2 Modelos de propagação estatísticos




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2.4. Modelos de propagação estatísticos.

Tendo em vista a complexidade cada vez mais crescente dos modelos de propagação baseado em parâmetros físicos, a saída natural para a obtenção de previsões sobre quanto da potência de um transmissor alcança a antena de um receptor em sistemas sem fio, foi a obtenção de modelos de propagação baseados em estatísticas e técnicas heurísticas. Estes modelos são conhecidos também como modelos empíricos10ou heurísticos11. São obtidos a partir de um número muito grande de medidas de propagação em campo em função de diferentes condições ambientais e distâncias.

O primeiro modelo prático surgiu em 1968, através de um trabalho publicado por Okumura, (Okomura, 1968) que fazia uma estimativa da intensidade do campo na recepção em serviços móveis por terra, em freqüências de UHF e VHF. Mais tarde o modelo de Okumura foi estendido por Hata (Hata, 1980), dando origem a um modelo conhecido como modelo Okumura-Hata.

Na década de noventa surgiram os modelos de propagação de segunda geração, adaptados para sistemas multicelulares com visada do tipo NLOS e para cenários como a seguir:

  • Células com raio menor que 10 km e uma grande variedade de terrenos

  • Antenas de recepção direcionais do tipo beirada-de-janela ou telhado com altura entre 2 a 10 m

  • Antenas na estação base com altura entre 15 a 40 m

No inicio deste milênio assistimos ao aparecimento de uma grande variedade de modelos de propagação, cada qual com ênfase centrada em um ou mais fenômenos físicos. Os principais fenômenos físicos que caracterizam um canal de RF, conforme (COST et al., 2003), são:

  • Path Loss ou, perda de caminho, que pode ser por caminho direto ou por caminho em zona de sombra (shadowing) devido a difração.

  • Multipath Delay Spread ou, espalhamento de atraso devido a caminhos múltiplos

  • Fading ou, característica de desvanecimento do sinal devido a caminhos múltiplos.

  • Doppler spreed ou, espalhamento de freqüência devido a efeito Doppler

  • Co-channel interference ou, interferências de canais de mesma freqüência em células próximas ou afastadas.

Um modelo de propagação pode ser definido, levando em conta um ou mais desses parâmetros, dependendo do grau de precisão e da resolução para os resultados desejados. Na figura 2.18 mostram-se os resultados de três modelos de propagação hipotéticos, com complexidade crescente, que se traduz também por uma resulução crescente dos gráficos.

Chamamos a atenção para o fato de que os parâmetros que caracterizam um modelo de propagação são aleatórios e, por tanto, somente é possível uma caracterização estatística do modelo de propagação. Tipicamente devem ser especificados o valor médio e a variância dos parâmetros. Os modelos de propagação que analisaremos são para redes celulares fixas com portabilidade das MS (Móbile Station). Os diferentes tipos de células, quanto ao raio (d) máximo e mínimo, a sua localização e a altura da antena da BS (Base Station), são listadas na Tabela 2.3

Tabela 2.2 – Caracterização dos diferentes tipos de células em modelos de propagação

Tipo de célula

Raio típico da célula (d)

Localização da célula

Altura (ht) da antena da BS

Macro célula grande

1 km a 30 km

Externo

Todas edificações na vizinhança são inferiores à altura da antena

Macro célula pequena

0,5 km a 3 km

Externo

Algumas edificações na vizinhança são superiores à altura da antena da BS

Micro célula

Até 1 km

Externo

Altura da antena da BS; abaixo da altura média dos telhados

Pico célula

Até 500 m

Externo ou

interior

Altura da antena; abaixo do telhado

Um dos Modelos de propagação mais utilizado é o modelo de Path Loss (PL), ou perda de caminho. Este modelo visa estimar a potência do sinal recebida (Pr) por uma MS (Móbile Station), em função da distância (d) e da potência transmitida (Pt) pela BS (Base Station). O modelo de propagação tenta prever o quanto da potência do sinal transmitido chega à antena do receptor, em função da distância, do meio ambiente por onde o sinal se propaga, e dos obstáculos que enfrenta ao longo do caminho como; árvores, edifícios, montanhas, casas etc.



