„Entwicklung von Mess-und Berechnungsverfahren zur ... - BMU

Seite 21 von 77 zum Zwischenbericht "Literaturstudie Mess- und Berechnungsverfahren Mobilfunk"
2.3.2 Analytische Modelle
Die Ergebnisse empirischer oder semi-empirischer Modelle können natürlich nicht mit der
physikalischen Realität übereinstimmen, da sie die wirkliche Lage, Orientierung, Form und
Größe der Gebäude ebenso wenig berücksichtigen wie die Materialeigenschaften der Wände.
Zahlreiche Arbeiten der letzten Jahre [CIC 93, CIC 94, LEV 92, MAT 95, RIZ 97, RUS 93,
VAN 93, VAN 93a, VAN 93b, VAN 94] hatten daher das Ziel, Modelle zu entwickeln, die
Ausbreitungsmechanismen mittels mathematischer Methoden beschreiben, gut für die
Berechnung mit Computern geeignet sind und bei denen möglichst die gesamte Information
zur Bebauung detailliert berücksichtigt wird. In der Regel wird zusätzlich zu diesen Bebauungsdaten
auch die Geländehöhe benötigt, denen die Gebäudehöhe überlagert werden muss.
Dies geht aber naturgemäß einher mit einem entsprechend steigendem Rechenaufwand.
Analytische Modelle werden gegenwärtig häufig bei der Planung und Analyse von Mobilfunknetzen
in städtischen Gebieten eingesetzt [WAL 88, ITY 91, SHA 93]. Vergleiche
zwischen Simulationen und Messungen zeigen eine für diese Anwendung gute Übereinstimmung.
Die Güte der Modellierung hängt allerdings von der Qualität der zugrunde liegenden
digitalen Datenbanken ab. Diese Datenbanken müssen sowohl Höhendaten (Topographie), als
auch Informationen über Bebauung (Gebäudegrundrisse, Gebäudehöhen, Dachformen,
Materialparameter) und Bewuchs (Morphographie) in einer Auflösung und Genauigkeit zur
Verfügung stellen, die gut genug ist, eine detaillierte Modellierung zu gewährleisten.
Bei den analytischen Modellen unterscheidet man grundsätzlich strahlenoptische und feldtheoretische
Modelle. Für beide Klassen gilt, dass für steigende Genauigkeitsansprüche an die
Berechnung die Modellierungstiefe und damit der benötigte Rechenaufwand ansteigt.
2.3.2.1 Strahlenoptische Ausbreitungsmodelle
Strahlenoptische Ausbreitungsmodelle ermöglichen genaue Berechnungen bei vertretbarem
Rechenzeitaufwand (je nach geforderter Auflösung/Genauigkeit). Darüber hinaus entstehen
durch den physikalischen Ansatz keine großen Einschränkungen hinsichtlich der untersuchten
Frequenzen oder Ausbreitungsumgebungen [DOT 00].
Bild 2.4
Mehrwegeausbreitung und Deutung einzelner Übertragungswege als Strahlenbahnen
In Bild 2.4 ist eine Ausbreitungssituation wiedergegeben, die aus einer Kombination aller
wichtigen Ausbreitungsmechanismen resultiert. Hieraus sind unmittelbar die wesentlichen
Schritte innerhalb eines Modells, bei dem die einzelnen Übertragungswege unabhängig
voneinander als Strahlen gedeutet werden, ersichtlich. Berechnungsverfahren, die auf einer