Sistema multi-antena para medição do canal rádio direccional

Abstract

A grande repercussão das comunicações sem fios na actualidade requere uma contínua investigação para cumprir com as exigências de largura de banda e qualidade de serviço que lhe são pedidas. A medição e caracterização do canal rádio abre uma porta à melhoria nos sistemas actuais e futuros mediante um aproveitamento mais eficiente de todos os recursos. Nesta tese é proposto um sistema multi-antena de medição do canal rádio direccional, channel sounder, mediante a técnica de varrimento em frequência implementada com um analisador de redes. Este sistema possui, em recepção, um array de quatro elementos que é movimentado por uma plataforma de posicionamento X-Y para dar origem a um array sintético com um número de elementos configurável mediante software. Numa primeira parte do trabalho são apresentados os fundamentos teóricos do canal rádio junto com uma breve exposição das distintas técnicas existentes para a medição do canal, de seguida mostram-se as distintas arquitecturas dos channel sounders e apresenta-se o sistema proposto. A parte central deste trabalho descreve todo o processo de desenho, construção, verificação e posterior integração dos distintos elementos do sistema. Também é adicionado um capítulo respeitante ao software de controlo e aquisição de dados. Uma parte importante do trabalho foi a calibração do sistema, a qual está representada neste trabalho mediante uma descrição das técnicas mais empregadas, para posteriormente descrever em profundidade o método aplicado ao sistema construído. Finalmente é incluída uma descrição do cenário de provas e uma descrição pormenorizada destas, posteriormente apresentam-se os resultados obtidos e realiza-se a sua análise em detalhe. Também são propostas linhas futuras de trabalho.

The big repercussion of wireless communications nowadays requires of a continuous research to achieve with the demands in bandwidth and quality of service. The measurement and characterization of the radio channel opens a door to the improvement of present and future systems and to a more efficient use of all resources. In this work a multi-antenna system for directional radio channel was proposed. This channel sounder uses the frequency sweep technique implemented with a vector network analyser. This system has, in the receiving section, a four element array that is moved by an X-Y positioning system to give origin to a synthetic array with a software configurable number of elements. In the first part of the work, the theoretic fundaments of the radio channel were exposed with a short exposition of the various existing techniques for the radio channel measurement, immediately the different possible architectures for channel sounder are showed and finally the proposed system is presented. The main part of this work describes all process of design, construction, checking and later integration of different elements of the system. Also a chapter is dedicated to the software for system control and data acquisition. An important part of the work was the system calibration that introduced by a description of the most used techniques; afterwards the method applied to the designed system was explained in depth. Finally, is included a description of the test scene and a detailed description of the test that were done, later the obtained results are presented and data are analysed in depth.