автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.07, диссертация на тему:Разработка теоретических моделей прогноза уровней сигналов в радиолиниях УВЧ и СВЧ диапазонов и их применение при построении сетей электросвязи

ВАСИЛЕНКО ГЛЕБ ОЛЕГОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОГНОЗА УРОВНЕЙ СИГНАЛОВ В РАДИОЛИНИЯХ УВЧ И СВЧ ДИАПАЗОНОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ПРИ ПОСТРОЕНИИ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ

05.12.07 - Антенны, СВЧ устройства и их технологии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 ОЕВ 1Й|2

Санкт-Петербург

2011

005010688

Работа выполнена на кафедре «Технической электродинамики и антенн» «Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. МЛ. Бонч-Бруевича».

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор МИЛЮТИН Евгений Рафаилович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор БЫХОВСКИЙ Марк Аронович

доктор физ. мат. наук, профессор АКИМОВ Валерий Петрович

доктор технических наук, профессор ЯРЕМЕНКО Юрий Иванович

Ведущая организация: Открытое акционерное общество «Научно-

исследовательский и проектно-конструкторскии институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте»

(ОАО «НИИАС»)

Защита состоится « 15 » марта 2012 года в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 219.004.01 при «Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им.проф. М.А. Бонч-Бруевича» по адресу: 191186, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, 61, ауд. № 205.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «Санкт-Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича».

Автореферат разослан «$ » У у___________201^ года.

Ученый секретарь диссертационного совета

д.т.н., профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Все возрастающая потребность в передаче мощных потоков информации вызывает появление новых систем электросвязи.

Климатические особенности нашей страны, инфраструктура, особенности развития производства и необходимость в услугах связи обусловливают актуальность строительства сетей на основе радиооборудования.

Рост числа сетей подвижной радиосвязи (СПР) и беспроводных сетей передачи данных порождает рост числа цифровых радиорелейных линий (ЦРРЛ), с помощью которых осуществляется технологическая связь между базовыми станциями (БС).

Развитие и развертывание систем радиосвязи, работающих в УВЧ и СВЧ диапазонах, поставило перед наукой сложный комплекс задач по исследованию распространения этих волн в различных условиях. Еще большую значимость изучению распространения радиоволн придает все нарастающий дефицит радиочастотного спектра, в условиях которого вновь вводимые РЭС должны эксплуатироваться с минимальным частотным разносом.

Указанные выше обстоятельства определяют актуальность исследования вопросов распространения радиоволн УВЧ и СВЧ диапазонов, среди которых одним из наиболее важных является вопрос о моделях ослабления радиосигнала на различных трассах. Данная научная проблема имеет множество аспектов. Одним из наиболее значимых является воздействие подстилающей поверхности на распространение радиоволн. В СВЧ диапазоне существенный вклад в ослабление радиосигнала вносят также атмосферные явления, в особенности, дожди.

В течение многих лет специалистами разных стран разрабатывались модели и методики расчета ослабления радиосигнала в различных условиях и диапазонах частот. Выдающаяся роль в изучении данного вопроса принадлежит Дж. Дейгауту, Й. Окамура, М. Хата, А. Исимару, Б.Р. Бину, Т.С. Раппапорту, У. Ли, Т. Тамиру, и, безусловно, советским ученым Б.А. Введенскому,

В.А. Фоку, М.П. Долуханову, В.И. Татарскому, Ф.Г. Бассу, С.М. Рытову. На современном этапе следует выделить работы С.Р. Сондерса, Х.Р. Андерсона, Х.Л. Бертони, X. Ксиа, В.Н. Троицкого, Г.А. Андреева, Ю.В. Лаврентьева,

А.Н. Куликова, Г.А. Пономарева, А.И. Калинина, В.Е. Панченко. Многое из работ этих ученых нашло применение в Рекомендациях Международного союза электросвязи (МСЭ) и документах Европейского института телекоммуникационных стандартов (ЕТСИ), в отечественных нормативных документах.

В современных условиях оценка зон обслуживания БС СПР и показателей качества ЦРРЛ должна производится на основе моделирования создаваемой радиосети на этапе ее проектирования. Результатом такой оценки является частотно-территориальный план (ЧТП) сети, содержащий места установки радиоэлектронных средств (РЭС), высоты и пространственную ориентацию антенн, системно-технические параметры оборудования. Как правило, при подготовке ЧТП используется специализированное программное обеспечение (ПО), которое позволяет на основе заложенных в него климатических и морфологических особенностей местности проводить вычисления характеристик радиосигналов.

Таким образом, одной из важнейших задач является создание аналитических моделей ослабления, с помощью которых обеспечивалась бы полная автоматизация расчетов.

Применение цифровых моделей местности (ЦММ), в том числе и цифровых карт местности (ЦКМ), при расчетах параметров моделей призвано улучшить прогноз, от которого, в свою очередь, зависит качество предоставляемой связи, соблюдение требований внутрисистемной и межсистемной ЭМС, а так же возможность повторного использования частот. Однако для вычисление любого параметра модели, описывающего местность, требуется методика, которая зависит от характеристик применяемой при проектировании ЦММ: типа, разрешения, семантики и т.п. Неправильное использование ЦММ при проектировании способно привести к серьезным ошибкам прогноза ослабления радиосигнала для отдельно взятой РЭС и сети радиосвязи в целом, следствием чего является снижение их технико-экономических показателей и усложнение эксплуатации. Таким образом, актуальной задачей является разработка методики применения ЦММ при построении сетей радиосвязи.

Выбор моделей ослабления при решении различных задач, связанных с проектированием сетей, должен проводиться на основе многокритериального анализа, поскольку он, зачастую, полностью определяет конечный результат. От него зависит не только количественное и качественное описание параметров и характеристик системы, полученных в ходе проектирования, но и себестоимость самого проекта сети, поскольку с усложнением модели возникает необходимость привлечения более точных и, соответственно, более дорогих ЦММ.

Проект сети электросвязи является юридическим документом, таким образом, все его составные части, в том числе касающиеся расчетов показателей качества сетей и радиопокрытий, должны выполняться на основе легитимного методического обеспечения. Это обстоятельство налагает соответствующие требования на модели, применяемые при проектировании. По возможности, должны использоваться модели, приведенные в Рекомендациях МСЭ и документах ЕТСИ, так как они базируются на достижениях современной науки и имеют экспериментальное подтверждение состоятельности.

Поскольку ни одна из существующих моделей не учитывает всех механизмов и явлений, влияющих на ослабление радиосигнала, необходима разработка алгоритма, который бы позволил осуществлять выбор наиболее подходящей модели для конкретных условий развертывания сети и имеющейся в распоряжении проектировщика ЦММ. При выявлении недостаточной точности модели, в частности и по причине выхода за границы применимости, необходимо провести ее модификацию или дополнение, или разработать новые модели.

Цель работы - разработка методик прогноза уровней радиосигнала и связанных с ним показателей качества для проектирования сетей электросвязи на основе существующих и разрабатываемых моделей ослабления с применением ЦММ.

Программа исследований

• Разработка процедур расчета дополнительного ослабления радиосигна-

ла атмосферными образования (газами, гидрометеорами и т.д.) для линий радиосвязи УВЧ и СВЧ диапазонов.

• Разработка методики прямого расчета коэффициента неготовности трассы, обусловленного воздействием дождей, без использования вспомогательных графических зависимостей и промежуточных пересчетов, вносящих дополнительную погрешность. Экспериментальная проверка методики.

• Разработка алгоритмов построения профилей местности с помощью ЦММ различного типа и разрешения. Количественная оценка погрешности представления информации о местности.

• Разработка процедур классификации трасс на основе профиля местности.

• Разработка алгоритмов построения карты ослабления (радиопокрытия) для БС СПР, беспроводного доступа и телевидения.

• Исследование границ и условий применимости статистических моделей ослабления радиосигнала в УВЧ диапазоне. Разработка детерминистских поправок и технологий их расчета с помощью ЦММ различного разрешения для модели Окамура-Хата.

• Разработка алгоритма калибровки статистических моделей на основе выборки экспериментальных данных.

• Расширение условий применимости физико-статистической модели Рек. МСЭ Р. 1546 путем введения дополнительных детерминистских поправок и разработки процедуры расчета ослабления на коротких трассах.

• Анализ существующих и разработка новых детерминистских моделей ослабления радиосигнала.

• Модификация существующих моделей ослабления радиоволны при проникновении внутрь застройки.

• Разработка методики вычисления уровней сигнала, обусловленных рассеянием на объектах естественного и искусственного происхождений.

• Экспериментальное исследование дополнительного ослабления радиосигнала УВЧ диапазона растительным покровом. Уточнение параметров модели Рек. МСЭ Р.833 для растительности средней полосы России.

• Экспериментальные исследования распространения сигнала УВЧ диапазона в условиях города. Анализ точности прогноза ослабления радиосигнала по наиболее применяемым моделям и разработка на его основе алгоритма выбора модели для построения радиопокрытия БС СПР.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовались методы сопоставительного анализа данных, имитационного моделирования на ЭВМ, теории распространения радиоволн, теории случайных процессов и математической статистики, геометрической теории дифракции, а также натурные измерения уровня сигнала.

Научная новизна.

• Отличительной особенностью разработанной методики расчета коэффициента неготовности радиолинии при воздействии дождей является то, что:

- погрешность описания усредненного распределения интенсивности дождей не превышает 10% вблизи значений времени «среднего» года около 0.01%, то есть в области, где погрешность самих методик и приборов, используемых в метеорологии для измерения интенсивности дождей составляет порядка 10-15%;

- зависимость от широты и долготы места отражается в явном виде и представляется в форме отдельного блока в общей расчетной формуле;

- модель интенсивности дождя содержит корректирующий коэффициент, дополнительно учитывающий специфику климатического района размещения трассы.

• Проведенное исследование требований по точности, предъявляемых при создании ЦКМ различного масштаба, позволяет не только выявить основные источники погрешностей прогноза ослабления радиоволн, связанных с описанием местности, но и оценить их количественно.

• Впервые разработана аналитическая процедура определения сферичности трассы по профилю местности, что позволяет проводить выбор соответствующих моделей ослабления.

• Для учета дифракционного множителя ослабления, обусловленного сферичностью земной поверхности, разработана специальная процедура вычисления, позволяющая избежать разрыва результата на границе промежуточной и дифракционной зон. Для дифракционной зоны получено аналитическое выражение, увеличивающее точность расчета.

• Выполнен анализ статистических и детерминистских методов расчета для различных трасс с использованием единого подхода к описанию местности с помощью ЦММ.

• Проведена, в том числе и экспериментальная, оценка точности расчета дифракционного ослабления по модели Дейгаута, принятой в качестве базового метода в методике Рек. МСЭ Р. 1812. Определены условия применимости модели, которые серьезно ограничивают ее использование при расчете ослабления на трассах, характерных для СПР. Выявлен ряд существенных недостатков методики расчета результирующего ослабления.

• На основании синтеза различных детерминистских моделей ослабления для СПР разработана модель, позволяющая получить более точный прогноз ослабления сигнала.

• Предложен метод оценки ослабления радиоволны в условиях прямой видимости на городских трассах, поскольку формальное применение модели ослабления в свободном пространстве может привести к серьезным ошибкам (как правило, недооценке) прогноза ослабления.

• Для используемой при расчете ослабления зданиями и сооружениями модели ЕТСИ на основе проведенных экспериментов уточнены параметры для диапазона 950, 1850, 2100 МГц, расширена граница применимости по расстоянию, решен вопрос о «полуосвещенных» зданиях.

Для анализа «освещенности» здания разработана специальная процедура, позволяющая выявить наиболее вероятный путь прохождения радиоволны до

терминала, находящегося внутри здания.

• Экспериментально доказана значимость механизма прохождения сквозь здание радиоволны при формировании поля вне зданий и сооружений. Предложен способ учета указанного механизма.

Разработана методика количественной оценки уровня сигнала, обусловленного рассеянием, на поверхности здания, при этом получен алгоритм обнаружения потенциальных рассеивателей и определена функциональная зависимость индикатрисы рассеяния от угла наблюдения.

• Проведен вывод соотношений для вычисления элементарной зоны рассеяния Рек. МСЭ Р. 1096, который положен в основу новой версии этой Рекомендации.

• Проведено уточнение функциональной зависимости максимального ослабления радиосигнала в растительном покрове.

• На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований ослабления сигнала в УВЧ диапазоне разработан алгоритм выбора модели при отсутствии ЦММ, а также при наличии ЦММ определенного типа.

Практическая значимость.

• Разработанные в диссертации модели, алгоритмы и методики позволяют эффективно, на основе системного подхода, решать задачи, возникающие при проектировании сетей электросвязи.

• Применение разработанных в диссертации, а также модернизированных моделей повышает точность расчета ослабления радиосигнала.

• Проведенные исследования позволяют провести выбор наиболее приемлемого сочетания «Модель ослабления-ЦММ», что повышает техникоэкономическую эффективность проектируемых сетей и одновременно снижает стоимость проекта.

• Разработанные методики являются аналитическими и доведены до алгоритмов и формул, поэтому расчет может быть полностью автоматизирован.

Реализация результатов работы.

1. Предложенная в диссертации модель интенсивности дождей использована в нормативном документе ГКРЧ РФ «Методика расчёта электромагнитной совместимости земных станций фиксированной спутниковой службы и радиорелейных станций фиксированной службы гражданского назначения в полосах частот совместного использования от 1 до 40 ГГц». Указанная методика разработана при личном участии автора в соответствии с Комплексной программой работ по исследованию вопросов использования радиочастотного спектра, одобренной решением ГКРЧ от 04.04.2005 № 05-05-03-001. Методика является составной частью методической базы расчетов параметров электромагнитной совместимости РЭС при решении радиочастотными органами задач частотных присвоений.

