor da atenuação de espaço livre [2]. A expressão básica do método é

AREARTm GdhGdhGALL ,,50 (18)

Okumura não é muito aplicado na prática, devido à sua natureza gráfica. Para se

trabalhar melhor com este modelo utilizamos as expressões ajustadas por Hata.

5.4-MODELO DE OKUMURA – HATA

De modo a tornar o modelo de Okumura acessível ao uso computacional, Hata

desenvolveu relações matemáticas empíricas [10] que descrevem as informações

contidas nos gráficos dados por Okumura. Essas formulações se limitam a certas faixas

de parâmetros de entrada e são aplicáveis apenas para terrenos quase planos e são

válidas para as freqüências de 150 MHz e 1500 Mz.

As expressões matemáticas e suas faixas de aplicações são descritas

abaixo:

50 69,55 26,16log 13,82log

44,9 6,55log log

MHz T R

T

L f h a h

h d

(19)

10

Para áreas suburbanas a perda de propagação em dB é definida como:

2

50 50( ) 2 log 5,428

MHzurbano

fL L

(20)

A perda total para áreas rurais é encontrada utilizando-se a equação abaixo:

94,40log33,18log78,42

)(5050 MHzMHzurbano ffLL (21)

Vale enfatizar que o modelo de Okumura-Hata é muito semelhante com o modelo

utilizado pelo ITU-R para projetos de radiodifusão da TV digital, conforme definido

pela resolução da Anatel nº 398 [11]. Por ser um modelo bastante utilizado servirá de

base para o estudo desenvolvido neste trabalho.

5.5-MODELO ITU-R P.1546-5

O método recomendado pelo ITU-R (International Telecommunication Union –

Radiocommunication Sector) para as faixas de TV digital de UHF e VHF, através da

Recomendação ITU-R P.1546 versão 5, utilizado no Brasil desde o ano de 2006,

conforme estabelecido na Resolução nº 398 da Anatel, fornece resultados muito

semelhantes aos do método Okumura–Hata [2].

A ITU-R P.1546 baseia-se em curvas de propagação obtidas por intermédio de

medidas realizadas nos EUA e na Europa. As curvas de propagação são disponibilizadas

pela ITU em forma tabular voltada para a implementação computacional deste método

de propagação [1].

Este método foi modelado através de curvas que permitem determinar a variação da

intensidade de campo com a distância para uma dada porcentagem no tempo e

frequência para diversos valores da altura da antena transmissora (h1). Para valores que

não se encontram nas curvas a intensidade de campo pode ser obtida por interpolação ou

extrapolação.

Algumas curvas são referentes a ambientes terrestres e outras a ambientes

marítimos, sendo baseados na captação de dados em regiões com variações climáticas

de ambientes quentes e gelados. Foram levantados dados da Europa e América do

Norte. As curvas foram levantadas para uma potência efetiva irradiada (ERP) de 1 kW

(em relação à uma antena dipolo de meia onda), em frequências nominais de 100, 600 e

11

2000 MHz [10]. Esse modelo pode ser usado para estudos na faixa de frequência de 30

MHz a 3000 MHz e com distância de 1 km a 1.000 km de separação entre as antenas.

Aqui não se deseja transcrever a recomendação assim como ela está no documento

original da ITU, mas explicar, de forma sucinta e não menos interessante e

enriquecedora, o funcionamento da mesma.

5.4.1-Variabilidade Local

A variabilidade local (VL) refere-se ao comportamento da intensidade do campo

elétrico dentro de uma determinada área de cobertura de dimensões definidas, ao invés

de um determinado ponto. Para o caso de frequências nas faixas de VHF e UHF, são

usadas áreas quadradas com 500 m de lado (valor típico) [8]. Diversos fatores podem

explicar tal variação de intensidade com a posição, como por exemplo, multi-percursos,

variações do nível de vegetação, construções, variações de relevo (montanhas,

penhascos) e a própria movimentação dos terminais de comunicação[12].

Em todas as medidas que compõem a base tabular foram computadas para 50% de

VL. Ou seja, 50% da área é provavelmente coberta por uma intensidade de campo maior

do que o valor tabulado. Por exemplo, um valor de sinal predito de −60 dBm com VL

de 50% significa que em 50% da área, a potência provavelmente será superior a −60

dBm [3].

Medidas realizadas ao longo dos anos sugerem que, para áreas relativamente

pequenas (como para 500×500 m2), a distribuição de intensidade de campo pode ser

aproximada por uma distribuição log-normal [8].

