Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica - PPGEE/ITEC

URI Permanente desta comunidadehttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2314

O Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA) foi o primeiro e é considerado o melhor programa de pós-graduação em Engenharia Elétrica da Região Amazônica. As atividades acadêmicas regulares dos cursos de mestrado e doutorado são desenvolvidas principalmente nas Faculdades de Engenharia Elétrica e Engenharia de Computação, supervisionadas pela Coordenação do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (CPPGEE).

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Análise e modelagem em larga escala para as frequências 8, 9, 10 e 11 ghz em ambientes indoor
(Universidade Federal do Pará, 2019-12-06) BATALHA, Iury da Silva; BARROS, Fabrício José Brito; http://lattes.cnpq.br/9758585938727609; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Dentro do contexto de estudos relacionados a radio propagação, esta tese apresenta uma proposta de modelagem em larga-escala da perda de propagação para as bandas 8, 9, 10 e 11 GHz em relação ao número de paredes, distância e polarização. Foram feitas campanhas de medições no corredor do Anexo II e em laboratório de ensino localizados na Universidade Federal do Pará. A campanha de medições foi realizada utilizando antenas cornetas direcionais co-polarizadas em V-V e H-H e com polarização cruzada V-H em condições de Linha de visada (LoS - Line-of-sight) e sem Linha de Visada (NLoS - non-line-of-sight), o transmissor foi fixado dentro do ambiente com potência de transmissão de 0 dBm com disposição de antenas em V-V e H-H e 15 dBm para V-H. Foram utilizadas antenas direcionais para transmissor e receptor com elevação de 29.3∘ e azimute de 29∘ para as frequências 8, 9, 10 e 11 GHz. Foi aplicada a técnica Mínimos Quadrados Lineares (Minimum Mean Square Error - MMSE) para determinar os valores dos parâmetros das equações como: PLE, XPD, HHPD e OPLE. O modelo proposto para perda de propagação apresentou resultados satisfatórios em comparação com os dados medidos apresentando um desvio padrão baixo. Também é apresentada uma análise de desvio padrão pontoa- ponto dentro dos dois ambientes para as frequências estudadas. Para o corredor os valores de desvio padrão utilizando antenas polarizadas V-V foram de 7, 7.5, 5.6 e 5 dB e para antenas com polarização cruzada V-H foram de 5, 6.2, 2.3 e 3.5 dB para as frequências 8, 9, 10 e 11 GHz respectivamente. Para o laboratório os valores de desvio padrão para antenas V-V obteve 7, 7, 6.5 e 7.3 dB e para antenas com polarização H-H resultaram os valores de 9.3, 6.1, 6.1 e 6 dB. O fator de perda por polarização (XPD) apresentado na extensão do modelo CIX para o corredor apresentaram valores de 19.3, 28.7, 21.3 e 14.3 para as frequências de 8, 9, 10 e 11 GHz, respectivamente.
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Avaliação da tecnologia femtocell como canal de retorno para TV digital
(Universidade Federal do Pará, 2013-08-26) COSTA, Allan Barbosa; CARDOSO, Diego Lisboa; http://lattes.cnpq.br/0507944343674734; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Mensurar os impactos do tráfego de aplicações interativas para TV Digital nas redes sem fio de 4a geração em especial WIMAX e femtocell tem sido um grande desafio para pesquisadores em todo o mundo, o teste destas tecnologias se mostra promissora para a melhor qualidade de serviço prestado pelas operadoras. Inicialmente, identificando o padrão de tráfego de rede através da aferição e caracterização de tráfego de uma aplicação interativa de TV Digital do Sistema Brasileiro de TV Digital (SBTVD). A partir de então, as simulações são feitas sobre uma rede sem fio. Para este estudo, a rede WiMAX foi escolhida como um de nossos estudo de caso. Um estudo dos impactos do uso desta aplicação em uma WMAN (Wireless Metropolitan Área Network) com WiMAX e também utilizando femtocells. Evidentemente, tecnologias sem fio apresentam uma grande variação da qualidade do sinal. Deste modo, é necessário utilizar uma solução para reduzir essa degradação no sinal. Dentre as possíveis soluções, o uso de femtocells surge como alternativa viável para estas melhorias, lembrando que uso de femtocell esta diretamente ligado para áreas onde o sinal é zero ou muito baixo. A utilização de simulações discretas através de ferramentas apropriadas como o OPNET, se mostram bastante úteis para viabilizar a utilização das tecnologias existentes, expondo-as a condições mais adversas de fluxo, carga , numero de usuários e distancias que certamente influenciam no desempenha de cada uma delas.
