Использование моделей распространения радиоволн

Использование моделей распространения радиоволн

Модели распространения радиоволн - математические попытки разработать радио-среду максимально приближенную к реальным условиям.  Большинство моделей распространения радиоволн должно быть настроено (откалиброванное) так, что бы данные распространения радиоволн были соизмеримы, иначе вы не сможете точно спрогнозировать потери на трассе..

Измерение несущей волны (данные измерений) помогает определить необходимую модель распространения радиоволны, которая правильно работает.  Никакая модель не может быть применена с точностью к определенной ситуации и выбор модели не так уж и важен, как точная настройка, которую вы делаете согласно радио-среде. Обычно эту настройку выполняет специалист.

Достоверность модели распространения  радиоволны будет зависеть от достоверности  и значений измерений.

Сколько моделей  распространения радиоволны необходимо?

Есть два случая, в которых  вы можете использовать модели распространения  радиоволны:

• Вы можете иметь множество моделей, каждая из них относилась бы к конкретной области или городу. Преимущество этого в том, что вы получаете точные модели для региона или города. Недостаток этого в том, что это не может быть возможным или экономичным. 
• Вы можете иметь одну общую модель, которая может быть использована для всех областей. Преимущество этого в том, что сделать выбор намного проще для планировщика. Кроме того, процесс настройки модели будет более экономичным, как с точки зрения стоимости, так и времени. Однако недостатком является то, что модель находится между этих 2  случаев(экономичности и точности настройки), и ее точность соответственно ограничена.

Более реалистичный подход заключается в использовании  небольшого количества различных моделей, например, городских, сельских и так  далее. Ряд моделей будет зависеть от:

• ресурсов, с точки зрения времени, финансов, рабочей силы и опыта
• отображения данных: разрешение, числа помех класса, строительства растровой и векторный информация
• разнообразия моделирования региона или страны
• требуемой точности

 

О точности, необходимой для  модели распространения радиоволны

Точность модели распространения  очень важна. Эта таблица показывает, как точность модели распространения может повлиять на процесс планирования в ASSET:

 

Этап планирования	Проблемы из-за точности модели распространения
Лучший сервер	Чем точнее модель, или чем меньше стандартное отклонение, тем более качественный лучших сервер реальных жизненных условиях.
Расчет зоны обслуживания	Это используется для распространения трафика внутри соты (планируемой территории). Как правило, для плотного планирования соты сети, точность модели будут иметь минимальное воздействие на расчет зоны обслуживания. Для менее плотно планируемой сети, где мобильный сервис ограничен минимальным порогом сигнала, неточности в модель будет иметь больший значение.
Соседний анализ	Как правило, для плотно планируемой  сети, точность модели будет иметь минимальное воздействие  на расчет Соседнего анализа. Для  менее плотно планируемой сети, где  мобильный сервис ограничен минимальным  порогом сигнала, неточности в модель будет иметь больший влияние  на Соседний анализ
Таблица влияния помех	Наибольшее влияние от точности модели  - в процессе создания таблицы помех. Если, например, модели распространения с точностью  до 8 дБ стандартного отклонения, то для  каждого отдельного C/I будет рассчитывается стандартное отклонение 11.3dB. Если модель с точностью до 10 дБ стандартного отклонения, стандартное отклонение C/I будет 14.1dB.Точность ненастроенных модель может быть значительно меньше, чем это.
Результат помех данных(массивов)	Чем точнее модель, тем меньше ошибок, участвующих в результате помех данных

 

 

О применении моделей распространения радиоволн

Эти модели распространения  используются в ENTERPRISE:

