Статистические данные по распространению волн в городе

Одна из фундаментальных проблем в изучении распространения радиоволн состоит в описании процесса ослабления мощности сигнала при удалении приемной станции от передатчика.

Практически наиболее важным является случай, когда антенна базовой станции поднята достаточно высоко над городом, а подвижный объект, с которым осуществляется связь, расположен вблизи поверхности земли. К настоящему времени накоплен обширный экспериментальный материал для этого случая. Пространственное распределение напряженности поля в городских условиях у поверхности земли отличается крайней нерегулярностью. Сигналы, передаваемые между центральной станцией и подвижным пунктом, подвержены глубоким замираниям, причем соседние максимумы расположены на расстояниях порядка длины несущей волны. Обширные затенения, создаваемые строениями, практически исключают возможность прямого прохождения сигнала, поэтому его затухание значительно больше, чем в свободном пространстве.

На рис. 1.5 приведены примеры зависимости средней мощности сигнала от расстояния для частот, близких к 900 МГц, измеренной независимо в Филадельфии (кривая А), Нью-Йорке (кривая В) и Токио (кривая C) при высотах антенн базовой станции, близких к hb=140м, и мобильных станциях на высоте hm=3м. Для сравнения там же приведена зависимость мощности при распространении в свободном пространстве. Измерения показали следующие особенности: резкое падение медианного значения мощности сигнала с увеличением расстояния и большое затухание сигнала по сравнению с соответствующим затуханием в свободном пространстве. Измерения позволяют считать, что мощность сигнала примерно одинаково изменяется в различных городах.

Рис 1.5

Скорость уменьшения уровня сигнала с расстоянием не изменяется существенно с увеличением высоты антенны центральной станции. Однако подъем антенны приводит к заметному уменьшению затухания на всех расстояниях. Наиболее полные и систематизированные экспериментальные данные получены Окамурой в Токио. Результаты этих измерений при различных высотах базовой антенны представлены на рис. 1.6.

Рис 1.6

Зависимость затухания медианного значения мощности относительно свободного пространства от расстояния, измеренная Окамурой, приведена на рис. 1.7.

Рис 1.7

Измерения проводились на частотах 452, 922, 1430, и 1920 МГц при высоте антенны базовой станции 140 м. При увеличении расстояния до 15 км мощность сигнала относительно ее значения в свободном пространстве падает со скоростью, примерно пропорциональной расстоянию до антенны центральной станции. Последующее увеличение этого расстояния приводит к более быстрому уменьшению уровня сигнала. Затухание резко усиливается, если расстояние превышает 40км, что вызвано уходом за радиогоризонт.

Зависимость средней мощности сигнала от частоты

Как видно из рис. 1.7, затухание сигнала в городских районах возрастает с увеличением его частоты.

Обработка экспериментальных данных Окамуры приводит к степенной зависимости медианного значения мощности сигнала от частоты

Рис 1.8

Показатель степени изменяется с расстоянием как показано на рис.1.8 Из приведенных здесь кривых следует, что сохраняет примерно постоянное значение для расстояний от центральной станции, не превышающих 10 км. При дальнейшем увеличении расстояния уменьшение мощности сигнала с частотой становится более быстрым.

Рис 1.9

На рис.1.9 представлены зависимости медианного значения затухания по отношению к свободному пространству от частоты, полученные Окамурой для случая квазигладкого города при hb=200м и hm=3м

Влияние высоты антенн станций

В своих экспериментах Окамура обнаружил, что изменение напряженности поля принимаемого сигнала с расстоянием и высотой базовой станции остается по существу одинаковым для всех частот в диапазоне от 200 до 2000 МГц. Для расстояний между антеннами менее 10 км мощность принимаемого сигнала изменяется почти пропорционально квадрату высоты антенны центральной станции. При очень больших высотах антенны центральной станции и больших расстояниях (более 30 км) мощность принимаемого сигнала становится почти пропорциональной кубу высоты антенны.

Читайте также

Проектирование сооружений городской районной телефонной сети
Основными задачами, стоящими перед отраслью связи на городской телефонной сети (ГТС), являются улучшение характеристик качества обслуживания и предоставление новых видов услуг св ...

Основная техническая документация на рабочий проект волоконно-оптической линии передачи
В настоящее время в России в рамках развития единой сети электросвязи (ЕСЭ) проводятся большие работы по расширению услуг электросвязи, особенно в части подвижной связи, спутникового и к ...

Проектирование дискретного устройства
На современном этапе развития транспорта наблюдается бурный рост темпов и объемов перевозок, особенно на железнодорожном транспорте в силу высокой скорости и невысокой стоимости грузопер ...