2. Научно-прикладные результаты диссертационной работы использованы при разработке Национального Стандарта Российской Федерации ГОСТ Р 53363-2009 «Цифровые радиорелейные линии. Показатели качества.

Методы расчета». Методы расчета, установленные в стандарте, в том числе и разработанный диссертантом метод расчета коэффициента неготовности ЦРРЛ, применяют на стадиях технико-экономического обоснования и рабочего проектирования при строительстве ЦРРЛ.

3. Разработанные в диссертации:

- методика расчета ослабления радиосигнала при его рассеянии зданиями и сооружениями;

- методика оценки ослабления радиосигнала при его проникновении в здания и сооружения;

- уточненная модель ослабления радиосигнала растительным покровом;

- модифицированные модели затенения рельефом местности и искусственными сооружениями;

внедрены, при активном участии автора, в научно-исследовательской работе «Старт-08-ГУТ», выполненной в интересах Государственного научноисследовательского института проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю.

4. Отдельные результаты диссертационной работы использованы при разработке документа «Методика построения модифицированного частотнотерриториального плана наземного цифрового вещания в Российской Федерации с учетом ограничений Минобороны России и ФСО России». Методика разработана автором в рамках работ по формированию и согласованию модифицированного частотно-территориального плана наземного цифрового вещания Российской Федерации (Распоряжение Правительства Российской Федерации от 25.05.2004 №706-р).

5. На основе проведенных в диссертации исследований внесены изменения вРек.МСЭ Р.833 и Б.1096.

6. Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы во многих проектах СПР и ЦРРЛ, разработанных автором.

Достоверность полученных результатов обеспечивается корректным учетом различных факторов, оказывающих существенное влияние на результаты прогноза, применением физических и математических моделей, адекватных исследуемым проблемам распространения радиоволн, и подтверждается данными эксперимента.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждались на:

- 55-й, 62-й, 63-й НТК СПбГУТ (СПб., 2001, 2010,2011);

- Международной конференции «СПЕКТР-2006», (Москва, 2006);

- Международном телекоммуникационном симпозиуме «Мобильная связь» (СПб., 2007);

-НТК «Физика и технические приложения волновых процессов» (СПб., 2009);

-65-й НТК СПбНТОРЭС им. А.С. Попова (СПб., 2010).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 29 работах, в числе которых 17 научных статей, из них 13 в периодических изданиях, находящихся в перечне ВАК или находившихся в этом перечне на момент опубликования, одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, две монографии.

Вклад автора в исследование проблемы. Представленные в диссертации основные научные положения, теоретические выводы и рекомендации получены автором самостоятельно. В работах, которые опубликованы с соавторами, диссертанту принадлежит основная роль в постановке и решении задач, в обобщении полученных результатов, их реализации и внедрении.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка, включающего 158 литературных источника, и приложения. Работа изложена на 342 страницах и содержит 166 рисунков и 48 таблиц.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методика расчета коэффициента неготовности радиолинии, обусловленного ослаблением в дождях.

2. Новые модели расчета ослабления радиосигнала для трасс СПР.

3. Методики вычисления параметров моделей по профилям местности, построенным с помощью ЦММ.

4. Алгоритм построения радиопокрытия СПР с предварительным выбором наилучшего сочетания «Модель ослабления - ЦММ».

5. Результаты экспериментальных измерений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой проблемы, определены цели и основные задачи исследования, сформулированы положения, выносимые на защиту, описана структура работы.

Раздел 1 посвящен описанию влияния атмосферы на ослабление радиосигнала УВЧ и СВЧ диапазонов. Рассмотрены явления рефракции и атмосферная многолучевость. Приведено описание механизма распространения в условиях субрефракции, повышенной рефракции и атмосферных волноводов. Изложена методика расчета ослабления радиосигнала при тропосферном рассеянии. Рассмотрено ослабление поля радиоволны в атмосферных газах и гидрометеорах, представлена методика расчета для различных типов трасс.

Особое внимание в проведенных исследованиях уделено дождям, как самому важному типу гидрометеоров. Ослабление в дождях особенно проявляется в диапазоне частот выше 8 ГГц, а на частотах, превышающих 17 ГГц, становится основной причиной отказов в системах высокой готовности, поскольку при дожде большой интенсивности ослабление сигнала возрастает до такой степени, что перестает обеспечиваться необходимый для качественной работы радиолинии уровень сигнала.

Суммарная за год длительность нахождения радиолинии в состоянии него-

товности из-за воздействия дождей, отнесенная к длительности одного года, позволяет рассчитать коэффициент неготовности АГнег д.

Для расчетов Л:„ег д используют статистические распределения интенсивности дождей Уд в «среднем» годе или «худшем» месяце (распределения описывают значения интенсивностей (в мм/ч), превышаемых в заданном проценте времени контрольного периода). На основе известного распределения рассчитывают максимально допустимую интенсивность дождя Jлmax, при которой ослабление сигнала становится равным значению запаса на замирания ^. Далее рассчитывается длительность превышения значения интенсивности дождя

*^дтах •

Сложность (и приемлемая точность) расчета А„егд обусловлена тем, что кроме статистических характеристик интенсивности дождей необходимо учитывать параметр пространственной локализации дождей Кг. Этот параметр зависит не только от длины трассы, но также от интенсивности дождей. Поэтому основное уравнение, определяющее состояние радиолинии при воздействии дождей, получается сложным, с неявным заданием функции КтглЦл,Кг). Кроме того, если используется распределение интенсивности JЛ(PXЯ) для «худшего» месяца, то для расчета Кистл для «среднего» года приходится вычислять значения переводного множителя 0. При этом расчет, как правило, ведется с использованием вспомогательных графиков, что весьма неудобно и связано с дополнительными погрешностями до ±10%. Следует учитывать и то обстоятельство, что для надежной оценки <2 путем измерения необходима многолетняя выборка данных по каждому из рассматриваемых регионов.

Таким образом, имея в своем распоряжении накопленный отечественный опыт проектирования и соответствующую детальную информацию по распределению интенсивности JЛ(PУM), желательно получить методику расчета Л:негд, используя подход «среднего» года, снизив тем самым трудоемкость и погрешность расчетов.

Очевидно, что функция распределения интенсивности дождя Jл(Pcr) для «среднего» года дает возможность наиболее быстрого расчета Ктгл. Расчеты JЛ(PCГ) можно провести с помощью модели Рек. МСЭ Р.837, но предложенное для этого выражение имеет чрезвычайно громоздкий вид, а часть входящих в него параметров представлена в виде матриц с минимальным шагом в 1.5° по широте и долготе места, что требует применения процедуры интерполяции и не дает возможности последующей обработки такой функциональной зависимости.

В диссертационной работе была поставлена задача усовершенствования математической модели JЛ(PCI■), которая отвечала бы следующим требованиям:

- погрешность описания усредненного закона распределения для территории страны не должна превышать 8-10% в области Рст » 0.01%;

- зависимость Jл от широты и долготы места должна отражаться в явном

виде и должна быть представлена в форме отдельного блока в общей расчетной формуле;

- модель может содержать корректирующий коэффициент дополнительно учитывающий специфику климатического района размещения трассы.

В результате проведенного в диссертации исследования было установлено, что функцию распределения УД(РСГ) для территории России целесообразно представить в следующем виде:

Уд =4-2.48-104Ш'2^Д+ 25)"03 •Р^'5397+3 05И0"3'82'’сг), (1-1)

где Ш и Д - широта и долгота в градусах. Величина корректирующего коэффициента равная 0.95, 1.0 и 1.05, охватывает примерно 70% территории России. В работе приведены рекомендуемые значения корректирующего коэффициента Е, для всех регионов России.

Примененная в работе аппроксимация известного семейства графических зависимостей коэффициента локализации дождя позволила получить следующее выражение для Кг как функции двух переменных:

К, = [l + 3.5088-Ю-2 lg(0.19-^JI)JR(,33+0 5451g(019-,J,)]"1, (1.2)

где Уд -интенсивность, мм/ч; Л-длина трассы, км.

Для наиболее востребованных значений интенсивности 30-70 мм/ч и длин трасс 5-40 км максимальное значение отклонения составляет минус 5.5 %. При J А = 90 мм/ч отклонение возрастает до +8.4 %.

Если положить Кттл =РСГ, то ослабление сигнала в дождях Уд должно быть равным запасу на замирания F на трассе,

F = Kr-VR, (1.3)

что соответствует максимально допустимому значению интенсивности дождя Удш. Величина погонного ослабления у связана с интенсивностью дождя

У = к-Гят.

Таким образом из (1.2) и (1.3) получаем

F = [l + 3.5088 • 10-2 lg(0.19J,J- R°’ 33+°'545's(° 19'/дш)\k-R • J°m, (1.4)

в этом уравнении информация о значении Кжг я заложена в интенсивности Удт,

при которой полностью используется запас F.

Для того, чтобы отразить в более явном виде взаимозависимость между F и Кжгя, надо в (1.4) подставить полученное ранее уравнение (1.1), но результирующее выражение F(PCT) получается весьма сложным и в таком виде не дает возможности прямого расчета значения ЛТнег д, но позволяет выполнить обратный расчет.

Если значение F задано, то соответствующее ему значение Ктгл можно найти, применив графический метод решения. Подобный прием используется в отечественных методиках. Другим путем решения задачи является проведение расчета с использованием итерации. В диссертации была поставлена задача изыскания способа прямого расчета А^при условии использования в решении

данных, характеризующих ситуацию на трассе для Рсг = 0.01%.

Сравнивая ослабление сигнала на трассе при двух значениях максимальной интенсивности дождя JJЛ и Jлl, первая из которых соответствует Рсг=0.01%, применяя процедуру обращение функции и вводя вспомогательные параметры:

В,=18[0.19 Уд1]и В2=Вг'£4Е\

1=1

где Е = а-В1+1%^/(у■ К)) и

А1 = (а В1 — в,)-1; Л2 =г2А31;А3 = [2 е| +(а В, — е,) е3 ]^4,5;

Л4 =

4 =

Л =

5 (а 5, - г,!) с.с, * (а -е,)2е4 * 5 е2 ] ,!17;

6 (а В, -е,)2 е2е4 +3(а5, -е,)2£з + 14е2 + (аВ, -е,)3 е5 + 21 (а В, — £,) е2е3]^4^

7 (а В, -е,)3 е2е5 +7 (а В1 -е,)3е3е4 +84 (а В, -£,)£2£з + (аВ, -е1)4е6 + + 28 (а В, -е^2 е2£2 +28 (а В, -е,)2 е2е4 +42 е2

4";

е, =0.43429 у; е2 = 0.43429 \|/1п</-0.217145 у2; е3 = 0.217145 V 1п2 </ - 0.43429 у21п </ + 0.144763 у3; е4 =7.28316-10~2 у1п3</-0.43429у/2 1п2</ + 0.43429у31п</-0.10857у4; е5 = 1.80954 •Ю"2^ 1п4 с/ — 0.28953 у21п3 </ + 0.65143 у31п2</-0.43429у4 Ш +

+ 8.68581-10'V;

е6 =3.61908-1О"3 у 1п5 £/—0.14476 у21п4 </ + 0.65143у31п3 </ - 0.8686у41п2 </ +

+ 0.43429у51п £/ - 7.23816 -10“2 ч/6; с1 = 545г,;

у = 3.5088-10~2 - В,-Я033, было получено аналитическое выражение для расчета коэффициента неготовности трассы, обусловленного дождями:

-[2+2(*2-«1)+о.2387(г2-г,)2-5Ш] ^ ^

•^нег.д “ ^ •

Под руководством автора проведен эксперимент, целью которого являлось определение точности прогноза показателей качества ЦРРЛ в целом по методике МСЭ и отечественной методике (ГОСТР 53363), в том числе и значений коэффициентов неготовности в дождях. Для этого результаты расчета сравнивались с экспериментальными данными для ЦРРЛ диапазонов 18 и 23 ГГц. Эксперимент на 21 интервале ЦРРЛ, расположенных в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, проводился в периоды 28.10.07-26.11.07 и 8.05.08-30.09.08. Последний из указанных периодов захватывает летний сезон, который в рассматриваемом регионе относится к наиболее неблагоприятному, с точки зрения воздействия среды распространения, сезону года. В диапазонах 18 и 23 ГГц исследовалось 10 и 11 интервалов, соответственно. Результаты расчета и измерений коэффициента неготовности приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

№ инт. расчет измерения № инт. расчет измерения

МСЭ ГОСТ МСЭ ГОСТ

18.1 12.7 0.000938 0.003092 0.002797 23.1 3.9 1000124 0.000288 0

18.2 15.9 0.002531 0.007228 0.008070 23.2 8.2 ).002915 0.003617 0.002794

18.3 15.0 0.001876 0.005806 0.009472 23.3 9.1 3.001342 0.001919 0.01381

18.4 13.9 0.001177 0.003835 0.001608 234 17.6 3.012613 0.03212 0.019448

18.5 11.6 0.001379 0.003421 0.001113 23.5 7.9 3.003464 0.004951 0.000574

18.6 21.3 0.001458 0.009217 0.004883 23.6 6.8 3.001384 0.001878 0.002077

18.7 12.9 0.001232 0.003317 0.041847 23.7 10.8 3.001505 0.002106 0.001043

18.8 12.7 0.000677 0.002191 0.009281 23.8 8.3 3.002803 0.00379 0.007036

18.9 13.2 0.001285 0.003579 0.011821 23.9 7.9 3.002617 0.003271 0.005454

18.10 17.9 0.002488 0.010187 0.018071 23.10 8.4 3.000933 0.001141 0.003881

23.11 34.7 3.050331 0.116751 0.081481

Из табл. 1.1 видно, что отечественная методика расчета по сравнению с методикой МСЭ обеспечивает более достоверный прогноз коэффициента неготовности для ЦРРЛ диапазонов 18 и 23 ГТц, расположенных на территории рассматриваемого региона.

