SEGUNDA LISTA DE SISTEMAS MÓVEIS E CELULARES

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LISTA DE SISTEMAS MÓVEIS E CELULARES
1 - Explique a escolha de um modelo de propagação para um bom planejamento celular
R: Para escolher um modelo de propagação deve-se atentar primeiramente para o processo de planejamento no qual se inclui: 
· As necessidades de ampliação; 
· Densidade demográfica;
· Taxa de uso do assinante; 
· Exigência do tráfego grau de serviço; 
· Método de acesso; 
· Alocação do espectro; 
· Necessidade de cobertura. 
Ou seja deve-se fazer um estudo do lugar onde será implantado o modelo pois as características dos locais são diferentes e são essas características que irão dizer qual o melhor modelo para se ter um melhor planejamento.
2 - Fale sobre os modelos:
a) Okumura:
O modelo de Okumura é um modelo empírico baseados em testes feitos no Japão cobrindo vários tipos de ambientes nas frequências de 150-1920 MHz, ou em casos extremos de 3000 MHz. Este modelo foi publicado em 1968 e desenvolvido para células com raio de 1 a 100 km e para alturas da antena de transmissão e recepção entre 30 – 1000 m. O modelo de Okumura leva em consideração parâmetros como o tipo de ambiente e a irregularidade do terreno. 
Este modelo abrange diversos tipos de ambientes: áreas urbanas e suburbanas, áreas rurais e características do terreno, tais como, percurso inclinado, relevo irregular e trajetos mistos (terra-mar). Esse método de cálculo é obtido através de gráficos e alguns fatores de correção são usados para obter um melhor resultado.
A expressão básica da perda de propagação dada pelo Okumura está representada pela Equação abaixo: 
Onde L0 é a perda de propagação em espaço livre, definida como a razão entre a potência recebida Wr e a potência transmitida Wt.
A perda em dB é dada pela Equação:
A função A(f,d) corresponde a uma atenuação adicional média, para áreas urbanas. E esse valor é obtido a partir da “figura a” e o Garea também é um fator de correção em função da frequência para áreas suburbana, quase aberta e aberta (rural) é dada pela “figura b” abaixo.
b) Okumura-Hata:
O modelo empírico que serve atualmente de padrão foi proposto por Okumura em 1968, baseado em medidas na banda [150, 2000] MHz. Okumura apresenta os resultados em forma de curvas, posteriormente, Hata em 1980 estabeleceu expressões que aproximam algumas dessas curvas.
Foram realizados dois testes em larga escala entre 1962 e 1965 com várias estações emissoras transmitindo em várias bandas numa grande variedade de ambientes de propagação, tentando explorar os fatores fundamentais que influenciam a propagação desde a morfologia do terreno à existência de edifícios, orientação de ruas, existência de superfícies abertas, superfícies aquáticas, etc.
 
O Modelo Hata é válido somente dentro dos seguintes parâmetros:
 
 
Sendo que para o uso do modelo proposto em ambientes urbanos devemos seguir a expressão:
	
Uma vez que hm é a altura da antena do terminal móvel e para isso devemos calcular a sua correlação, f é frequência em MHz utilizada, hb é a altura da antena na estação rádio base e d é a distância em relação do terminal ao sistema irradiante.
 
	
	
 
Já para calcularmos em relação aos ambientes suburbanos devemos decrementar o valor calculado no ambiente urbano, através da seguinte expressão:
 
	
	[12]
 
Do mesmo modo temos a expressão para ambientes rurais:
 
	
	[13]
 
Este modelo é amplamente utilizado para as redes celulares na banda de 800 MHz / 900 MHz. Como outras redes começam a operar em 1800 MHz / 1900 MHz, o modelo Hata foi modificado pela Europeia COST, para se adaptar a estas novas faixas de frequência, sendo muitas vezes referido como o Modelo COST-231 Hata.
 Na figura abaixo, seguem as curvas de Pathloss do modelo Okumura-Hata, utilizando um software de simulação desenvolvido para analisar as características de cada um destes modelos.
	Curvas de Pathloss no modelo Okumura-Hata (vermelho=Rural, azul=Urbano).
 
Da mesma forma, podemos plotar os gráficos anteriores em forma de área e introduzir o sistema de modulação adaptativa que modifica a taxa do terminal móvel a fim de garantir a conectividade, conforme mostrado na figura 1.
 
