3.2.4 Емпіричні моделі

Більшість бездротових систем зв'язку функціонують у складному середовищі поширення хвиль, що неможливо моделювати точно визначаючи траєкторію поширення променів і втрати на трасі поширення. Є ряд моделей визначення втрат на трасі для прогнозування загасання в типовому робітничому середовищі, наприклад для міських і приміських районів. Ці моделі головним чином засновані на даних емпіричних змін з урахуванням частотного діапазону й географічного району. Незважаючи на невисоку точність таких моделей, вони знаходять досить широке застосування.

Рис. 3.6 Кусочно - лінійна модель для визначення втрат на трасі

3.2.4.1 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.

3.2.4.2 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

де d — 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.