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PUC-CAMPINAS CEATEC ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES Antenas e Propagação de Sinais Projeto 02 PROJETO DE ENLACE RÁDIO PONTO A PONTO Cristiano Felipe da Silva RA 11197274 Débora Mayumy Cesário RA 11106895 Eloy da Silva Guandalini RA 11223278 22 de Junho de 2015

Projeto de Enlace Rádio Ponto a Ponto

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PROJETO DE ENLACE RÁDIO PONTO A PONTO

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  • PUC-CAMPINAS

    CEATEC

    ENGENHARIA DE TELECOMUNICAES

    Antenas e Propagao de Sinais

    Projeto 02

    PROJETO DE ENLACE RDIO PONTO A PONTO

    Cristiano Felipe da Silva RA 11197274

    Dbora Mayumy Cesrio RA 11106895

    Eloy da Silva Guandalini RA 11223278

    22 de Junho de 2015

  • RESUMO

    Este projeto tem como objetivo a predio (planejamento) de um rdio enlace Ponto-a-Ponto. Aps concluir o projeto de um par de antenas (para serem integradas ao projeto de transmisso do Laboratrio de Transmisso Digital e sem fio) obteve-se como fator limitador do alcance a topografia do terreno na qual os testes de campo foram executados. Foi utilizado um radio transceptor que opera na faixa de 2,4GHz, necessitando assim uma antena correspondente a frequncia de trabalho deste mdulo.

    O modelo de antena escolhido foi do tipo omnidirecional, que por ser uma antena do tipo colinear tem o arranjo de seus elementos sobrepostos na vertical. Por operar na faixa de micro-ondas as perdas e atenuaes encontradas so impactantes e merecem um melhor planejamento do enlace.

    Neste projeto os locais escolhidos para o posicionamento das antenas permitem um campo de visada quase sem obstculos.

  • 1. Introduo

    No dimensionamento de um enlace de rdio o objetivo garantir que o sinal digital original que transporta a informao possa ser regenerado na outra ponta com uma taxa de erros aceitvel. Para que isto ocorra a relao portadora rudo (C/N) na recepo tem que ser maior que um valor mnimo especificado. Este valor funo da modulao e mecanismos de codificao utilizados no enlace. A potncia do transmissor e antenas deve ser, portanto dimensionadas de modo a compensar as perdas na propagao e outras referentes polarizao cruzada e atenuao nos conectores, cabos coaxiais ou guias de ondas. necessrio tambm incluir uma margem para fazer frente a sinais interferentes prximos a banda de frequncias utilizada pelo enlace. Estes sinais podem aumentar o nvel de rudo no receptor e por consequncia piorar a relao portadora rudo [1].

    Apresenta-se a seguir com mais detalhes as perdas de propagao.

    Figura 1. Perdas de propagao.

    Em um enlace rdio o sinal transmitido pela antena transmissora e propaga-se na forma de ondas de rdio (ondas eletromagnticas) at a antena receptora. Ao se propagar de uma antena at a outra o sinal atenuado estando sujeito s seguintes perdas:

    1.1 Perda no espao livre

    Apenas parte da energia transmitida atravs das ondas eletromagnticas captada pela antena receptora. Esta energia tanto menor quanto maior a frequncia e a distncia. Esta perda, denominada perda no espao livre expressa em dB pela seguinte frmula [1]:

    Perda no espao livre (L) = 32,5 + 20 log d + 20 log f

    Onde d distncia em km e f a frequncia em MHz.

    1.2 Desvanecimento

    Ao se propagar as ondas de rdio esto sujeitas a reflexes no solo e na atmosfera que provocam alteraes na sua amplitude e caminho percorrido ocasionando variaes na potncia do sinal recebido. Estas variaes so chamadas de desvanecimento (fading). O desvanecimento pode ser causado

  • tambm por obstculos na linha de visada direta, ou por atenuao devido a chuvas.

    1.3 Disponibilidade do Enlace

    Compensar todas as perdas no enlace devido a desvanecimento pode levar a utilizao de margens muito grandes encarecendo ou at inviabilizando o enlace.

