3.2.3.2 Десятипроменева модель поширення радіохвиль

Десятипроменева модель застосовна для випадків поширення радіохвиль уздовж прямолінійних вулиць, на яких будинки розташовані по обидві сторони, і висотах передавальної і приймальні антен значно менші висоти будинків. Теоретично від будинків може відбиватися нескінченно велика кількість променів, які надходять на приймальну антену. Однак, оскільки частина енергії сигналу розсіюється при кожному відбитті, то шляхами поширення сигналів при трьох і більше числі відбиттів можна зневажити, якщо вулиця відносно пряма, при цьому відбиття у зворотну сторону звичайно малі й ними також можна зневажити.

Експериментальні дані показують, що модель із десятьма відбитими променями досить добре описує поширення сигналу через діелектричний яр. Десять променів включають всі промені з одним, із двома або трьома відбиттями; зокрема, ураховується прямий промінь (ПП), промінь, відбитий від землі (ПВЗ), відбитий від однієї стіни (ОС), відбитий від двох стін (ДС), відбитий від трьох стін (ТС), відбитий від стіни й землі (СЗ), відбитий від землі й стіни (ЗС). Є два промені кожного типу з відбиттями від стін (по одному для кожної сторони вулиці). Графічно (вид зверху) десятипроменевої моделі представлений на рис. 3.3.

У десятипроменевій моделі прийнятий сигнал визначається:

, (3.37)

Передавач Рис. 3.3 Графічне зображення десятипроменевої моделі.

де — довжина шляху i-го відбитого променя; ; — посилення приймальної антени, що відповідає i-му променю. Для кожного відбитого променя коефіцієнт буде являти собою коефіцієнт із одним відбиттям, що задає рівняння (3.35), або, якщо промінь відповідає декільком відбиттям, добутку коефіцієнтів, що відповідають кожному відбиттю. Діелектричні постійні, що використовувались у (3.35), приблизно такі ж, як і для землі, тому для обчислень - беремо значення = 15. Якщо припустити, що для всіх i, тоді прийнята потужність:

, (3.38)

де . Розкид по затримці для кожної моделі визначається рівним .

Зменшення потужності з відстанню як для десятипроменевої моделі (3.36), так і для емпіричних моделей для міста за умови, що передавальні антени розташовані вище й нижче навколишніх будинків, звичайно пропорційно навіть на відносно великих відстанях. Зниження потужності обернено пропорційна квадрату відстані, що обумовлено перевагою променів, що загасають пропорційно d , у комбінації із променями, відбитими від землі (двопроменева модель), у яких загасання відбувається пропорційно . В інших емпіричних дослідженнях дані про зниження потужності з відстанню пропорційно , де перебуває в межах від 2 до 6.

3.2.3.3 Узагальнена модель поширення радіосигналів

Узагальнена модель поширення радіосигналів може використатися для прогнозування поля й затримки поширення для будь-яких конфігурацій будинків і при будь-якому розміщенні антен. Для цієї моделі необхідні точні дані про будинки (висота, місце розташування й діелектричних властивостей) і місцях розташування передавача й приймача щодо будинків. Узагальнена модель поширення радіосигналів може застосовуватися для розрахунків затримки й потужності сигналу при конкретній конфігурації передавач-приймач.

В узагальненій моделі поширення радіосигналів використовують методи геометричної оптики при визначенні напрямку поширення прямого сигналу й складових відбитого сигналу, а також складових сигналу, одержуваних у результаті переломлення й дифузійного розселення будинками.

Не існує межі для числа складових багатопроменевого сигналу в заданому місці розташування приймача; інтенсивність кожної складової обчислюють, виходячи з місця розташування будинків й їх діелектричних властивостей. Звичайно прямий і відбитий промені вносять певні складові в прийнятий сигнал. Однак у місцях, близько розташованих до поверхонь розсіювання або переломлення, які звичайно відділені від прямого й відбитого променів, ці складові можуть виявитися домінуючими.

Модель поширення для прямого й відбитого променів була розглянута раніше. Врахування дифракції на кутах дозволяє одержати досить точну модель, що описує механізм переломлення сигналів на кутах вулиць; разом з тим модель клиноподібної крайової дифракції краща завдяки своїй простоті. Геометричне подання крайової дифракції показане на рис. 3.4 Геометрична теорія дифракції дозволяє одержати наступний вираз для значень прийнятого сигналу:

де — коефіцієнт підсилення антени; D — коефіцієнт переломлення, що залежить від поляризації сигналу, кута краю й кутів падіння й переломлення й . Обчислення коефіцієнта переломлення звичайно здійснюється з використанням комп'ютера, разом з тим є й досить прості апроксимації.

Рис. 3.4 Дифракція на клині.

Рис. 3.5 Розсіювання

Розсіяний промінь, показаний на рис. 3.5 у вигляді сегментів s' й s, набуває втрат на трасі пропорційно відношенню s й s' . Така залежність обумовлена додатковими втратами на розходження пучка, які набуває промінь у результаті розсіювання. Прийнятий сигнал, що пройшов розсіювання, визначається з рівняння радіолокації:

, (3.39)

де — ефективна площа об'єкта, що розсіює; - коефіцієнт підсилення антени. Значення залежить від шорсткості, розміру й форми об'єкта, що розсіює. Є емпіричні значення для різних будинків.

Загальна величина електромагнітного поля в точці прийому визначається на основі врахування усіх складових, обумовлених багатопроменевим поширенням. Таким чином, якщо є прямий промінь, відбитих, переломлених й N_s диффузорозсіяних променів, то в цілому прийнятий сигнал з урахуванням (3.39):

де — тимчасова затримка конкретної складової багатопроменевого сигналу, а прийнята потужність .

Кожна зі складових багатопроменевого сигналу може мати додатковий коефіцієнт загасання, якщо шлях розповсюдження блокується будинками або іншими об'єктами. У цьому випадку коефіцієнт загасання перешкоди, що створює об'єкт, множиться на коефіцієнт, що відображає втрати на трасі поширення складової i сигналу. Ці втрати внаслідок загасання можуть змінюватися в широких межах залежно від матеріалу й розмірів об'єкта. У якості середньої емпіричної величини змін звичайно використовуються значення втрат через загасання рівне 12 Дб.