Модели распространения позволяют прогнозировать распространение и ослабление радиосигналов при прохождении сигналов через окружающую среду. Можно моделировать различные модели с помощью propagationModel функция. Кроме того, можно определить потери радиосигналов в диапазоне и тракте в этих моделируемых моделях, используя range и pathloss функции.
В следующих разделах описаны различные модели распространения и трассировки лучей. В таблицах каждого раздела перечислены модели, поддерживаемые propagationModel функция и сравнение для каждой модели поддерживаемых диапазонов частот, комбинаций моделей и ограничений.
Модели атмосферного распространения предсказывают потери пути между участками как функцию расстояния. Эти модели предполагают условия линии визирования (LOS) и игнорируют кривизну Земли, рельефа местности и другие препятствия.
| Модель | Описание | Частота | Комбинации | Ограничения |
|---|---|---|---|---|
| freespace | Идеальная модель распространения с четкой линией видимости между передатчиком и приемником | Нет принудительного диапазона | Может сочетаться с дождем, туманом и газом | Предполагает наличие прямой видимости |
| дождь | Распространение радиоволнового сигнала и потеря его пути в дождь. Для получения дополнительной информации см. [3]. | от 1 до 1000 ГГц | Может быть объединена с любой другой моделью распространения | Предполагает наличие прямой видимости |
| газ | Распространение радиоволнового сигнала и потеря его пути из-за кислорода и водяного пара. Для получения дополнительной информации см. [5]. | от 1 до 1000 ГГц | Может быть объединена с любой другой моделью распространения | Предполагает наличие прямой видимости |
| туман | Распространение радиоволнового сигнала и потеря его пути в облаке и тумане. Для получения дополнительной информации см. [2]. | От 10 до 1000 ГГц | Может быть объединена с любой другой моделью распространения | Предполагает наличие прямой видимости |
Как и модели атмосферного распространения, эмпирические модели предсказывают потери пути как функцию расстояния. В отличие от атмосферных моделей, близкая эмпирическая модель поддерживает условия отсутствия прямой видимости (NLOS).
| Модель | Описание | Частота | Комбинации | Ограничения |
|---|---|---|---|---|
| закрытие | Распространение сигналов в городских макроклеточных сценариях. Для получения дополнительной информации см. [1]. | Нет принудительного диапазона | Может сочетаться с дождем, туманом и газом | — |
Модели распространения местности предполагают, что распространение происходит между двумя точками по срезу местности. Эти модели используются для расчета потерь на пути «точка-точка» между площадками на нерегулярной местности, включая здания.
Модели местности рассчитывают потери пути от потерь свободного пространства, дифракции местности и препятствий, отражения земли, атмосферной рефракции и тропосферного рассеяния. Они обеспечивают оценки потерь на пути, комбинируя физику с эмпирическими данными.
| Модель | Описание | Частота | Комбинации | Ограничения |
|---|---|---|---|---|
| лонгли-рис | Также известна как нерегулярная модель местности (ITM). Для получения дополнительной информации см. [4]. | от 20 МГц до 20 ГГц | Может сочетаться с дождем, туманом и газом | Минимальная высота антенны - 0,5 м, максимальная - 3000 м |
| tirem | Интегрированная Model™ пересеченной земли | от 1 МГц до 1000 ГГц | Может сочетаться с дождем, туманом и газом |
|
Модели трассировки лучей вычисляют пути распространения с использованием 3-D геометрии среды ([8], [9]). Они определяют потери в тракте и сдвиг фазы каждого луча с помощью электромагнитного анализа, включая трассировку горизонтальной и вертикальной поляризации сигнала через траекторию распространения. Потери траектории включают в себя потери как свободного пространства, так и потери отражения. Для каждого отражения модель рассчитывает потери на горизонтальной и вертикальной поляризации, используя уравнение Френеля, угол падения и относительную диэлектрическую проницаемость и проводимость поверхностного материала ([6], [7]) на заданной частоте.