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MAERNI - Módulo de avaliação da exposição à radiação não ionizante proveniente das antes de transmissão de TV digital e rádio FM para uma ferramenta com o ambiente virtual 3D
(Universidade Federal do Pará, 2018-10-09) GUERREIRO, Charllene de Sousa; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Nos últimos anos dado o avanço tecnológico dos meios de comunicação, e o aumento da demanda de usuários que primam pela qualidade destes serviços oferecido a eles, as operadoras tem aumentado o número de Estações Rádio Base nas cidades, onde muitas destas estão localizadas em ambientes de alta densidade habitacional. Considerando que cada antena ou conjunto de antenas presentes nessas estações possuem um campo eletromagnético de radiofrequência e transmitem radiação, a preocupação com a população que mora nas adjacência da antena transmissora é pauta de órgãos que regulam o serviços que oferecem serviços de radiofrequência bem como, é alvo de estudos que visam não somente descobrir os efeitos do contato com a radiação ionizante e não-ionizante presente nestes campos, como também descobrir se a norma criada para a regulamentação dos serviços está sendo cumprida. Neste trabalho apresenta as etapas de desenvolvimento de um módulo que consiste em uma extensão adicionada ao Simulador para Planejamento de Redes de Comunicação Móveis (SIMPLARCOM). O módulo proposto permite, através de ambiente de Realidade Virtual (RV), construir e configurar diferentes cenários, bem como os parâmetros da antena de transmissão, a fim de propiciar um ambiente para testes não invasivos de avaliação de exposição à Radiação Não-Ionizante; e identificar potenciais áreas inseguras para habitações, propiciando informações para auxílio na tomada de decisão quanto à realocação da localização de antenas transmissoras e visando diminuir a EIRP (Potência Efetivamente Radiada) irradiada por essas antenas. O módulo considera as diretrizes presentes na resolução nº 303, publicada pela Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL). Nos resultados obtidos é possível, navegar pelo cenário construído e verificar o valor da potência recebida, a intensidade de campo, a frequência de operação, a antena que está sendo analisada e se um determinado ponto no cenário está ou não recebendo radiação de acordo com o limiar permitido pela ANATEL.
Acesso aberto (Open Access)
Método de inversão para a obtenção dos parâmetros elétricos do solo para região amazônica baseado em medições e usando equações parabólicas
(Universidade Federal do Pará, 2015-08-20) OLIVEIRA, Romulo Augusto Nascimento de; MAGNO, Fátima Nazaré Baraúna; http://lattes.cnpq.br/8466611553866661; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Nos últimos anos, devido ao rápido desenvolvimento das tecnologias de rádio acesso digital, tais como a TV Digital e a radiodifusão sonora digital, acompanhado por uma forte demanda por estes tipos de serviço, tornou-se de grande importância o estudo do comportamento do campo elétrico gerado pelas emissoras que usarão estas tecnologias, bem como o conhecimento dos parâmetros elétricos envolvidos, os quais são fundamentais na determinação da área de cobertura das emissoras. Este trabalho apresenta uma metodologia de inversão através dos mínimos quadrados ponderados para a obtenção dos parâmetros elétricos equivalentes da vegetação e solo de uma região florestal típica amazônica usando o modelo baseado no formalismo das equações parabólicas para calcular a intensidade de campo elétrico recebido por um receptor móvel contido nesta região. Para validação desta metodologia, foram realizadas campanhas de medições em Benfica, Marituba e Barcarena, no Estado do Pará. Em Benfica e em Marituba foi usada à frequência de 900 MHz e em Barcarena foi utilizada a frequência de 1,8 GHz. Para os três municípios, o sistema de medição consistiu de um laboratório fixo e de uma estação móvel que foi montada para medir e armazenar os valores instantâneos da potência do sinal recebido. As medidas foram comparadas com simulações computacionais, e assim, foi possível estimar os valores ótimos para a condutividade elétrica e permissividade relativa tanto da vegetação cortada pelas rodovias de acesso às cidades, quanto do solo das rodovias através da metodologia de inversão. Foi realizada, também, uma análise quantitativa destes parâmetros com os valores encontrados na literatura, que demonstrou a eficácia da metodologia de inversão proposta. Finalizando, este trabalho apresenta os resultados obtidos com o método de inversão para um ambiente rural localizado na região central do Brasil, onde se verificou que os valores estimados para a condutividade elétrica do solo foram bem próximos dos apresentados em recentes estudos realizados para a região.
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Metodologia de predição de perda de propagação e qualidade de vídeo em redes sem fio indoor por meio de redes neurais artificiais
(Universidade Federal do Pará, 2018-02-27) CRUZ, Hugo Alexandre Oliveira da; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Esta dissertação apresenta uma metodologia que visa auxiliar o planejamento de sistemas de redes sem fio indoor, que requerem o conhecimento prévio dos ambientes nos quais serão implantados. Assim, é necessário precisão na análise do sinal por meio de uma abordagem empírica estatística, que leva em consideração alguns fatores que influenciam na propagação do sinal indoor: arquitetura dos prédios; disposição de móveis no interior dos compartimentos; números de paredes e pisos de diversos materiais, além do espalhamento das ondas de rádio. A metodologia adotada é baseada em medições com uma abordagem cross-layer, que demonstra o impacto da camada física em relação à camada de aplicação, com o objetivo de prever o comportamento da métrica de Qualidade de Experiência (QoE), chamada de Peak signal-to-noise ratio (PSNR), em transmissões de vídeo em 4k em redes sem fio 802.11ac, no ambiente indoor. Para tanto, foram realizadas medições, que demonstram como o sinal/vídeo se degrada no ambiente estudado, sendo possível modelar esta degradação por meio de uma técnica de inteligência computacional, chamada Redes Neurais Artificiais (RNA), na qual são inseridos parâmetros de entrada como, por exemplo, a distância do transmissor ao receptor e o número de paredes atravessadas a fim de predizer perda de propagação e perda de PSNR. Para avaliar a capacidade de predição dos métodos propostos, foram obtidos os valores dos erros Root Mean Sqare (RMS) entre os dados medidos e os preditos, pelo os métodos de predição perda de propagação e perda de PSNR, sendo os valores respectivos 2,17 dB e 2,81 dB.
