Dissertação
Statistical modeling of the Brazilian in-home channels: PLC and cascade of PLC and wireless
Autor
Nogueira, Thiago Fernandes do Amaral
Institución
Resumen
This thesis aims to discuss the statistical characterization and modeling of channel frequency
responses of power line channels and the series concatenation of power line and
wireless channels (hybrid power line - wireless channels), comprising the frequency band
from 1.7 up to 100 MHz. The characterization and modeling rely on statistical analyses
based on data sets constituted by measured channel frequency responses estimates,
which were acquired through a measurement campaign carried out in several Brazilian
residences. In this regard, an enhanced statistical modeling method is proposed to obtain
the statistical models based on the assumption that channel frequency responses are uncorrelated
random process and, as a consequence, the magnitude and phase components
of these channel frequency responses constitute two independent random processes. By
adopting four statistical criteria, it is shown the best statistical distributions that models
the magnitude and phase functions of channel frequency response estimates. Moreover,
an interpolation technique based on cubic Splines is applied, offering representative waveform
of the parameters of the best statistical distributions in the continuous-time domain
with a low number of coefficients. Furthermore, the algorithms used to implement the
enhanced statistical modeling method are described. Concerning to the power line channels,
it is shown that the previous statistical modeling, found in the literature, may not
be suitable for modeling the Brazilian in-home power line channels. As a result, an statistical
model for Brazilian in-home power line channel is introduced. Regarding the hybrid
power line - wireless channels, an statistical model is introduced. Esta dissertação tem como objetivo discutir a caracterização estatística e modelagem das
respostas em frequência de canais de linhas de energia elétrica e de canais concatenados
de rede de energia elétrica e sem fio (canais híbridos de rede de energia elétrica e sem fio)
compreendendo a faixa de frequência de 1.7 até 100 MHz. A caracterização e modelagem
baseiam-se em análises estatísticas realizadas em conjuntos de dados constituídos por estimativas
de respostas em frequência de canal medidos, as quais foram adquiridas através
de uma campanha de medições realizada em várias residências brasileiras. A este respeito,
um método aprimorado de modelagem estatística é proposto para obtenção dos modelos
estatísticos baseados no pressuposto de que as respostas em frequência dos canais são processos
aleatórios não correlacionados e, como consequência, as componentes de magnitude
e fase dessas respostas de canal constituem dois processos aleatórios independentes. Ao
adotar quatro critérios estatísticos, são apresentadas as melhores distribuições estatísticas
que modelam as funções de magnitude e fase das estimativas de resposta em frequência
dos canais. Além disso, uma técnica de interpolação baseada em splines cúbicas é aplicada
com o intuíto de oferecer formas de onda representativas dos parâmetros das melhores
distribuições estatísticas, no domínio do tempo contínuo, com um baixo número de coeficientes.
Por fim, os algoritmos, utilizados para implementar o método aprimorado de
modelagem estatística, são detalhados. No que se refere aos canais de rede de energia
elétrica, a modelagem estatística encontrada anteriormente na literatura pode não ser
adequada para a modelagem dos canais de rede de energia elétrica residenciais brasileiros.
Como resultado, um modelo estatístico para o canal de rede de energia elétrica residencial
brasileiro é introduzido. Em relação ao canal híbrido de rede de energia elétrica e sem fio,
um modelo estatístico é introduzido.