Figura 2.18 –Gráficos de três modelos de propagação hipotéticos em função do log10 da potência relativa (Pr/Pt) em função do log10 de d, conforme [Goldsmith2005].

(a) Modelo Path Loss,

(b) Modelo Path Loss + Shadowing e

(c) Modelo Path Loss + Shadowing + Multipath


2.4.1. Modelo Okumura-Hata

Em 1968, Okumura realizou na cidade de Tóquio uma série de medidas visando obter curvas de atenuação entre estação base e estação móvel, na faixa de UHF e VHF, em aplicações do tipo móvel terrestre (Okomura et al., 1968). O modelo adota como estratégia para a obtenção dos valores de perda, gráficos empíricos obtidos a partir de um grande número de medidas.

Em 1980, Hata (Hata, 1980) desenvolveu uma expressão matemática que se aproximavam dos dados gráficos experimentais de Okumura. Neste modelo Hata define a perda ao longo do caminho, ou Path Loss (PL), em um ambiente suburbano, em função da distância d [km], da freqüência fc [MHz], da altura ht [m] da antena da estação base (BS) e da altura hr [m] da estação móvel (MS), expresso por:

(2.43)

O fator a(hr) nesta expressão leva em conta a altura da antena da estação móvel além da freqüência e é dado por



Para ambientes suburbanos foi desenvolvida a seguinte expressão

(ambiente suburbano) (2.44)

Um novo refinamento do modelo Okumura-Hata permite aplicar o mesmo também em ambientes rurais

(ambiente rural) (2.45)

O modelo Okumura-Hata foi largamente aplicado em sistemas celulares de primeira geração. O modelo foi concebido para células grandes e para alturas da antena da BS acima da altura dos prédios. As expressões (2.43), (2.44) e (2.45) das perdas de caminho são para áreas urbanas, suburbanas e rurais respectivamente, e os valores dos demais parâmetros devem se situar dentro das seguintes faixas de valores:

Freqüência da portadora fc : 0,5 GHz a 1,5 GHz

Altura ht da antena da BS: >30 m

Altura hr da antena da EM: 1 m a 10 m

Disância d: 1 km < d < 10 km (macro células)


2.4.2. Modelo COST-231 Hata

O modelo Okumura Hata foi estendido pelo projeto europeu COST-231 [Refe ano], dando origem ao modelo COST-231 Hata. É um dos modelos de propagação mais citados e utilizados em sistemas celulares de telefonia e de redes sem fio como o WiMax. As principais mudanças deste modelo em relação ao modelo Hata-Okumura foram; a introdução na expressão (2.43) do fator Cm e do parâmetro a(hr) definidos para dois ambientes de propagação; urbano e suburbano. Desta forma temos que a expressão do PL será dada por

(2.46)

Nesta expressão, o fator a(hr) e o parâmetro Cm podem assumir dois valores, dependendo do ambiente de propagação considerado (Abhayawardhana 2005).

Assim, em ambientes urbanos, temos que

e Cm = 3dB

Já em ambiente suburbanos, temos que

e Cm = 0

O modelo Cost-231 Hata é previsto para macro células, pequenas e grandes (confira tabela 2.3) As faixas de valores dos demais parâmetros são:

Freqüência da portadora fc : 1,5 GHz a 2 GHz

Altura ht da antena da BS: 30 m a 300 m

Altura hr da antena da MS: 1 m a 10 m

Disância d: 1 km a 20 km

O modelo COST-231 Hata não apresenta bons resultados quando aplicado a redes WiMAX com células pequenas e freqüências acima de 2 GHz.

2.4.3 Modelo COST-231 Walfisch-Ikegami

O projeto europeu COST desenvolveu também, através da ação COST-231 um outro modelo de propagação, baseado em trabalhos relacionados de (Walfisch 1988) e (Ikegami 1984). O modelo contempla principalmente o ambiente urbano e suburbano para micro células e macro células pequenas (confira Tabela 2.3).

