Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-10-24T17:24:20Z
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Previous issue date: 2017-11-01 / O ambiente de trabalho em uma mina é frequentemente perigoso, especialmente em minas subterrâneas. Para reduzir a ocorrência e a gravidade de acidentes, vêm surgindo legislações que visam regulamentar o setor de mineração e com isso torná-lo mais seguro e eficiente. Uma das demandas é o emprego de um sistema de comunicação que possa ser usado em caso de acidente. Os sistemas de comunicação através-da-terra (TTE - through-theearth), normalmente baseados em indução magnética, têm sido propostos para esse uso. Além da questão da segurança, um sistema de comunicação através-da-terra pode ser usado cotidianamente na mina. Um sistema de comunicação eficiente melhora o fluxo de informação e aumenta a chance de sucesso em atingir os objetivos traçados. Neste trabalho, é analisada a camada física dos sistemas de comunicação através-daterra com o objetivo de, por meio de simulações, propor técnicas que melhorem o desempenho dos sistemas. É mostrado que o canal TTE é passa-faixas e seletivo em frequência, além de depender fortemente da condutividade do solo. Por ser passa-faixas, há uma frequência ótima ou de pico, onde normalmente é centralizada a banda do sinal transmitido de modo a reduzir a interferência intersimbólica. Devido à forte atenuação do canal TTE com o aumento da frequência, sinais na banda VLF (very low frequency) são normalmente utilizadas. Nesta banda, o ruído atmosférico é relevante e é mostrado como isso piora o desempenho do sistema. Apesar de ser natural usar modulação digital com o espectro do sinal centralizado na frequência ótima, é mostrado que um sistema em banda base é viável e, para altas taxas de símbolo, seu desempenho é superior ao sistema em banda passante. Finalmente, é investigado o uso de antenas ressonantes em sistemas de comunicação TTE, como elas afetam a resposta em frequência e, consequentemente, a capacidade do canal. Observa-se que a capacidade do sistema ressonante é superior ao sistema nãoressonante quando a potência disponível é baixa. / The work environment in a mine is often dangerous, especially in underground mines. To reduce the occurrence and severity of accidents, legislation has been emerging to regulate the mining sector in order to make it safer and more efficient. One of the demands is the implementation of a communication system that can be used in case of an accident. Through- the-earth (TTE) communication systems, usually based on magnetic induction, have been suggested for use in this scenario. In addition to safety and emergency applications, a TTE communication system can be used in daily mining operations. An efficient communication system improves the flow of information and increases the chance of success in reaching the objectives outlined. In this paper, we analyze the physical layer of through-the-earth communication systems. Using simulations, we propose techniques to improve the system performance. It is shown that the TTE channel is bandpass and frequency selective. Moreover, the channel response is strongly dependent on the soil conductivity. Since it is bandpass, there is also an optimum or peak frequency, often chosen as the carrier frequency in order to reduce intersymbol interference. Due to strong attenuation imposed by the TTE channel in higher frequencies, signals in the very low frequency (VLF) band are normally used. In this band, the atmospheric noise is relevant and it is shown that it worsens system performance. Although it feels natural to use digital modulation with carrier frequency equal to the optimum frequency, it is shown that a baseband system is feasible and, for high symbol rates, its performance is superior to a bandpass system. Finally, the use of resonant antennas in TTE communication systems is investigated. The resonant antennas affect the channel frequency response and, consequently, the channel capacity. It is observed that the capacity of the resonant system is higher than the non-resonant system when the available power is low.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/24931 |
| Date | 27 July 2017 |
| Creators | Silva, Lucas Sousa e |
| Contributors | Barreto, André Noll |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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