Разделе 2. Параметры ослабления, в особенности на приземных трассах, неразрывно связаны с окружающими естественными и искусственными объектами, учет которых в расчетах может быть осуществлен путем использования ЦММ. С целью совершенствования информационного обеспечения расчета ослабления радиосигнала рассмотрены различные виды ЦММ, построенные на основе матричных и векторных цифровых карт местности, а также всемирных географических баз данных БИТМ и ОТОРОЗО.

Описаны технологии создания трехмерных ЦКМ, изложены общие принципы использования ЦКМ, содержащих высотную составляющую.

Проведено исследование требований по точности, предъявляемых при изготовлении цифровых карт при различном масштабе исходного картографического материала. Данное исследование позволяет не только выявить основные источники погрешностей прогноза ослабления радиоволн, связанных с описанием местности, но и оценить их количественно.

Разработаны алгоритмы построения профилей местности по векторным и матричным ЦММ. Для нескольких протяженных трасс проведено сопоставление профилей местности, полученных с помощью набора векторных ЦКМ (масштабы 1:50000, 1:100000,1:200000, 1:500000), 8ЯТМ и ОТОРОЗО.

В результате установлено:

- профиль, полученный по матрице БЯТМ, описывает общую огибающую высоты местности с учетом усредненной высоты подстилающей поверхности (застройки и растительного покрова);

- в профиле, полученном с помощью ОТОРОЗО, представлена информация

о рельефе, погрешность которой нарастает по мере увеличения изрезанности (перепада высот) на профиле;

- поскольку среднее расхождение имеет приемлемую величину, допустимо использование профилей местности, полученных по ОТОРОЗО, для вычисления

параметров моделей ослабления, использующих усредненные характеристики рельефа, например эффективную высоту антенн и т.п;

- точность определения высоты рельефа местности (при отсутствии застройки и растительности) по матрице 8ЯТМ примерно соответствует точности топографических карт масштаба 1:25000 - 1:50000, а СТОРОЗО - 1:200000.

Как показывают исследования, проведенные в диссертации, большое значение для выбора подходящей модели ослабления радиоволн имеет наличие или отсутствие прямой видимости (ПВ) на трассе. В диссертации разработана процедура определения ПВ.

В некоторых методиках прогноза ослабления радиосигнала необходимо проводить классификацию трассы (или ее частей) по принадлежности к тому или иному климатическому району, поэтому автором предложена процедура такой классификации.

Модели дифракционного ослабления условно можно разделить на две группы: для сферических трасс, то есть таких трасс, на которых происходит ослабление радиосигнала, в том числе и за счет дифракции на сферической поверхности Земли, и модели для трасс, не являющихся сферическими (дифракция на препятствиях). В диссертационной работе впервые предложена процедура, в которой на основе профиля местности проводится определение степени сферичности трассы.

При проектировании зональных сетей необходимо иметь представление о территориальной зоне охвата сети в целом и зонах обслуживания конкретных БС. Ввиду невозможности расчета ослабления, имеющего место для каждой точки предполагаемого местоположения абонентских станций (АС), с одной стороны, и точки установки БС, с другой - расчету должна предшествовать так называемая разметка территории. В ходе процедуры разметки производится разбиение территории на фрагменты, внутри которых уровень сигнала, создаваемый конкретной БС, считается постоянным. В соответствии с этим ослабление на трассе, связывающей данную БС и точки внутри фрагмента территории, также принимается постоянным. Значение ослабления (уровень) присваивается каждому фрагменту по результатам расчета в отсчетной точке профиля, проходящего через фрагмент.

Алгоритм построения радиопокрытия (карты потерь) состоит из двух частей, одна из которых - непосредственное построение совокупности профилей, другая - расчет ослабления для отдельного профиля. Возможно несколько вариантов процедуры построения совокупности профилей. Наиболее распространено радиальное построение указанной совокупности для каждой БС. Недостатком данного метода является то, что при наличии на интересующей территории нескольких БС на каждую точку, на которой предполагается нахождение АС, будет накладываться по одному сектору карты потерь от каждой БС. И размеры, и пространственная ориентация указанных секторов, зависящие от взаимного местоположения АС и БС, в той или иной степени отличаются друг от друга. Следовательно, построенная карта потерь (радиопокрытие) может рассматриваться только как промежуточная, требующая дальнейшей обработки.

Другими недостатками радиального метода построения профилей являются избыточность расчетных точек вблизи БС и одновременно их нехватка на большом удалении от БС. При этом уменьшение шага по азимуту и расстоянию вместе с устранением одного недостатка резко обостряет другой.

Подобных недостатков не возникает при использовании другого подхода к построению совокупности профилей и карты потерь. В качестве фрагментов территории, на которых уровень ослабления сигнала считается постоянным, можно рассматривать квадратные (в метровых или градусных единицах) ячейки сетки с размером стороны от 10 до 250 м.

Данная сетка может выступать отдельным слоем ЦКМ, элементами которой и являются ячейки, каждой из которых соответствует информация об ослаблении на трассах для всех БС.

Упрощенный алгоритм построения радиопокрытия (карты потерь) БС при предложенном подходе в общем виде состоит из следующих пунктов:

- задать высоты подвеса и азимуты антенн БС (приемных и передающих);

- задать размер ячейки сетки;

- поместить в специальный слой ЦКМ сетку с указанным размером ячейки (границы сетки определяются выбранной зоной охвата сети, каждой ячейке соответствует свой идентификационный номер г-1 ,...,и);

- определить координаты всех точек, соответствующих центрам ячеек;

- выделить трассу, соединив точку установки БС и центр ячейки с идентификатором /=1 (рис. 2.1);

- в зависимости от типа ЦММ провести построение профиля местности в соответствии с одной из вышеприведенных процедур;

- в точке 1 рассчитать ослабление (уровень сигнала) в соответствии с выбранной моделью;

- по аналогии построить трассы и рассчитать ослабление (уровень сигнала) для всех последующих точек г (/=2,.

- используя информацию об энергетических характеристиках оборудования рассчитать уровень сигнала для всех точек г (г-1

- каждой ячейке сопоставить фрагмент территории с уровнем ослабления, равным ослаблению в ее центральной точке.

При наличии в ЦММ информации о зданиях и сооружениях и использовании детерминистской модели ослабления можно производить расчет не только в точках центров ячеек, но и в узлах сетки. В этом случае ослабление (уровень сигнала) для каждого фрагмента территории будет вычисляться, как среднее из нескольких значений (четыре узла и центр).

Подобный способ позволяет определенным образом сгладить перепад уровней в соседних ячейках, если те, например, находятся в областях с различной степенью затенения. Такая ситуация часто возникает на территории с высотной застройкой. В этом случае точке, лежащей на профиле, не проходящим через здание, но расположенным вблизи него, будут соответствовать значительно меньшие потери, нежели такой же точке соседнего профиля, проходящего через данное здание. Применение описанного метода увеличит ослабление в точке с

меньшим затенением и, наоборот, уменьшит - в более затененной точке, что соответствует реальной картине распределения уровня сигнала. Кроме того, этот способ призван скомпенсировать отсутствие учета явления боковой дифракции в различных моделях прогноза.

В разделе 3 проводится анализ различных статистических и детерминистских моделей ослабления, применяемых при построении радиопокрытия в СПР и беспроводного доступа.

Приведено теоретическое обоснование модели Окамура-Хата, на основе которого проведен анализ границ и условий ее применимости. Показано, что результаты прогноза по модели хорошо согласуются для коротких городских трасс с результатами, полученными с помощью формул Кирхгофа с геометрооптическим определением «освещенных» отражающих площадок стен зданий и последующим усреднением по входящим в формулу параметрам городской застройки. Таким образом, можно считать, что модель для коротких городских трасс с равномерной равновысотной застройкой хорошо описывает ослабление радиосигнала, образованного в результате однократного рассеяния на стенах зданий, расположенных в непосредственной близости от пункта, погруженного в слой застройки. Приведенное теоретическое обоснование модели позволило разработать детерминистские поправки, вычисляемые на основе ЦММ. Теоретические значения поправок, учитывающие отличие параметров застройки, таких как средняя высота застройки К и среднее расстояние прямой видимости р0', от соответствующих значений для района измерений, выполненных Окаму-ра (г. Токио), могут быть записаны так:

= 20-1^=^, 7’(у0') = 20-1ё(у0,) + 40, (3.1)

где Уо’ = 1/ро’ *

Алгоритмы вычисления поправок в сильной степени зависят от используемого типа ЦММ. В диссертации указанные алгоритмы приведены для рассмотренных типов ЦММ.

В случае, если разность высот БС и застройки мала, влияние кривизны земной поверхности на дифракционные затенения застройкой начинает сказываться на расстояниях порядка нескольких километров. Это обстоятельство может быть учтено путем введения эффективного значения высоты БС, однако такого рода уточнение может быть использовано только при Я < Лг, где йг - дальность радиогоризонта. Полноценный учет дифракции за счет сферичности Земли, может быть осуществлен при использовании формул геометрической теории дифракции. Результатом вычислений должен являться множитель ослабления К Трудность вычисления связана с тем, что оно должно выполняться не только для зоны глубокой тени (дифракции), но и для зоны полутени (промежуточной), а единое выражение для этого отсутствует. Для вычисления /-1 в диссертации разработана специальная процедура, позволяющая избежать разрыва результата на границе двух зон. Для дифракционной зоны получено аналитическое выражение, учитывающее первые два члена разложения множителя ослабления:

20^|) я 201ё|^,|)+ 101е(1 + 2 М соб(А/) + М2), (3.2)

в котором первое слагаемое определяется с помощью известной одночленной формулы (Рек. МСЭ Р.526) и

М = 0.76234г(Г| )ё(У1) ехр(-1.5154 \Х),

А/ = Ли>2(У1) + Ащ(У2)- Ли1, (У[) - Ащ(У2) - 0.874921",

Ли- (У) - 1_0 1864у2 _а2855У +2-78997 для/и = 0

1 \ж[у(т) +у(т-1)-2У]/[у(т)-у(т-1)] дтт>о’

Ач> (У)~\~°-1991>72 “а4743У “03686 длят = 0

2 [я[у(т) + у(т-\)-2У\/\у(т)-у(т-\)\ длят>0’

у{п) = атгпЬт , т = 0,1,2..., где X и ¥ - приведенные расстояние и высота подвеса антенны соответственно, а параметры ат и Ът табулированы.

В УВЧ диапазоне расхождение между значениями, вычисленными с помощью одночленного выражения, и истинными значениями составляет ±1.5 дБ. Применение формулы (3.2) уменьшает погрешность до ±0.2 дБ.

Статистические модели ослабления радиосигнала получены на основе усреднения большого объема экспериментальных данных, суть большинства из них может быть представлена с помощью общего выражения:

Ь = Ш\%Я + К, дБ, (3.3)

которое означает, что ослабление является логарифмической функцией расстояния с экспонентой потерь п плюс некоторый параметр сдвига К. Каждая модель имеет собственный набор величин п и К.

Статистические модели дают удовлетворительный прогноз только при при-

менении на территориях с условиями распространения, схожими с теми, в которых были получены экспериментальные данные для модели. Улучшить качество прогноза можно с помощью калибровки параметров п и К модели для чего в диссертации разработана соответствующая процедура. Приведены примеры калибровки.

Физико-статистическая методология прогноза ослабления весьма привлекательна в отношении трасс в СПР, особенно когда канал является случайным образом изменяющимся во времени из-за движения механизмов, людей или других рассеивателей. В связи с этим подвергнута анализу Рек. МСЭ Р. 1546 как содержащая наиболее востребованную на сегодняшний день модель указанного типа.

Расчет детерминистских поправок, применяемых в модели, рассмотрен с точки зрения использования описанных в диссертации ЦММ, а также в их отсутствии. С целью расширения условий применимости модели, в частности, для учета расположения базовой/передающей антенны ниже уровня подстилающей поверхности разработана соответствующая поправка. Также для поправки, учитывающей расположение приемной/подвижной антенны, приведено теоретическое обоснование, которое позволило провести ее модификацию в зависимости от применяемых при построении профилей ЦММ.

На рис. 3.1 проиллюстрирован физический смысл модифицированной высоты подстилающей поверхности для равнинной местности в предположении, что АС погружена в слой застройки высотой Н, а БС расположена над слоем.

БС

Из рис. 3.1 модифицированная высота определяется так:

Н'= Н -х- Н-а-Хта = Н-а——— = (ЯН - а\) /(7? - а). (3.4)

Л-йг

При а = 15м (одна из усредненных характеристик застройки) это выражение

совпадает с приведенным в Рек. МСЭ Р. 1546. Однако при наличии ЦММ, содержащей информацию о зданиях и сооружениях, это значение, наряду с Н, может быть определено прямо из профиля. Кроме того, нужно учесть, что трасса может не быть плоской и тогда, при наличии затенения рельефом, в (3.4) должна фигурировать вместо высоты БС А, соответствующая приведенная высота препятствия рельефа местности, а анализу должны подвергаться только объекты застройки последнего подынтервала трассы. При этом высоты объектов тоже должны быть скорректированы в соответствии с рельефом.

Для учета указанных обстоятельств в диссертации предложен следующий способ вычисления модифицированной высоты подстилающей поверхности Я' на основе данных о профиле местности(рис. 3.2), содержащем здания и сооружения:

Н'-тях-Н',. (3 5)

вс

Аналитическое выражение для вычисления набора значений Я', записывается следующим образом:

Н', = тах(1, (Ш''-а,[/г, + у0-уек1 ])/(Л-а,)),

Н" =Я--г +1 т“1Ь',.а/И/Л + й2+Лп</) даяЯ>0

1 ' Аг |тш(у,, (Д-а,)|Я|/Д + й, +>>„) дляЯ<0’

Я = й 1+у0-(кг+уек1), где Я, - абсолютная высота / -го объекта застройки на трассе; у, - высота рельефа местности под I -м объектом застройки; у0, у,,^ - высоты рельефа местности в начале и конце трассы при отсутствии затенения рельефом, при наличии затенения рельефом у0- высота рельефа на последнем подинтервале трассы (при этом принимается й[ =0).