Модели	Описание	Рекомендации	Необходимые данные
Macrocell 3 (стандартная)	Общая модель цель, которой в применении различных элементов распространения в беспроводном канале. Стандартное отклонение обычно настраивается менее 7 дБ. Модели 1 и 2 поддерживаются только для клиентов, которые все  еще хотят их использовать, и хотят  иметь поддержку с предыдущей версии ENTERPRISE (эти модели не могут  быть добавлены).	Узел в среде, где расстояние от узла примерно > 500 м Высота антенны базовой станции 15-200м Высота приемника 1-10м	Высота местности DTM - растровые  данные Помеха местности - растровые данные Помехи и высота должна быть того же разрешения. Хотя не существует минимальное разрешения, рекомендованные размеры для этого 20м и 200м. соответственно.
DHM	Такая же как и модель Microcell 3, но с дополнительной возможностью использований высоты растровых изображений (цифровая карта(матрица)высот) в расчетах.	Больше подходит для застроенных  территорий	Те же, но с дополнительным слоем растровых изображений
Macrocell(расширенная)	При расчете параметров для  данной модели, вы можете задать параметры  наклона и помех (К1 и К2) независимо для LOS и NLOS. Эти параметры используются динамически во времени в  расчетах.	Эту модель выгодно использовать на холмистой местности. Она также имеет ряд  других преимуществ перед стандартными моделями.	Те же что и у Macrocell 3
SUI	Используется для анализа  беспроводных широкополосных сетей  связи, например FixedWiMAX(802.16d) на частотах ниже 11ГГц	Соты с радиусом <10 км Может быть использована для различных плотности территорий и видов деревьев Высоты антенны базовая  станция 15-40м Направленные антенны (2-10м) в приемнике CPE, установленных на крыше или окнах или ниже	Высота местности DTM - растровые  данные Помеха местности - растровые  данные Помехи и высота должна быть того же разрешения. Хотя не существует минимальное разрешения, рекомендованные размеры для этого 20м и 200м. соответственно.
SLR	Модель SLR в ASSET рекомендуется частично основывать на ITU-RP1546-2. Модель может быть использована для DVB-H планирования или для других целей, которые требуют последующих расчетов (1-1000км).	Point-to-Area модель, которая может быть использована для наземных служб 100 -2000 MГЦ Превышает 50% времени изменения и место установления.	Высота местности DTM - растровые  данные Помеха местности - растровые  данные Помехи и высота должна быть того же разрешения.

 

О стандартных моделей Macrocell

Есть три стандартных  моделей Macrocell: 1,2,3.

Рекомендуется использовать модель 3, поскольку она точнее, чем старые модели.

Модели 1 и 2 поддерживаются только для клиентов, которые все  еще хотят их использовать, и хотят  иметь поддержку с предыдущей версии ENTERPRISE. Только модель 3 может  быть добавлена.

Модель Macrocell2 включать оптимальную  модель с двойным наклоном по отношению  к расстоянию от базовой станции. Они также включают алгоритмы  для эффективной высоты базовой  станции, дифракционных потерь, и  влияние помех.

Модель Macrocell2 имеет следующие  преимущества по сравнению с моделью  Macrocell :

• Обрабатывает эффекты помех по-разному, используя алгоритм – уменьшения помех
• Быстрее

Модель Macrocell 3 имеет следующие преимущества по сравнению с моделью Macrocell2:

• Горизонтальной и вертикальной интерполяция антенны маскируя дает более точное представление о маске антенны
• Для расчета квантование  потерь угла делит вертикальную и горизонтальную маску антенны со Степень приращения 0,01 (36000 дискретных углов и усиления значений)
• Посмотрите на таблицу значений синуса и косинуса, значения функции были заменены для генерирования значений

Формула Path Loss для модели Macrocell

В диалоговом окне модели распространения  для стандартной или расширенной  модели Macrocell, на вкладке Path Loss видно уравнение для потерь на трассе. Общая формула потерь на трассе для моделей Macrocell выглядит следующим образом:

 

Path Loss (db) =k1+k2log(d)+k3(Hms)+k4log(Hms)+k5log(Heff)+k6log(Heff)log(d)+k7(diffn)+C_Loss

 

Модель распространения  может быть настроена путем изменения коэффициента К. Для улучшения ближней и дальней(полной) производительности, двойное ослабление может быть использована путем указания значений k1 и k2 и кроссовера(минимальное поперечное сечение).

Как рассчитывается сигнал

Для моделей Macrocell, принимаемый сигнала рассчитывается по следующей формуле:

 

P_rx(dBm)=EiRP_Tx-L_MASK(θ,Ø)-L_p

 

где:

P_rx(dBm)  принимаемая мощности.

EiRP_Tx  максимально эффективной изотропно-излучаемой мощности соты (то есть,

на пике усиления антенны).

L_MASK(θ,Ø)-  значение потерь маски антенны для азимута и угла наклона, и соответственно, в направлении, по которому рассчитывается в дБ. Когда принимаемый сигнал непосредственно равен самому лучу антенны, это значение будет равно нулю.

L_p  это потери в дБ.

