[pt] APLICAÇÃO DO MÉTODO DAS DIFERENÇAS FINITAS NO DOMÍNIO DO TEMPO NA ANÁLISE DE COBERTURA EM AMBIENTES INTERIORES

[en] APPLICATION OF FINITE DIFFERENCE TIME DOMAIN IN THE ANALYSIS OF INDOOR COVERAGE

[pt] LUIS ALBERTO RABANAL RAMIREZ

[pt] TRACADO DE RAIOS

[pt] COBERTURA EM INTERIORES

[pt] METODO DETERMINISTICO

[en] RAY TRACING

[en] DETERMINISTIC METHODS

[pt] O interesse crescente em redes locais sem fio de banda larga e altas taxas de transmissão requer o modelamento cada vez mais fidedigno do canal de radiopropagação, em particular em ambientes interiores. A utilização de métodos óticos de rastreamento do campo eletromagnético ao longo de trajetórias (raios) entre transmissor e observador, via seu espalhamento nos constituintes morfológicos (obstáculos) do ambiente, como a UTD implementada em estudos anteriores no CETUC, é adequada para a análise de cobertura desses sistemas em (e através de) corredores e ambientes sem se levar em conta outros constituintes como mobliliário. Sendo estes últimos de dimensões da ordem dos comprimentos de onda envolvidos e/ou dispostos em quantidade e localização de forma a tornar impraticável a implementação completa de um traçado de raios abrangente, torna-se necessário o emprego de um método hí­brido de análise como a implementação do casamento do campo rastreado oticamente (via UTD) até a penetração em um ambiente, com seu espalhamento por objetos interiores conforme determinado pelo método (numérico) de Diferenças Finitas no Domí­nio do Tempo (FDTD), o que foi motivo de análise, em trabalhos anteriores, em cenários bi- dimensionais. Visando fornecer subsí­dios à  extensão futura desta técnica hí­brida a problemas tri-dimensionais vetoriais, este trabalho explora a aplicação do método FDTD na análise de cobertura de ambientes inte- riores. Em particular, após uma revisão detalhada do método e de sua implementação em conjunto com Camadas Perfeitamente Casadas (PML), é explorada sua aplicação à análise de cobertura em ambientes tó­picos, porém sem mobiliário, e resultados são comparados, no domí­nio do tempo e da freqüência, mediante inversão por Fourier, com aqueles obtidos por rastreamento de raios segundo a UTD, validando os códigos desenvolvidos; a formulação desta última, aqui utilizada, é também revista e listada. Concluindo, a inserção de obstáculo simples (3-Dim) no cenário anterior, ilustra a adequação do método FDTD para levar em conta a presença de mobiliário na análise de cobertura de ambientes de interesse.

[en] The growing interest in broadband wireless local networks and high trans- mission rates requires an increasingly reliable modeling of radio propagation channels, specially for indoor scenarios. The use of optical methods of elec- tromagnetic field tracking along (ray) trajectories between transmission and observation points, via high-frequency analysis of scattering by morpholog- ical constituents (obstacles) of the environment, such as UTD, fits well into the coverage analysis of corridors and empty rooms. While usual furniture dimensions are of the order of working wavelengths and disposed such as to render intractable the implementation of a comprehensive ray tracing mech- anism, the need arises for a hybrid method of analysis that allows for the matching of an UTD description of EM field tracking up to its penetration in a certain environment with the indoor scattering - by furniture and alike - analysis as carried out by the (numerical) FDTD method. This has been reported in the literature in connection with canonical two-dimensional sce- narios. In order to construct the building blocks of the extension of such a hybrid technique in order to encompass three-dimensional vector prob- lems as well, the present work addresses the application of FDTD to indoor coverage analysis. Starting with an in-depth review of the method and of its implementation with companion Perfect Matching Layers (PML), its application to coverage analysis of typical (empty) indoor scenarios is ex- plored and results are compared, both in time and frequency (via appro- priate Fourier inversions) domains, with those obtained via ray tracing, so as to validate developed numerical codes; a comprehensive review of UTD aspects and formulation is also listed herein. To conclude, a simple 3-D obstacle is inserted in previous scenarios thereby illustrating the adequacy of FDTD to consider the presence of furniture in the coverage analysis of environments of practical interest.

FLAVIO JOSE VIEIRA HASSELMANN

LUIZ ALENCAR REIS DA SILVA MELLO

FLAVIO JOSE VIEIRA HASSELMANN

LUIZ COSTA DA SILVA

ERASMUS COUTO BRAZIL DE MIRANDA

GERVASIO PROTASIO DOS SANTOS CAVALCANTE

2009-04-17

2008-08-29

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PORTUGUÊS

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