O modelo COSTA-231 W-I leva em conta parâmetros de um ambiente urbano como: altura dos prédios (hroof), largura (w)das ruas, separação (b)dos prédios, e a orientação das ruas em relação ao caminho de propagação direto (). Todos estes parâmetros podem ser conferidos na figura 2.19.




Figura 2.19 – Os três principais componentes de propagação (Lo, Lmsd, Lrts) do modelo COST-231 W-I baseado em (Ikegami 1984)

Matematicamente o modelo COST-231 W-I é representado por três termos

(2.47)

PL0 = perda de potência no espaço livre

PLrts = perda por difração no topo do telhado para a rua (roof top to street refraction)

PLmsd = perda por espelhamento múltiplo (multi-screen diffraction loss)

A perda por propagação ne espaço livre é dado por

, em que d é em [km] e fc em [MHz].

A perda de potência por difração no telhado para a rua (roof to street diffraction)

, com hroof > hr

Nesta expressão w é em [m], fc em [MHz] e hr é em [m] e PLori é a perda devido à orientação da rua em relação ao caminho direto () e hr=hroof - hr.

para 0o    35o

para 35o    55o

para 55o    90o

A perda por espelhamento múltiplo (multi-screen diffraction loss) é dada por

(2.48)

Nesta expressão d é em [m], fc em [MHz] e b em [m]. O fator PLbeh (base excess high) representa um ganho devido ao excedente de altura da antena da EB em relação à altura hroof dos prédios e é expresso por

, desde que ht > hroof, se não, PLbeh=0

As demais constantes da expressão (2.44) são definidas na tabela 2.4

Tabela 2.3 – Definição das constantes da expressão (2.48)


ka



Desde que ht > hroof



Desde que d 0,5 km e ht hroof



Desde que d < 0,5 km e ht hroof

kd



Desde que ht > hroof



Desde que ht  hroof


kf



Para cidades de tamanho médio e áreas suburbanas poucas arvores



Para centros metropolitanos


O modelo COST-231 W-I está limitado aos seguintes intervalos de variação para os seus parâmetros:

Freqüência da portadora fc : 0,8 GHz a 2 GHz

Altura ht da antena da BS: 4 m a 50 m

Altura hr da antena da MS: 1 m a 3 m

Distância d: 0,02 km a 5 km

2.4.4. Modelo de Erceg para ambiente suburbano

O modelo a seguir foi proposto por Erceg (Erceg 1999). O modelo estima as perdas do sinal em função de um ambiente suburbano, freqüência da portadora de 1,9 GHz e antena de recepção com altura próxima de 2m e é definido como

para d >d0 (2.49)

Nesta expressão temos que:

, onde  é o comprimento de onda em metros.

: é o expoente de Path Loss. , em que ht é a altura da antena da estação base, entre 10 a 80 m.

d : distância entre a estação móvel e a estação base e d0 = 0,1 km é um fator de normalização

Os parâmetros a, b, c são constantes que dependem do tipo de terreno e são listados na tabela 2.4 a seguir.

Tabela 2.4 - Tipos de Terrenos utilizado no modelo de Erceg

Parâmetro

Terreno tipo A

Montanhoso com média densidade de árvores

Terreno tipo B

Intermediário entre tipo A e B

Terreno tipo C

Plano com média densidade de arvores

a

4,6

4

3,6

b

0,0075

0,0065

0,005

c

12,6

17,1

20

s : representa o efeito de sombreamento do sinal, medido em dB. O parâmetro s segue uma distribuição do tipo lognormal e o valor do desvio padrão de s está entre 8,2 a 10,6 dB, dependendo do terreno. O modelo de Erceg está definido para três tipos de terrenos suburbanos e a sua aplicação está limitada aos seguintes intervalos de variação dos seus parâmetros:

Freqüência da portadora fc : 1,9 GHz a 2 GHz

Altura ht da antena da BS: 10 m a 80 m

Altura hr da antena da MS: 2 m a 10 m

Distância d: 0,1 km a 8 km (macro células pequenas)