В то время как другие поддерживаемые модели вычисляют одиночные пути распространения, модели трассировки лучей вычисляют несколько путей распространения.
Эти модели поддерживают как наружную 3-D так и внутреннюю среду.
| Метод трассировки лучей | Описание | Частота | Комбинации | Ограничения |
|---|---|---|---|---|
| изображение |
| от 100 МГц до 100 ГГц | Может сочетаться с дождем, туманом и газом | Не включает эффекты преломления, дифракции и рассеяния |
| стрельба и подпрыгивание лучей (SBR) |
| от 100 МГц до 100 ГГц | Может сочетаться с дождем, туманом и газом | Не включает эффекты преломления, дифракции и рассеяния |
На этой иллюстрации показано, как способ изображения вычисляет путь распространения одного отраженного луча от передатчика Tx к приемнику Rx. Способ изображения определяет местоположение изображения Tx, Tx 'относительно плоской отражающей поверхности. Затем метод соединяет Tx 'и Rx с сегментом линии. Если сегмент линии пересекает плоскую отражающую поверхность, показанную на рисунке как Q, то существует допустимый путь от Tx до Rx. Метод определяет пути с несколькими отражениями, рекурсивно расширяя эти шаги.
На этом рисунке показано, как метод SBR вычисляет путь распространения того же луча. Метод SBR запускает множество лучей из геодезической сферы с центром в Tx. Затем метод отслеживает каждый луч от Tx, когда он отражает, дифрагирует, преломляет или рассеивает окружающие объекты. Обратите внимание, что реализация учитывает только размышления. Для каждого запущенного луча метод окружает Rx сферой, называемой приемной сферой, с радиусом, который пропорционален угловому разделению запущенных лучей и расстоянию, которое проходит луч. Если луч пересекает сферу, то модель считает луч допустимым путем от Tx до Rx.
[1] Солнце, S., Взаимопонимание, T.S., Томас, T., Ghosh, A., Нгуен, H., Ковач, я., Родригес, я., Koymen, O. и Prartyka, A. «Расследование точности прогноза, чувствительности и стабильности параметра крупномасштабных моделей пути распространения потерь для 5G радиосвязи». Сделки IEEE по автомобильной технологии, Vol.65, № 5, стр. 2843-2860, май 2016 г.
[2] ITU-R P.840-6. «Затухание из-за облака и тумана». Сектор радиосвязи МСЭ
[3] ITU-R P.838-3. «Специфическая модель ослабления для дождя для использования в методах прогнозирования». Сектор радиосвязи МСЭ
[4] Хаффорд, Джордж А., Анита Г. Лонгли и Уильям А.Киссик. «Руководство по использованию нерегулярной модели местности ITS в режиме прогнозирования площади». Отчет NTIA 82-100. Pg-7.
[5] ITU-R P.676-11. «Затухание атмосферными газами». Сектор радиосвязи МСЭ
[6] ITU-R P.2040-1. «Влияние строительных материалов и конструкций на распространение радиоволны выше 100MHz.» Международный союз электросвязи - сектор радиосвязи (МСЭ-Р). Июль 2015 года.
[7] ITU-R P.527-5. «Электрические характеристики поверхности Земли». Международный союз электросвязи - сектор радиосвязи (МСЭ-Р). Август 2019 года.
[8] Юнь, Чжэнцин и Магды Ф. Искандер. «Трассировка лучей для моделирования распространения радио: принципы и приложения». IEEE Access 3 (2015): 1089-1100. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2015.2453991.
[9] Шаубах, К.Р., Н.Ж. Дэвис и Т.С. Раппапорт. «Метод трассировки лучей для прогнозирования потерь на пути и разброса задержек в микроклеточных средах». В [1992 Proceedings] Общество автомобильной технологии 42-я конференция СДС - Границы технологии, 932-35. Денвер, CO, США: IEEE, 1992. https://doi.org/10.1109/VETEC.1992.245274.