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Starting from outdoor transmission, crossing vegetation, the wideband and narrowband characterization of the indoor mobile radio channel in the 700 MHz band is obtained from experiments carried out in the indoor environment of the Engineering building at Fluminense Federal University, and from the processed data, respectively, the power-delay profiles obtained permitted to calculate the time dispersion parameters and the envelope of the signal permitted to adjust probability density functions to the signal variability, concluding about the influence of vegetation on those characteristics.

O desenvolvimento da economia e o aumento da produtividade e a rentabilidade dos produtores sejam eles dos setores de manufatura ou agrícola, estão diretamente ligados ao uso da tecnologia em seus processos de produção. Junto com o aparecimento da internet, o setor das telecomunicações vem se destacando e possibilitando a troca de informações de uma forma mais accessível ao público em geral. Com o rápido desenvolvimento de novas tecnologias, como as redes de comunicações em longa distância e baixa potência (LPWAN) - LoRa, a tecnologia em questão, representa uma nova tendência na evolução das telecomunicações, que vem ganhando ampla aceitação no cenário mundial, devido à grande cobertura do sinal, pequeno consumo de energia e baixo custo de implementação. O presente trabalho tem por objetivo estabelecer a caracterização da cobertura de comunicação sem fio, em ambiente indoor, na faixa de frequência de 915 MHz. Essa faixa de frequência foi escolhida devido a seu emprego pelos sistemas de comunicações de redes de longo alcance e baixa potência com a utilização dos protocolos LoRaWAN no Brasil. Neste trabalho, foi montado um sistema de transmissão fixo e um sistema de recepção móvel, para realizar medições estacionárias e em mobilidade no interior das dependências do Bloco D do Prédio da Engenharia, localizado no Campus Praia Vermelha da Universidade Federal Fluminense, com o objetivo de caracterizar o ambiente de propagação no interior do prédio. A partir dos dados coletados, foi possível analisar a cobertura do sinal e determinar os coeficientes de decaimento pela distância, assim como as perdas por penetração do sinal em função da distância percorrida. Os dados coletados foram comparados a modelos de predição de Friis, Log-Distance e ITUR P.1238-1. Adicionalmente foram realizadas análises da cobertura do sinal rádio empregando diferentes configurações no sistema de transmissão, entre eles, os fatores de espalhamento (SF) 7, 9, 10 e 12 e as larguras de banda (BW) 125 e 250 kHz. The development of the economy and the increase in productivity and profitability of producers, whether in the manufacturing or agricultural sectors, are directly linked to the use of technology in their production processes. Along with the emergence of the internet, the telecommunications sector has been standing out and enabling the exchange of information in a way that is more accessible to the general public. With the rapid development of new technologies, such as long-distance and low-power communications networks (LPWAN) - LoRa, the technology in question represents a new trend in the evolution of telecommunications, which has been gaining wide acceptance in the world scenario, due to the large signal coverage, small power consumption and low implementation cost. The present work aims to establish the characterization of wireless communication coverage, indoors, in the 915 MHz frequency band. This frequency band was chosen due to its use by communication systems of long-range and low-power networks. with the use of LoRaWAN protocols in Brazil. In this work, a fixed transmission system and a mobile reception system were set up to perform stationary and mobile measurements inside the premises of Block D of the Engineering Building, located on the Praia Vermelha Campus of the Fluminense Federal University, with the aim of characterize the propagation environment inside the building. From the collected data, it was possible to analyze the signal coverage and determine the decay coefficients over distance, as well as the signal penetration losses as a function of the distance covered. The collected data were compared to Friis, Log-Distance and ITU-R P.1238-1 prediction models. Additionally, radio signal coverage analyzes were performed using different configurations in the transmission system, among them, the scattering factors (SF) 7, 9, 10 and 12 and the bandwidths (BW) 125 and 250 kHz.

O crescente avanço de tecnologias e do número de usuários de telefonia móvel tem tornado necessário, nos últimos anos, um estudo mais apurado do comportamento do Canal Rádio Móvel. Ano após ano, são discutidas novas soluções com o objetivo de dimensionar corretamente esses canais, tornando-os cada vez mais eficientes. Dada a importância do canal na propagação do sinal, esta dissertação se propôs a caracterizar o canal radio móvel em banda larga, na faixa de UHF, para ambientes indoor, em uma primeira etapa. A aquisição dos dados foi realizada por meio da sondagem do canal pela técnica de varredura em frequência e, a partir dos dados das medidas, foram avaliados os parâmetros de retardo médio e espalhamento de retardo relativos à dispersão temporal do canal. Posteriormente, esses parâmetros foram utilizados para a modelagem do canal, realizada com a aplicação dos Modelos Ocultos de Markov, cujos resultados são inéditos e analisados ao final deste trabalho. Dissertação apresentada ao Curso de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e de Telecomunicações da Universidade Federal Fluminense, como requisito parcial para obtenção do Grau de Mestre. Área de Concentração: Sistemas de Comunicações. In recent years, the increasing advance of technologies and the number of mobile phone users has made necessary more accurate studies of the mobile radio channel behavior. Every year, new solutions are discussed with the aim of correctly dimensioning these channels, making them increasingly efficient. Since we recognize the importance of the channel in signal propagation, this thesis comes up to characterize the broadband mobile radio channel, in UHF band, for indoor environments, in a first step. Data acquisition was performed by channel sounding using the frequency scanning technique and, from the measured data, we evaluated the parameters of mean delay and delay spread related to the temporal dispersion of the channel. Subsequently, these parameters were used for channel modeling, performed with the application of Hidden Markov Models. The HMM results are unpublished and criticized at the end of this work.

