MOBILNE KOMUNIKACIJE

1. MOBILNE KOMUNIKACIJE 10. Modeli propagacije 2 dio

2. Modificirani JRC model • JRC - Joint Radio Committee of Power Industries • Koristi potpuno drugačiji pristup problemu nego Okumurin model. • Model se umjesto izračunavanja prosječnih vrijednosti (srednja visina, valovitost i sl.) neke podloge detaljno bavi preprekama na toj podlozi. • Uzima u obzir svaku prepreku na koju signal nailazi.

3. Prema JRC modelu se dobiju ekscesne gubici Ld, nastali uslijed difrakcije na preprekama. • Za ovaj model se koristi referentni gubici, a na njih se dodaju ekscesni gubici koji se računaju prema modelu. • Za referentne gubitke Lref se koriste ili • Gubici prostiranja u slobodnom prostoru:

4. ili gubici iz plane earth modela (direktna + reflektirana zraka)

5. Za proračun ekcesnih gubitaka mora se poznavati profil terena • Zbog ogiba vala kod propagacije korigira se radijus Zemlje na kRZ. To se radi da bi se mogla povući ravna linija širenja radio vala od odašiljača do prijemnika. • Visine uzvišenja b(x), se ispravljaju izrazom

6. Kategorizacija terena • Postoji direktna vidljivost (bez prepreka) - dovoljno “prohodan” put signala. • Postoji direktna vidljivost - nedovoljno “prohodan” put signala. • Ne postoji linija pogleda (prepreke) – 1 prepreka. • Ne postoji linija pogleda – 2 prepreke. • Ne postoji linija pogleda – 3 prepreke. • Ne postoji linija pogleda - više od 3 prepreke.

7. d1 d2 r h 1. Direktna vidljivost (slobodna 1. Fresnelova zona) 7 Uvijet direkntne vidljivosti je slobodna 1. Fresnelova zona Gubici prostiranja vala bit će jednaki gubicima u slobodnom prostoru ukoliko je

8. U modelu se koristi koristi normalizirani parametar v • Izraženo na drugi način: • Gubici uslijed difrakcije:

9. Gubici difrakcije u ovisnosti o υ • Na grafu su prikazani gubici difrakcije (ogiba) Ld u ovisnosti o normaliziranom faktoru prepreke. • Ovi gubici se dodaju referentnim gubicima kako bi se izračunali ukuponi gubici veze • Za slučaj sa više prepreka gubici se zbrajaju (dB) s pojavom svake nove. Ld (dB) (dB)

10. Proračun gubitaka • Direktna vidljivost i slobodna 1. Fresnelova zona • Direktna vidljivost i djelomično neprohodna Fresnelova zona • 1 prepreka • 2 prepreke • 3 prepreke • Za više od 3 prepreke reducira se broj prepreka na 3 ekvivalentne prepreke

11. Fizikalno-geometrijski modeli • Ovi modeli predstavljaju potpuno novi pristup problemima vezanim uz gubitke propagacije. • Zasnivaju se na detaljnim podacima o konfiguraciji terena i vrsti građevina smještenim u odgovarajuće baze podataka (UDB – Urban Data Base). • Za razliku od empirijskih modela • koji zahtjevaju manje i jednostavnije baze podataka o terenu. • fizikalno-deterministički modeli • zahtjevaju velike, urbanističke baze podataka koje uključuju visine, oblike, geometriju i dr. veličine vezane uz pojedine građevine.

12. Ikegami model (1984.) • Dio ukupnog signala(theoretical rays) na prijemniku može se predvidjeti koristeći određena geometrijska razmatranja. (theoretical)

13. Ukupna primljena snaga na prijemniku iznosi: , ovisno o udaljenosti x. • Iz raspodjele snaga p(x) po lokacijama traži se lokalno očekivanje za manja područja duljine 2L= 20λ do 40λ

14. Svojstva modela • Izračuna li se srednja vrijednost snage signala na udaljenosti 2L dobije se: • Za dovoljno dugačak put 2L ova srednja snaga bit će jednaka sumi srednjih snaga primljenih multipath komponenata

15. Srednja jakost polja dobije se iz srednje snage • Ikegami model predviđa spore varijacije, tako da se pretpostavlja da se na putu duljine 2L ne mijenjaju značajno uvijeti propagacije, te se uzima jednaka snaga i parametri multipath komponenti • U proračunu se koriste komponente najveće snage, pri čemu pogreška zbog zanemarivanja ostalih komponenti ne treba biti veća od 3 dB

16. Geometrija Ikegami modela • Ako je pogreška koju unesemo manja od 3 dB primjena se smatra uspješnom • Pogreška nastaje odbacivanjem komponenata koje nisu obuhvaćene modelom (non-theoretical rays).

17. Razvoj modela • Ovaj model pretpostavlja da najviše snage koja se javi na prijemniku donose samo dvije komponente. • Direktna zraka. Zraka koja se eventualno smije ogibati o krovove zgrada u blizini mobilne stanice. • Reflektirana zraka. To je zraka koja se odbija od pročelja zgrada koje se nalaze na suprotnoj strani ceste od odašiljača.

