Elektronika 2009-05.pdf - Instytut Systemów Elektronicznych ...

Wyznaczanie strat propagacjiw obszarach zurbanizowanychprof. dr hab. inż. MARIAN WNUKWojskowa Akademia Techniczna, WarszawaW pierwszej dekadzie XXI wieku daje się obserwowaćgwałtowny rozwój systemów osobistej komunikacji bezprzewodowej.Powoduje to wzrost wymagań dotyczących dostarczaniasygnałów przy jak najmniejszej mocy wyjścioweji informacji o wysokiej jakości. Technika XXI w. powinnaumożliwiać nawiązanie połączeń telefonicznych z osobamibędącymi w ruchu, niezależnie od ich miejsca pobytu. Wymaganiate realizowane są przez zastosowanie znanej już oddawna telefonii bezprzewodowej (ang. cordless telephony).Pod pojęciem telefonii bezprzewodowej rozumiemy klasęrozwiązań, w których zapewniana jest dupleksowa łącznośćtelefoniczna o wysokiej jakości w niewielkiej odległości od stacjibazowej, typowo rzędu kilkuset metrów. Systemy telefoniibezprzewodowej projektowane są najczęściej do działania nazewnątrz budynków, albo też wewnątrz nich, a niektóre rozwiązaniazdolne są do pracy w obu środowiskach.Rozwój systemów telefonii bezprzewodowej ma na celurównież zwiększanie możliwości i polepszanie usługi. Z tegopowodu operatorzy sieci coraz bardziej interesują się rozwiązaniamidotyczącymi propagacji fal w obszarze zabudowanym.Istnieje duża liczba modeli pozwalających nawyznaczanie strat propagacji, jednak każdy z nich ma swojezalety i wady. Na podstawie przeprowadzonej analizy porównawczejstwierdzono, że najbardziej optymalnym modelem dowyznaczania strat propagacji w obszarze zurbanizowanymmoże być model UTD [10], pozwalający na uwzględnieniewszystkich zjawisk zachodzących podczas propagacji falelektromagnetycznych w miastach.Zjawiska towarzyszące propagacjiModele propagacyjne są niezbędne do analizy warunków propagacjiw sieciach radiokomunikacyjnych, np. w celu optymalizowaniaobszarów pracy poszczególnych stacji bazowych,przy badaniu spełnienia wymagań dotyczących jakości transmisji,warunków kompatybilności elektromagnetycznej itp. Modelete powinny odzwierciedlać istotne, charakterystycznecechy warunków propagacji w rozpatrywanym systemie.Obecnie obserwuje się wzrost zainteresowania problematykąmodeli propagacyjnych w radiokomunikacji ruchomej lądowej.Jest to wynikiem z jednej strony prac przygotowawczych dorealizacji systemów radiokomunikacji lądowej trzeciej generacji,systemów komunikacji wewnątrz budynkowej itp., z drugiejzaś także udoskonalania dotychczas stosowanych modelii przystosowania ich do mającego miejsce rozszerzania zakresuczęstotliwości stosowanych w radiokomunikacji ruchomejlądowej [3].Na bazie modelu można prognozować rozkład pola elektrycznegow obszarze funkcjonowania systemu. Aby przewidziećrozkład pola w terenie zurbanizowanym, należyuwzględnić wiele dodatkowych czynników, mających istotnywpływ na propagację fal radiowych w tym terenie (rys. 1). Sąto następujące czynniki:• odbicie lub rozproszenie fal radiowych padających na powierzchniegraniczne dwóch ośrodków oraz fal rozchodzącychsię w ośrodku wielowarstwowym,• przenikanie (wnikanie) fal w głąb sąsiedniego ośrodka,czemu towarzyszy refrakcja (załamanie) i tłumienie fal przyprzejściu fali przez granice ośrodków o rożnych parametrachelektrycznych,• dyfrakcję, powodującą odchylenie biegu promieni fal nakrawędziach wąskich szczelin, ekranów lub na powierzchniachbrył o krzywiznach porównywanych z długością fal,• interferencje dwóch lub więcej fal o jednakowych częstotliwościachbędącą wynikiem występowania wyżej wymienionychzjawisk [6].W analizie warunków propagacji oprócz wyżej opisanychzjawisk, należy również uwzględnić rodzaj środowiska miejskiego,które jest silnie zróżnicowane. Na ogół wyróżnia sięcztery kategorie zabudowy miejskiej:• gęsta i wysoka zabudowa śródmieść dużych miast (city),• stosunkowo niska zabudowa miast średnich i małych orazzabudowa podmiejska,• osiedla mieszkaniowe niskich domków wokół terenówo zwartej zabudowie,• teren o charakterze wiejskim, okalający tereny zabudowane.Wymienione kategorie środowisk różnią się w sposób istotnywarunkami propagacji fal radiowych. Warunki te zależąod położenia anteny stacji bazowej i stacji ruchomej względemsiebie i otaczającej je zabudowy. Propagacja fal możeodbywać się ponad dachami budynków w przypadku wysokowzniesionej anteny stacji bazowej. Jeżeli antena ta nie górujenad zabudową, fale radiowe rozchodzą się poniżej dachówwśród ulic.W środowisku wysokiej zabudowy miejskiej występują „kaniony”utworzone przez ulice, wzdłuż których zlokalizowane sąwielopiętrowe budynki. W przypadku znacznej wysokości budynkówpropagacja fal radiowych w dużej części odbywa sięw wyżej wymienionych „kanionach”. W tym przypadku składowanatężenia wypadkowego pola elektrycznego powstającego napoziomie ulicy, związana z propagacją fal radiowych ponad dachamibudynków, nie ma istotnego znaczenia.Rys. 1. Zjawiska towarzyszące propagacji falFig. 1. Phenomena accompanying of the propagation10 ELEKTRONIKA 5/2009