2.4.5. Modelo SUI ou Erceg modificado

O modelo de Erceg, definido pela relação (2.49), sofreu modificações para atender também freqüências diferentes de 1,9 GHz e alturas de antenas de recepção entre 2 a 10 m através de termos de correção adicionais (Erceg et al., 1999a). A expressão geral para o PLmodificado ficou então

(2.50)

Nesta expressão PL é dado pela relação de Erceg (2.49) e ∆PLf e ∆PLh correspondem aos termos de correção da freqüência da portador fc e da altura da antena de recepção hr respectivamente e são definidos como a seguir.

, onde fc é a freqüência da portadora em MHz

O termo de correção para a variação da altura da antena de recepção varia conforme o terreno

, para terrenos do tipo A e B e

, para terrenos do tipo C

Com estas extensões o modelo de Erceg pode ser aplicado para três tipos de terrenos e intervalos de variação dos seus parâmetros com os seguintes valores:

Freqüência da portadora fc : 1,9 a 3,5 GHz

Altura ht da antena da BS: 10 a 80 m

Altura hr da antena da MS: 2 m a 10 m

Distância d: 0,1 a 8 km (macro células pequenas)

Para concluir, na Tabela 2.5 foram resumidas as principais características dos cinco modelos de propagação vistos até aqui. Observa-se que todos os modelos se restringem, praticamente, à previsão da potência que pode ser esperado na antena de recepção considerando-se somente parâmetros como: a freqüência de operação, distância, altura das antenas e o tipo de terreno. Certamente estes não são os únicos parâmetros que afetam um canal.

Tabela 2.5 – Resumo das principais características dos modelos de propagação para sistemas sem fio fixos.




Okumura Hata (1980)

Cost 231 Hata (1990)

Cost 231 Walfisch Ikegami (1990)

Modelo de Erceg/SUI (1999)

Freqüência

[GHz]

0,5 a 1,5 GHz

1,5 a 2,0 GHz

0,8 a 2 GHz

1,9 GHz

Altura Antena

BS [m]

>30 m

30 a 200 m

4 a 50 m

10 a 80 m

Altura Antena

MS [m]

1 a 10 m

1 a 10 m

1 a 3 m

2 m

Distância

[km]

1km

1 a 20 km

0,2 a 5 km

0,1 a 8 km

Tipo de célulaes

Macro células

Células médias a Macro células

Micro células a células pequenas

Macro células

(suburbano)

Tipo de Terreno

Urbano

(Estendido também para ambiente suburbano e rural)

  1. Cidades médias, área urbana

  2. Centros metropolitanos

    • Espaçamento entre Edificios: 50 m

    • Largura ruas: 30 m

    • Intersecção das ruas a 900

A: Montanhoso alta densidade de árvores

B: Intermediário

C: Plano, média densidade de arvores.

2.4.6 O fenômeno dos caminhos múltiplos (multi-path)

Sistemas sem fio estão sujeitos a um fenômeno de propagação conhecido como caminhos múltiplos (multi path, em inglês), que são causados principalmente por reflexões múltiplas em obstáculos ao longo da trajetória de propagação do sinal entre o transmissor e receptor. O fenômeno se acentua em ambientes onde os obstáculos de propagação possuem dimensões da ordem do comprimento de onda da portadora e quando a estação de recepção é móvel.

Tendo em vista que a o número de sinais que chegam ao receptor através dos caminhos múltiplos é completamente aleatória, este fenômeno só pode ser descrito de forma estatística. Os modelos de propagação vistos até aqui nos permitem obter uma estimativa da perda média da potência do sinal ao longo de um caminho até uma determinada localização e os modelos de propagação levavam em conta somente parâmetros físicos determinísticos. Para modelar os efeitos causados pelo fenômeno de múltiplos caminhos, os modelos de propagação deverão utilizar parâmetros estatísticos para sua descrição.