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Uma metodologia para predição do campo elétrico de radiodifusão sonora em ondas médias utilizando inferências bayesianas
(Universidade Federal do Pará, 2013-06-11) COSTA, Juliana Santiago Monteiro; ARAÚJO, Jasmine Priscyla Leite de; http://lattes.cnpq.br/4001747699670004; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
A adoção de sistemas digitais de radiodifusão sonora, que estão em fase de testes no país, permite realizar novos estudos visando um melhor planejamento para a implementação dessas novas emissoras. O que significa reavaliar os principais modelos de radiopropagação existentes ou propor novas alternativas para atender as demandas inerentes dos sistemas digitais. Os modelos atuais, conforme Recomendações ITU-R P. 1546 e ITU-R P. 1812, não condizem fielmente com a realidade de algumas regiões do Brasil, principalmente com as regiões de clima tropical, como a Região Amazônica, seja pelo elevado índice pluviométrico seja pela vasta flora existente. A partir dos modelos adequados ao canal de propagação, torna-se viável desenvolver ferramentas de planejamento de cobertura mais precisas e eficientes. A utilização destas ferramentas é cabível tanto para a ANATEL, para a elaboração dos planos básicos de distribuição de canais quanto para os radiodifusores. No presente trabalho é apresentada uma metodologia utilizando a inteligência computacional, baseada em Inferênciass Baysianas, para predição da intensidade de campo elétrico, a qual pode ser aplicada ao planejamento ou expansão de áreas de cobertura em sistemas de radiodifusão para frequências na faixa de ondas médias (de 300 kHz a 3MHz). Esta metodologia gera valores de campo elétrico estimados a partir dos valores de altitude do terreno (através de análises de tabelas de probabilidade condicional) e estabelece a comparação destes com valores de campo elétrico medidos. Os dados utilizados neste trabalho foram coletados na região central do Brasil, próximo à cidade de Brasília. O sinal transmitido era um sinal de rádio AM transmitido na frequência de 980 kHz. De posse dos dados coletados durante as campanhas de medição, foram realizadas simulações utilizando tabelas de probabilidade condicional geradas por Inferências Bayesianas. Assim, é proposto um método para predizer valores de campo elétrico com base na correlação entre o campo elétrico medido e altitude, através da utilização de inteligência computacional. Se comparados a inúmeros trabalhos existentes na literatura que têm o mesmo objetivo, os resultados encontrados neste trabalho validam o uso da metodologia para determinar o campo elétrico de radiodifusão sonora em ondas médias utilizando Inferências Bayesianas.
Acesso aberto (Open Access)
Métricas de QoE/QoS de vídeo em redes sem fio para auxilio ao planejamento de ambientes indoor utilizando uma abordagem bayesiana
(Universidade Federal do Pará, 2015-03-30) CARVALHO, André Augusto Pacheco de; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
A evolução das aplicações em redes sem fio tem crescido nos últimos anos, devido ao aumento do número de usuários de smartphone, tablets e outros. A disponibilidade de serviços exigentes, como a transmissão de vídeo, afeta a Qualidade de Experiência (QoE) e Qualidade de Serviço (QoS) provida aos usuários domésticos e comerciais, isto tem estimulado ao estudo de novas técnicas de gerência de recursos de redes, tendo como objetivo proporcionar serviços com qualidade a um cliente cada vez mais exigente. Essa dissertação apresenta uma metodologia de Inteligência Artificial, utilizando uma Rede Bayesiana, com uma estratégia híbrida de avaliação analisando o comportamento de métricas de QoE e QoS, no projeto de redes locais sem 50. Para isto houve a necessidade da realização de campanhas de medições, para a geração de uma base de medidas reais, e com o artificio da simulação utilizando uma Radial Base Function (RBF), realizou-se a extensão dos dados, para que tivesse o volume de dados ideal para inserção na Rede Bayesiana. A diversidade do local de medições escolhido, composto de materiais como: tijolo, vidros, madeiras e concreto. Foi necessário realizar previamente um mapeamento de todos os pontos a serem medidos, posicionando propositalmente antes e depois de cada barreira ultrapassada pelo sinal. As Métricas como nível de sinal Receiver Signal Strength Intensity (RSSI), Jitter, atraso fim a fim da rede durante a transmissão do vídeo, PeakSígnal-to-NoíseRatío (PSNR) e Structural Símz'larízj/ (SSIM) foram coletadas durante as medições realizadas. E utilizando a Rede Bayesiana foram feitas inferências para cada métrica e foi possível encontrar resultados satisfatórios para que a solução proposta auxilie o planejamento de redes sem fio em ambientes indoor. Possibilitando demonstrar que até 10 metros de distância do transmissor, o sinal tem sua melhor potência, e a métrica de atraso fim a fim tem mais de 65% de probabilidade de esta na menor faixa de atraso e acompanhando este ótimo desempenho o Jítter tem mais de 65% de probabilidade de esta na menor faixa. E as métricas de QoE, PSRN e SSIM possuem um comportamento similar e tem mais de 80% de probabilidade de obter seu maior valor, e consequentemente o vídeo tem a sua melhor qualidade de recepção. Resultados estes demonstram que não exclui a possibilidade do uso desta proposta em outras situações.
