科罗拉多平原上空的传播预测
Wireless InSite 的垂直平面传播模型使用UTD 楔形衍射系数,并对 Luebbers [1] 中给出的有限传导性和 Luebbers [2] 中给出的多重衍射进行了修改。与刀刃衍射模型和半经验模型相比,楔形衍射在传播预测方面的优势已在多篇论文[1,3]中讨论过。这些优势包括能够包含反射、精确模拟实际地形以及包含有限传导性和表面粗糙度的影响。基于UTD的模型可以在准确了解地形剖面的情况下提供精确的预测,特别是对于较短的路径,因为它的计算包括所考虑的特定地形剖面的反射和衍射。
在许多情况下,只需利用包含相关发射机和接收机的垂直平面上的特征,就可以计算出路径损耗和其他传播特性。Wireless InSite可自动从三维地形数据中提取垂直平面。计算针对所有有效的发射机和接收机。
Wireless InSite 比其他模型更加精确,因为它能计算从发射器到接收器所有路径的电场幅度和相位,并将复值场求和,以确定总电场和其他衍生量。路径最多可发生四次衍射和任意次数的反射。
为了验证 InSite 在不规则地形上的传播建模能力,将垂直平面的结果与科罗拉多州朗蒙特附近的电信科学研究所(ITS)进行的路径增益测量结果进行了比较[4]。来自不同发射地点的测量数据由一个共同的接收塔获取。路径增益测量结果以及接收器和发射器的经纬度坐标均来自 ITS 网站。
导入地形数据
根据发射器和接收器的经纬度坐标,从该地区的数字地形高程数据 (DTED) 将周边地形数据导入 Wireless InSite。通过输入地形西南角和东北角的长/平坐标来指定地形的范围。InSite 的地形导入器还允许用户设置地形的采样率。在本例中,DTED 数据的每第二个点都被导入以创建地形特征。
项目设置
导入地形的相对介电系数为 4.0,电导率为 0.001 S/m。创建地形后,通过输入发射机和接收机的经纬度坐标以及发射机在地形上的高度,就可以在项目中放置发射机和接收机。所有七个发射器都位于离地面 7.3 米的位置,接收器塔从地面垂直延伸至 13 米。发射器和接收器均配有水平极化各向同性天线,并使用 910 MHz 正弦波来描述波形。图 2 显示了导入的地形以及 Wireless InSite 项目中的发射器和接收器位置。图中发射机位置上方标有路径剖面图。
地形观测选项
Wireless InSite 包含多种功能,可帮助在地形上放置天线和查看地形特征。为了突出由于地形区域的整体大小而难以看到的高程变化,可以输入 "Z 缩放 "因子。图 2 所示的地形在 Z 方向的缩放系数为 5。除 Z 缩放外,还可使用 "按高度着色 "选项在项目视图中显示地形高程,如图 3 所示。用户可以选择连续色标或离散色标。
计算参数和结果
路径增益预测采用 InSite 的垂直平面模型,最大有 2 次反射和 4 次衍射。对地形剖面进行了线性化处理,最大允许误差为 3%。每个发射机的结果都与 ITS 测量结果(黑色)进行了比较。自由空间路径增益在各图中以蓝线表示。
对于所选路径,Wireless InSite 垂直平面模型的预测结果与 ITS 测量结果非常吻合。
参考资料
R.J. Luebbers, "Finite conductivity uniform GTD versus knife-edge diffraction in prediction of propagation path loss," IEEE Trans.Antennas Propagat.AP-32, pp.
R.J. Luebbers, "Propagation prediction for hilly terrain using GTD wedge diffraction," IEEE Trans.Antennas Propagat.第 32 卷,第 9 期,第 951-955 页,1984 年 9 月。
K.Chamberlin and R. Luebbers, "An evaluation of Longley-Rice and GTD propagation models," IEEE Trans.Antennas Propagat.AP-30, pp.
McQuate, P. L., J. M. Harman, and A. P. Barsis (1968), "Tabulations of propagation data over irregular terrain in the 230-9200 MHz frequency range", Part I: Gunbarrel Hill receiver site, ESSA Tech.Report ERL 65-ITS.