5.4.2-Variabilidade Temporal

A variabilidade temporal (VT, em percentagem) fornece a fração do tempo em que

a intensidade instantânea de recepção é maior ou igual ao valor médio predito. Por

exemplo, uma intensidade de potência de −50 dBm com uma VT excedida em 1% do

tempo significa que o sinal recebido provavelmente terá potência maior ou igual a −50

dBm em 1% do tempo. Se fosse com uma VT de 50% significaria que sua intensidade é

provavelmente maior ou igual ao valor médio (−50 dBm) em 50% do tempo [3].

Portanto, quando se aumenta o valor de VT, aumenta-se também a confiabilidade

do campo predito e como consequência, o valor nominal do mesmo diminui. Ou seja,

um campo predito com uma VT de 1% tem um valor nominal superior ao campo na

mesma situação quando comparado com a predição para uma VT de 50%. Geralmente,

12

pequenas percentagens de tempo são utilizadas para a análise de interferências e não do

sinal propriamente dito. Valores de VT excedidos para altas percentagens de tempo não

são muito utilizados, por diminuírem muito o valor nominal do campo predito [3],

portanto a recomendação não é válida para valores de VT superiores a 50%.

A Figura ) apresenta as curvas de intensidade de campo em função da distância para

a frequência de 600 MHz, em percurso terrestre e para a condição da intensidade de

campo excedida em 50% das localidades para 50% do tempo.

Figura 2 - Curva de intensidade campo da Recomendação ITU-R P.1546.

Adaptado: [6].

5.4.3-Calculo da altura da antena transmissora

O modelo da recomendação ITU-R P.1546 está baseado na altura da antena

transmissora e a principal característica do modelo de propagação refere-se à

metodologia de cálculo da altura da antena transmissora. O valor de h1 determina que

-80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

100 110 120

1900ral 1900ral 1900ral 1902ral

Inte

nsi

dad

e d

e ca

mp

o (

dB

uV

/m)

for

1 k

W e

.r.p

.

Distância (km)

600 MHz, Terra, 50% tempo

h1=10

m h1=20

m h1=37.

5m h1=75

m h1=15

0m h1=30

0m

Altura da antena

transmissora.

13

curva ou curvas serão selecionadas para obter-se os valores de intensidade de campo e a

interpolação ou extrapolação porventura necessária.

Para valores de h1 entre 10m e 3000m, caso coincida com uma das oito alturas para

as quais as curvas são fornecidas, nominalmente: 10; 20; 37,5; 75; 150; 300; 600 ou

1200 m, a intensidade de campo necessária pode ser obtida diretamente das curvas

plotadas ou das tabulações associadas. Caso contrário, a intensidade de campo

necessária deve ser interpolada ou extrapolada das intensidades de campo obtidas a

partir de duas curvas usando:

Um dos parâmetros mais importantes da Recomendação ITU-R P.1546 é a altura

efetiva da antena transmissora (heff), Um dos parâmetros mais importantes da

Recomendação ITU-R P.1546 é a altura efetiva da antena transmissora (heff), definida

como a altura da antena em metros, acima do nível médio do terreno, representado na

Figura 3). A heff determina o conjunto de medidas que será utilizado para o cálculo

de cobertura em questão, é importante ressaltar que a ITU-R P.1546 não é válida para

valores de h1 inferiores a 1 m em enlaces sobre terra e inferiores a 3 m sobre água [3].

5.4.4-Enlace Inferior a 15 km sobre Terra

Dois métodos podem ser aplicados neste caso, quando se tem informações

detalhadas do relevo e quando estas informações estão indisponíveis. Mas a principio é

necessário o cálculo da altura média do relevo relativa à linha que une a base do

transmissor à base do receptor (hmedia), ilustrado na) [3]. O valor de hmedia pode assumir

valores positivos ou negativos, dependendo se está acima ou abaixo da base da antena

transmissora.

O primeiro método refere-se à situação na qual haja informações detalhadas do

perfil de relevo do terreno considerando-se, para o cálculo de hmedia, o relevo contido

entre as distancias 0.2d e d km, onde d é o comprimento total do enlace [9]. A partir

desse valor, calcula-se h1 como sendo a altura da antena (mastro da antena, ha) que está

acima ou abaixo da altura média do percurso (hmedia):

mediaa hhh 1 m (22)

14

Figura 3 – Calculo de h1 para enlaces inferiores a 15 km, com informações do relevo.

Adaptado: [1].

No caso ilustrado na

Figura 3), hmedia é negativo. Portanto, na Equação (22), h1 será igual à soma do valor

absoluto de ha e hmedia, resultando em um valor de h1 superior a ha. Caso altura média do

percurso fosse positiva, o valor de h1 seria inferior a ha.

