Orientador: Paulo de Oliveira Camargo / Coorientador: Marcio Tadeu de Assis Muella / Banca: João Francisco Galera Monico / Banca: Paulo Sérgio de Oliveira Júnior / Banca: Eurico Rodrigues de Paula / Banca: Valdir Gil Pillat / Resumo: A considerável variação espaço-temporal da densidade eletrônica na atmosfera superior terrestre torna a ionosfera uma região de difícil modelagem. Parte dos modelos que utilizam as observáveis do Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS) descreve a ionosfera como uma camada fina de altitude constante. No entanto, esta camada pode ter, na realidade, mais de 1000 km de espessura. A densidade eletrônica ao longo das diversas altitudes pode ser determinada por meio de técnicas de reconstrução tomográfica, que consistem em utilizar medidas de conteúdo total de elétrons (TEC - Total Electron Content) advindas de diferentes direções/elevações. Desta forma, é possível realizar o imageamento ionosférico em três dimensões. Contudo, o uso apenas de observações de TEC na reconstrução tomográfica apresenta deficiências nas representações verticais da ionosfera. Esta limitação pode ser reduzida com a assimilação de observações de perfis ionosféricos, sendo objeto de investigação em diversos métodos de imageamento ionosférico. Existe particular interesse na assimilação de dados sobre o setor longitudinal brasileiro, pois fenômenos peculiares da ionosfera tropical podem ser estudados, tais como os efeitos da forte deriva vertical que ocorre na região equatorial durante os horários do pico de pré-reversão, a intensificação da Anomalia Equatorial de Ionização e as irregularidades no plasma ionosférico. No intuito de analisar a performance de métodos de assimilação de dados sobre a ionosf... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Spatial and temporal variation of the electron density in the atmosphere make the ionosphere a difficult region to model. Several models were developed using Global Navigation Satellite System (GNSS) observations to represent the ionosphere by Vertical Total Electron Content (VTEC) maps. However, errors in the VTEC modeling occur due to the consideration of the ionosphere as a thin shell with constant height and the irrealistic mapping functions. In contrast, the ionosphere is a layer with 1000 km thickness. The electron density distribution with the altitude can be calculated using tomographic reconstruction techniques, which are based on slant TEC measurements to map the ionosphere in three dimensions. However, performing tomographic reconstructions using only TEC measurements has deficiencies in vertical representations of the ionosphere. To overcome this geometric deficiency, data assimilation can be performed including ionospheric profiles in the tomographic reconstruction. Data assimilation methods have been applied worldwide and a relevant peculiarity of the Brazilian region is the fact that some ionospheric dynamics over the region are not completely understood, as it is affected by the Equatorial Ionization Anomaly, ionospheric irregularities and strong vertical drifts in the evening pre-reverse period. In order to analyze the performance of data assimilation methods in the Brazilian area, this work aims to develop and evaluate a new method of data assimilation based... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Rosana Moreira (rosanapsm@outlook.com) on 2018-08-06T17:42:48Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModeloRepresentacaoAmbientes.pdf: 3766321 bytes, checksum: 14005abe01125f43e70ff5445c0c5842 (MD5) / Approved for entry into archive by Kelren Mota (kelrenlima@ufpa.br) on 2018-08-07T11:56:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModeloRepresentacaoAmbientes.pdf: 3766321 bytes, checksum: 14005abe01125f43e70ff5445c0c5842 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-07T11:56:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModeloRepresentacaoAmbientes.pdf: 3766321 bytes, checksum: 14005abe01125f43e70ff5445c0c5842 (MD5) Previous issue date: 2017-05-26 / Neste trabalho, utilizam-se as versões em duas e três dimensões do método de diferenças finitas no domínio do tempo, FDTD, para simulação da propagação da onda eletromagnética em ambiente interior (indoor). Primeiramente, a validade do método FDTD-3D é comprovada através da comparação dos valores do perfil de retardo de potência obtidos por campanha de medições. As perdas expressas com o método FDTD-3D foram utilizadas para propor correções aos resultados do método FDTD-2D que levam em conta a propagação no espaço livre e a propagação no ambiente interior. As vantagens do método FDTD-2D com respostas transitórias corrigidas estão no reduzido tempo de processamento e consumo de memória quando comparados a outros métodos numéricos. Além disso, é possível com o método FDTD-2D com respostas corrigidas expandir a simulação da propagação da onda para ambientes complexos e de grandes dimensões, desenvolver software de simulação voltado para computadores pessoais e aparelhos celulares. / In this work, we use the two and three-dimensional versions of the finite-difference time-domain method, FDTD, for simulating the propagation of the electromagnetic waves in an indoor environment. First, the validity of the FDTD-3D method is proven by comparing the values of the power delay profile obtained via a measurement campaign carried out in the indoor environment. The losses expressed with the FDTD-3D method were used to propose corrections to the FDTD-2D results by taking into account the propagation in the free space and the propagation in the indoor environment. The advantages of the FDTD-2D method with corrected transient responses are reduced processing time and memory requirements when compared to other numerical methods. It is possible with the FDTD-2D with corrected signals to simulate wave propagation for large and complex environments and to develop simulation software for personal computers and mobile devices.