19. Pretpostavlja se da su sve zgrade uniformne visine i pravilnog rasporeda. • Da bismo izračunali gubitke direktne i reflektirane zrake (e1, e2) zbog difrakcije koristi se empirijska formula koja u realnim uvjetima daje grešku od samo 1 dB. e0 - polje kod propagacije u slobodnom prostoru gdje je ν>2.4 (normalizirani faktor smetnji zgrada) – koristi se izraz iz JRC modela, gdje je r Fresnelov radijus, a h udaljenost putanje zrake od prepreke

20. Za izračunavanje parametra υ koristimo se izrazima iz JRC modela • Uz d1>>d2 (u blizini mobilne postaje)slijedi

21. lr – gubici zrake 2 zbog refleksije

22. Vrijednost lr ovisi o koeficijentu refleksije o bočne plohe zgrada. • Srednja vrijednost polja se računa po izrazu iz kojeg na kraju dobijemo • Preporučuje da Lr ne bude manji od 6 dB (odnosno 2).

23. Rezultati mjerenja Lr= 4 dB 6 dB 8 db 10 dB 4 dB 6 dB 8 db 10 dB w(m)

24. Srednja vrijednost prijemnog polja • S obzirom da za različite vrijednosti Lr iw ukupno polje ima gotovo konstantnu vrijednost pojednostavljeni izraz se dobije uz w=W/2

25. Ovaj izraz u dB • W, H, hr, se uvrštavaju u metrima, a f u MHz • ukupni gubici mogu se prema tome računati kao • Preporučuje da Lr ne bude manji od 6 dB (odnosno 2).

26. COST 231 Walfish – Ikegami model • Evolucija Ikegami modela (1991.) • Koristi se u visokourbanim područjima gdje nema direktne linije pogleda između bazne i mobilne stanice.

27. Uključuje i efekte ogiba (raspršenja) valova o više rubova (krovovi, zgrade). • Kod primjene ovog modela najčešće se upotrebljava sljedeći izraz • Lrts – “rooftop-to-street” raspršenje • Lmsd – (multi-obstacle diffraction) gubici koji nastaju zbog difrakcije o više zgrada u blizini prijamnika.

28. Lfs su gubici slobodnog prostora • Lrts – “rooftop-to-street” raspršenje • Lori – gubitci zbog orijentacije pravca ulice u odnosu na odašiljač • - ako je Lori  0 dB tada je Lrts= 0 dB

29. Lmsd – (multi-obstacle diffraction) gubici koji nastaju zbog više zgrada u blizini prijamnika • ako jehB< 0 dB tada je Lbsh= 0 dB

30. Područje primjene COST 231 Walfish- Ikegami modela 800 < f (MHz) < 2000 4 < hb (m) < 50 1 < hm (m) < 3 0.02 < d (km) < 5 • Ako su urbanistički podaci nedostupni preporučaju se slijedeće vrijednosti: • b: 20-50m • w: b/2 • φ: 90o • ako je krov ravan visina mu je 0 m. • hr: 3m x (broj katova) + visina kosog krova(m)

31. Modeli zasnovani na praćenju zrake • Eng. ray tracing. • Zasnivaju se uglavnom na UDB-ovima. • Ne zahtijevaju se stvarna mjerenja na samom terenu. • Provode se računalne simulacije na UDB-ovima. • Istražuju se mogući putovi širenja vala na UDB-u. • Što se računa? • U obzir se uzimaju samo značajne komponente signala koji dolazi do prijamnika. • Algoritmi podrazumijevaju i elektromagnetski model koji omogućava računanje faze, amplitude i frekvencije.

32. UTD – Uniform Theory of Diffraction • Ova teorija se najčešće koristi kao elektromagnetski model kojim su postavljena pravila koja karakteriziraju ponašanje različitih tipova zraka • Pojavljuju se tri vrste zrake • Direktna (Dir) • Reflektirana (R) • Ogibna (D) • Ako se radi o višim frekvencijama mogu se uzeti u obzir i zrake koje prodiru kroz zgrade.

33. Reflektirane zrake • Slijede Snellov zakon refleksije -potrebno povjeriti udovoljavaju li površine Snellovom zakonu. • Kut upadne i reflektirane zrake je jednak. • Ogibne zrake • Slijede Kellerov zakon. • Kut upada na rub zgrade je jednak kutu difrakcije • Za taj se zakon definira zona mogućih ogibnih zraka.

34. Jednostavni primjer u gradu sa visokim zgradama • Tri zrake na prijemu: • Reflektirana o zemlju. • Reflektirana o pročelje zgrade. • Ogibna, o rub te iste zgrade. (simple urban scenario)

35. Ogib • Da bi se prikazali učinci ogiba proučen je jednostavan primjer na oštrom rubu zgrade. • Zraka se može ogibati u tri pretpostavljena područja : • Područje I (sjene) – postoji samo ogibni signal. • Područje II – postoji i ogibni i direktni signal. • Područje III – postoji i ogibni i direktni i reflektirani signal.

37. Prednosti i novosti ovog modela • Ova metoda nije ograničena na proračune vezane isključivo uz brze ili isključivo uz spore varijacije signala nego ih proučava zajedno. • Kombinirajući ray-tracing i UTD može se proučavati i višestazna propagacija. • Može se izabrati koliko će se potencijalnih interakcija među svim refleksijama i ogibima proučavati • Ovom metodom se može izraditi i profil vremenskog kašnjenja svake pojedine komponente koja se pojavljuje na prijemu. • Nedostatak: veliki broj proračuna za veća područja pokrivanja signalom