 |
|
Кусочно-лінійна апроксимація втрат на трасі поширення радіохвиль
Одним з відомих методів моделювання втрат на трасі є метод кусочно-лінійної апроксимації загасання, співвіднесеного з логарифмом відстані. Цей метод апроксимація пояснюється на рис. 3.6, де точки відображають гіпотетичні емпіричні дані вимірювань, а кусочно-лінійна модель відображає апроксимацію цих вимірів. Звичайно таку модель одержують на основі емпіричних вимірів, а потім застосовують до інших подібних умов навколишнього середовища. Кусочно-лінійна модель із N сегментами повинна відображати N — 1 точку переходу 
й нахили 
відповідному кожному сегменту. Двохінтервальна модель є частим випадком кусочно-лінійної моделі з однією крапкою переходу на критичній відстані 
з нахилами 
= 20 й 
= 40. Для визначення кількості й місце розташування точок переходу, що підлягають використанню в моделі, можуть застосовуватися різні методи. Будучи зафіксованими, нахили, що відповідають кожному сегменту, можуть бути отримані за допомогою лінійної регресії. Кусочно-лінійна модель успішно застосовується для моделювання втрат всередині будинків.
Модель Окамури
Однієї з найпоширеніших моделей для прогнозування сигналу в міських умовах є модель Окамури. Ця модель часто застосовується для відстаней 1...100 км і частотного діапазону 150..1920 МГц (разом з тим вона добре екстраполюється для діапазону до 3 ГГц). Окамура використав виміри загасання сигналу при передачі від базової станції до мобільного для одержання ряду кривих, що дають середнє загасання відносно даних про поширення сигналу у вільному просторі на території з нерівною поверхнею Землі. Висоти базових станцій при цих вимірах були від 30 до 100 м, що перевищує звичайну висоту базових станцій, використовуємих у цей час. Формула Окамури для розрахунку середнього значення втрат поширення, Дб, на трасі має вигляд
деd — відстань між передавачем і приймачем; 
— втрати у вільному просторі; 
— середнє загасання відносно загасання у вільному просторі; 
— висотний множник, що враховує висоту антени базової станції; 
— висотний множник антени мобільної станції; 
— коефіцієнт, що враховує тип навколишнього середовища. Значення й одержують із емпіричних графіків Окамури. Крім того, є формули для й :
, 10м 
м
для першого випадку й 3м 
м для другого.
Є також поправочні коефіцієнти, що враховують характер місцевості і забезпечують підвищення точності моделі.
Модель Окамури звичайно має відхилення на 10...14 Дб між втратами на трасі, прогнозованими відповідно до моделі, і фактичними даними вимірів у міській і приміській стільникових мережах.
Модель Хата
Модель Хата є емпіричним зображенням графічних даних про втрати на трасі, що приводить Окамура, і справедлива приблизно для того ж діапазону частот. Ця емпірична модель спрощує розрахунок втрат на трасі, тому що являє собою завершену формулу, не основану на емпіричних кривих для різних параметрів. Стандартна формула для розрахунку середніх втратна тpacі у міському середовищі відповідно до моделі Хата має вигляд:
Параметри в цій моделі такі ж, що в моделі Окамури, 
поправочний коефіцієнт для висоти антени мобільної станції. Внесено певні зміни в модель для міста, а також у моделі поширення сигналів у приміських і сільських районах:
У моделі Хата не потрібно використання поправочних коефіцієнтів залежно від конкретної траси, як це має місце в моделі Окамури. Модель Хата добре апроксимує модель Окамури для відстаней d > 1 км. Таким чином, вона гарна для першого покоління стільникових систем, але не дозволяє моделювати з достатньою якістю сучасні стільникові системи з меншим розміром стільників.
Модифікована модель Хата
Модель Хата була розширена до 2 Ггц Європейською кооперацією на основі проведених науково-технічних досліджень (EURO-COST) у такий спосіб:
де —поправочний коефіцієнт, 
= 0 дБ для міст середнього розміру, пригородів і 3 дБ для великих міст. Ця модель називається модифікованою моделлю Хата й обмежується наступними граничними параметрами: 1,5 ГГц < 
< 2 ГГц; 30 м < 
< 200 м; 1 м < 
< Ю м; 1 км < d < 20 км.