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

МодельОписаниеЧастотаКомбинацииОграничения
свободное пространство (FreeSpace)Идеальная модель распространения со свободным путем вида между передатчиком и приемникомНикакая вынужденная область значенийМожет быть объединен с дождем, вуалью и газомПринимает угол обзора
дождь (Rain)Распространение радиоволны сигнализирует и ее потеря на пути во время дождя. Для получения дополнительной информации см. [3]. От 1 ГГц до 1 000 ГГцМожет быть объединен с любой другой моделью распространенияПринимает угол обзора
газ (Gas)Распространение радиоволны сигнализирует и его потеря на пути из-за кислорода и водяного пара. Для получения дополнительной информации см. [5].От 1 ГГц до 1 000 ГГцМожет быть объединен с любой другой моделью распространенияПринимает угол обзора
вуаль (Fog)Распространение радиоволны сигнализирует и ее потеря на пути в облаке и вуали. Для получения дополнительной информации см. [2].От 10 ГГц до 1 000 ГГцМожет быть объединен с любой другой моделью распространенияПринимает угол обзора

Эмпирический

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

МодельОписаниеЧастотаКомбинацииОграничения
ближний бой (CloseIn)Распространение сигналов в городских макро-сценариях ячейки. Для получения дополнительной информации см. [1].Никакая вынужденная область значенийМожет 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 на пути "точка-точка" между сайтами по неправильному ландшафту, включая создания.

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

МодельОписаниеЧастотаКомбинацииОграничения
longley-rice (LongleyRice)Также известный как Неправильную модель ландшафта (ITM). Для получения дополнительной информации см. [4].От 20 МГц до 20 ГГцМожет быть объединен с дождем, вуалью и газомМинимум высоты антенны составляет 0,5 м, и максимум составляет 3 000 м
tirem (TIREM)Ландшафт интегрированная грубая земля Model™От 1 МГц до 1 000 ГГцМожет 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, представленные RayTracing объекты, вычислите пути к распространению с помощью 3-D геометрии среды [7][8]. Они определяют потерю на пути и сдвиг фазы каждого луча с помощью электромагнитного анализа, включая трассировку горизонтальной и вертикальной поляризации сигнала через путь к распространению. Потеря на пути включает 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 [5][6] 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 лучейОписаниеЧастотаКомбинацииОграничения
стрельба и возврат лучей (SBR)
  • Вычисление поддержек аппроксимированных путей к распространению максимум для десяти отражений пути. 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 ГГцМожет быть объединен с дождем, вуалью и газомНе включает эффекты от дифракции, преломления и рассеивания
изображение
  • Поддержки до двух отражений пути и вычисляют точные пути к распространению.

  • Вычислительная сложность увеличивается экспоненциально с количеством отражений.

От 100 МГц до 100 ГГцМожет быть объединен с дождем, вуалью и газомНе включает эффекты от дифракции, преломления и рассеивания

Метод SBR

Этот рисунок иллюстрирует метод SBR для вычисления путей к распространению от передатчика, Tx, к приемнику, Rx.

Ray tracing reflection and diffraction using the SBR method

Метод SBR запускает много лучей от геодезической сферы, сосредоточенной в Tx. Геодезическая сфера позволяет модели запустить лучи, которые приблизительно расположены равными интервалами.

Затем метод прослеживает каждый луч от Tx и может смоделировать различные типы взаимодействий между лучами и окружающими объектами, такими как отражения, дифракции, преломления и рассеивание. Обратите внимание на то, что реализация рассматривает только отражения.

  • Когда луч поражает плоскую поверхность, показавшую R, луч отражается на основе закона отражения.

  • Когда луч поражает ребро, показавшее D, луч порождает много дифрагированных лучей на основе закона дифракции [9][10]. Каждый дифрагированный луч имеет тот же угол с ребром дифрагирования как инцидентный луч. Дифракционная точка затем становится новой стартовой точкой, и метод SBR прослеживает дифрагированные лучи таким же образом как лучи, запущенные от Tx. Континуум дифрагированных лучей формирует конус вокруг ребра дифрагирования, которое обычно известно как Keller cone [10]. Текущая реализация метода SBR не рассматривает дифракции ребра.

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.

Отобразите метод

Этот рисунок иллюстрирует метод изображений для вычисления пути к распространению одного отражательного луча для того же передатчика и приемника как метод SBR. Метод изображений определяет местоположение изображения Tx относительно плоской отражательной поверхности, Tx'. Затем метод соединяет Tx' и Rx с линейным сегментом. Если линейный сегмент пересекает плоскую отражательную поверхность, показавшую R 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

Ссылки

[1] Sun, Шу, Теодор С. Рэппэпорт, Тимоти А. Томас, Amitava Ghosh, Хуань Ц. Нгуен, Иштван З. Ковач, Игнасио Родригес, Оздж Коймен и Анджей Партика. “Расследование Точности Предсказания, Чувствительности и Устойчивости Параметра Крупномасштабных Моделей Потери на пути Распространения для Радиосвязей 5G”. Транзакции IEEE на Автомобильной Технологии 65, № 5 (май 2016): 2843–60. https://doi.org/10.1109/TVT.2016.2543139.

[2] Сектор Радиосвязи Международного союза электросвязи. Затухание из-за облаков и вуали. Рекомендация P.840-6. ITU-R, утвержденный 30 сентября 2013. https://www.itu.int/rec/R-REC-P.840-6-201309-S/en.

[3] Сектор Радиосвязи Международного союза электросвязи. Определенная модель затухания для дождя для использования в методах предсказания. Рекомендация P.838-3. ITU-R, утвержденный 8 марта 2005. https://www.itu.int/rec/R-REC-P.838-3-200503-I/en.

[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 NTIA. Национальная администрация информации и связи, 1 апреля 1982.

[5] Сектор Радиосвязи Международного союза электросвязи. Эффекты строительных материалов и структур на распространении радиоволны выше приблизительно 100 МГц. Рекомендация P.2040-1. ITU-R, утвержденный 29 июля 2015. https://www.itu.int/rec/R-REC-P.2040-1-201507-I/en.

[6] Сектор Радиосвязи Международного союза электросвязи. Электрические характеристики поверхности Земли. Рекомендация P.527-5. ITU-R, утвержденный 14 августа 2019. https://www.itu.int/rec/R-REC-P.527-5-201908-I/en.

[7] 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.

[8] Schaubach, K.R., Нью-Джерси Дэвис и Т.С. Рэппэпорт. “Метод Трассировки лучей для Предсказания Потери на 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.

[9] Сектор Радиосвязи Международного союза электросвязи. Распространение дифракцией. Рекомендация P.526-15. ITU-R, утвержденный 21 октября 2019. https://www.itu.int/rec/R-REC-P.526-15-201910-I/en.

[10] Келлер, Джозеф Б. “Геометрическая Теория Дифракции”. Журнал Оптического Общества Америки 52, № 2 (1 февраля 1962): 116. https://doi.org/10.1364/JOSA.52.000116.

Смотрите также

Функции

Похожие темы

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте