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Type: Dissertação
Title: Measurement and prediction of path loss at 153.87 MHz to support mission-critical public safety networks in Minas Gerais State
Author: Andrade, Silvane Priscila Adonay Martins
First Advisor: Ribeiro, Moisés Vidal
Co-Advisor: Costa, Luís Guilherme da Silva
Referee Member: Silva, Leandro Rodrigues Manso
Referee Member: Suyama, Ricardo
Resumo: A presente dissertação investiga a predição de perda de percurso para redes de segurança pública de missão crítica que operam na faixa de frequência muito alta (VHF) sob condições heterogêneas de propagação. Para tanto, foi realizada uma campanha de medições georreferenciadas utilizando a rede operacional de Rádio Móvel Digital (DMR) do Corpo de Bombeiros Militar de Minas Gerais (CBMMG), em Juiz de Fora, Brasil, onde o terreno irregular, a vegetação, as edificações, os corpos d’água e as transições entre ambientes urbanos, suburbanos e rurais afetam a propagação eletromagnética. Os dados de intensidade do sinal recebido foram processados para obter valores médios locais de perda de percurso e para avaliar modelos empíricos, de regressão e de aprendizado de máquina (ML). Os modelos empíricos foram avaliados com parametrizações padrão e calibradas localmente, enquanto os modelos de regressão e de ML utilizaram características geométricas, topográficas e georreferenciadas. Os modelos empíricos apresentaram capacidade limitada de representar o comportamento de propagação medido, mesmo após a calibração. Os modelos de regressão melhoraram a acurácia da predição, em particular o modelo de Regressão Polinomial. Os modelos de ML apresentaram o melhor desempenho geral, com o modelo Random Forest apresentando a maior acurácia e a maior capacidade de generalização tanto nos conjuntos de dados específicos de cada ambiente quanto no conjunto de dados combinado. Esses resultados sustentam o uso de modelos de ML orientados por dados para a predição da perda de percurso e para o planejamento radioelétrico em redes de segurança pública de missão crítica que operam na faixa de VHF.
Abstract: This dissertation investigates path loss prediction for mission-critical public-safety networks operating in the Very High Frequency (VHF) band under heterogeneous propagation conditions. In this sense, a georeferenced measurement campaign was conducted using the operational Digital Mobile Radio (DMR) network of the Minas Gerais Military Fire Brigade (CBMMG) in Juiz de Fora, Brazil, where irregular terrain, vegetation, buildings, water bodies, and transitions among urban, suburban, and rural environments affect radio propagation. The received-signal-strength data were processed to obtain local-mean path loss values and evaluate empirical, regression, and machinelearning (ML) models. The empirical models were assessed using standard and locally calibrated parameterizations, while the regression and ML models used geometric, topographic, and georeferenced features. The empirical models showed limited ability to represent the measured propagation behavior, even after calibration. The regression models improved prediction accuracy, particularly the Polynomial Regression model. The ML models achieved the best overall performance, with the Random Forest model providing the highest accuracy and strongest generalization across both environmentspecific and combined datasets. These findings support using data-driven ML models for path loss prediction and radio planning in mission-critical VHF public-safety networks.
Keywords: Rede de segurança pública
Faixa de frequência muito alta
Predição de perda de percurso
Modelo empírico
Modelo de regressão
Aprendizado de máquina
Planejamento radioelétrico
Empirical model
Machine learning
Path loss prediction
Public-safety network
Radio planning
Regression model
Very high frequency band
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: eng
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: Faculdade de Engenharia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Access Type: Acesso Embargado
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/21644
Issue Date: 11-Sep-2026
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