Найденное с помощью (3.5) значение Н' используется в расчетах поправки наряду с соответствующим ему значением а,, то есть расстоянием до наиболее затеняющего здания.

Для ЦММ с квартальной застройкой модифицированная высота рассчитывается согласно приведенному в Рек. МСЭ Р.1546 выражению, но при этом параметры Я ил определяются следующим образом:

- при нахождении АС внутри объекта застройки или ее затенении таковым Н определяется высотой объекта или при ее отсутствии - его типом;

- при нахождении АС внутри объекта застройки а определяется типом объекта: 15, 20 и 30 м для городской, пригородной и сельской застройки соответственно;

- при затенении АС объектами застройки (с учетом высоты рельефа под зданиями) а определяется расстоянием до границы последнего затеняющего объекта, которое в расчете ограничивается снизу значениями 15, 20 и 30 м для городской, пригородной и сельской застройки соответственно.

При выводе выражения для параметра дифракции V, входящего в поправку, наряду с модифицированной высотой используются выражения (3.4) и рис. 3.2, с помощью которых определяется угол дифракции:

где/в МГц, остальные величины в метрах.

Выражение для расчета поправки на основе профиля местности, содержащего в явном виде информацию о застройке, следующее:

где Ьв(у) - ослабление при дифракции на полуплоскости.

Кроме того, в диссертации для коротких трасс (менее 1 км) разработана процедура вычисления ослабления, основанная на принципах, заложенных в Рек. МСЭ Р.1546. В результате исчезает нижняя граница применимости модели по расстоянию и, соответственно, значительно расширяются возможности ее практического применения.

В современных условиях высокого городского трафика радиус зоны обслуживания БС составляет несколько сот метров. При распространении на столь коротких трассах радиоволна испытывает воздействие скорее со стороны зданий и деревьев, нежели со стороны неоднородностей рельефа. Таким образом, основной вклад в распространение радиоволн вносит многократная дифракция на крышах зданий.

В настоящее время предложено несколько детерминистских моделей, учитывающих многократную дифракцию на ряде зданий, наиболее известными из которых являются модели Ксиа и Уолфиша-Икегами, положенные в основу

(3.7)

Применяя определение параметраV через угол 0С,„,, получаем:

V = р1л/\т<ЬсЫ1% = 0.08165(#'-й2)т/77а ,

(3.8)

6.03 - Ь0(у) для Ьг < Н' 0 для й2 5 Я'

(3.9)

Рек. МСЭ Р. 1411, и рассмотренные в работе. Согласно этим моделям, ослабление определяется выражением:

где - ослабление в свободном пространстве, 1П5 - описывает ослабление за счет дифракции с крыши соседнего здания на улицу, на которой находится абонентская станция (АС), а также потери при рассеянии; - описывает множественную дифракцию на крышах зданий.

Качество прогноза ослабления зависит от многих факторов. В частности, от того, насколько упрощения и предположения, введенные в модели, применимы к конкретной ситуации. Общими недостатками моделей Ксиа и Уолфи-ша-Икегами являются предположения о равновысотной застройке территории и двусторонней застройке улиц. Кроме того, модели имеют ряд собственных специфических недостатков.

В работе предлагается новая детерминистская модель, которая является симбиозом двух указанных моделей (модифицированная модель). Расчет осуществляется на основании анализа профиля трассы, построенного между БС и

При отсутствии ПВ между станциями устанавливается количество зданий на профиле, которые попадают в пределы первой зоны Френеля, построенной вдоль линии, соединяющей БС и главное затеняющее препятствие на трассе. Здания, попавшие в пределы первой зоны, могут быть идентифицированы, как существенные для формирования поля в точке приема. В соответствии с их количеством вычисляется член формуле (3.10).

Дифракционно-отраженная компонента ослабления представлена в следующем виде:

где 0,' и 02' - углы дифракции и падения соответственно, х - расстояние до главного препятствия, л'- расстояние между дифракционным и отражающим экранами.

Первое слагаемое в фигурных скобках выражения (3.11) отвечает за дифракцию на главном препятствие, второе - описывает поле мнимого источника с амплитудой, пропорциональной коэффициенту отражения от стен для определенных поляризаций волны, значений диэлектрической проницаемости и проводимости строительного материала. Немаловажным фактором является то, что отражающая поверхность зданий не является сплошной, а как правило, имеет некоторый процент оконных блоков. Поскольку необходимая для этого информация неизвестна в большинстве случаев, используется некоторый дополнительный эмпирический множитель в коэффициенте отражения Френеля. В результате отраженная волна ослабляется в среднем на 3-8 дБ.

Многочисленные измерения, проведенные, в том числе и в диссертации, по-

(3.10)

АС.

2 2

(3.11)

называют, что применение формулы ослабления в свободном пространстве для вычисления ослабления при наличии ПВ между БС и АС некорректно и ведет к серьезной недооценке ослабления, которая увеличивается при удалении АС от БС. Всегда следует отличать ситуацию реальной прямой видимости и ее трактовки с помощью профиля, поскольку на нем отражаются только определенные объекты. Столбы освещения, рекламные щиты, объекты инфраструктуры, отдельно стоящие деревья, автотранспорт - информация о таких объектах не представлена ни в одной ЦММ. Между тем они могут создать серьезное затенение антенны АС, находящейся вблизи земной поверхности. В диссертации предложено учитывать ПВ статистически, используя «кривые» напряженности поля Рек. МСЭ Р.1546. С их помощью может быть получено значение ослабления lim Z-1546 -»• Lf I, которое следует использовать вместо Lf . v*-> о j

Поскольку использование мобильной связи в домашних условиях, в офисах и учреждениях стало повсеместным, при ЧТП необходимо рассматривать радиопокрытие, в том числе внутри зданий и сооружений, и, следовательно, нужны модели и методики расчета ослабления при нахождении АС внутри помещений. Модели должны опираться на те же принципы расчета, что и для ситуаций вне зданий, то есть использовать в качестве исходных данных профили местности. При этом на профиле застройка должна, безусловно, содержаться в явном виде. В связи с этим в работе проведены исследования:

- ослабления при проникновении радиоволны внутрь объекта застройки;

-дополнительного ослабления по мере распространения радиосигнала

внутри объекта застройки;

- сквозного прохождения радиоволной объекта застройки.

В качестве базовой модели ослабления принята модель ЕТСИ, согласно которой при наличии ПВ (рис. 3.3а) между фасадом здания, в котором располагается АС, и внешней антенной БС, ослабление рассчитывается с помощью выражения:

^los — Lf + L*. + ^'0 (1— О/S) + та\(/.[, /-2), (3.12)

где Л0=90 - ослабление внешней стеной при нормальном падении (0 = 90°), 4-минимальное ослабление при проникновении в здание.

В отсутствии ПВ (рис. 3,36) ослабление задается выражением

Lnlos = А>« + ’ (3.13)

где 1Ш- ослабление вне здания на уровне улицы hml и

Lh =Z,e+re=90+max(Z1,i3)-G*, (3.14)

А = bP> Li=a(d~ 2)(1 - D/S)2, L} = ad, Gh =(h- kM)Gh. (3.15)

В диссертационной работе на основе проведенных экспериментов уточнены параметры выражений (3.12)-(3.15), которые приведены в табл. 3.1.

Для увеличения верхней границы применимости (3.12), которая установлена ЕТСИ на расстоянии 1 км, вместо ослабления в свободном пространстве hF предложено использовать Z,1546 .

Таблица 3.1

''''--^частота параметр'''—^ 0.95 ГГц 1.85 ГГц 2.12 ГГц

4. ^ 4.5 4.1 5.0

Ц, дБ - - 5.0

£'е=9о> дБ 0 0 0

Gn, дБ/этаж 2.15 1.75 1.65

Gh, дБ/м 0.72 0.58 0.55

Следует также отметить, что в модели ЕТСИ никак не описана пограничная ситуация, когда верхние этажи здания «освещены», а нижние затеняются впереди стоящими зданиями. Прямое применение соответствующих частей модели неизбежно приведет к значительному разрыву на границе света и тени. В диссертации предложено для таких случаев ввести усреднение результатов, полученных при расчете по формулам (3.12) и (3.13).

Применение при расчете ослабления внесенных предложений позволяет снизить среднеквадратическое отклонение (СКО) ошибки прогноза по модели ЕТСИ с 8.7 до 6.6 дБ.

Для анализа «освещенности» зданий разработана специальная процедура, позволяющая выявить наиболее вероятный путь прохождения радиоволны до терминала внутри здания.

Для выявления значимости механизма прохождения радиоволны сквозь здание на формирование поля вне зданий и сооружений в работе проведены соответствующие экспериментальные исследования в диапазоне 950, 1850 МГц. При сопоставлении рассчитанных по дифракционным формулам значений ослабления с измеренными обнаружено значительное превышение первых над последними для случая нахождения АС за освещенными БС фасадами зданий, расположенных на небольшом удалении от БС. Тем самым, можно считать доказанным значимость рассмотренного механизма распространения, учет которого в расчетах должен проводится, например с использованием погонного ос-

лабления, значения которого по результатам эксперимента, варьировались в диапазоне от 2 до 2.4 дБ/м.

В работе отмечается, что во избежание ошибок расчета конечного значения ослабления, следует тщательно анализировать условия распространения радиоволн в месте приема на предмет возможности возникновения рассеяния от близлежащих зданий и сооружений. На частотах выше примерно 100 МГц размеры большинства городских строений во много раз превышают длину волны, что иногда приводит к образованию значительных по уровню рассеянных сигналов даже внутри затененных зон. Количественной оценке уровня сигнала, обусловленного рассеянием, посвящен один из подразделов диссертации.

При расчете необходимо ограничить число потенциальных рассеивателей, чтобы решать дальнейшие задачи путем последовательного перебора. Как правило, наиболее опасные рассеиватели находятся в непосредственной близости от оконечных пунктов. В диссертации разработана процедура поиска потенциальных рассеивателей на основе вычисления расстояния прямой видимости между двумя точками по статистическим характеристикам застройки. Отобранные потенциальные рассеиватели, точнее говоря, их стены, должны быть ориентированы соответствующим образом, чтобы создать рассеянную волну (рис. 3.4). Для проверки затенения стена здания разбивается на участки, например квадраты со стороной 1 м. До каждого из участков должен быть построен профиль местности, с помощью которого далее должно быть оценено наличие ПВ. В общем случае только т участков из п будут участвовать в формировании поля.

Рассеянная часть мощности р!са, связана с мощностью, прошедшей через поверхность р1гат, соотношением

в(х2,у2Л2)

4*1.лЛ)

Рис. 3.4

г(^+(/з)(1-«Иф')2)/10

(3.16)

Распределение р!са1 в пространстве (индикатриса рассеяния) неравномерно и зависит от углов падения ір и наблюдения р, характеристик конструкции.

В работе получено следующее эмпирическое выражение для индикатрисы рассеяния участка поверхности:

ед) = Фщ,2-рЛехр(-р|р|), (3.17)

где ФШ1- модуль коэффициента отражения Френеля, коэффициент р, и показатель р зависят от неровности и электрических характеристик поверхности. Точность расчета с помощью выражения (3.17) проиллюстрирована на рис. 3.5.

угол, град

Рис. 3.5

Мощность, рассеянная стеной здания, определяется с помощью выражения:

Р : сиграс

(4я)

^ П РІгат )^ТТРД/.7^ПРД/.у^ГТРМ/,7^ПРМ;,/ С05 Ф*

(хи + Уъ + 2\г )(*122 + УЛ +

тг(3)ехр(-іі(]г, ,1+1^1))

(3.18)

Рпрд- мощность излучения, С]№№] (СПШ:] ) -коэффициент усиления антенн БС(АС) в направлении на участок стены; 6ПРД(8ПРМ) -суммарное дополнительное ослабление радиосигнала на трассе между БС(АС) и участком стены.

Рассеяние радиоволны на земной поверхности, как правило, не является механизмом распространения, посредством которого осуществляется радиосвязь. Напротив, паразитное рассеяние может привести к ухудшению качества связи или полному ее пропаданию. Таким образом, при проектировании сетей связи данный механизм необходимо учитывать в качестве одного из источников до-

полнительных помех. В основном, это касается сетей фиксированной связи (радиорелейных, спутниковых, абонентского радиодоступа). В диссертации проанализирована методика расчета мощности рассеянного сигнала, приведенная в Рек. МСЭ Б.1096. Выполнен уточняющий вывод соотношений для вычисления элементарной зоны рассеяния, который положен в основу новой версии этой Рекомендации.

Для России, большая часть которой покрыта лесом, вопрос ослабления за счет растительного покрова весьма важен. В связи с этим рассмотрена Рек. МСЭ Р.833, в которой для вычисления дополнительного ослабления при расположении одного из терминалов радиолинии внутри растительного покрова или за ним, предложено следующее расчетное выражение:

А = Ат{ 1-ехр(-сГу/Лт)),дБ, (3.19)

где (1- длина участка трассы, проходящего через лес, м; у-погонное ослабление, (дБ/м); Ат- максимальное ослабление при прохождении через растительность.

В Рек. МСЭ Р.833 приведены типичные значения у, полученные в результате разнообразных измерений в широком диапазоне частот на трассах, проходящих по лесистой местности. Также отмечается, что представленные значения являются приблизительными, усредненными для многих типов леса.

Зависимость Ат от частоты имеет вид

Ат = А'/", дБ, (3.20)

где/в МГц. Входящие в формулу (3.20) параметры А' и а зависят от типа и плотности растительности.

Для увеличения точности расчетов дополнительного ослабления для каждого региона желательно иметь свои значения у, А' и а, поскольку отличия могут быть весьма значительными.

