Empirical radio propagation model for DTV applied to non-homogeneous paths and different climates using machine learning techniques
Creators
- 1. Universidade Federal do Pará
Description
The establishment and improvement of transmission systems rely on models that take into account, (among other factors), the geographical features of the region, as these can lead to signal degradation. This is particularly important in Brazil, where there is a great diversity of scenery and climates. This article proposes an outdoor empirical radio propagation model for Ultra High Frequency (UHF) band, that estimates received power values that can be applied to non-homogeneous paths and different climates, this last being of an innovative character for the UHF band. Different artificial intelligence techniques were chosen on a theoretical and computational basis and made it possible to introduce, organize and describe quantitative and qualitative data quickly and efficiently, and thus determine the received power in a wide range of settings and climates. The proposed model was applied to a city in the Amazon region with heterogeneous paths, wooded urban areas and fractions of freshwater among other factors. Measurement campaigns were conducted to obtain data signals from two digital TV stations in the metropolitan area of the city of Belém, in the State of Pará, to design, compare and validate the model. The results are consistent since the model shows a clear difference between the two seasons of the studied year and small RMS errors in all the cases studied.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
يعتمد إنشاء وتحسين أنظمة الإرسال على نماذج تأخذ في الاعتبار، (من بين عوامل أخرى)، السمات الجغرافية للمنطقة، حيث يمكن أن تؤدي إلى تدهور الإشارة. هذا مهم بشكل خاص في البرازيل، حيث يوجد تنوع كبير في المناظر والمناخ. تقترح هذه المقالة نموذج انتشار راديوي تجريبي خارجي لنطاق التردد فوق العالي (UHF)، والذي يقدر قيم الطاقة المستقبلة التي يمكن تطبيقها على المسارات غير المتجانسة والمناخات المختلفة، وهذا الأخير ذو طابع مبتكر لنطاق التردد فوق العالي (UHF). تم اختيار تقنيات الذكاء الاصطناعي المختلفة على أساس نظري وحسابي وجعل من الممكن إدخال وتنظيم ووصف البيانات الكمية والنوعية بسرعة وكفاءة، وبالتالي تحديد القوة المتلقاة في مجموعة واسعة من البيئات والمناخات. تم تطبيق النموذج المقترح على مدينة في منطقة الأمازون ذات مسارات غير متجانسة ومناطق حضرية مشجرة وأجزاء من المياه العذبة من بين عوامل أخرى. تم إجراء حملات قياس للحصول على إشارات البيانات من محطتين تلفزيونيتين رقميتين في المنطقة الحضرية لمدينة بيليم، في ولاية بارا، لتصميم النموذج ومقارنته والتحقق من صحته. النتائج متسقة لأن النموذج يظهر فرقًا واضحًا بين موسمي السنة المدروسة وأخطاء نظام إدارة ورشة الحفر الصغيرة في جميع الحالات المدروسة.Translated Description (French)
La mise en place et l'amélioration des systèmes de transmission reposent sur des modèles qui prennent en compte, (entre autres facteurs), les caractéristiques géographiques de la région, car celles-ci peuvent conduire à une dégradation du signal. Ceci est particulièrement important au Brésil, où il y a une grande diversité de paysages et de climats. Cet article propose un modèle empirique de propagation radio extérieur pour la bande Ultra Haute Fréquence (UHF), qui estime les valeurs de puissance reçues qui peuvent être appliquées à des trajets non homogènes et à différents climats, ce dernier étant d'un caractère innovant pour la bande UHF. Différentes techniques d'intelligence artificielle ont été choisies sur une base théorique et informatique et ont permis d'introduire, d'organiser et de décrire des données quantitatives et qualitatives rapidement et efficacement, et ainsi de déterminer la puissance reçue dans un large éventail de contextes et de climats. Le modèle proposé a été appliqué à une ville de la région amazonienne avec des chemins hétérogènes, des zones urbaines boisées et des fractions d'eau douce, entre autres facteurs. Des campagnes de mesure ont été menées pour obtenir des signaux de données de deux stations de télévision numérique dans la région métropolitaine de la ville de Belém, dans l'État du Pará, afin de concevoir, comparer et valider le modèle. Les résultats sont cohérents puisque le modèle montre une nette différence entre les deux saisons de l'année étudiée et de petites erreurs RMS dans tous les cas étudiés.Translated Description (Spanish)
El establecimiento y la mejora de los sistemas de transmisión se basan en modelos que tienen en cuenta, (entre otros factores), las características geográficas de la región, ya que pueden conducir a la degradación de la señal. Esto es particularmente importante en Brasil, donde hay una gran diversidad de paisajes y climas. Este artículo propone un modelo empírico de radiopropagación al aire libre para la banda de Ultra Alta Frecuencia (UHF), que estima valores de potencia recibida que pueden aplicarse a trayectorias no homogéneas y diferentes climas, siendo este último de carácter innovador para la banda de UHF. Se eligieron diferentes técnicas de inteligencia artificial sobre una base teórica y computacional y permitieron introducir, organizar y describir datos cuantitativos y cualitativos de manera rápida y eficiente, y así determinar la potencia recibida en una amplia gama de entornos y climas. El modelo propuesto se aplicó a una ciudad de la región amazónica con caminos heterogéneos, zonas urbanas boscosas y fracciones de agua dulce entre otros factores. Se realizaron campañas de medición para obtener señales de datos de dos estaciones de TV digital en el área metropolitana de la ciudad de Belém, en el Estado de Pará, para diseñar, comparar y validar el modelo. Los resultados son consistentes ya que el modelo muestra una clara diferencia entre las dos estaciones del año estudiado y pequeños errores de RMS en todos los casos estudiados.Files
journal.pone.0194511&type=printable.pdf
Files
(3.8 MB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:4017a945052e1ccb10cbd7d33102e32e
|
3.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- نموذج الانتشار الراديوي التجريبي للتلفاز الرقمي المطبق على المسارات غير المتجانسة والمناخات المختلفة باستخدام تقنيات التعلم الآلي
- Translated title (French)
- Modèle empirique de propagation radio pour la TVN appliqué à des chemins non homogènes et à différents climats à l'aide de techniques d'apprentissage automatique
- Translated title (Spanish)
- Modelo empírico de propagación de radio para DTV aplicado a caminos no homogéneos y diferentes climas utilizando técnicas de aprendizaje automático
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2795097063
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0194511
References
- https://openalex.org/W1981710119
- https://openalex.org/W1987242075
- https://openalex.org/W2003410948
- https://openalex.org/W2007523766
- https://openalex.org/W2045213504
- https://openalex.org/W2054405892
- https://openalex.org/W2054512021
- https://openalex.org/W2058585373
- https://openalex.org/W2064867410
- https://openalex.org/W2087188348
- https://openalex.org/W2104120402
- https://openalex.org/W2104753938
- https://openalex.org/W2120731927
- https://openalex.org/W2121116175
- https://openalex.org/W2127042661
- https://openalex.org/W2127198040
- https://openalex.org/W2131188762
- https://openalex.org/W2134784430
- https://openalex.org/W2151992635
- https://openalex.org/W2160488470
- https://openalex.org/W2161223607
- https://openalex.org/W2164951098
- https://openalex.org/W2171302129
- https://openalex.org/W2171783495
- https://openalex.org/W2256504416