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Modelagem Cross-Layer da qualidade de experiência para transmissões de vídeo em sistemas sem fio OFDM
(Universidade Federal do Pará, 2014-02-28) CASTRO, Bruno Souza Lyra; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Este trabalho apresenta um estudo sobre transmissões de vídeo em sistemas sem fio. O objetivo da metodologia aplicada é comprovar a existência de uma relação direta entre a BER e a perda de qualidade (Perda de PSNR) nas transmissões de vídeo em sistemas OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Os resultados foram obtidos a partir de simulações, desenvolvidas no ambiente computacional Matlab®, e, aferições em cenários reais, realizadas no campus universitário e dentro do laboratório de estudos, em ambiente controlado. A partir da comparação entre dados simulados e aferidos, foi comprovada a relação entre BER e Perda de PSNR, resultando na formulação de um modelo empírico Cross-Layer com característica exponencial. A modelagem obteve erro RMS e desvio padrão próximos de 1,65 dB quando comparada com as simulações. Além disso, sua validação foi realizada a partir dos dados obtidos de cenários reais, que não foram usados para ajustar os parâmetros da equação obtida. O modelo obtido não necessita da especificação do tipo de canal ou codificação utilizada no FEC (Forward Error Correction), possibilitando uma futura integração com softwares de planejamento de redes, em versões comerciais ou open-sources.
Acesso aberto (Open Access)
Modelagem Neuro-Fuzzy de perdas de propagação para planejamento de redes LTE
(Universidade Federal do Pará, 2016-05-06) NASCIMENTO, Regina de Nasaré Almeida do; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
O desenvolvimento das tecnologias de comunicação móveis está relacionado com a demanda dos serviços pelos usuários que estão utilizando cada vez mais o serviço de dados do que de voz. E, para acompanhar tais demandas, as empresas de telecomunicações buscam suprir, com novas tecnologias, este usuário em busca de rapidez e qualidade no serviço utilizado pelas redes móveis. A tecnologia LTE (Long Term Evolution) tem demonstrado características flexíveis que se destacam em relação às tecnologias que a antecederam como a do GSM e UMTS e que fazem com que as operadoras atendam aos objetivos das redes existentes como serviços de multimídia, eficiência espectral e negócios para banda larga móvel. A organização que desenvolveu as especificações do LTE foi a 3GPP (3rd Generation Partners Project) e normalizado pelo Instituto Europeu de Normalização na área de Telecomunicações ETSI (European Telecommunications Standard Institute). Nesta dissertação, foi realizado um estudo sobre perdas de propagação em ambiente outdoor, a partir de modelos encontrados na literatura e adequados ao canal de propagação. Os resultados de desempenho são apresentados utilizando as métricas do erro médio quadrático e o desvio padrão e por representação gráfica dos dados medidos. Para auxiliar esta análise, é interessante mapear a área e desenvolver ou adequar ferramentas de planejamento de cobertura mais precisas e eficientes. Os dados utilizados neste trabalho foram coletados em algumas vias principais no munícipio de Castanhal, no estado do Pará, região norte do Brasil. A frequência utilizada do sinal transmitido para o LTE foi de 1.800 MHz e o método utilizado para a predição de perda de propagação foi o Neuro-Fuzzy. Este sistema utiliza as técnicas de inteligência computacional que combina Redes Neurais Artificiais (RNA) e Lógica Fuzzy (LF) e tem demonstrado capacidade de resolver diversos tipos de problemas em várias aplicações de diversas áreas. Em seguida foi realizada uma comparação de desempenho entre os valores preditos pelo método proposto e os modelos de propagação da literatura, analisando-se as características do sinal em canais específicos e observando-se as limitações e imposições locais.
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Modelagem paramétrica linear aplicada à faixa de sinal de televisão digital para cidades densamente arborizadas
(Universidade Federal do Pará, 2014-02-26) LOPES, Ramz Luiz Fraiha; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Este trabalho apresenta uma modelagem paramétrica (auto-regressiva) linear aplicável a estudos de propagação de televisão digital e telefonia celular para cidades densamente arborizadas. A modelagem proposta apresenta um forte embasamento estatístico e depende apenas de dados provenientes de medição, no caso dados relativos a potência recebida e o valor de PSNR (Peak Signal-to-Noise Ratio). Um algoritmo genético é utilizado no cálculo dos parâmetros de ajuste do modelo a um conjunto de dados. O trabalho foi realizado na faixa de televisão digital e foram analisadas duas variáveis: a potência recebida do sinal e o valor de PSNR. Foram executadas campanhas de medição na cidade de Belém. Nestas medições foram coletados dados de potência e gravados vídeos da programação diária de uma emissora de televisão. Os resultados podem ser aplicados no planejamento de serviços de telecomunicações.