В ходе диссертационного исследования, в целях уточнения параметров модели для растительности средней полосы России, в диапазонах 100, 450, 950, 1850, 2100 МГц проведены экспериментальные измерения в двух лесопарковых зонах Санкт-Петербурга, для которых характерно наличие смешанной хвойнолиственной растительности с высотой 12...16 м, среднее расстояние между деревьями - 2...3 м, плотности -20..10 др./сот.

В результате экспериментов показано хорошее совпадение расчетного и измеренного значений погонного ослабления. В табл. 3.2 для каждой из частот, на которой проводился эксперимент, приведено значение измеренного параметра Ат, которому соответствует максимальное медианное значение дополнительного ослабления среди всех площадок всех трасс измерений. На основе этих значений были рассчитаны параметры выражения (3.19), которые составили А'= 1.37дБ и а = 0.42.

Полученные значения параметров функции максимального ослабления в растительности включены в новую версию Рек. МСЭ Р.833.

Измерения на частоте 950 МГц, проведенные в летний и осенний периоды,

не выявили заметных отличий в ослаблении радиосигнала.

Таблица 3.2

'^“^дастота, МГц параметр^^^^. 105.9 466.475 949.0 1852.2 2117.5

у, дБ/м 0.04 0.12 0.17 0.30 0.34

А,» дБ 9.4 18.0 26.5 29.0 34.1

Полученные автором результаты могут быть использованы при моделировании радиопокрытия различных сетей электросвязи. Однако следует оговорить способ вычисления по ЦММ длины участка трассы, проходящего по лесу. На картах местности (первоисточниках ЦММ) площадные объекты растительности изображаются весьма условно, при этом изображаемое положение кромок леса может отличаться от реального на десятки или сотни метров. Чем более мелкомасштабной является карта, тем менее точным будет описание. В связи с этим рекомендуется при использовании ЦММ, составленных на основе мелкомасштабных карт, не прибегать к вычислениям длины d при расположении терминала внутри объекта, а полагать Л = Лт, что в таких случаях нисколько не снизит точности, но сократит время вычислений.

В Разделе 4 представлены результаты проведенных в ходе диссертационной работы масштабных экспериментальных измерений уровней сигналов БС СПР вдоль 27 трасс, расположенных в нескольких районах Санкт-Петербурга. Измерения проведены для четырех диапазонов частот: 450, 950, 1850 и 2100 МГц. Общее количество точек измерений превысило пять тысяч.

Проведено сопоставление результатов измерений и расчетов по рассмотренному в разделе 3 модельному ряду с привлечением следующих ЦММ:

- GTOP030;

- мелкомасштабная ЦММ (первоисточник - карта масштаба 1:50000);

- крупномасштабная ЦММ (первоисточник - кадастровый план).

В табл. 4.1 приведены среднее значение и СКО ошибки прогноза для различных моделей.

Анализ результатов измерений и расчета.

Разработанная в диссертации методика применения мелкомасштабных ЦММ при расчетах поправок (полученных автором) к модели Окамура-Хата, позволила повысить точность прогноза на 18 трассах, причем для 9 из них точность возрастает значительно. Незначительное ухудшение точности при этом возникает всего на 2 трассах. Применение крупномасштабных ЦММ при расчетах разработанных поправок дало возможность повысить точность модели Окамура-Хата на 17 трассах, причем для 8 из них точность возрастает значительно. Ухудшение точности при этом наблюдается на 4 трассах.

Данные, полученные в ходе измерений, позволили провести калибровку модели Окамура-Хата по разработанному в диссертации алгоритму. В результате для различных территориальных зон Санкт-Петербурга рассчитаны параметры

калибровки (табл. 4.2), которые в большинстве случаев увеличивают точность прогноза по модели.

Ослабление заметно завышается при использовании модели Рек. МСЭ Р.1546 без привлечения ЦММ, а СКО ошибки прогноза для трех трасс превышает 10 дБ, что говорит об отсутствии адекватного учета среды распространения. В связи с этим расчет по модели без применения ЦММ следует проводить скорее в целях оценки верхней границы ослабления, чем для построения радиопокрытия.

Предложенные алгоритмы вычисления поправок с применением ЦММ различных типов при расчетах ослабления по модели Рек. МСЭ Р.1546 позволили значительно увеличить точность прогноза. При этом она заметно возрастает при переходе от мелкомасштабной к крупномасштабной ЦММ. Применение ЦММ в совокупности с процедурой расчета для коротких трасс распространения радиосигнала предоставляет возможность использования Рек. МСЭ Р. 1546 для прогноза ослабления на расстояниях менее 1 км без ущерба для точности.

Наилучшее качество прогноза ослабления среди рассмотренных детерминистских моделей может быть получено с помощью предложенной автором модифицированной модели. Поскольку указанная модель более полно использует информацию о застройке, требование к точности ЦММ, касающееся высотности зданий и сооружений, по сравнению с моделями Ксиа и Уолфиша-Икегами, повышается.

Наибольшее несоответствие экспериментальным данным результатов расчета по детерминистским моделям и модели Рек. МСЭР.1546 наблюдается в тех местах трасс, где ввиду характера застройки решающий вклад в уровень сигнала вносит дифракция на боковых кромках зданий. К сожалению, учесть отмеченный механизм при расчетах ослабления на основе профиля местности не представляется возможным, но скорректировать результат в процессе последующего построения радиопокрытия можно за счет метода, предложенного в разделе 2.

В районах с разновысотной застройкой возможно появление сильных рассеянных сигналов. Данное явление с хорошей точностью описывается с помощью алгоритма вычисления рассеянного сигнала, предложенного в работе.

При высоких требованиях к точности расчета должное внимание необходимо уделять влиянию растительного покрова городской территории на ослабление радиоволн. В связи с этим следует по возможности более точно представлять объекты растительности в ЦММ. Ввиду большой доли хаотичности объектов данного вида, полное их описание не представляется возможным. Поэтому внимание следует обратить, прежде всего, на плановые посадки, какими являются аллеи вдоль дорог, садово-парковые массивы. Использование информации о данных объектах при расчетах может значительно улучшить результаты прогноза ослабления.

Таблица 4.1

№ трассы 1 2 3 4 5 в 7 3 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Ок.-Хата Ср -1.9 10.7 0.8 3.5 6.1 1.5 3.2 -0.7 5.8 6.4 7.5 2.8 1 -0.1 5.4 0.2 3.4 -1.3 1.1 -0.4 -2.5 3.9 0.6 -3.6 2.3 0.9 1.2

(без ЦММ) СКО 9.24 7.65 7.58 6.81 7.03 7.2 7.79 9.76 7.95 7.21 6.85 6.08 5.69 3.43 7.77 7 43 7.21 6 3.76 4.72 3.53 5.39 3.06 5.49 9.9 7.61 5.44

Ок. -Хата Ср -1.3 6.5 -1.1 -0.9 -1.4 -6 -2 -0.9 0.4 4.3 3.3 -1.5 -1.9 -1.4 4.1 -1.1 2.5 -2.5 0.3 -1.7 -4 2.3 -1 -3.3 2.2 0.7 -0.3

(кали 6р.) СКО 9.1 7.22 6.87 6.62 7.7 7.62 8.15 9.61 7.94 6.6 6.37 6.03 6.51 3,48 7.83 7.45 6.92 5.3 3.74 4.75 3.51 5.28 3.06 5.73 10.2 7.2 5.56

Ок.-Хата (мелкомасш т. ЦММ) Ср -6.3 6.5 4.7 4.4 3.1 -1.9 -1 -7.4 6.3 3.4 2.6 1.6 -0.5 -1.7 2 -2.9 1.8 -2.9 0.4 -4 -6.4 -0.3 -3 -5.3 1.1 -2.5 -2.3

СКО 6.91 6.11 6.63 6.4 6.02 6.91 7.65 6.05 6.73 6.12 5.22 5.19 4.53 3.56 7.21 7.06 7.04 5.66 3.76 4.1 3.53 5.52 3.03 5.04 9.34 7.32 5.4

Ок. -Хата Ср -4.8 1.4 -2.4 -1.5 -1.1 -3.4 -3.5 -12 -2.2 -0.8 -1.7 -2.2 -5.2 -5.1 -2.1 -7.4 -2.7 -11 -3.3 -6.2 -7.7 -1.8 -4.4 -8.3 -6.3 -5.3 -5

шт. ЦММ) СКО 6.98 6.19 6.66 6.42 6.87 6.6 7.51 6.01 6.03 6 5.64 5.45 4.64 3.43 7.75 6.24 5 7.22 3.84 4.14 3.67 5.72 3.15 5.46 10.1 5.35 5.31

Р. 1546 (без Ср 5.5 15.9 9.7 10.2 10.7 11.1 12.9 7.1 10.3 12.9 10.9 11.5 10.7 5 10.2 6.7 14.2 10.2 11.6 8.6 2.3 8.4 2.8 5.3 12 9.9 3.8

ЦММ) СКО 10.2 6.99 6,94 6.66 7.39 7.54 7.93 10.4 7.88 6.14 6.12 6.07 6.97 4.4 875 7.66 9.05 8.36 4.45 6.42 3.15 3.89 3.01 5.01 10.3 9.64 7.98

Р. 1546 Ср -3.9 -4.3 -0.8 -0.5 1.6 -1.8 0.5 -3.7 0.9 -2.9 5.5 -4.1 -7.1 -1 3.8 0.2 9,7 5.9 7 0.4 -5.4 1.9 -3.8 -1.4 4.9 3.1 9

т. ЦММ) СКО 9.64 5.5 6.97 5.15 7.82 6.96 7.05 5.45 8.27 6.35 5.45 6.06 5.62 4.23 7.5 7.57 8.79 8.5 4.19 5.98 3.13 3.74 3.1 4.93 9.6 8.99 6.91

Р. 1546 (крупномас шт. ЦММ) Ср -1.8 3 1 1.4 2.3 2.2 5 -0.8 4.5 0.6 4.8 1.7 -1.8 -3 -4.9 -6.4 3.6 -0.4 6 -4 -3.2 -1.9 -4.8 -5.7 -1.1 1.6 -4.2

СКО 6.45 5.68 6.19 5.04 6.7 5.32 6.56 5.38 6.76 6.52 6.53 5.42 5.21 3.58 7.02 5.97 5.89 7.86 5.72 4.92 4.06 5.85 4.71 4.74 7.23 6.41 6.13

Уолфиш- Ср -6.8 1.3 -4.9 -5.2 1.1 -3 -2.4 -8.3 -1.5 -2.3 2.2 1.1 -8 -8 -2 -11 -4.5 -8.7 -3.4 -6.2 -3.4 -2.6 -5.8 -7,4 -5.9 0.3 -7.7

Икегами СКО 8.39 7.14 7.46 5.61 7.62 5.69 6.27 6.33 4.93 7.3 6.12 7.64 6.99 4.25 6.6 6.22 6.15 7,74 4.32 5.93 3.78 7.42 5.89 7.01 9.69 8.04 7.4

Ксиа Ср 3 11.7 2.7 2.3 10 7.7 5.1 -7.3 4.2 7.9 10.7 9.4 2.4 -7.8 -1.5 -9.6 -3.2 -8.6 -2.5 -4.5 -4.1 0.7 -1.9 -3.8 -2.9 -1.4 -5.4

СКО 8.1 5.81 6.92 5.17 6.8 7 6.58 5.07 6.3 6.88 7 7.16 5.17 4.39 831 6.9 4.57 5.45 4.58 4.66 3.91 5.3 3.63 6.55 10.2 6.92 5.21

Модиф. Ср -3.2 1.8 -0.5 0.2 1.8 -3.3 1.4 -4.3 1.8 5.3 5.3 -1.1 -0.8 -6.6 -6.1 -9.5 2.5 -3.8 2.7 -6 -4.4 -5.7 -3.5 -1.8 -3 -1.3 -5.4

модель СКО 5.88 6.15 6.51 5.06 6.82 6.35 5.85 4.27 6.28 5.11 5.61 5.22 4.83 4.45 7.46 5.58 4.93 8.31 4.96 4.21 3.63 4.92 3.8 6.61 9.53 7.94 6.15

Таблица 4.2

450 МГц 950 МГц 1850 МГц 2120 МГц

Большой город Средний город Пригород Большой город Средний город Центр города Средний город Центр города Средний город

К> 5.0 -3.1 -2 0.7 -5.6 0.8 -5.4 -1.5 0

п7 1.1 0.68 1.33 1.2 0.67 1.03 1.03 0.98 1.12

Таким образом, на основании проведенных исследований ослабления сигнала в УВЧ диапазоне можно рекомендовать проводить выбор в паре «Модель ослабления - ЦММ» для территории с застройкой согласно табл. 4.3.

Таблица 4.3

тип местности

испольаЦММ

Со значительными перепадами рельефа'^

Без перепадов рельефа

без ЦММ

Окамура-Хата -

Окамура-Хата4)

с квартальной застройкой

Окамура-Хата

Окамура-Хата ’

с застройкой в виде зданий и сооружений

Рек. МСЭ Р. 15466

Рек. МСЭ Р.1546 для разновысотной застройки

Модиф. модель5' для равновысотной 1 застройки

Примечания:

1) Перепад уровня местности считается значительным, если превышает величину средней высоты застройки в заданном районе.

2) Информация о рельефе может быть получена из матрицы СТОРОЗО.

3) Применяется разработанная поправка на рельеф местности.

4) При наличии экспериментальных данных следует провести калибровку модели. Для Санкт-Петербурга следует воспользоваться полученными в работе результатами (табл. 4.2).

5) Применяются разработанные поправки (3.1).

6) Поправка для коротких городских трасс не применяется.

7) Применяются поправка на высоту АС и, при необходимости, поправка на высоту БС при расположении антенны ниже уровня застройки.

8) Застройка считается равновысотной, если высота основной части составляющих ее объектов отличаются менее чем 20-30%. Оценка проводится для предполагаемой зоны обслуживания конкретной БС.