    Em certos casos, principalmente em frequncias mais altas onde a atenuao devida a chuvas maior, procura-se especificar uma margem que garanta uma alta disponibilidade para o enlace, admitindo-se, no entanto que ele fique indisponvel por um certo perodo de tempo. Por exemplo, um enlace com uma indisponibilidade anual 99,995% ficar indisponvel no ano 26,28 minutos.

    Em frequncias acima de 10 GHz e em regies de clima tropical como o Brasil a atenuao por chuva um fator relevante no dimensionamento de enlaces de rdio. Este dimensionamento feito utilizando modelos de estimativa de chuva da UIT ou outros desenvolvidos no Brasil. importante lembrar que a disponibilidade do sistema como um todo menor que a disponibilidade do enlace, pois deve levar em considerao as falhas nos equipamentos que o compem. A especificao de desempenho do enlace normalmente definida tendo por base a ITU-T G.821 ou G.826 [1].

    Neste projeto as perdas de propagao esto inclusas nos clculos realizados atravs do mtodo Longley-Rice com o uso software Radio Mobile.

  • 2. Seleo da regio:

    Figura 2. Enlace Embratel-Bosch

    Figura 3. Dados de Longitude e Latitude da Embratel.

    Figura 4. Dados de Longitude e Latitude da Bosch.

    Usando como base a topografia conhecida da regio de campinas e tambm por j

    existirem links de timo desempenho instalados na localidade em questo, resolveu-se

    realizar a predio para um link que fosse da empresa Embratel at empresa Bosch.

  • 3. Calculo do enlace:

    O calculo do enlace foi realizado com mtodo Longley-Rice (com o software Radio Mobile). Os outros mtodos no puderam ser adotados devido a faixa de frequncia com a qual operam as antenas confeccionadas.

    Figura 5. Criando a estao Bosch

    Figura 6. Criando a estao Embratel

  • As figuras 5 e 6 descreve o passo de criao das estaes que vo compor o

    link de transmisso. As antenas confeccionadas foram calculadas para operar na faixa

    de ISM (2400 a 2483,5 MHz) visto que o sintetizador do mdulo de transmisso

    voltado para trabalhar em 2,4 Ghz que o padro WiFi.

    Neste caso necessrio configurarmos ento os parmetros de frequncia

    mnima e mxima conforme a figura 7.

    Figura 7. Parmetros da faixa de frequncia.

    Aps configurada a banda de frequncia temos que criar o link de transmisso

    e inserir os valores de potncia de transmisso, Ganho da antena, altura da antena e

    outros itens conforme descreve a figura 8.

    Figura 8. Configurao do sistema.

  • A distncia provida pelo Google Earth exatamente a mesma utilizada pelo

    software Radio Mobile. Percebe-se que a antena localizada na estao Embratel est

    em um plano de elevao bem mais alto que o da Bosch o que juntamente com o fato

    de no haver obstculos significantes no percurso possibilitam a propagao de ondas

    sem muita dificuldade ao receptor e ainda prov uma relao de 26,6dB desde que o

    receptor tenha uma sensibilidade de -107dBm, conforme figura 9.

    Figura 9. Dados da simulao do enlace

    Figura 10. Nova simulao do enlace

  • Figura 11. Especificaes do Mdulo nRF24L01+

    Observando-se a figura 10 notvel que com um receptor tendo como

    sensibilidade -80dBm o sinal no chegaria de acordo, pois estaria em falta de -0,4dB

    para compensar as perdas de percurso, que j so mnimas. Porm baseando-se nos

    dados do DataSheet do mdulo de transmisso que possui PA e LNA, verifica-se que

    para taxa de transmisso utilizada no projeto (que foi de 1Mbps) a sensibilidade do

    receptor de -95dBm (figura 11) que est dentro dos limites simulados para o enlace.

    4. Concluso

    Com os valores obtidos na simulao do enlace pelo mtodo Longley-Rice pode-se dizer que o enlace ter sucesso na transmisso de udio, pois est dentro das margens considerveis para deteco, e identificao do sinal enviado. A nova topografia empregada ao teste tambm favorece o link de micro-ondas e aparentemente no fornecer perdas significantes.

    5. Referncias [1] http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialrdig/pagina_2.asp ultimo acesso

    em 20 de junho de 2015 as 21h00.