	Figura 1: Modelo de Hata para dois tipos de ambiente rural e urbano.
 
 
c) Walfisch e Bertoni
Para predizer a intensidade média do sinal recebido, o modelo desenvolvido por Walfisch e Bertoni leva em consideração a difração nos topos dos prédios, bem como a influência da altura dos mesmos. A perda total de propagação é composta de três fatores distintos, a saber, a perda do espaço livre, a perda por difração no topo dos prédios e a perda de difração em uma série de prédios no caminho entre a estação base e a estação móvel. A perda de propagação em dB é dada por:
Onde:
L0 - perda do espaço livre
Lrts - perda por difração no topo dos prédios 
Lms - perda por difração devido a uma série de prédios
As equações para cada termo são dadas a seguir: 
A figura 2 abaixo ilustra a geometria usada no modelo de Walfisch e Bertoni, sendo:
 
R – distância da base até o prédio mais próximo do móvel;
H – altura da base acima dos prédios; 
h – altura média dos edifícios; 
D – espaçamento médio dos edifícios; 
hm – altura do móvel.
Figura 2 - Geometria do Modelo Walfish e Bertoni.
d) Ibrahim-Parsons:
O modelo de Ibrahim - Parsons foi desenvolvido a partir de uma série de medições realizadas na cidade de Londres, com antenas das estações base na altura de 46m. As frequências usadas na determinação do modelo foram de 168, 445 e 900 MHz e as medidas foram analisadas em quadrículas de 500 m x 500 m.
Duas aproximações foram realizadas: 
Modelo Empírico: foi desenvolvida uma expressão para a perda de propagação, baseada em regressão linear. A expressão obtida foi:
Sendo: 
U - grau de urbanização, que é a porcentagem da área ocupada por prédios com quatro ou mais andares. 
L - fator de utilização do terreno, que representa a porcentagem da área ocupada por prédios, independentemente do tamanho dos mesmos.
H - diferença de altitudes médias entre as quadrículas.
K = 0.087U - 5.5 para áreas altamente urbanizadas, caso contrário K=0.
 
Modelo Semi-empírico: Esse modelo tem como base a equação do modelo de terra plana. O modelo considera a perda de propagação como a soma entre a perda no modelo de terra plana (que prevê uma atenuação com o inverso da quarta potência da distância), e uma perda em excesso denominada β. Os valores de β estão relacionados com os fatores de ambiente urbano e são determinados a partir da equação abaixo:
O valor de K segue a equação acima somente em áreas altamente urbanizadas, caso contrário assume o valor nulo. O parâmetro β corresponde a um fator de ajuste do modelo terra-plana. 
A equação geral do modelo semi-empírico é:
e) Modelo de Ikegami-Walfisch
 
O COST 231 também desenvolveu um modelo que conjuga os modelos de Ikegami e de Walfisch-Bertoni com os resultados de medidas realizadas na cidade de Estocolmo. O modelo assume o pressuposto de que apenas há o ambiente urbano.
 A grande inovação do modelo do COST 231 está relacionada com a consideração de fenômenos de propagação guiada quando existe linha de vista entre a estação-base e o móvel na direção de uma rua cercada por edifícios diferentemente da propagação em espaço livre. Nos outros casos, o modelo COST 231 Walfisch-Ikegami é composto por três termos e restringido pela atenuação de espaço livre: o primeiro termo representa a atenuação de espaço livre, o segundo termo a atenuação por difração e dispersão no topo dos edifícios (roof-top-to-street diffraction and scatter loss) e o terceiro a atenuação já ao nível das ruas devido às múltiplas difrações e reflexões que ocorrem (multi-screen diffraction loss).
 
A atenuação por Pathloss é dada por:
 
	
 
Onde, Lfs é a perda de espaço livre, Lrts é a perda por difração do último andar para a rua, e Lmsd é a perda por multipercurso.
 Para os parâmetros típicos como: altura da antena da Base Station (ERB) = 12,5 m, altura média das construções = 12 m, largura média das construções = 25 m, alturada antena da Mobile Station (celular) = 1,5 m, abertura da antena = 30º, e em um centro metropolitano, podemos simplificar a equação:
 
	
	
 
Neste modelo, a difração é assumida como estando no modelo principal de propagação, e ele somente é válido para os seguintes ranges dos parâmetros:
 
 
Este modelo tem sido verificado na prática nas bandas que compreendem as faixas da telefonia celular, entre 900 MHz e 1800 MHz e distâncias compreendidas entre os 100 m e 3 km. O modelo Walfish-Ikegami aplica-se a pequenas células.