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Authors
Abstract(s)
Os sistemas de Feixes Hertzianos, nos últimos anos, têm vindo a perder protagonismo face à evolução
dos sistemas de fibras óticas. Esta tecnologia, em meio guiado, tem vindo a conquistar um papel cada
vez mais relevante e central nos sistemas de comunicação.
Isto deve-se ao facto dos sistemas de natureza ótica possuírem um melhor débito binário, melhor
largura de banda e até maior fiabilidade de ligação, uma vez que esta não se encontra sujeita a tantas
interferências exteriores como ´e o caso dos sistemas de micro-ondas.
Apesar destes factores, os sistemas de Feixes Hertzianos continuam a apresentar-se como uma
alternativa viável para os operadores de telecomunicações, uma vez que se apresentam não só como uma
solução de baixo custo, mas também como uma solução de fácil e rápida implementação, permitindo o
estabelecimento de sistemas de transporte de dados até em localizações mais remotas, onde a instalação
de sistemas suportados por cabos ´e dificultada.
Estes sistemas, funcionam maioritariamente em linha de vista entre os seus terminais, o que implica,
no processo de projeto, a análise do perfil do terreno em redor, tal como o estudo dos possíveis
fenómenos associados àa propagação electromagnética.
O cálculo da potência recebida baseada numa análise de perdas, ganhos e potência transmitida da
ligação (também denominado por Link Budget), não só permite um melhor entendimento das perdas
relacionadas com o sistema mas também uma melhor compreensão relativa ao ganho e à potência
transmitida, determinando se os mesmos são adequados à ligação em questão.
Neste sentido, o trabalho desenvolvido nesta dissertação visa desenvolver um algoritmo de simulação de ligações de Feixes Hertzianos capaz de estimar a potência recebida e o débito binário,
tendo em conta a informação de cada ligação micro-ondas ponto-a-ponto.
Com o objetivo de efetuar uma calibração dos cálculos teóricos realizados, tirando partido das
técnicas de Machine Learning, é implementado um modelo baseado em dados reais de potência recebida. Para validar o modelo foram utilizados as seguintes métricas: Coeficiente de determinação
ajustado (R2 a), Mean Absolute Percentage Error (MAPE) e Root Mean Square Error (RMSE). Os
resultados do modelo atingiram um R2 a = 0, 89, um erro quadrático médio de 1.59 dB e um erro médio
absoluto percentual de 1,99%.
Através da comparação entre a potência recebida teórica e potência recebida prática (modelo de regressão) é realizado um dimensionamento das margens de ligação. As margens de ligação consideradas,
consistem na margem de desvanecimento e na atenuação suplementar associada à precipitação.
Microwave systems, in the last few years, have been losing prominence due to the evolution of optical fiber systems. These technologies have been gaining more and more popularity in communication transmission systems. This is due to the optical system’s ability to reach higher bit rates, larger bandwidths, and even improved link reliability since the link’s signal is not subjected to outside interferences as the microwave link. Despite all these factors, Fixed Wireless Microwave Systems continue to be the best and most viable solution for telecommunication operators since it presents itself, not only as the cheaper solution, as well as the solution with a faster and easier implementation, allowing the installation of systems of this nature in more remote locations where wired supported systems are of difficult execution. These systems, operate mainly in line-of-sight between terminals, which entails the analysis of the surrounding terrain topology as well as the study of the possible factors related to the microwave air electromagnetic propagation. The estimation of the received power based on the analysis of losses, gains, and the link’s transmitted power (also known as Link Budget), allows, not only a better understanding of all the system’s losses but also the improved comprehension of the system’s gain and the transmitted power, in order to determine if these are adequate or not to the link in question. In this regard, the developed work in this dissertation will develop a simulation algorithm that estimates the received power and the bit-rate while taking into account the information of each microwave point-to-point link. To calibrate these results, while taking advantage of Machine Learning techniques, it is also imple mented a model based on real data. To validate this model, the following metrics are used:Coefficient of determination (R2 a), Root Mean Square Error (RMSE) and Mean Absolute Percentage Error (MAPE). The results reached a R2 a = 0, 89, a RMSE = 1, 59 dB and a MAPE equals to 1,99% This will allow, after a comparison of both power estimations, the dimensioning of the different link’s margin. The considered margins are the fading margin and the rain attenuation.
Microwave systems, in the last few years, have been losing prominence due to the evolution of optical fiber systems. These technologies have been gaining more and more popularity in communication transmission systems. This is due to the optical system’s ability to reach higher bit rates, larger bandwidths, and even improved link reliability since the link’s signal is not subjected to outside interferences as the microwave link. Despite all these factors, Fixed Wireless Microwave Systems continue to be the best and most viable solution for telecommunication operators since it presents itself, not only as the cheaper solution, as well as the solution with a faster and easier implementation, allowing the installation of systems of this nature in more remote locations where wired supported systems are of difficult execution. These systems, operate mainly in line-of-sight between terminals, which entails the analysis of the surrounding terrain topology as well as the study of the possible factors related to the microwave air electromagnetic propagation. The estimation of the received power based on the analysis of losses, gains, and the link’s transmitted power (also known as Link Budget), allows, not only a better understanding of all the system’s losses but also the improved comprehension of the system’s gain and the transmitted power, in order to determine if these are adequate or not to the link in question. In this regard, the developed work in this dissertation will develop a simulation algorithm that estimates the received power and the bit-rate while taking into account the information of each microwave point-to-point link. To calibrate these results, while taking advantage of Machine Learning techniques, it is also imple mented a model based on real data. To validate this model, the following metrics are used:Coefficient of determination (R2 a), Root Mean Square Error (RMSE) and Mean Absolute Percentage Error (MAPE). The results reached a R2 a = 0, 89, a RMSE = 1, 59 dB and a MAPE equals to 1,99% This will allow, after a comparison of both power estimations, the dimensioning of the different link’s margin. The considered margins are the fading margin and the rain attenuation.
Description
Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Eletrónica e
Telecomunicações na área de especialização em Telecomunicações
Keywords
Link-budget Ligação micro-ondas ponto-a-ponto Machine learning Margens de ligação Microwave point-to-point link Link margins
Citation
DUARTE, André da Silva – Modelação de potência recebida e dimensionamento de margens de ligações micro-ondas ponto-a-ponto. Lisboa: Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, 2021. Dissertação de Mestrado.
Publisher
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa