Sistemas de cálculo, análise e operação virtual: interferências de campos elétricos e magnéticos produzidas por estações radio base de acesso múltiplo por divisão de código em banda larga - WCDMA

In this work it was developed mathematical resolutions taking as parameter maximum intensity values for the interference analysis of electric and magnetic fields and was given two virtual computer system that supports families of CDMA and WCDMA technologies. The first family were developed computational resources to solve electric and magnetic field calculations and power densities in Radio Base stations , with the use of CDMA technology in the 800 MHz band , taking into account the permissible values referenced by the Commission International Protection on non-Ionizing Radiation . The first family is divided into two segments of calculation carried out in virtual operation. In the first segment to compute the interference field radiated by the base station with input information such as radio channel power; Gain antenna; Radio channel number; Operating frequency; Losses in the cable; Attenuation of direction; Minimum Distance; Reflections. Said computing system allows to quickly and without the need of implementing instruments for measurements, meet the following calculated values: Effective Radiated Power; Sector Power Density; Electric field in the sector; Magnetic field in the sector; Magnetic flux density; point of maximum permissible exposure of electric field and power density. The results are shown in charts for clarity of view of power density in the industry, as well as the coverage area definition. The computer module also includes folders specifications antennas, cables and towers used in cellular telephony, the following manufacturers: RFS World, Andrew, Karthein and BRASILSAT. Many are presented "links" network access "Internet" to supplement the cable specifications, antennas, etc. . In the second segment of the first family work with more variables , seeking to perform calculations quickly and safely assisting in obtaining results of radio signal loss produced by ERB . This module displays screens representing propagation systems denominated "A" and "B". By propagating "A" are obtained radio signal attenuation calculations in areas of urban models , dense urban , suburban , and rural open . In reflection calculations are present the reflection coefficients , the standing wave ratio , return loss , the reflected power ratio , as well as the loss of the signal by mismatch impedance. With the spread " B" seek radio signal losses in the survey line and not targeted , the effective area , the power density , the received power , the coverage radius , the conversion levels and the gain conversion systems radiant . The second family of virtual computing system consists of 7 modules of which 5 are geared towards the design of WCDMA and 2 technology for calculation of telephone traffic serving CDMA and WCDMA . It includes a portfolio of radiant systems used on the site. In the virtual operation of the module 1 is compute-: distance frequency reuse, channel capacity with noise and without noise, Doppler frequency, modulation rate and channel efficiency; Module 2 includes computes the cell area, thermal noise, noise power (dB), noise figure, signal to noise ratio, bit of power (dBm); with the module 3 reaches the calculation: breakpoint, processing gain (dB) loss in the space of BTS, noise power (w), chip period and frequency reuse factor. Module 4 scales effective radiated power, sectorization gain, voice activity and load effect. The module 5 performs the calculation processing gain (Hz / bps) bit time, bit energy (Ws). Module 6 deals with the telephone traffic and scales 1: traffic volume, occupancy intensity, average time of occupancy, traffic intensity, calls completed, congestion. Module 7 deals with two telephone traffic and allows calculating call completion and not completed in HMM. Tests were performed on the mobile network performance field for the calculation of data relating to: CINP , CPI , RSRP , RSRQ , EARFCN , Drop Call , Block Call , Pilot , Data Bler , RSCP , Short Call, Long Call and Data Call ; ECIO - Short Call and Long Call , Data Call Troughput . As survey were conducted surveys of electric and magnetic field in an ERB , trying to observe the degree of exposure to non-ionizing radiation they are exposed to the general public and occupational element. The results were compared to permissible values for health endorsed by the ICNIRP and the CENELEC .

Tese (Doutorado)

Neste trabalho foram desenvolvidas resoluções matemáticas tomando-se como parâmetro valores de intensidade máxima para a análise de interferência de campos elétricos e magnéticos e foram criadas duas famílias de sistema computacional virtual com suporte das tecnologias CDMA e WCDMA. Na primeira família foram desenvolvidos recursos computacionais para resolução de cálculos de campos elétricos e magnéticos e de densidades de potência em estações Rádio Base, com a utilização de Tecnologia CDMA, na faixa de 800 MHz, levando-se em conta os valores permissíveis referenciados pela Comissão Internacional de Proteção à Radiação não Ionizante. A primeira família é subdividida em dois segmentos de cálculo realizados em operação virtual. No primeiro segmento computam-se 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 sistema computacional 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 módulo computacional 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. No segundo segmento da primeira família trabalha-se com mais variáveis, procurando executar cálculos de forma rápida e segura auxiliando na obtenção de resultados das perdas do sinal de rádio produzidas por ERB. Este módulo exibe telas representando sistemas de propagações denominadas “A” e “B”. Através da propagação “A” são obtidos os cálculos de atenuação do sinal de rádio em áreas de modelos urbana, urbana densa, suburbana, aberta e rural. Nos cálculos de reflexão, estão presentes 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” se buscam 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. A segunda família do sistema computacional virtual é composta de 7 módulos, dos quais 5 são voltados para o dimensionamento da tecnologia WCDMA e 2 para cálculo do tráfego telefônico servindo CDMA e WCDMA. Ela contempla um portfólio de sistemas irradiantes utilizados no site. Na operação virtual do módulo 1 computam-se: distância de reuso de frequência, capacidade do canal com ruído e sem ruído, frequência Doppler, taxa de modulação e eficiência do canal; o módulo 2 engloba computa área da célula, ruído térmico, potência de ruído (dB), figura de ruído, relação sinal ruído, energia de bit (dBm); com o módulo 3 se chega ao cálculo de: breakpoint, ganho de processamento (dB), perda no espaço livre da BTS, potência de ruído (w), período do chip e fator de reuso de frequência. O módulo 4 dimensiona potência efetiva irradiada, ganho de setorização, atividade da voz e efeito carga. O módulo 5 realiza os cálculos de ganho de processamento (Hz/bps), tempo do bit, energia de bit (W.s). O módulo 6 trata do tráfego telefônico 1 e dimensiona: volume de tráfego, Intensidade de ocupação, tempo médio de ocupação, intensidade de tráfego, chamadas completadas, congestionamento. O módulo 7 trata do tráfego telefônico 2 e permite calcular chamadas completadas e não completadas no HMM. Foram realizados testes em campo de desempenho da rede móvel para a apuração dos dados relativos a: CINP, CPI, RSRP, RSRQ, EARFCN, Drop Call, Block Call, Piloto, Data Bler, RSCP, Short Call , Long Call e Data Call; ECIO – Short Call e Long Call, Data Call Troughput. Como survey foram realizadas prospecções de campo elétrico e magnético em uma ERB, procurando observar o grau de exposição à radiação não-ionizante a que estão sujeitos o público geral e o elemento ocupacional. Os resultados foram comparados aos valores permissíveis à saúde referendados pela ICNIRP e pela CENELEC.