Este trabalho apresenta uma análise da propagação de sinais de TV Digital na faixa de UHF em ambientes internos. A partir da comparação de alguns modelos de propagação interna e externa referenciados na literatura para outras faixas de frequência e aplicação, um algoritmo foi desenvolvido com a finalidade de gerar um mapa de cobertura de sinal que exibe a potência de recepção no ambiente interno. Estas simulações foram comparadas com medidas em campo a partir de dois estudos de caso. O primeiro avalia a cobertura de sinal em um andar inteiro de um prédio e o segundo no interior de uma sala e comprovou-se que os modelos de propagação que foram estendidos à faixa de UHF podem ser empregados com precisão para se determinar o nível de recepção do sinal de TV digital. / This work presents an analysis of signal propagation of Digital TV on the UHF range in indoor environments. Based on the comparison of some indoor and outdoor propagation models described on the literature, an algorithm was developed with the aim of generating a signal coverage map that exhibits the reception power on the indoor environment. These simulations were compared with field measurements divided in two case studies. The first one evaluates the signal coverage in an entire floor of one building and the second one inside a single room. It was proved that the propagation models that were extended to the UHF range can be used with high accuracy to determine the reception power level of the digital TV signal.

Este trabalho apresenta uma análise da propagação de sinais de TV Digital na faixa de UHF em ambientes internos. A partir da comparação de alguns modelos de propagação interna e externa referenciados na literatura para outras faixas de frequência e aplicação, um algoritmo foi desenvolvido com a finalidade de gerar um mapa de cobertura de sinal que exibe a potência de recepção no ambiente interno. Estas simulações foram comparadas com medidas em campo a partir de dois estudos de caso. O primeiro avalia a cobertura de sinal em um andar inteiro de um prédio e o segundo no interior de uma sala e comprovou-se que os modelos de propagação que foram estendidos à faixa de UHF podem ser empregados com precisão para se determinar o nível de recepção do sinal de TV digital. / This work presents an analysis of signal propagation of Digital TV on the UHF range in indoor environments. Based on the comparison of some indoor and outdoor propagation models described on the literature, an algorithm was developed with the aim of generating a signal coverage map that exhibits the reception power on the indoor environment. These simulations were compared with field measurements divided in two case studies. The first one evaluates the signal coverage in an entire floor of one building and the second one inside a single room. It was proved that the propagation models that were extended to the UHF range can be used with high accuracy to determine the reception power level of the digital TV signal.

Submitted by camilla martins (camillasmmartins@gmail.com) on 2017-02-22T17:57:36Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModeloRadioPropagacao.pdf: 2596175 bytes, checksum: 1124524c168958ac9b9cac835462ab5d (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-02-23T12:53:39Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModeloRadioPropagacao.pdf: 2596175 bytes, checksum: 1124524c168958ac9b9cac835462ab5d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-23T12:53:39Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_ModeloRadioPropagacao.pdf: 2596175 bytes, checksum: 1124524c168958ac9b9cac835462ab5d (MD5) Previous issue date: 2015-08-20 / 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. / The digital TV broadcasts have greatly increased worldwide in recent years, especially in Brazil. The establishment and improvement of these transmission systems rely on models that take into account, among other factors, the geographical characteristics of the region, as these contribute to signal degradation. In Brazil, there is a great diversity of scenery and climates. For years several propagation models have been studied many for several frequency bands and types of paths. This thesis proposes an outdoor empirical radio propagation model for UHF band, which is used in digital TV. The proposed model estimates received power values can be applied to non-homogeneous paths and different climates, this latter presents innovative character for the UHF band. Different artificial intelligence techniques were chosen for theoretical and computational basis for having the ability to introduce, organize and describe quantitative and qualitative data quickly and efficiently, making it possible to determine the received power in a variety of settings and climates. The proposed model was applied to a city in the Amazon region with heterogeneous paths and wooded urban areas, fractions of freshwater among others. Measurement campaigns were conducted to obtain data signals from two digital TV stations in the metropolitan area of the city of Belém-Pará to model, compare and validate the model. The results are consistent. The model depicts a distinct difference between the two seasons of the studied year and small RMS errors for all cases studied. The validation of the model was based on the comparison with empirical and deterministic models.

