Определение особенностей распространения радиоволн в условиях города. Подходы к расчету уровня поля. Характеристика основных эмпирико-статистических моделей расчета. Исследование зон уверенного приема, глубокой радиотени и локальных теневых зон.
Аннотация к работе
Распространение радиоволн в каналах наземных систем подвижной радиосвязи (СПР)В рассматриваемом диапазоне волн (УВЧ диапазон) устойчивая работа на земной волне ограничена расстоянием прямой видимости (десятки километров). Для увеличения радиуса действия станций стараются поднимать антенну на передаче по возможности выше за счет, как естественного рельефа местности, так и башни, на которой устанавливается антенна[52]. Условия приема сигналов в диапазоне УКВ существенно зависят от расположения приемной антенны относительно окружающих ее предметов. По условиям приема сигнала можно выделить три наиболее типичных ситуации: передающая и приемная антенны находятся над уровнем городской застройки, и между ними имеется прямая видимость; связь между подвижным объектом и базовой станцией; связь между двумя подвижными объектами. Рассмотрим закономерности изменения напряженности поля в точке приема в городских условиях в зависимости от расстояния, частоты волны и высот установки антенн.Имеются также статистические подходы, базирующиеся на теоретическом анализе структуры поля при статистическом описании параметров городской застройки. Указанные подходы в условиях статистически однородного города дают достаточно надежную информацию, как о зонах потенциально уверенного приема, так и о зонах, занимающих достаточно обширную территорию, в пределах которой качество и надежность связи не гарантируется (зонах радиотени). Рассмотрим подход, справедливый при высоко поднятой антенне базовой станции (БС) и низко расположенной антенне мобильной станции (МС), т.е. в ситуации, представляющей особый интерес для связи с подвижным объектом, основан на сочетании статистических и детерминистских подходов. Оказывается, что по мере подъема антенны передатчика БС над городской застройкой быстро исчезают отражения в его ближайшем окружении, в то же время увеличивается число площадок на зданиях, которые "освещаются" источником и одновременно видны с низко расположенного пункта, причем их плотность возрастает в направлениях, противоположных направлению на источник излучения. В результате среднее угловое распределение интенсивности излучения, приходящего к приемному пункту, антенна которого расположена значительно ниже крыш окружающих зданий, имеет унимодальный характер, описываемый функцией: , (1) где угол отсчитывается от прямой соединяющей БС и МС, т.е. соответствует по форме кардиоиде, имеющей максимум в направлении от МС к БС.Качество связи зависит от многих параметров, таких как усиление передающей и принимающей антенн, мощности передатчика, и коэффициента шума приемника. Все эти параметры находятся под контролем проектировщика системы и могут быть изменены, чтобы оптимизировать систему. Один параметр, однако, не находится под контролем проектировщика системы.Распространение радиоволн в наземной связи сопровождается большими потерями, чем в свободном пространстве, поскольку имеются препятствия между передатчиком и приемником. Это сигналы, перемещающиеся по линии прямой видимости, и сигналы, перемещающиеся по ломаной линии, которая формируется на основании рассеяний и отражений от объектов, находящихся между передатчиком и приемником (строения, деревья, холмы и др.).Модель, предложенная Окамурой, основана на результатах экспериментальных исследований и по сравнению с двулучевой моделью позволяет более точно предсказывать среднее значение затухания радиосигнала на относительно большом расстоянии между передающей и приемной антеннами (более 1 км). Согласно модели Окамуры среднее затухание в ДБ определяется как: (9) где - затухание в свободном пространстве; - затухание в городе относительно затухания в свободном пространстве при высоте антенны передатчика = 200 м и высоте приемной антенны = 3 м; C - фактор затухания для различных типов местности. Составляющие для затухания и определяются графическим способом, используя рис.Модель Окамуры основана на графическом представлении экспериментальных данных, полученных Окамурой при измерениях уровней радиосигнала в г. Для удобства ее реализации Хата предложил эмпирическую модель описания графической информации, представленной Окамурой. Среднее затухание радиосигнала в городских условиях рассчитывается по эмпирической формуле, ДБ: (13) где = 150…1500 МГЦ - частота радиосигнала; = 30…200 м - высота передающей антенны; = 1…10 м - высота приемной антенны; = 1…20 км - расстояние между антеннами;Для диапазона частот 1,5…2 ГГЦ используется модель COST231-Hata, которая является модифицированным вариантом модели Хаты.Заказная модель основана на модели Хаты и позволяет ее модифицировать, т.е. методом подбора постоянных коэффициентов достигается соответствие результатов теоретических расчетов и измерений для конкретной местности, ДБ: (20)Область частот: 800...2000 МГЦ; высоты антенн БС: 4…50 м, AC: 1...3 м; расстояние между БС и АС: 0,02...5 км; высота близлежащих к БС зданий: ?80 м; расстояние между домами: 20...50 м; ширина улицы: 10...25 м; ориентация улицы относительно направления прихода сигнала: 0.
План
План радиотень поле прием локальный
1. Особенности распространения радиоволн в условиях города
2. Статистический и детерминистский подходы к расчету уровня поля
3. Основные эмпирико-статистические модели расчета
3.1 Модель Ли 3.2 Модель Окамуры
3.3 Модель Хаты
3.4 Модель COST231-Hata
3.5 Заказные модели
3.6 Модель Уолфиша - Икегами
4. Зоны уверенного приема, глубокой радиотени и локальные теневые зоны
Литература
1. Особенности распространения радиоволн в условиях города