9) При нахождении АС внутри объекта застройки расчеты проводятся в соответствии алгоритмом раздела 3.

Необходимо дать несколько общих замечаний по расчету:

-при нахождении АС внутри объекта растительности или затенения таковым следует проводить вычисление дополнительного ослабления по модели Рек. Р.833 с уточненными в работе параметрами;

-при установлении с помощью ЦММ прямой видимости между БС и АС следует использовать для расчета ослабления «кривые» напряженности поля Рек. МСЭ Р.1546;

-для зон обслуживания малого радиуса (примерно до 1 км) при наличии в ЦММ информации о зданиях и сооружениях необходимо учитывать возможность образования поля вместе приема за счет прохождения радиоволны сквозь здания и в результате рассеяния.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам исследований, проведенных в рамках данной диссертационной работы, получены следующие результаты и сделаны следующие выводы:

1. Разработана методика расчета коэффициента неготовности радиолинии при воздействии дождей.

2. Впервые разработана аналитическая процедура определения сферично-

ста трассы по профилю местности.

3. Для учета дифракционного множителя ослабления, связанного со сферичностью земной поверхности, разработана специальная процедура вычисления, позволяющая избежать разрыва результата на границе промежуточной и дифракционной зон.

4. Выполнен анализ статистических и детерминистских моделей ослабления с использованием единого подхода к описанию местности с помощью ЦММ.

5. На основании синтеза различных детерминистских моделей ослабления для СПР разработана новая модель, позволяющая получить более точный прогноз.

6. Для модели ослабления зданиями и сооружениями, на основе проведенных экспериментов уточнены параметры, расширена граница применимости по расстоянию, решен вопрос о «полуосвещенных» зданиях.

7. Экспериментально доказана значимость механизма прохождения радиоволны сквозь здание при формировании поля вне зданий и сооружений. Предложен способ учета указанного механизма.

8. Разработана методика оценки уровня сигнала, обусловленного рассеянием, на поверхности здания.

9. Получены соотношения для вычисления элементарной зоны рассеяния земной поверхности, внедренные Рек. МСЭ Р. 1096.

10. Уточнена функциональная зависимость максимального ослабления радиосигнала в растительном покрове.

11. Разработан алгоритм выбора модели ослабления при отсутствии ЦММ, а также при наличии ЦММ определенного типа.

12. Применение разработанных, а также модернизированных в диссертации моделей повышает точность расчета ослабления радиосигнала.

13. Разработанные методики являются аналитическими и доведены до алгоритмов и формул, поэтому расчет может быть полностью автоматизирован.

14. Полученные в работе результаты:

- внедрены в различных государственных стандартах и методиках, а также в Рекомендациях МСЭ;

- использованы при выполнении многих проектов СПР, ЦРРЛ, телевидения и радиовещания;

- применены при создании ПО для проектирования сетей электросвязи.

В Приложении представлены акты внедрения диссертационной работы.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, включенных в Перечень ВАК для докторских диссертаций или находившихся в этом перечне на момент опубликования

1. Василенко Г.О. Обзор методов расчета характеристик радиополя в условиях городской застройки/ Василенко Г.О., Иванов М.А. // Труды учебных заведений связи. -2000. - №166. - С.91-98.

2. Василенко Г.О. Учет дифракции в методиках расчета поля радиоволн в условиях городской застройки для систем подвижной связи/ Василенко Г.О., Иванов М.А.// Труды учебных заведений связи. - 2001. - №167. - С.103-115.

3. Василенко Г.О. Современная методика частотно-территориального планирования систем сотовой связи/ Василенко Г.О., Милютин Е.Р.// Вестник связи.-2000. -№ 2. - С. 16-18.

4. Василенко Г.О. Экспериментальная проверка детерминистских моделей расчета ослабления поля в городе/ Милютин Е.Р., Василенко Г.О. // Радиотехника и электроника. - 2005.-Т.50,-№ 12. - С. 1451-1454.

5. Василенко Г.О. Повышение точности расчета ослабления поля с помощью калибровки и цифровых карт местности / Василенко Г.О., Милютин Е.Р.// Электросвязь. - 2004. - № 2. - С. 38-41.

6. Василенко Г.О. Использование технологий геоинформационных систем для расчета радиопокрытия сотовых систем связи/ Милютин Е.Р., Василенко Г.О. // Вестник связи. - 2003. -№ 9. - С.85-87.

7. Василенко Г.О. Методы расчета напряженности поля дециметровых волн в городе / Милютин Е.Р., Василенко Г.О.// Вестник связи. - 2004. -№ 5. -

С.74-75.

8. Василенко Г.О. Расчет показателей готовности трактов цифровых радиорелейных линий связи/ Антипенко В.А., Василенко Г.О. // Электросвязь. - 2004. -№12. -С. 19-23.

9. Василенко Г.О. Расчет коэффициента неготовности интервала радиорелейной линии связи, обусловленного воздействием дождей/ Антипенко В.А., Василенко Г.О. // Мобильные системы. - 2005. - № 2. -С. 16-20.

10. Василенко Г.О. Математический аппарат для расчета ослабления радиоволн в промежуточной и дифракционной зонах // Радиотехника и электроника. -2008. - Т.53. -№ 2. - С. 213-216.

11. Василенко Г.О. Ослабление радиосигналов при распространении в лесной зоне // Электросвязь. - 2008. - № 11. - С. 44-45.

12. Василенко Г.О. Моделирование ослабления сигналов сетей подвижной связи зданиями и сооружениями// Радиотехника. - 2010. - № 1. - С. 107-112.

13. Василенко Г. О. Экспериментальная проверка методик расчета показателей качества и готовности цифровых радиорелейных линий // Радиотехника. -2011,-№2.-С. 37-42.

Другие публикации

14. Василенко Г. О. Исследование современных методов расчета потерь распространения в радиолиниях дециметрового диапазона, работающих в условиях города. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. СПб, 2002.

15. Василенко Г.О. Методы расчета поля в системах связи дециметрового диапазона/ Милютин Е.Р., Василенко Г.О., Сивере М.А., Волков А.Н., Певцов Н.В.// СПб.: Триада, 2003. -159 с.

16. Василенко Г.О. Расчет показателей качества и готовности цифровых линий связи /Василенко Г.О., Милютин Е.Р.// СПб.: Линк, 2007. -192 с.

17. Василенко Г.О. Риск превышения нормы на коэффициент неготовности радиорелейной линии за длительный период эксплуатации/ Василенко Г.О., Антипенко В.А.// Мобильные телекоммуникации. - 2008. - № 2. - С. 27-29.

18. Василенко Г.О. Принципы частотного планирования в системах подвижной связи и беспроводного радиодоступа с частотным разделением каналов // Мобильные телекоммуникации. - 2008. - № 6. -С. 15-19.

19. Василенко Г.О. Алгоритмы частотного планирования сетей подвижной связи /Овчаренко А.В., Василенко Г.О.// Мобильные телекоммуникации. - 2009.

- № 2. -С. 32-35.

20.Василенко Г.О. Оценка ослабления сигналов сетей подвижной связи на коротких трасах прямой видимости // Электроника: Наука, Технология, Бизнес.

- 2008. - № 4. - С. 72-74.

21.Василенко Г.О. Современные методики расчета ослабления радиоволн в условиях городской застройки/ Василенко Г.О., Иванов М.А.// 55 научнотехническая конференция: Тезисы докладов. СПбГУТ. - СПб., 2001. - № 55. -С.67.

22.Василенко Г.О., Иванов М.А. Учет дифракции в методиках расчета поля радиоволн в условиях городской застройки для систем подвижной связи/ Василенко Г.О., Иванов М.А.//55 научно-техническая конференция: Тезисы докладов. СПбГУТ. - СПб, 2001. - № 55. -С.67-68.

23 .Василенко Г.О. Достоверность информации о заявляемых РЭС, как необходимое условие рационального использования РЧС // Международная конференция «СПЕКТР-2006»: Тезисы докладов. - М., 2006.

24.Василенко Г.О. Принципы частотного планирования в системах подвижной связи и беспроводного радиодоступа //Международный телекоммуникационный симпозиум «Мобильная связь»: Сборник докладов. - СПб., 2007. -

С.68-74.

25.Василенко Г.О. Цифровые радиорелейные линии. Показатели качества и готовности. Методы расчета // Научно-техническая конференция «Физика и технические приложения волновых процессов»: Тезисы докладов. - СПб., 2009.

- С.69.

26.Василенко Г.О., Иванова Т.В. О разработке национального стандарта «Цифровые радиорелейные линии. Показатели качества. Методы расчета» /Василенко Г.О., Иванова Т.В.//62 научно-техническая конференция: Материалы. ГОУВПО СПбГУТ. - СПб., 2010. -С.13-14.

27.Василенко Г.О. Уточнение метода расчета помех в линиях прямой видимости в Рекомендации МСЭ-Р Р.1096// Сборник трудов 65-й научнотехнической конференции СПбНТОРЭС им. А.С. Попова: Тезисы докладов. -СПб., 2010. -С.237-238.

28.Василенко Г.О. Результаты экспериментальных исследований ослабления радиоволн в лесопарковой зоне Санкт-Петербурга //63 научно-техническая конференция: Материалы. ГОУВПО СПбГУТ. - СПб., 2011. -С.19-21.

29.Программное обеспечение для расчета показателей качества цифровых радиорелейных линий (ПО «Эксперт-РРЛ»): свидетельство об офиц. регистра-

ции № 2010612459 / Василенко Г.О., Мельничук В.И.; заявитель и правообладатель ООО «НПК «СвязьСервис». - № 2010610771; заявл. 18.02.2010; зарегистрировано 07.04.2010.

Подписано к печати 01.12.2011.

_______Объем 2 печл. Тираж 80 экз. Зак.______

Тип. СПбГУТ, 191186 СПб, наб. р. Мойки, 61

Перечень условных обозначений.

Введение.

Раздел 1 Влияние атмосферных явлений на распространение радиоволн

1.1 Рефракция.

1.1.1 Основные определения.

1.1.2 Распространение радиоволн в условиях субрефракции.

1.1.3 Распространение радиоволн в условиях повышенной рефракции.

1.1.4 Атмосферная многолучевость.

1.1.5 Тропосферное рассеяние.

1.2 Ослабление в атмосферных газах.

1.3 Ослабление в дождях.

1.3.1 Особенности учета ослабления в дождях при проектировании сетей электросвязи.

1.3.2 Модели, характеризующие статистические распределения интенсивности дождей.

1.3.3 Модели, характеризующие пространственную неравномерность дождя на трассе.

1.3.4 Коэффициент неготовности линии радиосвязи, обусловленный ослаблением в дождях.

1.3.5 Риск превышения нормы на коэффициент неготовности линии радиосвязи за длительный период эксплуатации.

1.3.6 Экспериментальные измерения показателей качества и готовности

ЦРРЛ.

1.4 Ослабление атмосферными образованиями, отличными от дождей.

Выводы.

Раздел 2 Цифровые модели местности и их применение для расчета ослабления радиосигнала

2.1 Способы получения цифровых моделей местности.

2.2 Интерпретация ЦММ при расчете.

2.2.1 Векторные карты.

2.2.2 Матричные карты.

2.3 Построение и анализ профиля местности.

2.3.1 Общие сведения.

2.3.2 Базовые понятия высшей геодезии.

2.3.3 Построение профиля по ЦММ на основе векторной ЦКМ.

2.3.4 Построение профиля по ЦММ на основе матричных данных.

2.3.5 Примеры построения профилей.

2.3.6 Классификация трасс.

2.4 Алгоритм построения радиопокрытия (карты потерь).

Выводы.

Раздел 3 Влияние подстилающей поверхности на распространение радиоволн на наземных трассах

3.1 Постановка задачи выбора моделей для расчета радиопокрытия системы электросвязи.

3.2 Статистическая модель Окамура-Хата для расчета ослабления радиосигнала.

3.2.1 Графики Окамура.

3.2.2 Аппроксимация Хата.

3.2.3 Теоретическое обоснование модели Окамура-Хата.

3.2.4 Применение ЦММ при использовании модели Окамура-Хата.

3.2.5 Увеличение точности прогноза статистической модели посредством калибровки.

3.3 Физико-статистическая модель Рекомендации МСЭ Р.1546.

3.3.1 Модель ослабления и применение ЦММ при расчете.

3.3.2 Алгоритмы расчета ослабления.

3.3.3 Зависимость напряженности поля от местоположения.

3.4 Расчет ослабления радиосигнала детерминистскими методами.

3.4.1 Модель Рекомендации МСЭ Р. 1812.

3.4.2 Модели для коротких городских трасс.

3.5 Моделирование ослабления радиосигналов зданиями и сооружениями.

3.5.1 Ослабление при проникновении внутрь объекта застройки, теория и эксперимент.

3.5.2 Ослабление при распространении внутри объекта застройки.

3.5.3 Сквозное прохождение радиоволны через объекты застройки.

3.6 Определение мощности радиосигнала, рассеянного объектами естественного и искусственного происхождения.

3.6.1 Определение мощности радиосигнала, рассеянного зданиями и сооружениями.

3.6.2 Определение мощности радиосигнала, рассеянного земной поверхностью.

3.7 Моделирование ослабления радиосигналов растительностью.

3.7.1 Статистическая модель ослабления.

3.7.2 Детерминистская модель ослабления.

Выводы.

Раздел 4 Достоверность прогноза ослабления радиосигнала по различным моделям. Алгоритм выбора модели при построении радиопокрытия

4.1 Экспериментальные измерения уровней радиосигналов на наземных трассах.

4.1.1 Трассы измерений.

4.1.2 ЦММ районов измерений.

4.2 Сравнение результатов измерений и расчетов по модели Окамура- 280 Хата

4.3 Сравнение результатов измерений и расчетов по модели 292 Рекомендации Р. 1546.

4.4 Сравнение результатов измерений и расчетов по детерминистским моделям.