O fenômeno dos caminhos múltiplos explica três tipos de distorções, que são observadas em relação à soma dos diferentes sinais que chegam à antena do receptor de um sistema sem fio:

1. Desvanecimento do sinal (fading, em inglês),

2. Espalhamento de atraso do sinal

3. Efeito Doppler.

Apresentaremos a seguir uma descrição de cada um a destas distorções e como podem ser levados em conta em modelos de propagação estatísticos de um canal.

Desvanecimento. O desvanecimento de um sinal é causado pela soma destrutiva (ou construtiva) de vários sinais que chegam à antena por caminhos diferentes, ou seja, apresentam diferenças de fase tais que a soma entre eles é destrutiva ou construtiva. Na figura 2.20(a) é apresentada como exemplo a soma destrutiva de dois sinais idênticos, defasados entre si de um ângulo θ.

Tomando-se como base o tempo de duração de um símbolo de modulação o desvanecimento pode ser classificado como desvanecimento lento quando o tempo de variação do sinal na antena é muito mais lento que a duração de um símbolo de modulação e de desvanecimento rápido quando for da ordem do tempo de duração de um símbolo de modulação. Na figura 2.20 (b) mostra-se o gráfico correspondente a um desvanecimento rápido e lento de um sinal na entrada do receptor. O desvanecimento rápido é causado principalmente pela mobilidade da MS, que provoca mudanças rápidas nos caminhos múltiplos.

O desvanecimento pode ser classificado também como desvanecimento plano e desvanecimento seletivo. No primeiro caso todas as freqüências do sinal recebido são afetadas simultaneamente e de forma igual. No desvanecimento seletivo, algumas componentes espectrais do sinal variam de forma diferenciada em relação a outras.

O desvanecimento de um sinal de banda estreita que chega à entrada de um receptor, pode ser caracterizado pela função de distribuição cumulativa de Rice. O parâmetro chave desta distribuição é o fator K, que é definido como a razão entre a componente de potencia que chega diretamente no receptor (sem espalhamento) e a potencia que foi espalhada e que chega através de múltiplos caminhos ao receptor.



O fator K pode ser expresso tanto na forma linear como em [dB]. Grosso modo, considerando-se o fator K expresso na forma linear, podemos dizer que quando o valor do K for zero, estamos diante de um canal NLOS com desvanecimento tipo Rayleigh. Quando o fator K for grande (0desvanecimento é do tipo Riceano. No caso extremo, com K=, estamos diante de um canal unicamente afetado por ruído do tipo AWGN (Additive White Gaussian Noise), isto é, não há caminhos múltiplos.



Figura 2.20 – Desvanecimento de um sinal: (a) Exemplo de soma destrutiva de dois sinais idênticos, porém defasados de um ângulo θ. (b) Gráfico do desvanecimento lento e rápido de um sinal devido a caminhos de propagação múltiplos em um ambiente urbano.

O desvanecimento de Rice corresponde a uma situação em que, além de múltiplos caminhos indiretos (NLOS), temos também um caminho direto LOS. O desvanecimento de Rayleigh ocorre quando a potência do sinal é formada principalmente pelos sinais secundários (NLOS) dos múltiplos sinais indiretos que chegam ao receptor e não há um sinal dominante direto LOS. O modelo de Rice se aplica melhor a ambientes internos de prédios, enquanto o modelo de desvanecimento de Raileigh se aplica melhor a ambientes externos.

Segundo (Greenstein, 1999), pode-se estimar o fator riceano K de forma empírica através da expressão:

K = Fs.Fh.Fb.K0.d.u (2.51)

O fator K nesta expressão é dado na forma linear (não em dB) e os diferentes parâmetros desta expressão estão definidos na Tabela 2.6.


Tabela 2.6 – Parâmetros da expressão (2.51) para obtenção empírica do fator riceano K

Parâmetros

Descrição

Valores

Fs

Fator sazonal

Fs=1 verão (folhas) e Fs = 2,5 inverno (sem folhas)

Fh

Fator altura da antena

h: altura antena em metros

Fb

Fator ângulo b do feixe da antena

b: em graus

K0, 

Coeficientes de regressão

K0 = 10 e  = -0,5

u

Variável lognormal

Valor médio 0 dB e desvio padrão 8,0 dB

d

Distância entre antenas

Unidade; quilômetros

Espalhamento de atraso do sinal. Em ambientes urbanos e suburbanos o sinal emitido no transmissor ao se propagar sofre múltiplas reflexões dando origem a um número aleatóirio de sinais secundários (refletidos). Os sinais refletidos, devido aos múltiplos caminhos que estes sinais percorrem, ao chegarem ao receptor apresentam um perfil de atraso. Um modelo muito utilizado para simular este perfil de espalhamento de atraso é o modelo apresentado em (Erceg et al. 1999a). O modelo é representado por um perfil que possui um formato denominado de forma pico-mais-exponencial (spike-plus-exponential), como está representado na figura 2.20. Para antenas direcionais, o perfil de atraso é caracterizado por , o valor médio quadrático de todo o espalhamento do perfil de atraso é definido por:

(2.52)

Nesta expressão temos que:

e j é a j’ésima componente do perfil de atraso,

Pj = (potência da j’ésima componente)/(potência total de todos os componentes)

O formato do perfil de atraso foi modelado pela forma spike-plus-exponential, que pode ser expressa por: .

Neste modelo A, B e , são determinados experimentalmente.

O espalhamento Doppler. Este espalhamento é observado em relação à freqüência da portadora e é causado principalmente pela mobilidade do terminal do usuário em relação à estação base fixa, já que desta forma aumentam os múltiplos caminhos. Fatores como; a velocidade do vento, as folhas das arvores, o tráfego e a freqüência da portadora também influenciam no efeito Doppler.

A função densidade de potência espectral Doppler (PSD) pode-se representar empiricamente por duas componentes; uma fixa e outra variável. A parte fixa da PSD é representada por um impulso de Dirac situado em f=0 Hz. Em canais sem fio fixos, a parte variável do espectro Dopller é essencialmente distribuída em torno da freqüência f=0 como é mostrado na figura 20. O formato arredondado da PSD pode ser utilizado como uma aproximação grosseira da função PSD Doppler real. A vantagem desta abordagem é o fato de que a maioria dos simuladores de canais de RF utiliza este tipo de aproximação.



Figura 21 – Forma arredondada aproximada da função PSD Doppler

A parte variável da PSD pode ser aproximada pela seguinte expressão matemática:

e definimos (2.53)

A expressão (2.52) é parametrizada em relação a uma freqüência Doppler máxima f m

2.4.7. Modelos de Canais Stanford University Ínterim (SUI)

Com o surgimento da primeira rede metropolitana sem fio, a partir de 2002, o estudo de modelos de propagação para estes canais foi intensificado, principalmente com os trabalhos do grupo do IEEE como (ERCEG et al., 2001) e (ERCEG et al. 2003). A partir desses trabalhos surgiu um conjunto de seis modelos de canais, representando três tipos diferentes de terrenos e uma grande variedade de espalhamentos, tais como o de Doppler, o espalhamentos de atraso e condições de transmissão predominantes LOS ou NLOS, como pode ser observado na Tabela 2.7.

Nos modelos de canais SUI (Stanford University Ínterim) adotou-se a mesma classificação de terrenos do modelo de Erceg (Erceg, 1999) que é apresentada na Tabela 2.4. Analisaremos a seguir como esses novos parâmetros, que são causados principalmente pelos múltiplos caminhos de propagação, tais como; o espalhamento de atraso, o desvanecimento e o efeito Doppler, são modelados nos modelos de canais SUI.

