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.
| Модель | Описание | Частота | Комбинации | Ограничения |
|---|---|---|---|---|
свободное пространство (FreeSpace) | 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 (Rain) | Распространение радиоволны сигнализирует и ее потеря на пути во время дождя. Для получения дополнительной информации см. [3]. | От 1 ГГц до 1 000 ГГц | Может быть объединен с любой другой моделью распространения | Принимает 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 ГГц | Может быть объединен с любой другой моделью распространения | Принимает 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 ГГц | Может быть объединен с любой другой моделью распространения | Принимает 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).
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.
| Модель | Описание | Частота | Комбинации | Ограничения |
|---|---|---|---|---|
longley-rice (LongleyRice) | 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 (TIREM (Antenna Toolbox)) | Ландшафт интегрированная грубая земля Model™ | От 1 МГц до 1 000 ГГц | Может быть объединен с дождем, вуалью и газом |
|
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 лучей | Описание | Частота | Комбинации | Ограничения |
|---|---|---|---|---|
| стрельба и возврат лучей (SBR) |
| От 100 МГц до 100 ГГц | Может быть объединен с дождем, вуалью и газом | Не включает эффекты от дифракции, преломления и рассеивания |
| изображение |
| От 100 МГц до 100 ГГц | Может быть объединен с дождем, вуалью и газом | Не 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.
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.
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.