Interferência intersimbólica, ruído e capacidade de canal em um sistema de comunicação através-da-terra

Abstract

O ambiente de trabalho em uma mina é frequentemente perigoso, especialmente em minas subterrâneas. Para reduzir a ocorrência e a gravidade de acidentes, vêm surgindo legislações que visam regulamentar o setor de mineração e com isso torná-lo mais seguro e eficiente. Uma das demandas é o emprego de um sistema de comunicação que possa ser usado em caso de acidente. Os sistemas de comunicação através-da-terra (TTE - through-theearth), normalmente baseados em indução magnética, têm sido propostos para esse uso. Além da questão da segurança, um sistema de comunicação através-da-terra pode ser usado cotidianamente na mina. Um sistema de comunicação eficiente melhora o fluxo de informação e aumenta a chance de sucesso em atingir os objetivos traçados. Neste trabalho, é analisada a camada física dos sistemas de comunicação através-daterra com o objetivo de, por meio de simulações, propor técnicas que melhorem o desempenho dos sistemas. É mostrado que o canal TTE é passa-faixas e seletivo em frequência, além de depender fortemente da condutividade do solo. Por ser passa-faixas, há uma frequência ótima ou de pico, onde normalmente é centralizada a banda do sinal transmitido de modo a reduzir a interferência intersimbólica. Devido à forte atenuação do canal TTE com o aumento da frequência, sinais na banda VLF (very low frequency) são normalmente utilizadas. Nesta banda, o ruído atmosférico é relevante e é mostrado como isso piora o desempenho do sistema. Apesar de ser natural usar modulação digital com o espectro do sinal centralizado na frequência ótima, é mostrado que um sistema em banda base é viável e, para altas taxas de símbolo, seu desempenho é superior ao sistema em banda passante. Finalmente, é investigado o uso de antenas ressonantes em sistemas de comunicação TTE, como elas afetam a resposta em frequência e, consequentemente, a capacidade do canal. Observa-se que a capacidade do sistema ressonante é superior ao sistema nãoressonante quando a potência disponível é baixa.