[pt] A demanda pela transmissão de dados envolvendo aparelhos celulares continua crescendo a um ritmo acelerado. Este crescimento implica que, dentro das próximas décadas, redes celulares precisariam atender até 1000 vezes a capacidade atual. Para enfrentar este desafio, existe um interesse crescente em sistemas celulares operando na faixa de ondas milimétricas. O espectro de ondas milimétricas varia entre 30 GHz e 300 GHz, mas as faixas de frequências de 28 GHz, 38 GHz, 60 GHz e 70 GHz a 90 GHz parecem especialmente promissoras para a próxima geração de sistemas celulares, permitindo a utilização de larguras de canais superiores a 1 GHz. Durante a propagação em ligações de rádio terrestres ou via satélite na faixa das ondas milimétricas, ocorrem atenuações do sinal devidas à absorção e espalhamento causados por partículas atmosféricas e por hidrometeoros. O espalhamento produzido na faixa das ondas milimétricas pode ocasionar interferências cocanal entre sistemas fixos ou entre células de comunicações móveis vizinhas. A interferência devida ao espalhamento pela chuva ocorre quando a energia eletromagnética transmitida por uma antena é interceptada por uma célula de chuva. Isto causa espalhamento lateral do campo incidente, convertido em um sinal interferente que possivelmente será recebido por antenas de outros sistemas fixos ou de outra célula do sistema móvel. Isso afetará a relação (S/I) entre as potências dos sinais desejado e interferente no receptor. Nesta dissertação, será proposto um modelo de previsão de interferência pelo espalhamento devido à chuva baseado na Recomendação ITU-R P.452-16. Este modelo será aplicado na determinação da função distribuição cumulativa da relação (S/I) em áreas urbanas de estruturas realísticas regulares ou irregulares na faixa de ondas milimétricas. / [en] In the recent years, the demand for data transmission over the cellular network has been growing at a fast pace. This growth implies that in the next decades, the cellular network will need to provide 1000 times the existing capacity. To meet this challenge, there is an increasing interest in the development of cellular systems operating at millimeter waves. The corresponding frequency spectrum range from 30 GHz to 300 GHz. In particular, the frequency bands centered around 28 GHz, 38 GHz, 60 GHz, 70 GHz and 90 GHz look rather promising for the next generation of cellular systems, allowing the use of 1-GHz wide channels (or even wider). During the propagation of both terrestrial and satellite links in the spectrum of millimeter waves, attenuation takes place due to absorption and scattering caused by atmospheric particles and hydrometeors. Scattering induced in the range of millimeter waves can cause co-channel interference between both fixed and mobile systems as well as between neighbor cells. Interference due to scattering caused by rain occurs as the electromagnetic transmitted energy of an antenna is intercepted by a rain cell. This leads to lateral scattering and antennas of other fixed systems, mobile system cells, or user equipment may receive the resulting interference signals. This affects the S/I ratio between the powers of the desired and the interference signals at the receiver. In this dissertation, a model will be presented to predict the interference power through scattering due to rain on the basis of ITU-R P.452-16 Recommendation. This model will be applied to determine the cumulative distribution function of the S/I ratio in urban scenarios (considering both regular and irregular structures) in the range of the millimeter waves.

