FİİLİMSİLER: 1 İsim-fiiller:

Como comentamos na se¸c˜ao 1.1, um dos objetivos deste trabalho ´e a imple- menta¸c˜ao de um simulador DVB-T com os blocos necess´arios aos testes. Assim, os blocos que foram efetivamente implementados s˜ao:

• Modos 2K e 8K;

• Todos os modos de mapeamento QAM-uniformes; • Inser¸c˜ao das portadoras piloto;

• ITDF para obten¸c˜ao do sinal no tempo; • Inser¸c˜ao do prefixo c´ıclico.

N˜ao foram implementados os blocos anteriores ao mapeamento QAM por n˜ao serem necess´arios para a compara¸c˜ao de desempenho do equalizador pr´e- FFT que desejamos testar. Sistemas como esse s˜ao comuns na literatura t´ecnica, normalmente referidos como DVB-T n˜ao-codificado, e se prestam bem aos nossos

objetivos.

As constela¸c˜oes n˜ao-uniformes n˜ao foram implementadas por serem de apli- ca¸c˜ao demasiado espec´ıfica, pois visam aplica¸c˜ao em sistemas com transmiss˜ao hier´arquica. Al´em disso, n˜ao trariam nenhum ganho adicional ao nosso trabalho.

4

O CANAL DE TRANSMISS ˜AO

Vimos na se¸c˜ao 2.3 que n˜ao ´e preciso realizar as simula¸c˜oes de transmiss˜ao do sinal nas freq¨uˆencias de RF; mostramos que ´e poss´ıvel utilizar apenas o modelo complexo de canal em banda-base hbl. Veremos nesta se¸c˜ao quais os modelos

mais utilizados nas simula¸c˜oes, assim, sempre que usarmos os termos canal de

transmiss˜ao ou canal de comunica¸c˜ao estaremos nos referindo a hbl, mesmo que

utilizemos outros s´ımbolos mais convenientes para represent´a-lo. Iniciamos com uma r´apida introdu¸c˜ao e em seguida passamos `a descri¸c˜ao matem´atica.

Os primeiros modelos do mecanismo de a¸c˜ao do desvanecimento por multiper- curso se iniciaram na d´ecada de 50 e se aprimoraram ao longo da d´ecada de 60. O artigo escrito por Philip A. Bello [11] em 1963 ´e considerado um marco por re- sumir o conhecimento a esse respeito at´e ent˜ao. Trabalhos anteriores s˜ao citados tanto por Bello, nesse famoso artigo, quanto por John G. Proakis [1] (ver cap´ıtulo 14); quase todos tinham por finalidade modelar canais para comunica¸c˜ao al´em do horizonte, para estudos astronˆomicos ou para aperfei¸coamento do radar. Esses estudos cobriam uma larga faixa do espectro de RF, desde 3MHz at´e 30GHz, englobando desde canais de transmiss˜ao ionosf´erica at´e os de espalhamento tro- posf´erico [34]. Embora os meios de comunica¸c˜ao tenham desde ent˜ao evolu´ıdo bastante at´e a telefonia celular e redes de computadores sem fio, a teoria dos modelos tradicionais ainda ´e ´util e bastante utilizada com as devidas adapta¸c˜oes.

Com o r´apido avan¸co das comunica¸c˜oes digitais na d´ecada de 90, tanto fi- xas como m´oveis, percebeu-se a importˆancia de um profundo conhecimento do canal com desvanescimento, j´a que o tradicional canal puramente AWGN n˜ao mais satisfazia as necessidades. Entre os v´arios esfor¸cos realizados, destacam- se os da European Cooperation in the Field of Science and Technical Reasearch (COST), que resultaram em 1989 no projeto COST207 (Digital Land Mobile Ra- dio Communications) e em 1996 no COST231 (Evolution of Land Mobile Radio Communications). O projeto COST207 teve reflexos no desenvolvimento do sis- tema de telefonia celular digital DCS1800, e o COST231 no desenvolvimento do GSM, ambos utilizados na Europa [14].

A vasta utiliza¸c˜ao da comunica¸c˜ao pessoal, tanto por meio da telefonia celular quanto das redes de computadores sem fio, voltou as aten¸c˜oes tamb´em `a propa- ga¸c˜ao dos sinais nos interiores de residˆencias, escrit´orios e edif´ıcios. O artigo de H. Hashemi [35] realiza uma excelente revis˜ao bibliogr´afica da evolu¸c˜ao dos estu- dos at´e 1993; muitos dos resultados ali apresentados, e alguns posteriores, foram inclusos nos projetos COST231 e no mais recente COST259.

A teoria por tr´as de todos esses estudos n˜ao foge muito da apresentada no artigo de Bello [11], sendo acrescentados ao longo dos anos resultados de v´arias medi¸c˜oes de campo, novos modelos estat´ısticos [36] e novas t´ecnicas de simula¸c˜ao. No entanto, o modelo de canal WSSUS (Wide-Sense Stationary with Uncorrelated Scattering), j´a presente no artigo original de Bello, permanece at´e hoje como o mais utilizado na literatura t´ecnica.