 

Рассчет EiRP

 

EiRP = PAPower - cellEquipmentLoss - feederLoss + antennaG + antennaCorrectionFactor + cellCorrection

 

где:

feederLoss = (feederLength * feederLossPerMetre) + feederConnectionLoss

antennaG = antennaGain (+ 2.14 если усиление в dBd)

 

О потерях в Clutter

Некоторые из представленных моделей распространения могут  быть настроен на использование - через Clutter и потери на расстояние.

Для этих типов моделей, в  диалоговом окне на вкладке потери модели распространения, каждая категория  помех может быть предоставлена - помехи (дБ / км). Для предсказания точки помехи вычисляется путем анализа помех, лежащих между мобильной станцией и базовой станцией.

Потери на расстояние(d_through) должны быть установлены.Только точки, лежащие в пределах расстояния от мобильной станции до общего числа помех.

В качестве примера:

При расчете общего числа  Clutter, определенные помехи взвешиваются так, что помехи от ближайшей мобильной станция имеет наибольшее влияние. Коэффициент линии с максимальным коэффициеном 1 (в мобильной станции) и минимальный коэффициентом равным нулю (помех на расстоянии> = d_through).

Формула, следующая:

 

Weight=max(0,1-d/ d_through)

 

Где:

d - расстояние от Clutter (зависит от разрешения) до мобильной станции.

dthrough – потери на расстояние.

 

О модели DHM

DHM модель является фонд  мысленно же, как и стандартные  Macrocell model3, но со следующими отличительными характеристики:

Дифракционный параметр модели, вы также можете включить параметр, который считает, высоту растровых изображений (высоту цифровых карт) в расчете дифракции .

Поэтому выгоднее использовать данный вид модели, где у вас  есть данные карт, которая включает высоту слоя растровых изображений, так что расчет дифракции будет  использовать эту информацию во всех пикселей, где эти данные доступны.

О расширенной модели Macrocell

В дополнение к стандартной модели Macrocell, существует улучшенная модель Macrocell.

Как и стандартные модели, она включает в себя оптимальную модель с двойным наклоном по отношению к расстоянию от базовой станции. Они также включают алгоритмы для эффективной высоты базовой станции, дифракционных потерь, и влияние помех.

Расширенная модель Macrocell имеет следующие отличительные особенности по сравнению со стандартными моделями Macrocell:

• При расчета параметров модели, можно задать наклон и перехват параметров модели (К1 и К2) независимо для LOS и NLOS. Соответствующие параметры используются динамически во времени в расчетах. по определению, где есть LOS и NLOS.
• На эффективная высоте антенны для модели, можно выбрать опцию опорной призмы.
• Дифракционный параметр модели, вы можете указать максимальное число опор и выбрать дополнительные опции (Giovaneli).
• Эту модель выгодно использовать на холмистой местности.
• Процесс улучшения для данной модели был улучшен, и стал более удобным.

По указанным выше причинам, как правило, рекомендуется использовать расширенную модель Macrocell, а не стандартную модель Macrocell.

Только для целей этой модели, необходимо определить LOS и NLOS области следующим образом:

• точкой считается LOS, если нет препятствий на пути между передатчиком и приемником. Тем не менее, все еще могут быть некоторые дифракционные потери, если местность находится в пределах первой зоны Френеля передаваемого луча
• точкой считается NLOS, если она имеет дифракционные потери, то есть одной или несколько точек приема / передачи в сторону 1-й зоны Френеля

 

 

О модели SUI для фиксированного WiMAX

SUI (Stanford University Interim) модель является одной из рекомендуемых моделей для использования в анализе фиксированных беспроводных сетей широкополосной связи, таких как фиксированного WiMAX на частотах ниже 11ГГц.

ASSET позволяет установить  модели, основанные на SUI стандарте. Для получения информации об этом см. в разделе Добавление модели SUI на стр. 70.

Модель SUI предназначена для использования с фиксированным WiMAX (802.16d стандарта).

 

Расчет потерь для модели SUI

Модель SUI является эмпирической моделью, основное уравнение потерь на трассе выглядит следующим образом: d₀

Для

 

Где

d-растояние в метрах

d0-100 метров

s-коэффициент отражения с нормальным распределением

 

)для местности типа A и B

для местности  типа C

Для

 

 

Формулы потерь на трассе с  учетом дифракции и Cluffer

Модель SUI в ASSET также может  объяснить потерю дифракции и  Cluffer.

Поэтому приведенные выше уравнения могут быть преобразованы  следующим образом: