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7.     Fatores de Entrada do LBA

Em qualquer análise de link budget deve garantir-se que ainda exista sinal suficiente após o processo de transmissão para atingir os níveis necessários de SNR (relação sinal/ruído) ou BER (taxa de erro de bits). Para tanto devemos considerar os seguintes fatores:

• Sensibilidade do receptor: é uma medida da habilidade do receptor de receber níveis de sinal baixos (fracos). Normalmente é expressa em µV ou decibéis (dB).

• Vários componentes de RF contribuem para a análise de link budget, tanto componentes de perda quanto de ganho.

• Certos fatores como o fator log-normal é normalmente adicionado ao link budget para levar em conta o grau de confiança da cobertura e os efeitos do ambiente.

8.     Sensibilidade do Receptor

Sensibilidade do receptor é intuitivamente definida como o nível de sinal mais fraco que um receptor consegue distinguir do ruído. 
A sensibilidade é tipicamente medida em decibéis sobre 1µV(dBµ) ou sobre 1mW (dBm). 
Quanto mais baixa a sensibilidade, maior a máxima propagação permitida (MAPL).  

A conversão de microvolts para dBm (decibéis sobre 1mW), assumindo um terminal de 50W é dada pela fórmula:

0 dBµV = 10 log (V²/R)

           = 10 log ((10^-6)²/50)

           = - 137 dBw 

Passando para  dBm, temos:

P(mW) = V²/R x 1000 mW para R = 50W                       

 = (- 137 dBw + 30 dB)

           = - 107 dBm

Onde V é em Volts.

Exemplo: 

Um receptor tem sensibilidade de 0.7 µV. Determine seu equivalente em decibel considerando referência de 1mW. 

Assumindo um terminal de 50W, temos:

0 dBµV = 10 log (V²/R)

           = 10 log ((0.7x10^-6)²/50)

           = - 140 dBw

           = (- 140 dBw + 30 dB)

           = - 110 dBm 

Onde entram a sensibilidade RX e a Potência TX no LBA?  

A sensibilidade do receptor e potência de saída são partes integrantes da análise de link budget. Estes parâmetros são dependentes da tecnologia utilizada, portanto diferentes tecnologias resultam em diferentes perdas de propagação (path loss).

Cada estação móvel em AMPS é classificada de acordo com a máxima potência efetivamente irradiada permitida (ERP).

Os níveis de controle de potência são separados em intervalos de 4 dB.  

Note que um engenheiro de sistemas prudente sempre projeta seu sistema (p.ex. número máximo de células) pela mais baixa classe de potência que se espera que o usuário utilize em determinada área geográfica.  

Fatores que afetam a Sensibilidade do Receptor  

Ruído Térmico: ocorre em receptores devido à variação aleatória da corrente através do receptor estando o sinal está ou não presente.  

• Ruído na antena (dBm)
• Figura de ruído no receptor (NF) em dB.

Relação Sinal-Ruído (SNR) ou Energia por bit (Eb) dividido pela densidade espectral do ruído (N₀) (Eb/ N₀).  

• Em receptores analógicos (AMPS/Dual RX’s), a sensibilidade utilizada para o receptor é o nível de RF do sinal modulado na entrada com freqüência de 1kHz para um desvio de pico de ± 8 kHz que resulta em 12 dB SINAD na saída de áudio do receptor.
• Em sistemas digitais, o desempenho do receptor é definido com Eb/ N₀, tipicamente, 8 a 12.5 dB.

figura 804

O ruído térmico inclui o ruído gerado pela resistência da antena mais o ruído gerado pela impedância de entrada do receptor.

O ruído na antena é dado por:  

Ruído antena = 10 log (k T B)

k = Constante de Boltzmann (1.38x10^-23 J/K)

T = Temperatura de operação do sistema em Kelvin (K)

B = Largura de banda do ruído (Hz)  

T é tipicamente 290° K

Então:  Ruído antena = -174 + 10 log B    

O ruído total na entrada em dBm é dado por:  

Sensibilidade absoluta (dBm) = -174 + 10 log B + NF

Obs: Sensibilidade absoluta é uma característica de performance do receptor do móvel ou do receptor da ERB.  

A relação Sinal – Ruído e distorção de áudio (SINAD) é geralmente usada em sistemas analógicos para definir a sensibilidade necessária do receptor.  

Para sistemas digitais, Eb/ N₀ é tipicamente 8 a 12.5 dB  

N₀ = k T (dBm/Hz) e N = k T B (dBm)  

Exemplo:  

Dado que a largura de banda do ruído de um canal GSM é 270 kHz, Eb/ N₀ = 8 dB, e a figura de ruído do receptor é 8 dB, determine a sensibilidade do receptor.

S_entrada  = 10 log (k.T. B) + NF + (S/N)_saída  

S_entrada = -174 + 10 log B + NF + (Eb/ N₀)_saída  

S_entrada = -174 + 10 log (270.10³) + 8 + 8  

S_entrada = -174 + 10 log (270.10³) + 8 + 8  

S_entrada = -104 dBm  

Tabela de Sensibilidade do Receptor para diferentes tecnologias

Onde estamos?

Vamos ver o que já abordamos (√):  

Componentes do LBA  
   
Saída do LBA:

• Máximo Path Loss √
  
• Limite da área de cobertura √
  
• Link balanceado:

·         Estimativa de raio da célula √

·         Estimativa do número de células √  

Entradas do LBA:

• Sensibilidade RX & Máxima Potência do móvel (MS) √
  
• Grau de confiança da área de cobertura
  
• Equipamento/Tecnologia:

·         Ganho

·         Perda