No segundo método considera-se que não haja informações disponíveis do relevo,

com isso a Recomendação ITU-R P.1546 sugere uma estimativa baseada nas

características geográficas gerais com os dados disponíveis das alturas relativas entre o

perfil de relevo e o mastro da antena transmissora, como ilustrado na Figura ).

Entretanto, caso o comprimento do enlace seja inferior a 3 km, o valor de h1 será igual

ao valor da altura do mastro da antena ha, ou seja:

ahh 1 m, se kmd 3 (23)

Figura 4 - Calculo de h1 para percursos inferiores a 15 km, sem informações do relevo.

Adaptado: [1].

Caso o comprimento total do enlace seja superior a 3 km, estima-se o valor de hmedia

da forma mais conveniente possível, considerando o relevo contido entre as distâncias

de 3 km a 15 km (limitando-se a distância total do enlace caso este seja inferior a 15

km). Dessa maneira, obtém-se uma estimativa de hmedia para os primeiros 15 km do

relevo. A altura efetiva da antena transmissora (heff) em relação à hmedia é obtida por [3]:

15

mediaaeff hhh ,m (24)

Calcula-se, então h1 como [9]:

12/31 dhhhh aeffa ,m para kmdkm 153 (25)

Considerado d = 15 km na Equação (25), a equação reduz-se a h1 = heff. Isso mostra

que, para d = 15 km, h1 torna-se igual à altura da antena transmissora, acima da altura

média para os primeiros 15 km do enlace.

5.4.5-Enlace superior a 15 km sobre Terra

Semelhante ao caso de percursos inferiores a 15 km sem uma descrição detalhada

do relevo, estima-se a altura da antena transmissora tomando como base as informações

disponíveis. A altura da antena transmissora é definida como a altura em metros acima

do nível médio do terreno entre as distâncias de 3 km a 15 km partindo da antena

transmissora na direção da antena receptora. Esse fato pode ser observado na Figura 5).

Figura 5 - ℎ1 em percurso terrestre com distância igual ou superior a 15 km.

Adaptado: [1].

5.4.6-Enlaces sobre Água

Nessa situação, heff é a altura da antena transmissora acima do nível do mar, como

pode ser observado no segmento de reta em azul na Figura ).

16

Figura 6 - Determinação de h1 para percursos sobre a água.

Adaptado: [1].

Este modelo não é válido para valores de h1 menores do que 3 m, e um valor limite

inferior absoluto de 1 m deve ser observado [9].

5.4.7-Perda básica equivalente de transmissão

Quando necessário, a intensidade de campo elétrico pode ser expressa em termos da

perda básica equivalente de transmissão da seguinte forma:

MHzb fEL log20139 dB (26)

Onde:

Lb: perda básica de transmissão (dB)

E: intensidade de campo (dB(µV/m)) para 1 kW e.r.p.

f: frequência (MHz).

As curvas de intensidade de campo elétrico versus distância presentes na

Recomendação ITU-R P.1546 são bem aproximadas pela expressão de comparação

Okumura-Hata [9]:

17

bdhhahfE loglog55,69,44log82,13log16,682,69 121 (27)

Onde:

E: intensidade de campo (dB (µV/m)) para 1 kW e.r.p.

h1: altura efetiva da antena da estação base (m) na faixa de 30 a 200 m

h2: altura da antena da estação móvel (m) na faixa de 1 a 10 m

d: distancia (km)

a(h2) = (1.1 log ( f ) -0.7)h2 – (1.56 log ( f ) -0.8)

b = 1 para d ≤ 20 km

b = 1+(0.14+0.000187f + 0.00107 H’1)(log[0.05d])0.8

para d >20 km.

A altura efetiva da estação base h1, para pequenos percursos, é equivalente à altura

real da antena. O método fornece resultados semelhantes para percursos de até 20 Km

[2].

5.4.8-Correção de Ângulo de Visada do Terreno

No caso de percursos terrestres e quando a antena receptora estiver em uma seção

de terra em um percurso misto é possível fazer uma correção baseada no ângulo de

desobstrução do terreno ou ângulo de visada do terreno (θtca), para casos em que for

requerida uma maior precisão na predição da intensidade de campo elétrico nas

condições de recepção em áreas específicas ou se houver obstáculos relevantes ao longo

do enlace. O ângulo θtca é dado por [9]:

rtca graus , (28)

em que θ é medido em relação à linha, a partir da antena receptora, que libera

todas as obstruções do terreno na direção da antena transmissora, numa distância de até

16 km, mas não ultrapassando a antena transmissora, como ilustrado na Figura 7) [9].

