Выберите модель распространения

Введение

Модели распространения позволяют вам предсказывать распространение и затухание радио-сигналов, когда сигналы перемещаются через среду. Можно симулировать различные модели при помощи propagationModel функция. Кроме того, можно определить область значений и потерю пути радио-сигналов в этих симулированных моделях при помощи range и pathloss функции.

Следующие разделы описывают различные модели распространения и трассировки лучей. Таблицы в каждом разделе приводят модели, которые поддерживаются propagationModel функционируйте и сравните, для каждой модели, поддерживаемых частотных диапазонов, комбинаций модели и ограничений.

Атмосферный

Атмосферные модели распространения предсказывают потерю пути между сайтами в зависимости от расстояния. Эти модели принимают условия угла обзора (LOS) и игнорируют искривление Земли, ландшафта и других препятствий.

Модель	Описание	Частота	Комбинации	Ограничения
свободное пространство	Идеальная модель распространения со свободным путем вида между передатчиком и приемником	Никакая вынужденная область значений	Может быть объединен с дождем, вуалью и газом	Принимает угол обзора
дождь	Распространение радиоволны сигнализирует и ее потеря пути во время дождя. Для получения дополнительной информации см. [3].	1 - 1 000 ГГц	Может быть объединен с любой другой моделью распространения	Принимает угол обзора
газ	Распространение радиоволны сигнализирует и его потеря пути из-за кислорода и водяного пара. Для получения дополнительной информации см. [5].	1 - 1 000 ГГц	Может быть объединен с любой другой моделью распространения	Принимает угол обзора
вуаль	Распространение радиоволны сигнализирует и ее потеря пути в облаке и вуали. Для получения дополнительной информации см. [2].	10 - 1 000 ГГц	Может быть объединен с любой другой моделью распространения	Принимает угол обзора

Эмпирический

Как атмосферные модели распространения, эмпирические модели предсказывают потерю пути в зависимости от расстояния. В отличие от атмосферных моделей, ближняя эмпирическая модель поддерживает условия не угла обзора (NLOS).

Модель	Описание	Частота	Комбинации	Ограничения
ближний бой	Распространение сигналов в городских макро-сценариях ячейки. Для получения дополнительной информации см. [1].	Никакая вынужденная область значений	Может быть объединен с дождем, вуалью и газом	—

Ландшафт

Модели распространения ландшафта принимают, что распространение находится между двумя точками по срезу ландшафта. Используйте эти модели, чтобы вычислить потерю пути "точка-точка" между сайтами по неправильному ландшафту, включая создания.

Модели ландшафта вычисляют потерю пути от потери свободного пространства, ландшафта и дифракции препятствия, основывают отражение, атмосферное преломление и тропосферное рассеяние. Они обеспечивают оценки потерь пути путем объединения физики с эмпирическими данными.

Модель	Описание	Частота	Комбинации	Ограничения
longley-rice	Также известный как Неправильную модель ландшафта (ITM). Для получения дополнительной информации см. [4].	От 20 МГц до 20 ГГц	Может быть объединен с дождем, вуалью и газом	Минимум высоты антенны составляет 0,5 м, и максимум составляет 3 000 м
tirem	Ландшафт интегрированная грубая земля Model™	От 1 МГц до 1 000 ГГц	Может быть объединен с дождем, вуалью и газом	Требует доступа к внешней библиотеке TIREM Максимум высоты антенны составляет 30 000 м

Трассировка лучей

Модели трассировки лучей вычисляют пути к распространению с помощью 3-D геометрии среды ([8], [9]). Они определяют потерю пути и сдвиг фазы каждого луча с помощью электромагнитного анализа, включая трассировку горизонтальной и вертикальной поляризации сигнала через путь к распространению. Потеря пути включает и потерю свободного пространства и отражательные потери. Для каждого отражения модель вычисляет потери на горизонтальную и вертикальную поляризацию при помощи Уравнения Френеля, инцидентного угла, и относительной проницаемости и проводимости поверхностного материала ([6], [7]) на заданной частоте.

В то время как другие поддерживаемые модели вычисляют один пути к распространению, модели трассировки лучей вычисляют несколько путей к распространению.

Эти модели поддерживают и 3-D наружные и внутренние среды.

