Модель международного союза электросвязи

Метод предсказания среднего уровня сигнала при распространении радиоволн над земной, морской и смешанной поверхностью, предложенный ITU-R, изложен в рекомендации Р.1546. Данная рекомендация утверждена в 2001 г. и отменяет ранее действующую рекомендацию Р.370. Она применима для диапазона частот от 30 до 3000 МГц и расстояний между приемной и передающей антенной от 1 до 1000 км. Рекомендация содержит кривые предсказания уровня поля, используемые в расчетах, и процедуру применения данных рекомендации для конкретных условий «шаг за шагом». Кривые уровня получены в результате статистической обработки данных измерений в странах умеренного климата в Европе и в Северной Америке. Кривые дают информацию об уровне сигнала как функции расстояния и эффективной высоты антенны передатчика. Рекомендация содержит кривые для разных диапазонов частот и для значений уровня сигнала, превышаемых в 50, 10 и 1 % время наблюдения.

Поскольку графики кривых, приведенных в рекомендации Р. 1546, относятся к некоторым дискретным значениям исходных данных, то необходимо применение процедур экстраполяции или интерполяции для получения значений уровня поля, соответствующих конкретным значениям исходных данных. Описание процедур и используемые формулы также приведены в тексте рекомендации.

Значения уровня, получаемые по кривым, относятся к высоте приемной антенны как минимум 10м над землей. Для случая мобильных систем радиосвязи, где предполагается высота расположения антенны мобильного абонента 1,5 - 2 м над землей, необходима процедура коррекции полученных данных, изложенная в § 9 приложения 5 данной рекомендации.

Точность метода также может быть улучшена за счет принятия во внимание поправок, вносимых конкретным рельефом местности распространения. Эффекты территориального рельефа учитываются через коррекцию, основанную на понятии территориального угла зазора. Территориальный угол зазора Θ определяется как угол между горизонтальной линией, проведенной в месте расположения приемной антенны, и линией, свободной от препятствий на протяжении 16 км в направлении передатчика. Понятие иллюстрируется рис. 2.2. На рис. 2.2,а значение угла зазора положительное, на рис. 2,6 - отрицательное.

После определения значения территориального угла зазора для конкретных условий необходимо вычислить поправку по формулам или графикам, приведенным в §10 приложения 5 данной рекомендации. Поправка может быть довольно значительной, диапазон значений - от +23 до минус 35 дБ.

Метод «угла зазора» хорошо предсказывает уровень поля при распространении в условиях сельской местности. Эффекты, вносимые наличием на пути распространения сигнала застройки, лесных насаждений, эстакад и др., должны приниматься во внимание введением соответствующих поправочных коэффициентов. Эти коэффициенты, которые во многом зависят от условий окружающей среды, могут быть определены методом натурных измерений. Для примера, в таблице 2.1 приведены поправочные коэффициенты, определенные при проведении натурных измерений в городе Белграде.

Поправочные коэффициенты для метода «угла зазора»

Примечание. Типы местности распространения сигнала обозначены: А - плотная городская застройка (5 - 10-этажные здания); В - городская застройка с высокими зданиями (15 - 25 этажей), расположенными на расстояниях нескольких сотен метров друг от друга; С - пригородная местность; D - жилые районы; Е - сельская местность; F - леса и парковые насаждения; G - мосты и эстакады; Н - туннели длиной менее 50 м.

Также необходимо отметить, что радиосигнал в городских условиях не только испытывает дополнительное затухание, но и в силу множества препятствий на пути распространения более быстро флуктуирует. Поэтому среднеквадратическое отклонение ошибки предсказания обычно значительнее, чем в сельских условиях.

Основанный на множестве проведенных натурных измерений и тщательной статистической обработке полученных данных метод «угла зазора» дает достаточную точность предсказания. К тому же этот метод не сложен для вычислений, лишен субъективного фактора и прост для автоматизации процесса вычислений на компьютере. Поэтому множество аналоговых систем мобильной радиосвязи проектировались с применением этого метода и действовавшей ранее рекомендации Р.370.

Рис. 2.2 - Понятие территориального угла зазора

Следует заметить, что рекомендация Р.1546 не применима в случаях, если высота передающей антенны ниже близкорасположенных препятствий или выше 3000 м.

Предсказания среднего уровня поля, полученные при помощи рекомендации Р. 1546, примерно совпадают со значениями, получаемыми при применении модели Окумура - Хата. Совпадение наблюдается для следующих диапазонов исходных данных:

- эффективная высота передающей антенны - от 10 до 180м;

- расстояние от антенны передатчика до мобильного абонента - от 1 до 10 км.

Модель Ericsson 9999 была разработана и эффективно используется инженерами компании Ericsson в целях проектирования сотовых систем (таких как NMT, GSM, PCS, DCS). В этой модели за основу взята модель Окумура - Хата, она имеет форму простых аналитических выражений, содержащих несколько параметров. К тому же она учитывает дополнительное затухание за счет дифракции на краях препятствий значительных размеров и за счет кривизны земной поверхности. Также в модели используется база данных зоны распространения, содержащая информацию о конфигурации препятствий на пути распространения сигнала.

Поправочные коэффициенты для каждого типа препятствий на пути распространения определены эмпирически. Из-за простоты модели ее точность очень чувствительна к точности измерения входных параметров модели. Поэтому обычно при использовании модели должны быть проведены обширные тестовые измерения, чтобы собрать точные данные для определения ее входных параметров.

Ли предложил свою модель в 1982 г. В довольно короткое время она стала популярна среди исследователей и системных инженеров, поскольку параметры модели могут быть просто скорректированы с помощью дополнительных натурных измерений к конкретным условиям распространения. После проведения этой процедуры предсказание уровня сигнала становится довольно точным. Более того, алгоритм предсказания прост для применения и легко вычисляем. Многие системы мобильной связи спроектированы с применением этой модели (AMPS, DAMPS, GSM, IS-95).

Модель состоит из двух частей. Первая часть (регион - регион) используется для предсказания потерь при распространении над относительно плоской поверхностью без принятия во внимание территориальных особенностей. Использование только этой части приводит к недостаточно точным результатам для холмистых регионов. Вторая часть (точка - точка) модели Ли использует результат, полученный в первой части, за основу и получает более точное предсказание. Основанная на данных профиля поверхности вторая часть модели учитывает, удовлетворяется условие прямой видимости или нет. Если прямая видимость между приемником и передатчиком существует, то учитывается влияние отраженных радиоволн. Если условие прямой видимости не удовлетворяется, то моделируется дифракция радиоволн на препятствиях на пути распространения сигнала.

Основная часть потерь при распространении (регион - регион) может быть выражена следующей формулой:

где P_r - мощность сигнала в ваттах на расстоянии r от передатчика

Р_r0 - мощность сигнала в точке пересечения линии распространения с препятствием на расстоянии г0 от передатчика;

n - показывает степень частотной зависимости;

a₀ – поправочный коэффициент, зависящий от высоты установки антенн, мощности передатчика, коэффициентов усиления передающей и приемной антенн.

Эта модель может быть применена для более общего случая, когда радиоволны распространяются в различных условиях. В этом случае должны быть известны коэффициенты кривизны поверхностей g_i, и границы областей с такими коэффициентами кривизны.

Параметрами, определяющими специфику условий распространения, в формуле (2.1) являются Р_ro и g_i. Для наиболее распространенных условий, Ли определил величины этих параметров (таблице 2.2).

Данные поправочные коэффициенты получены для следующих исходных условий:

Pt =10 Вт, f =900 МГц, r0 =1 миля, gt = 6 дБ, gr = 0дБ, ht = 30 м, hr = 3 м.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Модель международного союза электросвязи - сектора радиосвязи ITU-R