Acesso aberto (Open Access)
Modelamento de sistemas móveis celulares em ambiente indoor usando equações parabólicas
(Universidade Federal do Pará, 2009-05-07) MÁGNO, Fátima Nazaré Baraúna; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Nos últimos anos, o avanço do sistema de comunicação digital sem fio foi notável. A comunicação sem fio em recinto fechado (indoor) é, hoje, um dos campos com mais rápido desenvolvimento. Há uma procura crescente em modelos de propagação que proporcionem eficiência e precisão. O estudo da radiopropagação nestes ambientes é muito importante para a determinação das perdas que ocorrem em ambientes indoor, pois qualquer objeto com dimensões na ordem de grandeza do comprimento de onda na faixa de comunicação móvel, pode atuar como uma fonte de interferência para as ondas eletromagnéticas. Dois tipos de modelos de propagação são muito usados para ambientes indoor, os empíricos e os determinísticos. Os primeiros estão baseados em fórmulas muito simples e diretas, fáceis de aplicar, porém proporcionam precisão local-específica. Os modelos determinísticos seguem princípios físicos de propagação de ondas eletromagnéticas - os mais populares são o ray tracing e a solução numérica das equações de Maxwell (equações elípticas e por aproximação, equações parabólicas). Nesta tese é proposto um modelo baseado no método de equações parabólicas, considerando-se pequenos ângulos (até 15°) e grandes ângulos (até 90°) de propagação. Para a solução da equação parabólica para pequenos ângulos de propagação, foi utilizado o esquema implícito de diferenças finitas do tipo Crank Nicolson; já para a solução da equação que considera grandes ângulos de propagação, foi utilizada a transformada de Fourier mista. Para validação do modelo proposto foram feitas campanhas de medições para frequências de 900 MHz e 2,4 GHz e os dados obtidos nestas campanhas foram comparados ao modelo proposto na tese. Além disto, o modelo em questão foi também comparado a alguns modelos existentes na literatura. Os resultados encontrados neste trabalho validam o modelo proposto como uma importante ferramenta para o cálculo da perda de propagação em ambientes indoor, com grande redução do esforço computacional e quantidade de memória necessária, quando comparado a outros métodos e ainda foi observado um melhor desempenho para grandes ângulos de propagação.
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Modelamento de sistemas móveis celulares em ambiente semi-confinado e misto usando equações parabólicas
(Universidade Federal do Pará, 2009-05-08) SOUZA, João Furtado de; COSTA, Jessé Carvalho; http://lattes.cnpq.br/7294174204296739; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Nas últimas décadas, o uso da telefonia móvel tem se tornado de grande importância devido ao crescente aumento em seu uso, o que torna o seu estudo de grande relevância para resolver os problemas vindos deste aumento de demanda. Nesta Tese, é desenvolvido um modelo para o estudo da perda de propagação das ondas eletromagnéticas, usando o formalismo das equações parabólicas com aplicação em comunicação móvel em um ambiente semi-confinado e misto. O esquema de diferenças finitas de Crank-Nicolson é aplicado para resolver numericamente a equação parabólica. Foram consideradas, respectivamente, a propagação na direção paraxial de 15° e o índice de refração complexo. Para validar o método, foram feitas campanhas de medições na Avenida Braz de Aguiar, na cidade de Belém e nos municípios de Benfica e Marituba, na freqüência de 900 MHz, e em Barcarena e Abaetetuba na freqüência de 1,8 GHz. Os resultados foram validados com a comparação entre as simulações via Equações Parabólicas e as medidas obtidas nestes ambientes. Além do mais o modelo proposto foi comparado com outros da literatura e apresentou um bom desempenho. Uma extensão ao modelo foi a consideração para ângulos na direção paraxial até 90°. Neste caso foi usado a transformada de Fourier para a solução da Equação Parabólica (EP). Os resultados obtidos apresentaram um bom desempenho com melhoria nos resultados para grandes ângulos até 90°. O tempo de processamento computacional usando o formalismo da EP é bastante reduzido.
