Anais do XV Encontro de Iniciação Científica da PUC-Campinas - 26 e 27 de outubro de 2010
ISSN 1982-0178
Análise e processamento de sinais para emulação de canal
e controle de Circuitos Modificadores dos sinais de RF
Leandro Nascimento Ortiz
Prof. Dr. Omar Carvalho Branquinho
Faculdade de Engenharia Elétrica
CEATEC
[email protected]
Sistemas de Telecomunicações e Informática –
Gestão de Redes e Serviços
CEATEC
[email protected]
Resumo: Este documento é resultado de um projeto
de implementação de um sistema de emulação de
canal de RF. A emulação é feita em bancada, controlando-se um atenuador de RF variável. O controle do
atenuador é feito por tensão, vinda de um conversor
digital-análogico serial de 12 bits. Foi criado um programa em linguagem Python que escreve na porta
serial do computador as seqüências de atenuações,
propiciando a emulação de canal. Este programa
funciona como interface do usuário da bancada para
que sejam escolhidas as características dos canais
que serão emulados.
As atenuações são geradas pelo atenuador variável,
que é controlado por um módulo conversor digitalanalógico serial de 12 bits. O programa em Python
[1] funciona como uma interface gráfica para o usuário da bancada escolher as características do sistema e como deverá ser a emulação. Então, o programa gerará as seqüências necessárias para as emulações, escrevendo na porta serial do computador.
Palavras-chave: de Canal de RF, Atenuador variável, Distribuições estatísticas.
Área do Conhecimento: Ciências Exatas - Engenharia Elétrica - Telecomunicações.
1. INTRODUÇÃO
Os sistemas de comunicação sem fio são amplamente utilizados em inúmeras aplicações e, por isso,
necessitam ser testados em diversas condições.
Mas, devido à complexidade e aos custos dos testes
de campo, podemos reproduzir as mesmas condições reais em uma bancada de laboratório, reduzindo a complexidade e o custo dos testes. Esta forma
de reproduzir uma situação real em laboratório é a
emulação. O canal de RF é o meio de transmissão
entre o transmissor e o receptor de RF, contendo
todos os obstáculos. A emulação de canal de RF é
uma forma de testar um sistema de comunicação
sem fio em um determinado canal, em uma bancada
de laboratório.
2. O FUNCIONAMENTO DA BANCADA
A emulação de canal é feita na bancada utilizando-se
ondas guiadas em cabos coaxiais. As antenas são
retiradas e substituídas por cabos coaxiais. O transmissor é conectado ao atenuador variável, que é conectado ao receptor (Figura 1). A emulação é obtida
através de seqüências específicas de atenuações.
Figura 1. Montagem da bancada de emulação de RF
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Entretanto, em 2010, a bancada foi adaptada para
ser utilizada em pesquisas de rede de sensores, tendo sua montagem alterada para a forma mostrada
nas figuras 1 e 2.
Figura 2. Bancada de emulação de RF
Durante o período de agosto/2009 a dezembro/2009,
a bancada foi montada de uma forma em que um
computador possa transmitir pacotes para outro
computador em uma rede “sem-fio” usando ondas
guiadas em cabos coaxiais. Então, o sinal de RF
passa pelo atenuador variável que é controlado pelo
software em Python que implementa os modelos de
propagação, permitindo que o usuário emule diversos ambientes e percursos (Figura 3).
Figura 3. Montagem da bancada em 2009
2.1 O programa em Python
O software funciona como uma interface gráfica para
o usuário da bancada escolher as características do
canal e como deverá ser a emulação.
A interface gráfica contém abas (figuras 4 a 8) que
permitem diversos tipos de controle na emulação. A
aba de controle geral permite o controle direto do
atenuador, onde o usuário pode escolher a atenuação a ser aplicada. Existem várias abas que implementam os modelos de propagação [2] como Logdistance [2], Log-Normal [2], Hata Model [2], ITU Model [3]. Além disso, é possível emular distribuições
estatísticas nas atenuações do sinal, como por exemplo, Rayleigh e Weibull [2].
Após o usuário escolher as opções do programa,
será calculado os valores de atenuação e enviado
dados correspondentes para a porta serial [4] do
computador.
Foi escolhida o Python como a linguagem de programação, devido à rapidez e facilidade de implementação de funcionalidades complexas como a
comunicação paralela ou serial e a interface gráfica,
além do excelente suporte matemático da linguagem.
A interface gráfica [1] foi feita no software Glade e
salva como um arquivo XML. Então, ela é acessada
no código da programação utilizando-se o módulo
GTK+ para Python.
As distribuições estatísticas foram obtidas com métodos da classe Random, disponível na biblioteca
padrão [5] do Python.
O restante das operações matemáticas foi realizado
com a classe Math, também disponível na biblioteca
padrão.
A comunicação serial foi feita utilizando o módulo
Pyserial [4] (Nas versões mais recentes e na versão
final).
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Figura 4. Aba do modelo Log-Distance
Figura 7. Aba com distribuições estatísticas
Figura 5. Aba do modelo Hata
Figura 8. Aba com controle geral
3. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A emulação de canal na bancada é, portanto, obtida
através da montagem explicada acima e, utilizandose do programa em Python, onde se escolhem as
características do canal a ser emulado, baseado em
modelos teóricos de propagação e distribuições estatísticas.
Figura 6. Aba do modelo ITU
AGRADECIMENTOS
Agradeço a colaboração dos orientadores Profª. Dra.
Norma Reggiani e Prof. Dr. Omar Branquinho, e a
FINEP, que é a financiadora do laboratório LP-Sira
da PUC-Campinas, onde se realizou a pesquisa.
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REFERÊNCIAS
[1] Borges, Luiz Eduardo. Python para Desenvolvedores. Rio de Janeiro: Publicação do autor, 2009.
[4] Pyserial Python Library. Disponivel em:
<http://pyserial.sourceforge.net/>. Acessado em
janeiro de 2010.
[2] Rappaport, Theodore S. Wireless Communications: Principles and Practice. New Jersey: Prentice Hall PTR, 2002.
[5] Python Standard Library. Disponivel em:
<http://docs.python.org/library/>. Acessado em
outubro de 2009.
[3] ITU Indoor. Disponível em:
<http://en.wikipedia.org/wiki/ITU_Model_for_Indo
or_Attenuation>. Acessado em outubro de 2009.