O ângulo de referência (θr) da Equação (24), leva em consideração a curvatura da

Terra, que se torna importante à medida que o transmissor e o receptor se distanciam um

do outro, mostrado na Erro! Fonte de referência não encontrada.) [3]. O ângulo θr é

expresso por:

d

hhr ss

1000arctan 21 (29)

18

Onde:

h1s: altura do transmissor em relação ao nível do mar

h2s: altura do receptor em relação ao nível do mar

d: distancia entre eles (km).

Havendo a disponibilidade de informações relevantes sobre o ângulo de

desobstrução do terreno, a correção a ser adicionada à intensidade de campo é calculada

usando:

vJvJEtca ' dB (30)

onde,

fv 036,0' (31)

(32)

Sendo:

θtca: ângulo de desobstrução do terreno (graus)

f: frequência exigida (MHz).

O ângulo (θ) deve ser medido em relação à horizontal, sendo positivo se a linha que

tangencia o obstáculo está acima do horizonte e negativo caso contrário (Figura 7).

0,065v tca f

19

Figura 7 - Ângulo θ (a) positivo e (b) negativo utilizados na obtenção de θtca.

Fonte: [3].

É importante ressaltar que o ângulo θtca deve ser limitado entre 0,55° e 40º [9].

Pode-se observar a variação da correção com o θtca na Erro! Fonte de referência não

encontrada.).

PUBLICAÇÕES

Ainda não houve publicações, utilizando o método deste trabalho nesta etapa do

projeto.

ATIVIDADES A SEREM DESENVOLVIDAS NOS PRÓXIMOS MESES:

Não existe plano de trabalho para os próximos meses.

CONCLUSÕES:

Este trabalho apresentou brevemente os conceitos de propagação em espaço

livre, sobre o fenômeno de rádio propagação em terrenos mistos. Para a região

amazônica com uma área de densa vegetação e terrenos mistos (solo e rio) observou-se

que o modelo a princípio recomendado por abordar terrenos mistos foi o ITU-R

P.1546-5. Esse modelo pode ser usado para estudos em frequência de 30 MHz a 3000

MHz e com distância de 1 km a 1.000 km de separação entre as antenas. Esse modelo

20

apresenta curvas para as frequências de 100MHz, 600MHz e 1000MHz, variabilidade

local de 50%, percentual de tempo excedido de 1%, 10% e 50%, as alturas de antenas

transmissoras de 10 m, 20 m, 37,5 m,75 m, 150 m, 300 m, 600 m e 1200 m alturas de

antenas receptoras de 10 m para percursos marítimos e altura equivalente à altura

representativa da cobertura morfológica ao redor do local da antena receptora, sendo o

valor mínimo de 10 m, para percursos terrestres. O cálculo para os valores que não

sejam os valores nominais contidos na tabela é realizado por intermédio de

extrapolações ou interpolações logarítmicas dos valores tabulados.

Com as limitações desse projeto, a não aquisição dos instrumentos de medição não foi

possível seguir o plano de atividades e não obteve-se resultados significativos. Não foi

possível concluir a comparação dos resultados de medição com os resultados da

simulação. Portanto, com esse cenário optou-se encerrar o trabalho de pesquisa antes do

tempo estabelecido pelo plano de trabalho.

Na realidade a execução do plano de trabalho iniciou em 08/10/2014 e terminou em

18/03/2015, assim como a bolsa PIBIC que somente teve vigência no período

anteriormente mencionado.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

[1] MELO, Elmo V. Desenvolvimento de ambiente computacional dedicado à

caracterização e à medição do canal rádio-móvel não–seletivo em frequência na

faixa de UHF. 2007. 149 fls. Dissertação de mestrado (Engenharia Elétrica) –

Universidade de Brasília, Brasília. 2007.

[2] CARVALHO, Johnderson N. Propagação em áreas urbanas na faixa de UHF

aplicação ao planejamento de sistemas de TV digital. 2003. 121 fls. Dissertação de

Mestrado (Engenharia Elétrica) - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro

PUC-Rio, Rio de Janeiro. 2003.

[3] MAYRINK, Marco A. de S. Uma nova abordagem da recomendação ITU-R

P.1546 para a predição de cobertura em enlaces curtos sobre terrenos mistos. 2005.

76 fls. Dissertação de mestrado (Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Minas

Gerais. Belo Horizonte. 2005.

