Propagation models

Modelos de PropagacinPara que sirven?Regulaciones vs. aspectos cientficosModos de propagacin.Los modelos

ITU Recommendations on Radiowave PropagationModos de propagacin & Prdida de propagacin (L)Espacio LibreOnda de superficie. Difracin por la curvatura de la tierra. Reflexiones en la tierra. Efectos del terreno.IonosfericaTroposferica: refraccin, super-refraccion y formacin de ductos, forward scatteringDifraccin en borde filoso knife edge & borde suave rounded edgeAtenuacin Atmosfrica Variabilidad & Estadisticas

Propagacin en espacio libreEIRP (watts) a pfd (W/m2) = P/(4.p.D2) equivalent to (dBW 11 -20.log(D))EIRP (watts) a E (V/m) = sqrt(30.P)/DEIRP (kW) to E (V/m) = 173*sqrt(P)/D(km)pfd (W/m2)=E2/Z0=E2/(120.p)Ecuacin de Friis

r en km y f en MHzEnlace punto a puntoFrecuenciaPrdida por espacio libreAtenuacin por lluviaGanancia de antenaAncho de hazZonas de FresnelRelaciones de fase de los distintos rayosMulticaminosRefraccin atmosfricaCurvatura de la tierra

Prdida por espacio librePara convertir de EIRP(W) a pfd(W/m2) es independiente de la frecuenciaEIRP(W) a Prx(W) de una antena isotropica es: Prx={Peirp/(4. p.D2)}*{l2/(4.p)}ObstculosCaractersicas del Terreno y edificios, atenan la seal. (NB en algunas circunstancias la difraccin en bordes filosos puede mejorar la propagacin atrs del horizonte)El modelo de OKUMURA-HATA calcula la atenuacin tomando en cuenta el porcentage de edificios en el trayecto Tx-Rx, as como carctersticas del terreno

Elipsoide de Fresnel

Est un obstculo obstruyendo?

(Radio Horizon)Influencia del entorno en la propagacinReflexin y refraccin

Dispersin

DifraccinGTD, UTDReflexin

Reflexin en superficies rugosas

Clasificacin de superficie rugosa

Atenuacin del rayo reflejado

Cuando la superficie es rugosa, la seal reflejada es atenuado por un factor f, dependiente de la desviuacin estndar de la alura de la superficie de reflexin.Refraccin

Atenuacin atmosfricaComienza a ser relevante a frecuencia superiores a los 5 GHzDepende pincipalmente, pero no exclusivamente del vapor de agua en la atmosfera. Vara segn la ubicacin, altura, ngulo de elevacin del trayecto.Puede sumar ruido y atenuar la seal de inters. La lluvia tiene un efecto importante

Atenuacin de gasese atmosfricosAtenuacin por lluvia

Dispersion en la lluvia

Regin de sombraABCBCADifraccin en borde filoso

- La idea es plantearse la descomposicin en Wavelets del frente de onda sobre el obstculo.

- Luego, los Wavelets iluminan la zona de sombra generada por el obstculo.Principio de HuygensPrincipio de HuygensParmetro v de Fresnel-Kirchhoff

Prdidas por difraccin

El campo difractado obedece a la ecuacin:

d1d2hRegin de sombraABCBCA - La idea es plantearse la descomposicin en Wavelets del frente de onda sobre el obstculo.

- Luego, los Wavelets iluminan la zona de sombra generada por el obstculo.Difraccin en borde filosoGeometra de la difraccin

Prdidas en funcin de v

Oscilaciones debido a la obstruccin de los zonas superiores de Fresnel. Luego decrecimiento montono en primera zona de Fresnel. v = 0: obstruccin de medio Fresnel, es decir, 6dB.

Simulaciones

Modelos de Propagacin Las recomendaciones de la ITU dan varios approved mtodos y modelos Mtodo mas popular es:Okumura-Hata

Problemas con los modelosTodos los modelos tienen limitaciones. Por ej.Longley Rice no incluye la ionosfera, limitado a bajas frecuencias. Alguna habilidad y experiencia es necesaria para elegir el modelo correcto para las circunstancias presentes. Exactitud es limitada. Diferentes modelos porporcionan respuestas diferentes.Se puede necesitar una interpretacin estadsticaSe precisan DATOS de entrada EXACTOS. (ej.modelos de terreno)Cualquier modelo necesita una gran aceptacin universal para eliminar argumentos legales. La aceptacin puede ser mas importante que la exactitud.Adonde nos lleva esto?A pesar de las dificultades. Los modelos tienen larga vida por delanteNo podemos vivir sin ellos La mejor gua que tenemos para saber como unas transmisiones van a afectar a otros.Fresnel ellipsoids and Fresnel zones

In studying radiowave propagation between two points A and B, the

intervening space can be subdivided by a family of ellipsoids, known

as Fresnel ellipsoids, all having their focal points at A and B such that

any point M on one ellipsoid satisfies the relation:

(1)

where n is a whole number characterizing the ellipsoid and n 1 corresponds

to the first Fresnel ellipsoid, etc., and is the wavelength.

As a practical rule, propagation is assumed to occur in line-of-sight, i.e. with

negligible diffraction phenomena if there is no obstacle within the first Fresnel ellipsoid.

The radius of an ellipsoid at a point between the transmitter and the receiver is

given by the following formula:

(2)

or, in practical units:

(3)

where f is the frequency (MHz) and d1 and d2 are the distances (km) between transmitter

and receiver at the point where the ellipsoid radius (m) is calculated.

_1050414349.unknown

_1050414362.unknown

_1050414329.unknown

An approximation to the 0.6 Fresnel clearance path length

The path length which just achieves a clearance of 0.6 of the first Fresnel zone

over a smooth curved earth, for a given frequency and antenna heights h1 and h2,

is given approximately by:

D06

km(30)

where:

Df:frequency-dependent term

km(30a)

Dh:asymptotic term defined by horizon distances

km(30b)

f:frequency (MHz)

h1, h2 :antenna heights above smooth earth (m).

_1076820923.unknown

_1076820946.unknown

_1076820961.unknown

_1037031132.unknown

Okumura-Hata methodE 69.82(6.16 log f13.82 log H1+a(H2)((44.9(6.55 log( H1)(log d)bwhere:

E:field strength (dB((V/m)) for 1 kW e.r.p.

f:frequency (MHz)

H1:base station effective antenna height above ground (m) in the range 30 to 200m

H2:mobile station antenna height above ground (m) in the range 1 to 10 m

d:distance (km)

a(H2) =(1.1 log f(0.7) H2((1.56 log f(0.8)

b =1 for d(20 km

b =1(0.140.000187 f0.00107 ) (log [0.05d])0.8

for d>20 km

where:

H1/

_1076307791.unknown

_1076307885.unknown