Neste trabalho, usaremos o modelo WSSUS adaptado ao canal VHF/UHF, que ´e usado na transmiss˜ao de TV digital. Daremos especial aten¸c˜ao ao caso de desvanescimento lento, em que as caracter´ısticas do canal variam lentamente

com o tempo, um modelo bastante utilizado em recep¸c˜ao fixa. Os parˆametros s˜ao obtidos a partir de resultados de v´arios estudos dispon´ıveis em publica¸c˜oes t´ecnicas [15], [37], [38] e [39].

4.1

Classifica¸c˜ao do desvanescimento

Usaremos a nomenclatura do artigo de Bernard Sklar [34] de 1997, que con- sideramos um bom resumo do jarg˜ao t´ecnico comumente empregado ao se tratar de desvanescimento; n˜ao entraremos, no entanto, no grau de detalhe l´a apresen- tado. Iniciamos apresentando a figura 33, que reproduz a ´arvore de classifica¸c˜ao de desvanescimento introduzida nesse artigo e `a qual faremos referˆencia ao longo deste cap´ıtulo. Larga−escala Pequena−escala média Desvio da média Atenuação canal no tempo Variação do sinal no tempo Dispersão do desvio Doppler Domínio do Lento Domínio do atraso Domínio de freqüência Domínio do tempo Rápido Seletivo Plano Desvanescimento Fourier Fourier 1 2 4 5 9 7 8 3 6 11 12 13 14 10 Duais (*)

Figura 33: ´Arvore de classifica¸c˜ao do desvanescimento.

Como se vˆe na figura 33, o primeiro n´ıvel de classifica¸c˜ao divide os tipos de desvanescimento em de larga-escala e de pequena-escala. Os adjetivos larga e

em grandes regi˜oes e ao causado por pequenos deslocamentos. Como exemplo do primeiro, podemos mencionar a degrada¸c˜ao sofrida pelo sinal recebido por um usu´ario a 10km e sem visada direta da antena transmissora, em rela¸c˜ao ao sinal recebido por um outro usu´ario a 2km e com visada direta. Como exemplo do segundo, podemos citar as fortes varia¸c˜oes da qualidade do sinal observadas em um receptor com antena interna quando algu´em caminha pela sala onde se d´a a recep¸c˜ao. Ao contr´ario do que os nomes sugerem, em geral o desvanescimento de pequena-escala possui um efeito bem mais dram´atico sobre o sinal do que o de grande-escala.

O desvanescimento de grande-escala L(d) ´e caracterizado por dois parˆametros: a perda m´edia Lp(d) (bloco 2 na figura 33) e o desvio da m´edia χσ (bloco 3). A

perda m´edia ´e fun¸c˜ao da distˆancia entre o transmissor e o receptor, e o desvio da m´edia ´e uma vari´avel aleat´oria gaussiana de m´edia nula. Desta forma, temos:

L(d)¯¯

(dB)= Lp(d)

¯ ¯

dB+ χσ (4.1)

Note que χσ ´e uma gaussiana em decibel, logo L(d) possui distribui¸c˜ao log-

normal (veja Papoulis [40] p´agina 99). A m´edia Lp(d) ´e proporcional `a n-´esima

potˆencia da rela¸c˜ao entre a distˆancia do receptor ao transmissor e uma distˆancia padr˜ao d0, ou seja:

Lp(d) ∝

¡ d d0

¢n

A perda de referˆencia Lr(d0) ocorrida `a distˆancia d0 do transmissor ´e, em

podemos re-escrever (4.1) da seguinte maneira: L(d)¯¯ (dB) = Lr(d0) ¯ ¯ dB+ 10 · n · log ( d d0 ) + χσ

O desvio da m´edia χσ depende tanto da distˆancia ao transmissor quanto das

caracter´ısticas do ponto de recep¸c˜ao (relevo, altura da antena, visada direta ou n˜ao, etc...). Tanto a determina¸c˜ao de n quanto de χσ s˜ao complexas e envolvem

medi¸c˜oes no campo. Para o leitor interessado em mais detalhes, recomendamos recorrer `as referˆencias citadas em [34].

Observe que uma vez modelada a perda L(d), ela passa a representar um fator constante (lentamente vari´avel ) no tempo que n˜ao acrescenta grandes difi- culdades ao modelo do canal. Por exemplo, se estabelecermos que para um bom funcionamento dos receptores necessitamos de uma rela¸c˜ao sinal-ru´ıdo m´ınima de 15dB, podemos usar o modelo de perda para estimar a ´area atendida pelo transmissor. Em outras palavras, L(d) est´a mais diretamente associada ao pla- nejamento da transmiss˜ao do que propriamente ao desempenho do sistema em si. Por esse motivo, n˜ao ´e necess´ario consider´a-la no modelo de canal quando se est´a interessado em estudar apenas efeitos relativos1_{, como ´e o nosso caso. Assim,}

passamos a estudar nas pr´oximas se¸c˜oes o desvanescimento de pequena-escala, que ´e o respons´avel pelos fenˆomenos em que estamos interessados.

1_{Para evitar mal-entendidos, n˜ao estamos dizendo que a perda m´edia n˜ao ´e importante,}

apenas que estamos interessados em estudar os efeitos de multipercurso e desvio-Doppler, ambos independentes de L(d).