We have developed and created a simulator for calculations and indicatios of maximum permissible values for the electric and magnetic fields as well as the power density in Rádio Base Station, with the use of CDMA technology, in the range of 800 MHz, being the values allowable were referenced and based on the International Commission on Non-ionizing radiation protection. The simulator developed allows to calculate the interference field radiated by rádio base station, with input data such as channel power rádio; Gain Antenna; Number of Rádio Channels, Frequency Operation; Losses in Cable, Attenuation of Direction; Minimum distance; Reflections. To get quickly without the need for the implementation of instruments for measurements, calculations only in that simulator, we calculated values such as: Effective Radiated Power; Density Power Sector; electric field in the Sector; Magnetic Field in the sector; Flux Density Magnetic; point of maximum permissible exposure to electric field and the power density. As results presented in graphs for clarity of visualization of power density in the industry, as well as defining the coverage area. Is also present in the simulator, folders with specifications of antennas, towers and cables used in mobile phones, whose manufacturers are: World RFS, Andrew, and Karthein Brasilsat. They are presented several "links" network access "internet" to complement the specifications of cables, antennas, etc. .. Moreover also part of the simulator to perform calculations quickly and safely assisting in obtaining results of loss of rádio signal generated by rádio base station. Where the simulator has paintings depicting the spreads, where we define propagation "A" and "B".By spreading the "A" we can get the calculations of rádio signal attenuation models in areas of urban, dense urban, suburban, and rural open. Are added in the calculations of reflection coefficients of reflection, the standing wave ratio, return loss, the ratio of reflected power, as well as losses of the signal by impedance mismatch. As for the spread "B" as we can get results in the loss calculations in the rádio signal line in sight and no sight, the effective area, the power density, the power received, the range, the level conversion and the conversion gain in radiant systems. / Neste trabalho foram desenvolvidos e criados dois simuladores para cálculos e indicações de valores Máximos Permissíveis para os campos elétricos e magnéticos, bem como as Densidades de Potência em Estações Rádio Base, com a utilização de Tecnologia CDMA, na faixa de 800 MHz. Esses valores permissíveis foram referênciados e fundamentados pela Comissão Internacional de Proteção à Radiação não Ionizante. O simulador 1 permite calcular as interferências de campo irradiado por estação rádio base, com entrada de dados tais como: Potência do Canal de Rádio; Ganho da Antena; Número de Canais de Rádio; Frequência de Operação; Perdas no Cabo; Atenuação da Direção; Distância Mínima; Reflexões. O referido simulador permite, de maneira rápida e sem a necessidade da execução de instrumentos para medições, alcançar os seguintes valores calculados: Potência Radiada Efetiva; Densidade de Potência do Setor; Campo elétrico no Setor; Campo Magnético no Setor; Densidade de fluxo Magnético; ponto de exposição máxima permitida de campo elétrico, bem como a densidade de potência. Os resultados são apresentados em gráficos, para clareza da visualização da densidade de potência no setor, assim como para a definição da área de cobertura. O simulador abrange também pastas com especificações de antenas, cabos e torres utilizadas na telefonia celular, dos seguintes fabricantes: RFS World, Andrew, Karthein e Brasilsat. São apresentados diversos ―links‖ de acesso à rede ―internet‖ para complemento das especificações de cabos, antenas, etc. O simulador 2 apresenta mais variáveis, procurando executar cálculos de forma rápida e segura auxiliando na obtenção de resuldados das perdas do sinal de rádio produzidas por estação rádio base. Nesse caso, o simulador apresenta telas representando as propagações denominadas ―A‖ e ―B‖. Através da propagação ―A‖ podemos obter os cálculos de atenuação do sinal de rádio em áreas de modelos urbana, urbana densa, suburbana, aberta e rural. Nos cálculos de reflexão, adicionamos os coeficientes de reflexão, a relação de onda estacionária, a perda de retorno, a relação de potência refletida, assim como as perdas do sinal por descasamento de impedância. Com a propagação ―B‖ podemos obter como resultados as perdas do sinal de rádio na linha visada e não visada, a área efetiva, a densidade de potência, a potência recebida, o raio de cobertura, a conversão de níveis e a conversão de ganho em sistemas irradiantes. / Mestre em Ciências