Acesso aberto (Open Access)
Modelo de propagação de campo elétrico para TV digital em percursos mistos do tipo cidade-rio na região Amazônica
(Universidade Federal do Pará, 2016-02-24) ERAS, Leslye Estefania Castro; PELAES, Evaldo Gonçalves; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Neste trabalho é apresentado o estudo da propagação de campo elétrico, para dois percursos mistos típicos da região amazônica. Um primeiro cenário abordado é um trecho Belém-Baía do Guajará, no Estado do Pará. Este percurso tem 24% de terra e 76% de água. Foi realizada uma campanha de medições tanto sobre terra como sobre a água usando o canal Digital 22 de uma emissora de TV na frequência de 521 MHz. Foram medidos um total de 239 pontos, dos quais 19 em terra e 220 na água distribuídos em 3 Radiais. Os dados coletados foram comparados com diversos modelos de propagação, tanto empíricos como determinísticos, encontrados na literatura. A métrica para testar o desempenho dos modelos foi o erro RMS. Além disso, é proposto, neste trabalho, a Combinação dos Modelos: ITU-R P.1546 e Millington. Esse modelo apresentou o erro RMS mais baixo em comparação com os outros modelos usados nesta dissertação e segue o comportamento do sinal na área de transição terra-água, onde o sinal experimenta um incremento da intensidade de campo elétrico, fenômeno conhecido como “Recovery Effect”. Os outros modelos usados foram: Okumura-Hata, Espaço livre, Funções de Green Diádicas, ITU-R P.1546-5 e Traçado de Raios. Tais modelos não se adaptaram ao comportamento do sinal. Para uma melhor avaliação do modelo proposto um segundo cenário foi usado, o trajeto Belém-Mosqueiro que apresenta 25% água e 75% terra. Neste caso, têm-se dados medidos somente em terra e os dados da água foram obtidos por simulação. Nesta situação, os dados calculados pelo modelo proposto apresentam coerência com os dados medidos. Além os dados simulados sobre a água apresentaram a característica do “Recovery Effect”, efeito que não é apresentado pelos outros modelos. Conclui-se que a combinação dos modelos ITU-R P. 1546-5 e Millington apresenta uma melhor concordância com os dados medidos em percursos mistos terra-água em relação aos outros modelos analisados.
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Modelo de propagação indoor multi-andar em 2.4 GHz com estimativa de parâmetros de QoS em chamadas VoIP
(Universidade Federal do Pará, 2010-05-07) GOMES, Igor Ruiz; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
O advento de novas formas multimídia tem atraído uma clientela exigente, onde preocupação não é somente com o serviço, mas também, com a qualidade que esse serviço pode ser oferecido. As WLAN (Wireless Local Area Networks) tornaram-se a forma mais comum de roteamento de Internet, devido ao seu baixo custo e facilidade de implementação. Para realizar um bom roteamento é necessário um planejamento, utilizando-se modelos. Os modelos de propagação existentes na literatura fazem a predição da intensidade do sinal, mas algumas vezes não contemplam a previsão de um bom serviço. Nesse sentido a presente dissertação propõe-se a elaborar um modelo de propagação empírico indoor multi-andar que não só prediz a potência recebida, mas também faz uma previsão para algumas métricas de QoS (Quality of Service) de chamadas VoIP (Voice over Internet Protocol). Para a elaboração do modelo proposto foram feitas campanhas de medição, em um prédio de dois andares, em pisos distintos mantendo-se a posição do ponto de acesso (PA) fixa. Estudos de geometria analítica para a contagem e agregação de perdas em pisos e paredes. Os resultados do modelo proposto foram comparados com um modelo da literatura que tem um comportamento similar, onde é possível verificar o melhor desempenho do modelo proposto, e para efeito de estudo um andar completamente simulado foi introduzido para avaliação.
Acesso aberto (Open Access)
Modelo de propagação para redes sem fio fixas na banda de 5,8 GHZ em cidades típicas da região amazônica
(Universidade Federal do Pará, 2010-05-07) CASTRO, Bruno Souza Lyra; GOMES, Hermínio Simões; http://lattes.cnpq.br/0696136066497209; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
O estudo da perda de propagação, nas cidades da região amazônica, envolve ambiente caracterizado pelo clima tropical e, suburbano densamente arborizado. Levando consideração à importância da faixa ISM 5,8 GHz, esta dissertação apresenta um modelo propagação para a faixa de frequência em questão, agregando as características da atenuação experimentada pela onda de rádio quando se propaga em ambientes de cidades típicas região amazônica. Para tanto, medidas de potência recebida foram coletadas em 335 clientes fixos, distribuídos em 12 cidades na região norte do Brasil, sendo estes atendidos pelo programa de inclusão digital do estado do Pará, Navega Pará. Também foram realizadas medidas com mobilidade no campus da Universidade Federal do Pará (UFPA). Apresenta ainda o desempenho do modelo proposto sobre outros modelos (Modelo SUI e COST231-Hata) descritos na literatura, para redes sem fio fixas e com mobilidade. As métricas desempenho utilizadas foram o erro RMS e o desvio padrão com relação aos dados medidos. O ajuste dos parâmetros do modelo proposto é realizado através do método de mínimos quadrados lineares, aplicado em duas etapas para diminuir a incerteza sobre os parâmetros ajustados. O modelo proposto alcançou um erro RMS de 3,8 dB e desvio padrão de 2,3 dB, superando os demais modelos que obtiveram erros RMS acima de 10 dB e desvios padrão acima de 5 dB. Os resultados obtidos mostram a sua eficiência sobre outros modelos para predição de perdas na faixa de 5,8 GHz em sistemas fixos e móveis.
