Laboratorium nr 2 i 3 Modele propagacyjne na obszarach

Sieci komórkowe i satelitarne
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 :
Opracował: Radosław Maciaszczyk
Sieci komórkowe i satelitarne
P ( d )=P 0 (
d −1 f −1
) ( ) F0
d0
f0
lub w skali logarytmicznej
( P ( d ))dB=( P 0 )dB−γ log(
d
f
)−n log ( )+( F 0 )dB
d0
f0
gdzie:
P 0 - moc odebrana w odległości 1 km (wg tabeli)
d 0 =1 km
f 0=900 MHz
F 0=F 1⋅F 2⋅F 3⋅F 4⋅F 5
wysokość anteny stacji bazowej 2
)
30 . 48m
wysokość anteny stacji ruchomej v
F 2 =(
)
3m
Moc nadawana
F 3=
10 W
Zysk anteny st . bazowej względem dipola półfalowego
F 4=
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
d
f
( L50 )dB =( L0 )dB−γ log( )−n log( )+( F 0 )dB
d0
f0
F 1=(
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
Opracował: Radosław Maciaszczyk
Sieci komórkowe i satelitarne
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 L50 dB sygnału w odległości d od anteny nadawczej
(stacji bazowej) :
dla środowiska miejskiego
( L50 ) dB =L S +A( f,d )+G ( h BSef ) +G (h MS )
dla innego środowiska
( L50 ) dB =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)
h
G( h BS,ef )=20log( BS,ef ) 10 m<h BS,ef <1000 m
200
h
G ( h MS )=10log( MS ) h MS <3m
3
h
G (h MS )=20log( MS ) 3m <hMS <10 m
3
G( AREA) - odczytywane z wykresu
Opracował: Radosław Maciaszczyk
Sieci komórkowe i satelitarne
Opracował: Radosław Maciaszczyk
Sieci komórkowe i satelitarne
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
( L50 ) dB=69 , 55+266 , 16log f −13 ,83log ( h BS,ef )+a (h MS )+( 44,9−6,55log ( h BS,ef )) log d
Na terenie podmiejskim:
( ( ))
f
( L50 ) dB=( L50 )dB∣miejski −2 log
28
2
−5,4
Opracował: Radosław Maciaszczyk
Sieci komórkowe i satelitarne
Na terenie otwartym:
( L50 ) dB=( L50 )dB∣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:
f =900 Mhz dla środowiska miejskiego
a) d =1÷15 km
f =1800 Mhz dla środowiska miejskiego
b) d =1÷15 km
f =900 Mhz dla środowiska otwartego
c) d =1÷15 km
f =1800 Mhz dla środowiska otwartego
d) d =1÷15 km
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.
Opracował: Radosław Maciaszczyk