Laboratorium nr 2 i 3. Modele propagacyjne na obszarach zabudowanych

Transkrypt

1 Laboratorium nr 2 i 3 Modele propagacyjne na obszarach zabudowanych Efektywna wysokość stacji bazowej pozorna wysokość stacji bazowej widziana przez stację ruchomą z poziomu gruntu. Pojęcie efektywnej wysokości stacji bazowej uwzględnia ukształtowanie terenu i jest szczególnie użyteczne na obszarach pofałdowanych. Zad 1. Obliczyć efektywną wysokość anteny bazowej umieszczonej na maszcie na wysokości 30 m, gdy stacja ruchoma porusza się po obszarze pofałdowanych: a) pod górę o kącie nachylenia α=10, przy czym odległość d podstawy stacji bazowej od początku wzniesienia wynosi 200 m. b) pod górę o kącie spadku α=150, przy czym odległość d podstawy stacji bazowej od początku spadku wynosi 10 m. Modele propagacyjne Model Lee W.C.Y Lee przedstawił bardzo prosty model propagacji sygnału uzyskany na podstawie szeregu pomiarów w USA przy częstotliwości nośnej f=900 MHz. Według niniejszego modelu moc średnia w odległości d od stacji nadawczej określona jest zależnością :

2 lub w skali logarytmicznej P (d )=P 0 ( d d 0 ) 1 ( f ) 1 F 0 ( P (d ) =( P 0 γ log( d ) n log( f )+( F d 0 0 gdzie: P 0 - moc odebrana w odległości 1 km (wg tabeli) d 0 =1km =900 MHz Sieci komórkowe i satelitarne F 0 =F 1 F 2 F 3 F 4 F 5 wysokość anteny stacji bazowej F 1 =( 30.48m wysokość anteny stacji ruchomej F 2 =( F 4 = 3m ) 2 ) v Moc nadawana F 3 = 10 W Zysk anteny st. bazowej względem dipola półfalowego 4 F 5 =Zysk anteny st ruchomej względem dipola półfalowego. v=1 - dla wysokości anten stacji ruchomych mniejszych od 3m v=2 - dla wysokości stacji ruchomych większych niż 10m n= 20 dla f<450 MHz n=30 dla f>450 MHz Medianowe tłumienie mocy wyraża się wzorem =( L 0 γ log( d d 0 ) nlog( f )+( F 0 Zad 2. Na podstawie powyższych wzorów dla modelu Lee napisać funkcję wyznaczającą moc odebraną w funkcji odległości, częstotliwości, mocy nadawczej, zysków anteny nadawczej i odbiorczej oraz wysokości anteny stacji bazowej i ruchomej. Zad 3. Wyznaczyć medianowe tłumienie mocy. Model Okumury

3 Model Okumury powstał również na podstawie intensywnych pomiarów z częstotliwościami nośnymi od 150 MHz do 1920 MHz, ale dokonanych w okolicach Tokio. Zaproponowano następujący wzór na tłumienie medianowe L 50 db sygnału w odległości d od anteny nadawczej (stacji bazowej) : dla środowiska miejskiego =L S +A( f,d )+G(h BSef )+G(h MS ) dla innego środowiska =L s +A( f,d ) G( h BS,ef ) G (h MS ) G ( AREA ) gdzie: L S - tłumienie wolnej przestrzeni A( f,d ) -medianą tłumienia względem wolnej przestrzeni dla obszaru miejskiego wyznaczoną dla efektywnej wysokości anteny stacji bazowej (odczytywane z wykresu) G( h BS,ef )=20log( h BS,ef 200 ) 10m<h BS,ef <1000 m G (h MS )=10log( h MS 3 ) h MS <3m G (h MS )=20log( h MS 3 ) 3m <h MS <10m G( AREA) - odczytywane z wykresu

4

5 Zad 4. Na podstawie wzorów dla modelu Okomury napisać funkcje wyznaczającą spadek mocy w funkcji odległości, częstotliwości, zysków anteny nadawczej i odbiorczej oraz wysokości anteny stacji bazowej i ruchomej. Model Haty Model Haty powstał w wyniku dopasowania wzorów empirycznych do wykresów sporządzonych przez Okumurę i innych. Wzory te dobrze aproksymują działanie na wykresach dla pewnych zakresów częstotliwości nośnych dla terenu, który jest "prawie gładki", nie zawierający szczególnie wyróżniających się od reszty środowiska przeszkód terenowych. Hata podał więc następujące wzory empiryczne do szacowania tłumienia sygnału radiowego. Dla terenu miejskiego w zakresie częstotliwości od 150 do 1500 MHz oraz dla efektywnych wysokości anteny stacji bazowej 30 < h BSef < 200m =69, , 16log f 13,83log( h BS,ef )+a (h MS )+( 44,9 6,55log(h BS,ef ))log d Na terenie podmiejskim: = miejski 2( ( log f 2 5,4 28 ))

6 Na terenie otwartym: = miejski 4,78( log f ) 2 +18,33log f 40,94 Zad 5. Na podstawie wzorów dla modelu Haty napisać funkcje wyznaczającą spadek mocy w funkcji odległości, częstotliwości, zysków anteny nadawczej i odbiorczej oraz wysokości anteny stacji bazowej i ruchomej. Zad 6. Wykorzystując stworzone trzy funkcję dla każdego modelu wyznaczyć i wykreślić spadek mocy dla następujących danych: a) d =1 15 km f =900 Mhz dla środowiska miejskiego b) d =1 15 km f =1800 Mhz dla środowiska miejskiego c) d =1 15 km f =900 Mhz dla środowiska otwartego d) d =1 15 km f =1800 Mhz dla środowiska otwartego Literatura: [1] Hanna Bogucka Projektowanie i obliczenia w radiokomunikacji wybrane zagadnienia, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2005 [2] Krzysztof Wesołowski, Podstawy cyfrowych systemów telekomunikacyjnych, WKŁ, 2003.