Characterization of the indoor mobile radio channel in the 700 MHz band is obtained from experiments carried out in the indoor environment of the Engineering building in Fluminense Federal University. From the processed data, the power-delay profiles obtained permitted to calculate the time dispersion parameters and the statistics of the signal variability, concluding about the use of this band in cellular systems in Brazil.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Esta contribuição descreve uma caracterização estatística da rede de baixa tensão Brasileira residencial como meio de comunicação. As discussões são baseadas em canais estimados obtidos em uma campanha de medição realizada em quatro apartamentos diferentes, com tamanhos que variam de 50 até 90 metros quadrados. Os parâmetros considerados para esta análise são o Root Mean Square Delay Spread, o ganho médio do canal e a capacidade do canal. Para efeitos de comparação com a rede de potencia dos Estados Unidos, a banda de frequência utilizada foi de 1:705 até 30 MHz. A análise relatada mostra que o Root Mean Square Delay Spread e o ganho médio do canal não podem ser modelados como variáveis log-normal. Os resultados obtidos geram dúvidas em relação aos atuais encontrados na literatura, em que se afirma que tanto o Root Mean Square Delay Spread quanto o ganho médio do canal seguem uma distribuição log-normal. Foram medidos também a impedância de acesso e o ruído do canal de comunicação via rede elétrica. Além disso, os conceitos de cooperação para melhorar o desempenho dos sistemas de comunicação via rede elétrica foram analisados, mais especificamente na rede de baixa tensão Brasileira residencial. Para isso, foram analisados a performance dos protocolos de Amplify-and-Forward e Decode-and-Forward, em conjunto com as técnicas de combinação Equal-Gain Combining, Selection-Combining e Maximal-Ratio Combining. A análise sobre os dados medidos cobriram uma faixa de frequência de 1:705 a 100 MHz. Os dados medidos abordam quatro cenários para possíveis localizações do nó Relay. Os resultados obtidos mostram que o Amplify-and- Forward é de aplicabilidade limitada no contexto de comunicação via rede elétrica e o oposto é válido para o protocolo de Decode-and-Forward, principalmente se a probabilidade de erro de detecção de símbolos no nó Relay tende a zero. This thesis outlines a statistical characterization of the Brazilian In-Home Low-Voltage Electric Power Grid as a communication medium. The discussions are based on estimated channels obtained in a measurement campaign carried out in four different apartments with sizes ranging from 50 up to 90 square meters. The parameters considered for this analysis are the Root Mean Square Delay Spread, the average channel gain, and the channel capacity. For the sake of comparison with the Electric Power Grid in United States, the frequency band ranging from 1:705 up to 30 MHz was set. The reported analysis shows that the Root Mean Square Delay Spread and the average channel gain cannot be modeled as log-normal variables, this cast doubt the current results found in the literature, in which is stated that both the Root Mean Square Delay Spread and the average channel gain follow a log-normal distribution. This was followed by the Power Line Communication access impedance and noise measurements in the In-Home Low-Voltage Electric Power Grid. Additionally, the suitability of cooperation concepts for improving the performance of Power Line Communication systems was analyzed, more specifically in the Brazilian In-Home Low-Voltage Electric Power Grid. For this purpose, the performance of the Amplify-and-Forward and Decode-and- Forward protocols, together with the Equal-Gain Combining, Selection Combining, and Maximal-Ratio Combining techniques were analyzed. The analysis was carried out on the measured data covering a frequency band from 1:705 up to 100 MHz. The measured data addresses four scenarios for possible relay node locations. The attained results show that the Amplify-and-Forward is of limited applicability in the Power Line Communication context and the opposite is valid to the Decode-and-Forward protocol, mainly if the error probability of detecting symbols at the relay node is zero.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico In this work we present propagation models for urban, suburban and rural areas. A vectorial analysis of the two-ray model for elevated aerials is presented as well as vectorial analyses of the (two-dimensional) 2D and (three-dimensional) 3D waveguide models. For all, an ideal dipole is assumed to be the transmitting aerial. The two-ray model describes rural areas, highways, and more desert suburban areas and it consists of a ray that arrives at the receptor along a straight line and of a ray that arrives at the receptor after a ground reflection. For this model parallel and perpendicular polarizations are investigated. Parallel polarization is specifically analyzed in two ways: with and without approximations. For the model analyzed without approximations, the field radiation pattern of the dipole and the vectorial analysis of the field are accounted. For the model analyzed with approximations only an algebraic sum is carried out. Comparisons between these two models are performed as well as an analysis of the error versus r distance. Still for the non-approximated