Ferramenta de pré-processamento e análise de dados de propagação terra-satélite nas bandas Ka e Q

Abstract

Os sistemas de comunicação por satélite são os únicos com capacidade de fornecer serviços de elevado débito, em qualquer lugar, a qualquer instante, em qualquer parte do globo, competindo diretamente com outros implementados em infraestruturas terrestres. Nas frequências de micro-ondas, a chuva, o gelo, as nuvens e todos os outros fenómenos meteorológicos prejudicam a disponibilidade das ligações o que, por sua vez, diminui o desempenho dos sistemas e por conseguinte a qualidade dos serviços. Dada a natureza dos fenómenos, que ocorrem ao longo de todo o trajeto de propagação, é necessária uma contínua aquisição de dados com elevada qualidade que, após tratados, contribuirão para a caracterização do canal de propagação e para o desenvolvimento de modelos e técnicas de mitigação. As campanhas de propagação, eventualmente realizadas no âmbito de consórcios aumentados, permitem a obtenção destes dados. Entre a aquisição e a obtenção de resultados, existe uma fase essencial, denominada de préprocessamento, cujos objetivos são obter os dados de propagação a partir dos dados adquiridos, qualificar os dados e remover e/ou reparar todas as interferências não relacionadas com os fenómenos de interesse. Esta fase é rigorosa e bastante morosa, como tal é necessário um conjunto de ferramentas eficientes e versáteis que possibilitem a sua agilização, garantindo a boa qualidade dos dados. Muitas das vezes não é dado o devido valor ao préprocessamento, contudo, é reconhecido, pela comunidade científica, o importante papel que a qualidade dos dados de propagação desempenha no progresso do conhecimento científico e no desenvolvimento de sistemas industriais. É aqui apresentado o desenvolvimento de uma ferramenta de préprocessamento de dados de propagação muito completa e eficiente estando já a ser utilizada no Instituto de Telecomunicações/Universidade de Aveiro e na Universidade de Vigo. São também apresentados alguns resultados que serão posteriormente confrontados com modelos de referência da industria aerospacial, o que permite corroborar a qualidade dos dados obtidos pela ferramenta de pré-processamento que é o principal objetivo desta dissertação.

The satellite communication systems constitute the only ones truly enabling the delivery of high-demanding services, anywhere, anytime, around the globe, directly competing with those provided by means of terrestrial networks. At microwave frequencies rain, ice, clouds and all the meteorological-related phenomena impair the link availability, which limits the performance and reliability of the complete system and so the quality-of-service as perceived by costumers. Given the nature of the phenomena taking place along the slantpath, the channel characterization, model development and mitigation techniques require a stochastic treatment and so a huge continuum of highquality of data is required. Propagation campaigns, eventually taking place in the framework of augmented consortiums, provide the require data. From the data acquisition to the data delivery, a pre-processing stage is mandatory to either derive from electrical variables the required propagation ones, assess the data quality and remove and/or correct all kinds of interferences not related to the phenomena of interest. Such demanding, time-consuming task requires powerful and versatile tools so the experimenters can speed up this process ensuring at the same time the required rigor. Such task is many times not properly valued by the scientific community that admits at the same time the central role the high-quality propagation data play on the advance of the scientific knowledge of the field and on the industrial systems design. It is presented here the development of a complete and powerful tool for the propagation data pre-processing which is currently in use at Instituto de Telecomunicações/Universidade de Aveiro, but that was also already adopted at Universidad de Vigo. Some propagation results are then presented and discussed against reference models in aerospace industry and using the data delivered by the developed tool which is the central task of this dissertation.