Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017. / Submitted by Priscilla Sousa (priscillasousa@bce.unb.br) on 2017-10-30T14:11:08Z
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Previous issue date: 2017-11-07 / Este trabalho apresenta a modelagem e análise do ruído existente em comunicações através da terra, do inglês Through-The-Earth (TTE), considerando modelos analíticos e medições realizadas em minas subterrâneas. A partir desta análise, verificamos que o ruído existente em comunicações através da terra é composto pelo ruído atmosférico e pelo ruído antrópico. O ruído atmosférico difere do ruído Gaussiano tradicional, visto que ele é dado pela soma de uma componente Gaussiana, gerada a partir de descargas elétricas distantes ao receptor, e de uma componente impulsiva, gerada a partir de descargas elétricas próximas ao receptor. Já o ruído antrópico é proveniente de linhas de transmissão de potência ou de equipamentos existentes na mineração, sendo composto por harmônicos, que possuem sua amplitude, fase e frequência instantânea variando pelo tempo. Após o estudo e caracterização do ruído existente em comunicações através da terra, propusemos um filtro digital adaptativo notch IIR, do inglês Infinite Impulse Response, para contornar a variabilidade da frequência de operação do sistema elétrico e de seus harmônicos, a fim de possibilitar a mitigação destes harmônicos de uma forma mais eficaz, possibilitando assim uma melhoria no desempenho de sistemas de comunicação através da terra. Como contribuições originais neste trabalho, calculamos a capacidade restrita do canal considerando entradas binárias equiprováveis e a presença do ruído atmosférico, verificando o impacto da componente impulsiva. Além disso, analisamos a variabilidade da frequência instantânea do ruído antrópico e como o ambiente de mineração pode afetar comunicações através da terra. E por fim, simulamos o enlace de comunicações TTE, considerando um modelo de canal já estabelecido na literatura e a presença dos ruídos atmosférico e antrópico. Nesta simulação, implementamos métodos estabelecidos na literatura para mitigação de harmônicos e comparamos os resultados com o filtro digital adaptativo proposto, alcançando uma maior robustez à variação da frequência instantânea ao utilizar o filtro adaptativo proposto. / This work presents the modeling and analysis of existing noise in Through-The-Earth (TTE) communications, considering analytical models and measurements of underground mines. From this analysis, we verified that the existing noise in Through-The-Earth communications is composed of atmospheric noise and man-made noise. Atmospheric noise differs from traditional Gaussian noise, since it is given by the sum of a Gaussian component, generated from electric discharges far from the receiver, and an impulsive component, generated from electric discharges near the receiver. The man-made noise is generated from power transmission lines or existing equipment in the mining environment, being composed of harmonics, which have their amplitude, phase and instantaneous frequency varying by time. After the study and characterization of existing noise in Through-The-Earth communications, we proposed an adaptive digital IIR notch filter to circumvent the power line and harmonics frequency variability belonging to man-made noise in order to allow the mitigation of these harmonics in an effective way, thus enabling an improvement in the performance of Through-The-Earth communication systems. As original contributions in this work, we calculate the constrained channel capacity considering equiprobable binary inputs and the presence of atmospheric noise, verifying the impact of the impulsive component. In addition, we analyze the instantaneous frequency variability of man-made noise and how the mining environment can affect Through-The-Earth communications. Finally, we simulate the TTE communications link, considering a channel model already established in the literature and the presence of atmospheric and man-made noise. In this simulation, we implemented methods established in the literature used for harmonic mitigation and compared the results with the proposed adaptive digital filter, achieving greater robustness to the instantaneous frequency variation when using the proposed adaptive filter.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/25191 |
| Date | 07 July 2017 |
| Creators | Neves, Sávio Oliveira de Almeida |
| Contributors | Barreto, André Noll |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| 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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