two-ray model, comparisons between horizontal and vertical components of the electric field, comparisons between horizontal and vertical components themselves for several transmitter heights and comparisons with measurements, are provided. The 2D and 3D waveguides describe street cities. The 2D waveguide model, whose main feature is having the same transmitter and receptor aerial heights, consists of rays arriving at the receptor along a straight line, after a ground reflection and along multiple lateral reflections. This model is analyzed in two ways: with and without slits for horizontal and vertical polarizations and likewise the two-ray model a comparison between the approximated and non-approximated analyses is performed. Still for the 2D waveguide, a comparison between the total field and the field due to lateral reflections only is carried out. The 3D waveguide model, whose main feature is having different transmitter and receptor aerial heights, consists of rays arriving at the receptor along a straight line, after a ground reflection, along multiple lateral reflections and along wall-road (border-ground) reflections. This model is likewise analyzed in two ways: with and without slits for horizontal and vertical polarizations and a comparison between the total field and the field due to lateral reflections only is also carried out. In the slits analysis, two kinks of models are developed: one for periodical slits and another one that takes into account the street databases, which is loaded in the program from its respective data file. For all the 3D waveguide model stages calculated data are compared to measured data, ratifying the applicability of the model described. Comparisons provided with measured data show that a vectorial and field radiation pattern analysis can be a very useful tool toward increasing theoretical analysis in spite of empirical analysis in the field of prediction. Este trabalho apresenta modelos de propagação para áreas urbanas, suburbanas e rurais. É apresentada uma análise vetorial do modelo geométrico de dois raios para antenas elevadas, bem como análises vetoriais dos modelos de guia de ondas de rua plano e tridimensional. Para todos, um dipolo ideal é utilizado como antena transmissora. O modelo geométrico de dois raios descreve áreas rurais, rodovias e áreas suburbanas mais desertas e é constituído pelo raio que incide diretamente no receptor e pelo raio que sofre uma reflexão no solo antes de atingi-lo. Para este modelo são analisadas as polarizações paralela e perpendicular. Especificamente a polarização paralela é analisada de duas maneiras: uma utilizando aproximações e outra sem aproximações. Para o modelo analisado sem aproximações, as análises de padrão de radiação do campo para o dipolo e vetorial do campo elétrico, são levadas em conta. Para o modelo analisado com aproximações, apenas uma soma algébrica do campo é realizada. Comparações entre esses dois modelos são realizadas bem como uma análise do erro incorrido versus distância r. Ainda para o modelo de dois raios sem aproximações, comparações entre as componentes horizontal e vertical do campo elétrico, comparações entre si de componentes horizontais e verticais para diversas alturas do transmissor, além de comparações com valores medidos, são realizadas . Os modelos de guia de ondas plano e tridimensional descrevem ruas de cidades. O modelo de guia de ondas plano, cuja principal característica é a igualdade da altura das antenas do transmissor e do receptor, é constituído pela superposição de um raio que chega diretamente ao receptor, de um raio que sofre uma reflexão no solo e de raios que sofrem múltiplas reflexões nas laterais do guia de ondas antes de atingi-lo. Esse modelo é analisado de duas formas: com e sem fendas para polarizações horizontal e vertical e, como para o modelo de dois raios, uma comparação entre as análises aproximada e sem aproximações é realizada. Ainda para o guia de ondas plano, uma comparação entre o campo elétrico total e o campo elétrico devido às reflexões laterais somente, é apresentada. O modelo de guia de ondas tridimensional, cuja principal característica é a diferença da altura das antenas do transmissor e do receptor, é constituído pela superposição de um raio que chega diretamente ao receptor, de um raio que sofre uma reflexão no solo, de raios que sofrem múltiplas reflexões nas laterais do guia de ondas, e de raios que sofrem reflexões do tipo lateral-solo, antes de atingi-lo. Esse modelo é também analisado de duas formas: com e sem fendas para polarizações horizontal e vertical, e uma comparação entre o campo elétrico total e o campo elétrico devido às reflexões laterais somente é também apresentada. Na análise com fendas, dois tipos de modelos são desenvolvidos, um para fendas periódicas e outro para a leitura de uma base de dados da rua em questão. O programa lê a base de dados dessa rua e realiza os cálculos do sinal ao longo da mesma. Para todas as etapas do modelo de guia de ondas tridimensional valores calculados são comparados com valores medidos, ratificando a aplicabilidade do modelo descrito. Comparações com valores medidos mostram que uma análise vetorial e de padrões de radiação das antenas, pode ser uma ferramenta muito útil no que diz respeito a uma maior utilização de análises teóricas a despeito de análises empíricas no campo da predição. Doutor em Ciências