Материал: OPISIS_LAB2

увеличение зоны Френеля не приводит к значительному изменению дифракционных потерь.

Рисунок 7 – Зона Френеля

Программа 10: Fresnelzone.m: вычисление радиуса зон Френеля и минимальный размер открытия первой зоны Френеля.

function [r_n,r_clear] = Fresnelzone(d1,d2,f,n)

%Compute radius of the nth Fresnel zone - r_n and the required %clearance in first fresnel zone, given

%d1 - distance from transmitter to the point of measument (m)

%d2 - distance from receiver to the point of measument (m)

%f - frequency of transmission (Hz)

%n - zone number for which the radius has to be calculated

%Returns the following params at the point of measurement

%r_n - radius of Fresnel zone at the point of measurement (m)

%r_clear -first zone clearance required at measurement point(m) lambda = 3*10^8/f; %wavelength

r_n= sqrt(n*lambda*d1*d2./(d1+d2));

%clearance required at 1st zone is 60% of 1st zone radius r_clear = 0.6*sqrt(1*lambda*d1*d2./(d1+d2));

В качестве примера измерим радиус первой зоны Френеля в средней точке между передатчиком и приемником, которые находятся на расстоянии d 25 км и работают на частоте f 12 ГГц. Сценарий дает следующий результат: радиус первой зоны Френеля будет r1 12,5 и если по крайней мере rclear 7,5 м первой зоны Френеля свободно от каких-либо препятствий, то любые рассчитанные дифракционные потери можно игнорировать.

Программа 11: FresnelzoneTest.m: Расчет дифракционных потерь с использованием модели с одним острием

d=25e3; %total distance between the tx and the Rx f=12e9; %frequency of transmission

n=1;% Freznel zone number - affects r_n only d1=25e3/2; d2=25e3/2; %measurement at mid point %r_n = radius of the given zone number

%r_clear = clearance required at first zone [r_n,r_clear] = Fresnelzone(d1,d2,f,1)

5. Модель Окамуры-Хата Модели распространения вне помещений включают оценку потерь при

распространении по неровной местности, такой как горные районы, простой криволинейный профиль земли и т.д., с учетом препятствиями, таких как деревья и здания. Все такие модели предсказывают мощность принимаемого сигнала на определенном расстоянии или небольшом секторе. Эти модели различаются по подходу,

точности и сложности. Модель Окамуры-Хата – одна из таких моделей.

В 1986 году Ёсихиса Окамура путешествовал по Токио и проводил измерения затухания сигнала от базовой станции до мобильной. Он придумал набор кривых, которые дали среднее затухание относительно потерь на свободном пути. Окамура разработал три набора данных для трех сценариев: открытая территория, городская зона и пригородная зона. Поскольку это была одна из самых первых моделей, разработанных для среды распространения сотовой беспроводной связи, существуют другие трудности и проблемы,

связанные с применимостью модели. Модель Окамуры может быть адаптирована для компьютерного моделирования путем оцифровки тех кривых, которые предоставляет Окамура, и использования их в виде справочных таблиц. Поскольку модель основана на эмпирических исследованиях, достоверность параметров ограничивает диапазон исходных значений (частота, высоты антенн и т.д.). Значения параметров вне диапазона могут быть получены путем экстраполяции кривых. Есть также проблемы, связанные с расчетом эффективной высоты антенны. Таким образом, при моделировании модели Окамуры следует вносить корректировки.

В 1980 году Хата предложил выражения, основанные на подборе кривых моделей Окамуры. Это наиболее популярная крупномасштабная модель распространения. Он расширил модели Окамуры, включив в них эффекты дифракции, отражения и рассеяния передаваемых сигналов окружающими конструкциями в городской среде.

Согласно модели Окамуры-Хата, уровень принимаемой мощности в дБм определяется выражением

Общее выражение для потерь на трассе ( PL ) в дБ дается выражением

где d – расстояние между передатчиком и приемником в километрах (допустимый диапазон от 1 до 20 км).

Коэффициенты A, B, C зависят от частоты передачи, высоты антенны и типа

окружающей среды, как указано ниже.

МГц;

hb – эффективная высота подвеса передающей антенны базовой станции в

метрах, допустимый диапазон от 30 м до 200 м;

hm – эффективная высота подвеса приемной антенны мобильного

устройства в метрах, допустимый диапазон от 1 м до 10 м;

a( hm )– коэффициент поправки на высоту мобильной антенны, который

зависит от окружающей среды (см. таблицу 3);

C – коэффициент, используемый для корректировки формул для открытых сельских и пригородных территорий (см. таблицу 3).

Таблица 3. Параметры модели Окамуры-Хата

Далее приводится код для моделирования модели Окамуры-Хата.

Смоделированные потери на трассе в трех типах сред показаны на рисунке 8. Результаты моделирования получены в диапазоне расстояний для следующих значений параметров: fc 1500 МГц, hb 70 м и hm 1,5 м. Обратите внимание, несущая частота задается в МГц!

Программа 12: Hata_model.m: функция для моделирования модели Окамуры-Хата

function PL = Hata_model(fc,d,hb,hm,envType) %Hata model for propagation loss

%fc - frequency in MHz (single value)

%d - array of distances (in Km) to simulate

%hb - effective base station height in meters

%hm - effective mobile height in meters

%envType - 'metro','smallcity','suburban' or 'open'

%returns the path loss (PL) in dB

%Warning: Hata model is valid only if the model parameters %falls within certain range of values(see text). This function %has not implemented those range checks. envType=lower(envType);

switch envType case 'metro' C=0;

if fc<=200, aHm=8.29*(log10(1.54*hm))^2-1.1; else aHm=3.2*(log10(11.75*hm))^2-4.97;

end

case 'smallcity'

C=0; aHm = (1.1*log10(fc)-0.7)*hm-(1.56*log10(fc)-0.8); case 'suburban'

aHm = (1.1*log10(fc)-0.7)*hm-(1.56*log10(fc)-0.8); C=-2*(log10(fc/28)).^2-5.4;

case 'open'

aHm = (1.1*log10(fc)-0.7)*hm-(1.56*log10(fc)-0.8); C=-4.78*(log10(fc)).^2+18.33*log10(fc)-40.98; otherwise , error('Invalid model selection');

end

A = 69.55 + 26.16*log10(fc) - 13.82*log10(hb)-aHm; B = 44.9 - 6.55*log10(hb);

PL=A+B*log10(d)+C; end