Метод трассировки лучей	Описание	Частота	Комбинации	Ограничения
изображение	Поддержки до двух отражений пути и вычисляют точные пути к распространению. Вычислительная сложность увеличивается экспоненциально с количеством отражений	От 100 МГц до 100 ГГц	Может быть объединен с дождем, вуалью и газом	Не включает эффекты от преломления, дифракции и рассеивания
стрельба и возврат лучей (SBR)	Поддержки до 10 отражений пути и вычисляют аппроксимированные пути к распространению. В результате местоположения сайтов приемника, вычисленных методом SBR, не точны. Точность расчетных путей к распространению уменьшается как продолжительность увеличений путей. Вычислительная сложность увеличивается линейно с количеством отражений. В результате метод SBR обычно быстрее, чем метод изображений.	От 100 МГц до 100 ГГц	Может быть объединен с дождем, вуалью и газом	Не включает эффекты от преломления, дифракции и рассеивания

Алгоритмы

Этот рисунок показывает, как метод изображений вычисляет путь к распространению одного отражательного луча от передатчика, Tx, к приемнику, Rx. Метод изображений определяет местоположение изображения Tx, Tx', относительно плоской отражательной поверхности. Затем метод соединяет Tx' и Rx с линейным сегментом. Если линейный сегмент пересекает плоскую отражательную поверхность, показавшую Q на рисунке, то допустимый путь от Tx до Rx существует. Метод определяет пути с несколькими отражениями путем рекурсивного расширения этих шагов.

Ray tracing using the image method

Этот рисунок показывает, как метод SBR вычисляет путь к распространению того же луча. Метод SBR запускает много лучей от геодезической сферы, сосредоточенной в Tx. Затем метод прослеживает каждый луч от Tx, как это отражает, дифрагировало, преломляет или рассеивается от окружающих объектов. Обратите внимание на то, что реализация рассматривает только отражения. Для каждого запущенного луча метод окружает Rx сферой, названной сферой приема, радиусом, который пропорционален угловому разделению запущенных лучей и расстояния перемещения луча. Если луч пересекает сферу, то модель считает луч допустимым путем от Tx до Rx.

Ray tracing using the SBR method

Ссылки

[1] Sun, S., Взаимопонимание, T.S., Томас, T., Ghosh, A., Нгуен, H., Ковач, я., Родригес, я., Koymen, O. и Prartyka, A. "Расследование точности предсказания, чувствительности и устойчивости параметра крупномасштабных моделей пути к распространению потерь для радиосвязей 5G". Транзакции IEEE на Автомобильной Технологии, Vol.65, № 5, стр 2843-2860, май 2016.

[2] ITU-R P.840-6. "Затухание из-за облака и вуали". Сектор радиосвязи ITU

[3] ITU-R P.838-3. "Определенная модель затухания для дождя для использования в методах предсказания". Сектор радиосвязи ITU

[4] Хуффорд, Джордж А., Анита Г. Лонгли и Уильям А.Киссик. "Руководство по использованию ITS неправильная модель ландшафта в режиме предсказания области". Отчет 82-100. Pg-7 NTIA.

[5] ITU-R P.676-11. "Затухание атмосферными газами". Сектор радиосвязи ITU

[6] ITU-R P.2040-1. "Эффекты строительных материалов и структур на распространении радиоволны выше 100 МГц". Международный союз электросвязи - сектор радиосвязи (ITU-R). Июль 2015.

[7] ITU-R P.527-5. "Электрические характеристики поверхности Земли". Международный союз электросвязи - Сектор Радиосвязи (ITU-R). Август 2019.

[8] Юнь, Zhengqing и Магды Ф. Искандер. “Трассировка лучей для Радио-Моделирования Распространения: Принципы и Приложения”. IEEE доступ 3 (2015): 1089–1100. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2015.2453991.

[9] Schaubach, K.R., Нью-Джерси Дэвис и Т.С. Рэппэпорт. “Метод Трассировки лучей для Предсказания Потери Пути и Распространения Задержки в Микросотовых Средах”. В [1 992 Продолжения] Автомобильное Технологическое Общество 42-я Конференция VTS - Границы Технологии, 932–35. Denver, CO, США: IEEE, 1992. https://doi.org/10.1109/VETEC.1992.245274.

Смотрите также

propagationModel | raytrace

Документация