Tabela 2.7 – Características dos seis modelos de canais SUI

Tipo de Canal

Tipo de Terreno

Espalhamento Doppler

Espalhamento de atraso

Componente LOS

SUI-1

C

Baixo

Baixo

Alto

SUI-2

C

Baixo

Baixo

Alto

SUI-3

B

Baixo

Baixo

Baixo

SUI-4

B

Alto

Moderado

Baixo

SUI-5

A

Baixo

Alto

Baixo

SUI-6

A

Alto

Muito alto

Baixo

A estrutura genérica do modelo de canal SUI é mostrada na figura 2.22. Esta estrutura é conhecida como filtro FIR (Finite Impulse Response), que é baseado numa linha de atraso com derivações (tapped delay line) com fatores de multiplicação independentes e cujas saídas são somadas formando o sinal de saída do canal. Esta arquitetura é conhecida também como filtro transversal com variação linear no tempo. Chamamos a atenção de que este mesmo tipo de arquitetura é utilizado também em sistemas MIMO, como pode ser observado na secção 2.2.5.

Na simulação dos canais SUI o sinal de entrada é formado por uma matriz em que cada elemento desta matriz corresponde a uma componente do sinal de entrada. Desta forma pode-se adicionar facilmente ao canal também o ruído e a interferência próprios do canal.



Figura 2.22 - Estrutura genérica para o modelo de canal SUI baseada em um filtro FIR (Finite Impulse Response) com três derivações.

Cada componente do sinal é aplicado a uma linha de atraso com três derivações, espaçadas no tempo por τ1, τ2, e τ3, enquanto os ganhos nestes pontos são ajustados de acordo com a distribuição de Rice ou Rayleigh, representados por r1(t), r2(t) e r3(t). O produto destas multiplicações é somado e o resultado constitui os diferentes componentes da matriz de saída do sinal.

São definidos ao todo seis diferentes tipos de canais SUI, que representam seis distintas situações de um canal real, todos, porém estão inseridos em um cenário formado por um conjunto de parâmetros como a seguir:

Tamanho da célula

7 km

Altura da antena da BTS

30 m

Altura da antena de recepção

6 m

Largura do feixe da antena da BTS

1200

Largura do feixe da antena de recepção

Omni direcional (3600)

Condição 1: somente polarização vertical

Condição 2: 90% de cobertura com 99,9% de disponibilidade

Apresenta-se a seguir como exemplo, na Tabela 2.8, as características do canal SUI n. 3. Maiores detalhes sobre os modelos de canais SUI podem ser obtidos em (Erceg, 2001) e (RAJ 2007). Antes de usar um modelo SUI, o fator de normalização especificado deve ser adicionado em cada tap para que a potência total chegue em o dB. O efeito Doppler é introduzido através do parâmetro da freqüência máxima e o atraso através de rms , especificado pela expressão (2.51).

O fator de redução de ganho (GFR) corresponde à redução da potência média total para uma antena com feixe de 30o, quando comparado a uma antena omni-direcional. Se forem usadas antenas com feixe de 30oo valor do GRF especificado deve ser somado à perda de caminho.

Os fatores K são especificados em valores lineares, não dB. São mostrados os valores de K correspondentes a cobertura de 90% e 75% da célula, isto é , 90% e 75% das localizações da célula possuem fator K maior ou igual ao fator K especificado respectivamente.

Tabela 2.8 – Exemplo de parametrização do modelo de canal SUI – 3




Tap 1

Tap 2

Tap 3

Unidades

Atraso

0

0,4

0,9

μs

Potência (omni)

Fator K (90%)

Fator K (75%)

0

-5

-10

dB

1

0

0

-

7

0

0

-

Potência (300 ant.)

0

-11

-22

dB

Fator K (90%)

3

0

0

-

Fator K (75%)

19

0

0

-

Doppler

0,4

0,3

0,5

Hz

Correlação de antena:ENV = 0,4

Fator de redução de ganho (GRF) = 3 dB

Fator de normalização: Fomni: -1,5113 dB e F30 =-0,4532 dB

Tipo de Terreno: B

Atraso com antena omni dir.: τrms = 0,264 μs e fator K total: K=0,5 (90%) e K=1,6 (75%)

Atraso com antena dir. 300.: τrms = 0,123 μs e fator K total: K=2,2 (90%) e K=7,0 (75%)

Existem diversas realizações em software para simular os modelos de canais SUI. Uma das implementações para a simulação dos canais SUI mais utilizadas é a que utiliza como ferramenta o MATLAB,
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