[4] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION. Method for point-to-area

predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3000 MHz. ITU-R

P.1546-5, 2013.

[5] FRIIS, H. T., A Note on a Simple Transmission Formula. Proceedings of the IRE,

volume 34, pp. 254-256, Maio 1946.

21

[6] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION. Method for Point to Point

Predictions for Terrestrial Services in the Frequency range 30 MHz to 3000 MHz. ITU-

R P.1546-3, 2001.

[7] PEREIRA, Marcelo B. Caracterização de filmes ópticos compósitos nano-

estruturados, inomogênios ou anisotrópicos, produzidos por troca iônica e pelo

método sol-gel. Tese de doutorado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul -

UFRGS. Porto Alegre. 2003.

[8] CAVALCANTI, João F. B. Medidas de Rádio Propagação em UHF em

Ambientes Suburbanos para TV Digital: Estudo de Cobertura para Recepção

Fixa. 2005. 135 fls. Dissertação de Mestrado (Engenharia Elétrica) - Pontifícia

Universidade Católica do Rio de Janeiro PUC-Rio, Rio de Janeiro. 2005.

[9] INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION. Method for point-to-area

predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3000 MHz. ITU-R

P.1546-5, 2013.

[10] Hata, M.; Empirical Formula for Propagation Loss in Land Mobile Radio Services.

IEEE Trans., VT-29, N 3, pp.317-325, 1980.

[11] ANATEL (Brasil). Anexo II da Resolução Anatel nº 398, de 7 de abril de 2005.

Recomendação ITU-R P.1546-1 - Método de previsões ponto-área para serviços

terrestres na faixa de frequências de 30 a 3000 MHz. Diário Oficial da União, Brasília,

19 abr. 2005.

[12] DA SILVA, Samara Pereira. Medidas de rádio propagação para tv digital na

cidade de belém: estudo de cobertura para recepção móvel. 2015. 125 fls. Trabalho

de conclusão de curso (Engenharia Elétrica) – Universidade Federal do Pará, Pará.

2015.

DIFICULDADES:

A princípio não houve dificuldade, mas quando foi para começar as campanhas

de medição não foi possível obter os equipamentos por falta de recurso. Com isso o

trabalho não progrediu nas etapas subsequentes.

PARECER DO ORIENTADOR:

O primeiro objetivo especifico do plano de trabalho é a realização de campanhas

de medidas nas faixas VHF (30-300MHz), UHF (300MHz-3GHz), SHF nas bandas S

22

(2-4GHz) e C (4-8GHz) em terrenos mistos, em terrenos mistos, como rio e solo, e com

vegetação densa.

Com base neste objetivo, outras metas subsequentes seriam alcançadas. No

entanto, o setup de recepção seria adquirido (como descrito no plano de trabalho) com

recursos do projeto intitulado “Proposta de Modelos de Rádio Propagação para Sistemas

Fixos e Móveis na Região Amazônica Baseado em Medições” aprovado no edital da

FAPESPA 007/2013 PROGRAMA PRIMEIROS PROJETOS - PPP -

FAPESPA/CNPQ.

Os recursos no valor de R$ 50.000,00 ainda não foram repassados apesar da

vigência do projeto durante estes dez últimos meses.

Segundo o plano de trabalho o aluno deveria cumprir as seguintes etapas:

1 - Estudo sobre o fenômeno de radio propagação em terrenos mistos e em terrenos com

vegetação densa.

2Realização de campanhas de medidas nas faixas de VHF (30-300MHz), UHF

(300MHz-3GHz), SHF nas bandas S (2-4GHz) e C (4-8GHz) em terrenos mistos e com

vegetação densa.

A etapa 1 com duração de três meses foi cumprida a medida que se estudou

alguns modelos capazes de predizer as características de propagação VHF, UHF e SHF.

A etapa 2, não foi realizada pela falta de recursos.

Acredito ser satisfatório o relatório apresentado pela bolsista que conseguiu

estudar modelos de predição. A etapa de realização de medidas não foi realizada em

virtude da dificuldade encontrada para conseguir os equipamentos necessários na

recepção do sinal digital. Fato que não possibilita a continuidade da Pesquisa.

A execução do plano de trabalho iniciou em 08/10/2014 e terminou em

18/03/2015, assim como a bolsa PIBIC que somente teve vigência no período

anteriormente mencionado.

23

INFORMAÇÕES ADICIONAIS

Sem informações adicionais.

DATA : _11_/_08_/2015

_________________________________________

ASSINATURA DO ORIENTADOR

____________________________________________

ASSINATURA DO ALUNO