[pt] As alterações climáticas estão cada vez mais frequentes nos dias atuais e alguns fenômenos da natureza vêm acontecendo com mais intensidade. Todo ano os desastres naturais ocorrem e afetam milhões de pessoas em todo mundo, e o Brasil não fica imune aos seus efeitos. Um desastre natural pode acontecer a qualquer momento, causa danos profundos a uma sociedade. Atuar para minimizar os efeitos dos desastres naturais seria uma das sugestões num estudo de caso sobre as inundações que ocorrem no verão em Santo Antônio de Pádua, cidade ao Noroeste do Estado do Rio de Janeiro. A logística é fundamental para o processo de resposta aos afetados. Este trabalho busca mostrar a importância da logística no apoio aos atingidos pelos desastres naturais, seja atuando com a logística humanitária para levar alívio às vítimas, ou com a logística empresarial, atuando na operação para apoiar na prevenção de desastres naturais e na estruturação de uma sociedade mais permeável. Para tal, uma pesquisa foi realizada junto à população da cidade para tentar entender as necessidades de uma sociedade sofrida com as inundações constantes. Serão examinados alguns cenários e propostas de soluções para apoiar na atuação da logística de maneira a minimizar as inundações no município. Por fim, apresentam-se dois cenários: um em que a logística humanitária atua na reconstrução de uma cidade destruída por um desastre natural e outro em que a logística empresarial atua na preparação de uma infraestrutura para prevenção de uma sociedade que poderá receber as chuvas de verão sem maiores transtornos. / [en] Climate changes have become more frequent nowadays and some natural phenomena have been happening with more intensity. Every year, natural disasters occur and affect millions of people in the whole world, and Brazil is not immune to its effects. A natural disaster can happen at any moment and causes profound damages to societies. Working for minimizing the effects of natural disasters would be one of the suggestions of a case study about the floods that occur during summer in Santo Antonio de Pádua, a city located in the north west of Rio de Janeiro State. Logistics is crucial for the process of helping those affected. This work aims to show the importance of logistics for supporting the afflicted by natural disasters, be it working with humanitarian logistics in order to alleviate the suffering of victims, be it working with business logistics, acting in the operation to support the prevention of natural disasters and in the structuring of a more permeable society. To do so, a research was undertaken with the population of that city to understand the needs of a society that suffers with the constant floods. We will exam some of the scenarios as well as solutions proposed to support the work of logistics in order to minimizing the floods in the city. Eventually, two scenarios are presented: one in which the humanitarian logistics acts in the reconstruction of a city destroyed by a natural disaster and another in which the business logistics works in the provision of an infraestructure for prevention of a society that will be prepared to receive summer rains without major problems.

[pt] A principal meta desta tese é estudar os efeitos da chuva nos enlaces operando na faixa de micro-ondas e comprimentos de ondas milimétricas. Para realizar este estudo, é considerado o modelo de chuva que considera um meio de chuva realista composto por um conjunto de gotas com a relação formato-tamanho proposta por Chuang e Beard, uma distribuição de tamanho das gotas dada por de Wolf, o índice de refração complexo da água para uma frequência e temperatura dada sugerido por Ray e uma distribuição de orientação dos eixos de simetria da partícula. O Extended Boundary Condition Method (EBCM) foi aplicado ao modelo descrito para determinar a atenuação, depolarização e espalhamento devidos à chuva. O desenvolvimento foi validado com sucesso por intermédio de comparações de seus resultados com os correspondentes disponíveis na literatura. O modelo de chuva realista foi utilizado em duas aplicações diferentes. Na primeira, foi estudada a interferência devida à chuva entre enlaces de telecomunicações sem fio operando em frequências de ondas milimétricas em ambientes urbanos. Outra aplicação envolve a determinação da taxa de precipitação por intermédio de radares meteorológicos (em particular, radares banda-X). Considerando que seu custo é relativamente baixo e sua resolução elevada, os radares em banda-X estariam entre as melhores opções para monitorar eventos meteorológicos. Entretanto, são susceptíveis à atenuação devida a gases atmosféricos e chuva ao longo dos enlaces, que impedem que a taxa de precipitação seja estimada diretamente a partir da potência recebida correspondente a uma determinada posição. Desta forma, um modelo de chuva realista foi implementado para calcular a seção reta de retroespalhamento e estimar a atenuação específica por intermédio do EBCM em cada um dos volumes existentes entre o radar e a posição selecionada. Este desenvolvimento permite a correção dos efeitos da atenuação existente no enlace formado entre estas duas posições. / [en] The main goal of this research is to study the rain effects on microwave and millimeter wave radio links. Thus, the rain-induced attenuation, depolarization and scattering are studied. To carry out this study, a realistic rain model is proposed, which consider a realistic rain medium composed by a cluster of raindrops with the shape-size relation proposed by Chuang and Beard, a raindrop size distribution given by de Wolf, index of refraction of water for a given temperature and frequency suggested by Ray and a distribution of the orientation angle of the symmetry axis. The realistic rain model is evaluated with two different applications of systems operating at microwave and millimeter wave frequencies. One of the applications involves wireless telecommunication systems, which are strongly affected by the presence of precipitation. To design an efficient radio communication system, the realistic rain model is applied for the analysis and quantification of rain-induced effects on links operating at millimeterwave frequencies in urban environments. Another application involves weather radars (X-band radars in particular). Considering their relatively low cost and high resolution, X-band radars would be among the best options to monitor meteorological events. However, they are susceptible to attenuation by fog, snow or rain. To solve this problem, a realistic and improved rain model is implemented to compute backscattering cross sections and estimate rain attenuation at each range gate. The proposed method is evaluated using radar data provided by the CASA OTG X-band (lambda equal a 3cm) radar located in Mayaguez, Puerto Rico, and X-band radar METEOR 50DX –Selex located in Belém, Brazil.