Acesso aberto (Open Access)
Modelo de rádio propagação em UHF para ambientes não homogêneos e climas distintos utilizando técnica de aprendizagem de máquina
(Universidade Federal do Pará, 2015-08-20) GOMES, Cristiane Ruiz; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
As transmissões de TV digital têm crescido muito no mundo todo nos últimos anos, e em especial no Brasil. A implantação e o melhoramento de tais sistemas de transmissão dependem de modelos que levem em consideração, entre outros fatores, as características geográficas da região, pois estas contribuem para a degradação do sinal. No caso do Brasil, há uma grande heterogeneidade de cenários e climas. Há anos são estudados diversos modelos de perda de propagação para diversas faixas de frequências e tipos de trajetos. Esta tese propõe um modelo empírico de rádio propagação outdoor na faixa de UHF, que é utilizada na TV digital. O modelo proposto estima valores de potência recebida podendo ser aplicado a trajetos não homogêneos e a climas distintos. Este último aspecto apresenta caráter inovador para faixa de UHF. Diferentes técnicas de inteligência artificial foram escolhidas para embasamento teórico e computacional por apresentarem a capacidade de introduzir, organizar e descrever dados quantitativos e qualitativos de maneira rápida e eficiente, possibilitando a determinação da potência recebida em uma diversidade de cenários e climas. O modelo proposto foi aplicado a uma cidade da região amazônica que apresenta trajetos heterogêneos como áreas urbanas densamente arborizados, frações sobre água doce entre outros. Campanhas de medições foram realizadas para obtenção dados de sinais de duas emissoras de televisão digital na região metropolitana da cidade de Belém-Pará para modelar, comparar e validar o modelo proposto. Os resultados obtidos são consistentes. O modelo retrata uma nítida diferença entre as duas estações climáticas do ano estudadas e erros RMS pequenos para todos os casos estudados. Comparação com modelos empíricos e determinísticos amplamente utilizados corroboram a validade do modelo.
Acesso aberto (Open Access)
Modelo estatístico para aplicações no planejamento de sistemas móveis celulares em ambiente indoor multifontes
(Universidade Federal do Pará, 2005-12-15) LIMA, Rosely dos Anjos; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
O projeto de sistemas de comunicações móveis requer o conhecimento do ambiente em que será implementado. Para tanto, busca-se a exatidão na predição de propagação do sinal através do uso de modelos de predição. O presente trabalho propõe um modelo empírico para a estimativa da intensidade de sinal recebida em ambientes indoor, e que apresentam mais de uma fonte transmissora, utilizando Sistema de Antenas Distribuídas (DAS). O método apresenta uma generalização para o caso de múltiplas fontes, também chamado multifontes, e como caso particular com apenas uma fonte. A modelagem é feita através do uso de radiais partindo de cada transmissor, com o intuito de considerar a variabilidade do sinal em ambientes indoor. Estas várias perturbações no sinal, que causam desvanecimento rápido são caracterizadas através das distribuições estatísticas de desvanecimento. As mais utilizadas como a de Rayleigh, Rice e Nakagami são apresentadas para caracterização do canal, além dessas são calculadas as distribuições recentemente desenvolvidas, de Kappa-mi e Eta-mi. Para a validação do modelo realizaram-se campanhas de medições em um shopping center, que possui um DAS, com o teste em dois ambientes distintos, um supermercado e uma praça de alimentação. As simulações são realizadas no software MATLAB® e o desempenho dos resultados avaliados através do cálculo dos erros absoluto, desvio padrão e erro rms.
Acesso aberto (Open Access)
Planejamento de rede LTE utilizando aproximação híbrida de modelo empírico outdoor: medição e técnica de algoritmo genético
(Universidade Federal do Pará, 2015-03-20) PINHEIRO, Márcio Rodrigues; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Atualmente é visível o aumento crescente das redes de comunicações móveis, no cenário das telecomunicações. A fim de suprir as demandas dos usuários mais exigentes por serviços móveis com taxas de transmissão de dados cada vez maiores, constantemente são desenvolvidas por parte das empresas ligadas ao setor das telecomunicações, novas tecnologias para acompanhar tais demandas. Como as redes 2G e 3G não conseguem mais comportar as exigências dos usuários atuais, pois não conseguem oferecer serviços de qualidade aos clientes em função das limitações de taxa de transferência de dados. Foi desenvolvido então, o sistema LTE (Long Term Evolution), que vem se tornando uma das soluções mais promissoras para atender a crescente demanda do setor das telecomunicações. Para que o sistema LTE, também denominado 4G, seja implementado de forma eficiente na rede, diversas ferramentas de simulação para predição de cobertura tem sido desenvolvidas. Grandes esforços têm sido investidos no desenvolvimento dessas ferramentas, com a finalidade que os valores preditos sejam os mais próximos possíveis da realidade, tornando-a elemento indispensável no planejamento da rede LTE. Neste contexto, o presente trabalho tem como finalidade o estudo e a otimização de modelos de perdas de propagações outdoor disponibilizados na literatura, que operam na faixa de frequência de 2,6GHz, com o intuito de proporcionar uma predição de perda de propagação mais precisa para o ambiente estudado. Para tanto, campanhas de medições de sinal foram realizadas na cidade de Belém a fim de comparar quão satisfatórias são os ajustes dos modelos de perdas de propagação com a perda do sinal medido nas rotas realizadas. Foi observado que em determinadas medições, os modelos de perda de propagação, não apresentaram curvas similares ao que foi medido nas rotas realizadas, apresentando erro de predição elevado. Desta forma, técnica de otimização foi utilizada a todos os modelos de predição a partir de um Algoritmo Genético (AG). Através dessa técnica, foi possível chegar a uma melhora significativa dos modelos estudados em comparação as perdas encontradas nas rotas realizadas, contribuindo assim no planejamento mais eficiente para redes que operam na faixa de 2,6GHz do LTE.
Acesso aberto (Open Access)
Planejamento de redes de comunicação sem fio para ambiente indoor considerando os efeitos da polarização das antenas: abordagem baseada em medições
(Universidade Federal do Pará, 2011-05-02) RODRIGUES, Josiane do Couto; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
Uma das principais aplicações de ondas eletromagnéticas, na atualidade, na área de telecomunicações trata dos enlaces em sistemas móveis sem fio. Sejam estes terrestres (indoor/outdoor) ou via satélites, o projetista do sistema de telecomunicações tem que ser capaz de determinar os sistemas irradiantes, as potências envolvidas, a frequência de operação do sistema, a área de cobertura e os parâmetros de qualidade do serviço. O planejamento das novas redes de comunicações sem fio representa um grande desafio ao incluir serviços cada vez mais avançados com diferentes requisitos de qualidade, suporte a mobilidade, altas taxas de transmissão e capacidades elevadas de tráfego. Os diversos ambientes nos quais essas redes operam, os fenômenos associados produzem diversos efeitos no comportamento do sinal recebido e, consequentemente, uma variação no desempenho do enlace de comunicação entre os pontos de acesso, a rede e os usuários. Por conseguinte, esses efeitos devem ser avaliados corretamente, de tal forma que o dimensionamento da rede atenda aos requisitos de qualidade regulamentados. O presente trabalho objetiva estabelecer uma metodologia para o planejamento de redes de comunicação sem fio para ambientes indoor, considerando os parâmetros de qualidade de serviços e os efeitos da polarização das antenas. Foi proposto um modelo empírico para determinar a área de cobertura desse ambiente a partir de uma abordagem baseada em medições. Como resultado de campanhas de medições, foram identificados os principais parâmetros que interferem nas perdas no enlace de propagação, destacando-se os materiais envolvidos no ambiente bem como os efeitos da polarização das antenas transmissora, entre outros. Tais efeitos, avaliados corretamente, permitirão ao projetista da rede, de uma forma crítica e com base em dados obtidos em campo, definir a melhor configuração de parâmetros e critérios de projeto para a implantação de uma rede móvel de acesso sem fio. As medições para determinação dos parâmetros de cobertura e de qualidade de serviços foram realizadas no prédio do Laboratório de Engenharia Elétrica e de Computação e no prédio de aulas do Instituto de Tecnologia da Universidade Federal do Pará. Nas campanhas de medição foram utilizadas algumas frequências, escolhidas devido à importância dos serviços disponibilizados: 2,4 GHz - redes locais sem fio (WLAN’s); 3,5 GHz - Wimax licenciado; 5,85 GHz - Wimax livre e 10 GHz (a faixa de 9,8 a 10 GHz não está ainda regulamentada, de 10 - 10,15 GHz-radioamador (Resolução Anatel, Nº 452/2006 - D.O.U. de 20.12.2006) ou serviços de comunicações multimídias (SCM) para sistemas em banda larga). Os principais resultados obtidos com o modelo proposto foram avaliados e comparados com os principais modelos da literatura e mostraram que a metodologia adotada para o planejamento de redes de comunicação sem fio em ambientes indoor teve um bom desempenho.
Acesso aberto (Open Access)
Planejamento de redes de comunicação sem fio para ambientes indoor considerando aplicações multimídia: abordagem híbrida - simulação e medição
(Universidade Federal do Pará, 2014-08-29) BRAGA, Allan dos Santos; FRAIHA, Simone da Graça de Castro; http://lattes.cnpq.br/6398509825377181; CAVALCANTE, Gervásio Protásio dos Santos; http://lattes.cnpq.br/2265948982068382
As tecnologias wireless vêm evoluindo de forma rápida nas últimas décadas, pois são uma eficiente alternativa para transmissão de informações, sejam dados, voz, vídeos e demais serviços de rede. O conhecimento do processo de propagação dessas informações em diferentes ambientes é um fator de grande importância para o planejamento e o desenvolvimento de sistemas de comunicações sem fio. Devido ao rápido avanço e popularização dessas redes, os serviços oferecidos tornaram-se mais complexos e com isso, necessitam de requisitos de qualidades para que sejam ofertados ao usuário final de forma satisfatória. Devido a isso, torna-se necessário aos projetistas desses sistemas, uma metodologia que ofereça uma melhor avaliação do ambiente indoor. Essa avaliação é feita através da análise da área de cobertura e do comportamento das métricas de serviços multimídia em qualquer posição do ambiente que está recebendo o serviço. O trabalho desenvolvido nessa dissertação objetiva avaliar uma metodologia para a predição de métricas de qualidade de experiência. Para isso, foram realizadas campanhas de medições de transmissões de vídeo em uma rede sem fio e foram avaliados alguns parâmetros da rede (jitter de pacotes/frames, perda de pacotes/frames) e alguns parâmetros de qualidade de experiência (PSNR, SSIM e VQM). Os resultados apresentaram boa concordância com os modelos da literatura e com as medições.