3.2.2 Детерміновані моделі

Загасання радіосигналів у вільному просторі.

Розглянемо радіосигнал, що розповсюджується у вільному просторі на приймач, вилучений на відстань d від передавача. Передбачається, що такий сигнал поширюється на лінії прямої видимості, тобто між передавачем і приймачем немає перешкод, і без яких-небудь відбиттів. У цьому випадку прийнятий сигнал визначається з формули втрат при поширенні у вільному просторі:

,

де враховує діаграми спрямованості передавальної й приймальні антен у напрямку прямої видимості, при цьому середня прийнята потужність сигналу становить , де позначає комплексну сполучену величину. Відношення потужностей прийнятого й переданого сигналів

. Таким чином, потужність прийнятого сигналу зменшується пропорційно квадрату відстані d між передавальною й приймальнею антенами.

3.2.3 Багатопроменеве поширення радіохвиль

У звичайному міському середовищі радіосигнал, переданий від нерухомого джерела до мобільного приймача, набуває змін як по амплітуді, так і по фазі. Ці зміни обумовлені багатопроменевим поширенням, що виникає при його відбитті, переломленні або розсіюванні об'єктом. Копії переданого сигналу можуть загасати по потужності, затримуватися за часом, зрушуватися по фазі й/або частоті в порівнянні із прямою хвилею. В вузькосмугових каналах вплив багатопроміневості приводить до того, що прийнятий сигнал змінюватися по амплітуді.

При побудові моделей, відстані обираються таким чином, щоб на поширення не впливала кривизна Землі. Якщо передавач, приймач і відбивачі нерухомі, то позитивні й негативні ефекти внаслідок багатопроменевого поширення, а також затримки променя, що поширюється по лінії прямої видимості, є постійними. Однак, якщо джерело сигналів або приймач переміщаються, то характеристики багатопроменевого поширення змінюються в часі, ці тимчасові зміни можуть бути враховані у випадку, коли число, місце розташування й характеристики відбивачів відомі, у протилежному випадку необхідно використовувати статистичні моделі.

Помилка апроксимації при врахуванні траєкторій поширення радіохвиль є найменшої, коли приймач вилучений від найближчого об'єкта, що створює розсіювання, на відстань багатьох довжин хвиль і всіх об'єктів, що розсіюють і є досить великим у порівнянні з довжиною хвилі, і досить гладкими (як це має місце, наприклад, при відбитті від вікон). Порівнюючи результати рішень, отриманих методом аналізу траєкторій поширення радіохвиль, з емпіричними даними показує, що модель цілком адекватна для сільських районів і міських вулиць, де передавач і приймач підняті невисоко над землею.

Найбільш точна модель, що враховує траєкторії поширення променів, включає всі складові багатопроменевого сигналу з урахуванням загасання, переломлення й розсіювання. У цій моделі враховуються всі геометричні і діелектричні властивості будинків, що оточують передавач і приймач, тому ці моделі вимагають проведення додаткових вимірів на цій ділянці місцевості. Комп'ютерні програми, засновані на цій моделі , використають для обчислень базу знань про будинки, що перебувають на обраній ділянці місцевості, що сьогодні досить широко використовується для планування СРР як на вулиці, так й усередині будинків.

Спочатку буде розглянута двопроменева модель, що дозволяє визначати зміни сигналу в результаті додавання променів, відбитого від землі, і прямого променя. Ця модель адекватно описує процес поширення сигналу в районах з невеликим числом відбивачів, наприклад сільських або шосейних доріг. Потім розглядається десятипроменева модель, що дозволяє визначати зміни сигналу, що поширюється уздовж прямої вулиці великою кількістю будинків за умови, що передавальна й приймальня антени розташовані нижче рівня будинків. І, нарешті, буде розглянута узагальнена модель, що дозволяє прогнозувати поширення сигналів при будь-якому розміщенні будинків, приймачів і передавачів.

Двопроменева модель передбачає наявність даних тільки про висоту антен, для побудови десятипроменевої моделі необхідні вихідні дані про висоту антен і ширину вулиці, а для побудови узагальненої моделі потрібно не тільки наявність цих параметрів, але й докладна інформації про геометрію й діелектричні властивості навколишніх будинків.