4.5 Выбор модели ослабления при построении радиопокрытия.

Выводы.

Возрастающая потребность в передаче мощных потоков информации вызывает появление новых сетей электросвязи. Климатические особенности нашей страны, инфраструктура, особенности развития производства и необходимость в услугах связи обусловливают актуальность строительства сетей на основе радиооборудования.

Рост числа сетей подвижной радиосвязи (СПР) и беспроводных сетей передачи данных порождает рост числа цифровых радиорелейных линий (ЦРРЛ), с помощью которых осуществляется технологическая связь между базовыми станциями (БС).

Развитие и развертывание и систем радиосвязи, работающих в УВЧ и СВЧ диапазонах, поставило перед наукой сложный комплекс задач по исследованию распространения этих волн в различных условиях. Еще большую значимость изучению распространения радиоволн придает все нарастающий дефицит радиочастотного спектра, в условиях которого вновь вводимые РЭС должны эксплуатироваться как можно с меньшим частотным разносом.

Указанные выше обстоятельства обуславливают актуальность исследования вопросов о распространении радиоволн УВЧ и СВЧ диапазонов, среди которых одним из наиболее важных является вопрос о моделях ослабления радиосигнала на различных трассах. У данной научной проблемы имеется множество аспектов. Одним из важнейших является воздействие подстилающей поверхности на распространение радиоволн, кроме того, в СВЧ диапазоне существенный вклад в ослабление радиосигнала вносят атмосферные явления, среди которых наиболее значимым является ослабление в дождях.

В течение многих лет специалистами разных стран разрабатывались модели и методики расчета ослабления радиосигнала в различных условиях и диапазонах частот. Выдающаяся роль в изучении данного вопроса принадлежит Дж. Дейгауту, Й. Окамура, М. Хата, Б.Р. Бину, У. Ли, Т. Тамиру, Т.С. Раппапорту, А. Исимару, и, безусловно, советским ученым Б.А. Введенскому, В.А. Фоку, М.П. Долуханову, В.И. Татарскому, Ф.Г. Бассу, С.М. Рытову. На современном этапе следует выделить работы С.Р. Сондерса, Х.Р. Андерсона, Х.Л. Бертони, X. Ксиа, В.Н. Троицкого, Г.А. Андреева, А.И. Калинина, Ю.В. Лаврентьева, А.Н. Куликова, Г.А. Пономарева, В.Е. Панченко. Многое из работ этих ученых нашло применение в Рекомендациях Международного Союза Электросвязи (МСЭ) и документах Европейского Института Телекоммуникационных Стандартов (ЕТСИ), отечественных нормативных документах.

В современных условиях оценка зон обслуживания БС СПР и показателей качества ЦРРЛ должна производится на основе моделирования создаваемой радиосети на этапе ее проектирования. Результатом такой оценки является частотно-территориальный план (ЧТП) сети, содержащий места установки РЭС, высоты и пространственную ориентацию антенн, системно-технических параметры оборудования.

Для уменьшения капитальных затрат должна осуществляться оптимизация ЧТП, то есть разрабатываться план, обеспечивающий заданную зону обслуживания, емкость сети, требуемое качество обслуживания при минимальном числе базовых станций и минимальном числе используемых частот. Планирование должно обеспечивать соблюдение требований внутрисистемной и межсистемной электромагнитной совместимости(ЭМС) радиосредств. В первом случае обеспечивается ЭМС между РЭС проектируемой сети, во втором - между РЭС проектируемой сети и других систем, работающих в затронутых полосах частот и являющихся потенциальными источниками помех.

Как правило, при подготовке ЧТП используется специализированное программное обеспечение (ПО), которое позволяет на основе заложенных в него климатических и морфологических особенностей местности проводить вычисления характеристик радиосигналов. Таким образом, одной из важнейших задач является создание аналитических моделей ослабления, с помощью которых обеспечивалась бы полная автоматизация расчетов.

Для ЧТП различных сетей электросвязи могут применяться технологии геоинформационных систем, использующих представление информации в виде цифровых моделей местности (ЦММ). Применение ЦММ, в том числе и цифровых карт местности (ЦКМ), при расчетах по различным моделям призвано улучшить качество прогноза, от которого, в свою очередь, зависит качество предоставляемой связи, соблюдение требований внутрисистемной и межсистемной ЭМС, а, так же, возможность повторного использования частот. Однако вычисление любого параметра модели, описывающего местность, требует определенной методики, которая зависит от характеристик применяемой при проектировании ЦММ: типа, разрешения, семантики и т.п. Неправильное использование ЦММ при проектировании способно привести к серьезным ошибкам прогноза ослабления радиосигнала для отдельно взятой РЭС и сети радиосвязи в целом, следствием чего является снижение их технико-экономических показателей и усложнение эксплуатации. Таким образом, актуальной задачей является разработка методики применения ЦММ при построении сетей радиосвязи.

Выбор моделей расчета ослабления при решении различных задач, связанных с проектированием сетей, должен проводится на основе многокритериального анализа, поскольку он, зачастую, полностью определяет конечный результат. От него зависит не только количественное и качественное описание параметров и характеристик сети, полученных в ходе проектирования, но и себестоимость самого проекта сети, поскольку с усложнением модели возникает необходимость привлечения более точных и соответственно более дорогих ЦММ.

Проект сети электросвязи является юридическим документом, таким образом, все его составные части, в том числе, касающиеся расчетов показателей качества сетей и радиопокрытий, должны выполнятся на основе легитимного методического обеспечения. Это обстоятельство налагает соответствующие требования на модели, применяемые при проектировании. По возможности, должны использоваться модели, приведенные в Рекомендациях МСЭ (далее по тексту Рек. МСЭ) и документах ЕТСИ, так как они базируются на достижениях современной науки и имеют экспериментальное подтверждение состоятельности.

Поскольку ни одна из существующих моделей не учитывает всех механизмов и явлений, влияющих на ослабление, необходима разработка алгоритма, который бы позволил осуществлять выбор наиболее подходящей модели для конкретных условий развертывания сети и имеющейся в распоряжении проектировщика ЦММ. При выявлении недостаточной точности модели, в том числе и по причине выхода за границы применимости, необходимо провести ее модификацию, дополнение или разработку новых моделей.

Цель работы - разработка методик прогноза уровней радиосигнала и связанных с ним показателей качества для проектирования сетей электросвязи, на основе существующих и разрабатываемых моделей ослабления, с применением технологий ЦММ.

Для достижения указанной цели в работе выполнены:

• Разработка процедур расчета дополнительного ослабления радиосигнала атмосферными образования (газами, гидрометеорами и т.д.) для линий радиосвязи УВЧ и СВЧ диапазонов.

• Разработка методики прямого расчета коэффициента неготовности трассы, обусловленного воздействием дождей, без использования вспомогательных графических зависимостей и промежуточных пересчетов, вносящих дополнительную погрешность. Экспериментальная проверка методики.

• Разработка алгоритмов построения профилей местности с помощью ЦММ различного типа и разрешения. Количественная оценка погрешности представления информации о местности.

• Разработка процедур классификации трасс на основе профиля местности.

• Разработка алгоритмов построения карты ослабления (радиопокрытия) для БС СПР.

• Исследование границ и условий применимости статистических моделей ослабления радиосигнала в УВЧ диапазоне, на основе изучения их теоретического обоснования.

Разработка детерминистских поправок и технологий их расчета с помощью ЦММ различного разрешения для модели Окамура-Хата.

• Разработка процедуры калибровки статистических моделей на основе выборки экспериментальных данных.

• Расширение условий применимости физико-статистической модели Рек. МСЭР.1546 путем введения дополнительных детерминистских поправок и разработки процедуры расчета ослабления на коротких трассах.

• Анализ существующих и разработка новых детерминистских моделей расчета ослабления радиосигнала.

• Теоретические и экспериментальные исследования:

- ослабления при проникновении радиоволны внутрь объекта застройки;

- дополнительного ослабление по мере распространения радиосигнала внутри объекта застройки;

- сквозного прохождения объекта застройки радиоволной.

Модификация существующих моделей расчета с целью расширения граница их применимости.

• Разработка методики вычисления уровней сигнала, обусловленных рассеянием на объектах естественного и искусственного происхождения.

• Экспериментальное исследование дополнительного ослабления радиосигнала УВЧ диапазона растительным покровом. Уточнение параметров модели Рек. МСЭ Р.833 для растительности средней полосы России.

• Экспериментальные исследования распространения сигнала УВЧ диапазона в условиях города. Анализ точности прогноза ослабления радиосигнала по рассмотренным моделям и разработка, на его основе, алгоритма выбора модели для построения радиопокрытия БС СПР.

Результаты проведенного научного исследования способствуют развитию одного из "Приоритетных направлений развития науки, технологий и техники Российской Федерации": Информационно-телекоммуникационные системы.

При решении поставленных задач использовались методы сопоставительного анализа данных, имитационного моделирования на ЭВМ, теории распространения радиоволн, теории случайных процессов и математической статистики, геометрической и равномерной теорий дифракции, а также натурные измерения уровня сигнала.

Достоверность полученных результатов обеспечивается корректным учетом различных факторов, оказывающих существенное влияние на результаты прогноза, применением физических и математических моделей адекватных исследуемым проблемам распространения радиоволн, и подтверждается данными эксперимента.

Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждались на:

-55-й, 62-й, 63-й научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов, 2001, 2010, 2011 гг., С.Петербург;

-Международной конференции "СПЕКТР-2006", г.Москва;

-Международном телекоммуникационном симпозиуме "Мобильная связь", 2007 г., С.Петербург;

-Научно-технической конференции "Физика и технические приложения волновых процессов", 2009 г., С.Петербург;

-65-й научно-технической конференции СПбНТОРЭС им. A.C. Попова, 2010 г., С.Петербург;

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 29 работах, в числе которых 17 научных статей, из них 13 в периодических изданиях, находящихся в перечне ВАК или находившихся в этом перечне на момент опубликования, одно свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, две монографии [2,3].

Предложенная в диссертации модель интенсивности дождей использована в нормативном документе ГКРЧ РФ "Методика расчёта электромагнитной совместимости земных станций фиксированной спутниковой службы и радиорелейных станций фиксированной службы гражданского назначения в полосах частот совместного использования от 1 ГГц до 40 ГГц". Указанная методика разработана при личном участии автора в соответствии с Комплексной программой работ по исследованию вопросов использования радиочастотного спектра, одобренной решением ГКРЧ от 04.04.2005 № 0505-03-001. Методика является составной частью методической базы расчетов параметров электромагнитной совместимости РЭС при решении радиочастотными органами задач частотных присвоений.

Научно-прикладные результаты диссертационной работы использованы при разработке Национального Стандарта Российской Федерации ГОСТ Р 53363-2009 "Цифровые радиорелейные линии. Показатели качества. Методы расчета". Методы расчета, установленные в стандарте, в том числе и разработанный диссертантом метод расчета коэффициента неготовности ЦРРЛ, применяют на стадиях технико-экономического обоснования и рабочего проектирования при строительстве ЦРРЛ.

Разработанные в диссертации:

- методика расчета ослабления радиосигнала при его рассеянии зданиями и сооружениями;

- методика оценки ослабления радиосигнала при его проникновении в здания и сооружения;

- уточненная модель ослабления радиосигнала растительным покровом;

- модифицированные модели затенения рельефом местности и искусственными сооружениями; внедрены, при активном участии автора, в научно-исследовательской работе "Старт-08-ГУТ", выполненной в интересах Государственного научно-исследовательского института проблем технической защиты информации Федеральной службы по техническому и экспортному контролю.

Отдельные результаты диссертационной работы использованы при разработке документа: "Методика построения модифицированного частотно-территориального плана наземного цифрового вещания в Российской Федерации с учетом ограничений Минобороны России и ФСО России". Методика разработана автором в рамках работ по формированию и согласованию модифицированного частотно-территориального плана наземного цифрового вещания Российской Федерации (Распоряжение Правительства Российской Федерации от 25.05.2004 №706-р).

На основании проведенных в диссертации исследований внесены изменения в Рек. МСЭ Р.833 и Р. 1096.

Основные теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы во многих проектах СПР и ЦРРЛ.

Представленные в диссертации основные научные положения, теоретические выводы и рекомендации получены автором самостоятельно. В работах, которые опубликованы с соавторами, соискателю принадлежит основная роль в постановке и решении задач, в обобщении полученных результатов, их реализации и внедрении.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка и приложения.

Выводы

В Разделе представлены результаты проведенных в ходе диссертационной работы масштабных экспериментальных измерений уровней сигналов базовых станций СПР вдоль 27 трасс, расположенных в нескольких районах Санкт-Петербурга. Измерения проведены для четырех диапазонов частот: 450, 950, 1850 и 2100 МГц. Общее количество точек измерений превысило пять тысяч.

Проведено сопоставление результатов измерений и расчетов по рассмотренному в Разделе 3 модельному ряду с привлечением различных типов ЦММ для рассматриваемой местности. Ниже приведены выводы, полученные в результате анализа.

1. Разработанная в диссертации технология применения ЦММ, содержащих квартальную застройку, при расчетах поправок(полученных в том числе автором) к модели Окамура-Хата, позволяет повысить точность прогноза на 18 трассах, причем для 9 из них точность возрастает значительно. Незначительное ухудшение точности при этом возникает всего на 2 трассах.

Применения ЦММ, содержащих здания и сооружения, при расчетах разработанных поправок позволяет повысить точность модели Окамура-Хата на 17 трассах, причем для 8 из них точность возрастает значительно. Ухудшение точности при этом наблюдается на 4 трассах.

Для модели Окамура-Хата прослеживается тенденция уменьшения выгоды (с точки зрения увеличения точности) от использования ЦММ с увеличением частоты, что связано, прежде всего, с усложнением механизма образования поля вместе приема.

Данные, полученные в ходе измерений, позволили провести калибровку модели Окамура-Хата по разработанному в диссертации алгоритму. В результате для различных территориальных зон Санкт-Петербурга получены параметры калибровки, которые в большинстве случаев позволяют увеличить точность прогноза по модели.

2. При сравнении экспериментальных данных и результатов расчета по модели Рек.МСЭ Р. 1546 без привлечения ЦММ обнаружено серьезные расхождения в полученных значениях ослабления. Ослабление на трассах заметно завышается, а среднеквадратическое отклонение ошибки прогноза для трех трасс превышает 10 дБ, что говорит об отсутствии адекватного учета среды распространения. Причиной такой грубой оценки является использование детерминистских поправок без конкретной информации о местности. В связи с этим расчет по модели без применения ЦММ следует проводить скорее в целях оценки верхней границы ослабления, чем для построения радиопокрытия.

Предложенная в диссертации технология применения ЦММ различных типов при расчетах ослабления по модели Рек. МСЭР.1546, а также использование видоизмененных алгоритмов вычисления поправок, позволяет значительно увеличить точность прогноза. При этом она заметно возрастает при переходе о мелкомасштабной к крупномасштабной ЦММ. Так, СКО ошибки от трассы к трассе изменяется для мелкомасштабной ЦКМ от 3.1 до 9.6 дБ, а для крупномасштабной от 3.7 до 7.8 дБ. Также сокращается диапазон изменения средней ошибки прогноза.

Указанные обстоятельства позволяют говорить о следующем: разработанные в диссертации методики применения ЦММ различных масштабов являются весьма эффективными и, даже более того, совершенно необходимыми при использовании модели Рек. МСЭ Р. 1546; применение ЦММ в совокупности с алгоритмом расчета для коротких трасс распространения радиосигнала предоставляет возможность использования Рек. МСЭ Р. 1546 для прогноза ослабления на расстояниях менее 1 км, без ущерба для точности прогноза.

3. Наилучшее качество прогноза ослабления среди рассмотренных детерминистских моделей может быть получено с помощью предложенной автором модифицированной модели. Согласно анализу результатов расчета посредством данной модели можно получить результат, который наиболее приближен к экспериментальным данным.

Поскольку предложенная модель более полно использует информацию, представленную на карте, требование к точности карты, касающейся высотности зданий, по сравнению с моделями Ксиа и Уолфиша-Икегами повышается. Вместе с тем уточнение картографической информации дает гораздо более значимое увеличение точности прогноза при использовании модифицированной модели в сравнении с теми же моделями.

Так как в моделях Ксиа и Уолфиша-Икегами используется средняя высота зданий на территории расположения трассы, то в значительном проценте мест, в которых высота затеняющих объектов отличается от принятой средней величины, происходит серьезное отклонение вычисленного значения ослабления от экспериментальных измерений. Особенно сильно данное обстоятельство сказывается в условиях разновысотной застройки.

Кроме того, использование информации об ориентации улиц в модели Уолфиша-Икегами является ее недостатком по ряду причин:

- требование составления дополнительного слоя ЦММ;

- возможность неоднозначной трактовки поправки на ориентацию улиц в местах их пересечения;

- сложность вычисления величины поправки для внутриквартальных территорий.

Так же существенное значение имеет тот факт, что во многих местах территорий, где поле определяется волной, дифрагирующей на крышах затеняющих зданий, данная поправка будет оказывать отрицательное, с точки зрения прогноза ослабления, воздействие. Это обстоятельство может быть обусловлено несовпадением ориентации улицы и затеняющего препятствия.

4. Наибольшее несоответствие экспериментальным данным результатов расчета по детерминистским моделям и модели Рек. МСЭ Р. 1546 наблюдается в тех местах трасс, где ввиду характера застройки наибольший вклад в уровень сигнала вносит дифракция на боковых кромках зданий. К сожалению, учесть отмеченный механизм при расчетах ослабления на основе профиля местности не представляется возможным, но скорректировать результат в процессе последующего построения радиопокрытия можно за счет предложенного в подразделе 2.4 алгоритма.

5. Наряду с явлением боковой дифракции, в районах с разновысотной застройкой возможно появление сильных рассеянных сигналов. Данное явление с хорошей точностью описывается с помощью методики вычисления рассеянного сигнала, предложенного в пункте 3.6.1.

6. При высоких требованиях к точности расчета должное внимание необходимо уделять влиянию растительного покрова городской территории на ослабление радиоволн. В связи с этим следует по возможности более точно представлять объекты растительности в ЦММ. Ввиду большой доли хаотичности объектов данного вида, полное их описание не представляется возможным. Поэтому внимание следует обратить, прежде всего, на плановые посадки, какими являются аллеи вдоль дорог, садово-парковые массивы. Использование информации о данных объектах при расчетах может значительно улучшить результаты прогноза ослабления.

На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований ослабления сигнала в УВЧ диапазоне в диссертации разработаны рекомендации по выбору модели расчета при отсутствии ЦММ, а также при наличии ЦММ определенного типа.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные итоги работы заключаются в следующем:

• Разработана методика расчета коэффициента неготовности радиолинии при воздействии дождей.

• Проведенное исследование требований по точности, предъявляемых при изготовлении ЦКМ различного масштаба, позволяет не только выявить основные источники погрешностей прогноза ослабления радиоволн, связанных с описанием местности, но и оценить их количественно.

• Впервые разработана, полностью аналитическая процедура определения сферичность трассы по профилю местности, что позволяет проводить выбор соответствующих моделей расчета ослабления.

• Для учета дифракционного множителя ослабления, связанного со сферичностью земной поверхности, разработан алгоритм вычисления, позволяющая избежать разрыва результата на границе промежуточной и дифракционной зон. Для дифракционной зоны получено аналитическое выражение, учитывающее первые два члена разложения, что увеличивает точность расчета по сравнению с широко известной одночленной формулой, особенно вблизи радиогоризонта.

• Выполнен анализ статистических и детерминистских методов вычисления ослабления для различных трасс с использованием единого подхода к описанию местности с помощью ЦММ.

• Проведена, в том числе и экспериментальная, оценка точности расчета дифракционного ослабления по модели Дейгаута, принятой в качестве базового метода в методике Рек. МСЭ Р. 1812. Определены условия применимости модели, которые серьезно ограничивают ее использование при расчете ослабления на трассах, характерных для СПР. Выявлен ряд существенных недостатков методики в процедурах расчета результирующего ослабления.

• На основании синтеза различных детерминистских моделей расчета ослабления для СПР разработана новая модель, позволяющая получить более точный прогноз ослабления сигнала.

• Предложен метод оценки ослабления радиоволны в условиях прямой видимости на городских трассах, поскольку формальное применение всех вышеизложенных моделей в указанной ситуации может привести к серьезным ошибкам (как правило, недооценке) прогноза ослабления

• Для используемой в качестве базовой модели ослабления зданиями и сооружениями модели ЕТСИ:

- на основе проведенных экспериментов уточнены параметры для диапазона 950, 1850, 2100 МГц;

- расширена граница применимости модели по расстоянию;

- решен вопрос о "полуосвещенных" зданиях.

Для анализа "освещенности" здания разработана специальная процедура, позволяющая выявить наиболее вероятный путь прохождения радиоволны до терминала внутри здания.

• Экспериментально доказана значимость механизма прохождения сквозь здание радиоволны при формировании поля вне зданий и сооружений. Предложен способ учета указанного механизма.

• Разработана методика количественной оценки уровня сигнала, обусловленного рассеянием, на поверхности здания, при этом:

- введена процедура обнаружения потенциальных отражателей, позволяющая на начальном этапе расчетов значительно снизить круг их поиска;

- предложен способ расчета доли рассеянной мощности падающей на объект застройки;

- определена функциональная зависимость индикатрисы рассеяния от угла наблюдения.

• Выполнен уточняющий вывод соотношений для вычисления элементарной зоны рассеяния в Рек. МСЭ Р. 1096, который положен в основу новой версии этой Рекомендации.

• Проведено уточнение функциональной зависимости максимального ослабления радиосигнала в растительном покрове.

• На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований ослабления сигнала в УВЧ диапазоне разработан алгоритм выбора модели расчета при отсутствии ЦММ, а также при наличии ЦММ определенного типа.

Таким образом,

1) Разработанные в диссертации алгоритмы, методики и модели позволяют эффективно, на основе системного подхода, решать задачи, возникающие при проектировании сетей электросвязи.

2) Применение разработанных, а также модернизированных в диссертации моделей повышает точность расчета ослабления радиосигнала.

3) Проведенные исследования позволяют провести выбор наиболее приемлемого сочетания "Модель ослабления - ЦММ". что повышает технико-экономическую эффективность проектируемых сетей и одновременно снижает стоимость проекта.

4) Разработанные методики являются аналитическими и доведены до алгоритмов и формул, поэтому расчет может быть полностью автоматизирован.

5) Полученные в работе результаты: внедрены в различных государственных Стандартах и Методиках, а так же Рекомендациях МСЭ; использованы при выполнении многих проектов СПР, ЦРРЛ, телевидения и радиовещания; применены при создании ПО для проектирования сетей электросвязи.

1. Василенко Г. О. Исследование современных методов расчета потерь распространения в радиолиниях дециметрового диапазона, работающих в условиях города. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. СПб, 2002.

2. Василенко Г. О., Милютин Е.Р., Сивере М.А и др. Методы расчета поля в системах связи дециметрового диапазона. СПб.: Триада, 2003.

3. Василенко Г.О., Милютин Е.Р. Расчет показателей качества и готовности цифровых линий связи. СПб.: Линк, 2007.

4. Каменский Н.Н., Модель A.M., Надененко Л.В. и др. Справочник по радиорелейной связи/ Под ред. С.В. Бородича. М.; Радио и связь, 1981.

5. Справочник по радиометеорологии. МСЭ., Бюро Радиосвязи, Женева, 1996 г.

6. Бин Б.Р., Даттон Е.Д. Радиометеорология. Л.: Гидрометеоиздат, 1971.

7. ITU-R Recommendation Р.369-6. Reference atmosphere for refraction.

8. ITU-R Recommendation P.453-9.The radio refractive index: its formula and refractivitydata.

9. ITU-R Recommendation P.l 144. Guide to the application of the propagation methods of Radio-communication StudyGroup 3.

10. Pickard G.W., Stetson H.T. Comparison of tropospheric receiption J. Atmos.Terrest.Phys., 1, 1959, pp 32-36.

11. Gray R.E. The refractive index of atmosphere as a factor in tropospheric propagation far beyond the horison. Elec. Commun., 36, № 1, 1959, p. 60.

12. Norton K.A. Point-to-point radio relaying via the scatter mode of tropospheric propagation. IRE Trans., Commun. Syst., mar. 1956, pp. 39-49.

13. Bean B.R. and others. A world atlas of atmospheric radio refractivity. ESSA Monograph I, U.S. Government Printing Office, Washington. 1966.

14. Троицкий B.H., Петрушко Ю.И. Распространение УКВ над морем // Электросвязь. -1989.-№ 5. С. 23-28.

15. Kaylor R.L. A statistical study of selective fading of super-high freguency radio signals // Bell Sys. Tech. Journal.- 1953. -V.32. pp. 1187-1202.

16. Sasaki O., Akiyama T. Multipath delay characteristics on line-of-sight radio systems // IEEE Trans. Comm. 1979. - V. 27.-№ 12. pp. 1876-1886.

17. Калинин А.И. Статистические распределения глубины замираний на интервалах РРЛ с гладкими профилями// Труды НИИР. 1992. С. 59.

18. Grunberger G.K. Fn improved two-ray model providing a new basis for outage prediction. Europ. conf. on radio-relay systems. Padua. 1989.

19. Цифровые радиорелейные системы. Справочное пособие. МСЭ., Бюро Радиосвязи, Женева, 1999 г.

20. ITU-R Recommendation Р.530-12. Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial line-of-sight systems.

21. ITU-R Recommendation F.1093. Effects of multipath propagation on the design and operation of line-of-sight digital fixed wireless systems.

22. ГОСТ P 53363-2009. Цифровые радиорелейные линии. Показатели качества. Методы расчета.

23. Дальнее тропосферное распространение ультракоротких волн/ Под ред. Б.А. Введенского и др. М.; Сов. радио, 1965.

24. Методика расчета уровней мешающих сигналов в полосе частот 400 МГц 20 ГГц. М.: ГКРЧ СССР, 1980.

25. Методика расчета статистических характеристик мешающих сигналов в диапазоне 60 МГц 40 ГГц для географических и климатических условий различных регионов России. НИР-'Помеха-2". М.: 1996.

26. Методика расчёта электромагнитной совместимости земных станций фиксированной спутниковой службы и радиорелейных станций фиксированной службы гражданского назначения в полосах частот совместного использования от 1 ГГц до 40 ГГц. М.: ГКРЧ РФ, 2005.

27. Отчеты МККР, отчет 719-3, 1990.

28. ITU-R Recommendation Р. 676-6. Attenuation by atmospheric gases.

29. Новый аэроклиматический справочник пограничного слоя атмосферы над СССР. -JL: Гидрометеоиздат, 1985.

30. Антипенко В.А., Василенко Г. О. Расчет показателей готовности трактов цифровых радиорелейных линий связи // Электросвязь. 2004. - № 12. С. 19-23.

31. Методика расчета трасс аналоговых и цифровых PPJI прямой видимости. Т. 1, 2. НИИР. М., 1987.

32. ITU-R Recommendation Р. 837 -1-5. Characteristics of precipitation for propagation modeling.

33. ITU-R Recommendation P.620-5. Propagation date required for the evalution of coordination distances in the frequency range 100 MHz to 105 GHz.

34. Бородин C.B. ЭМС наземных и космических радиослужб. Критерии, условия и расчет. М.: Радио и связь, 1990 г.

35. Заключительный отчет о НИР «Исследование условий распространения электромагнитных волн в диапазоне частот выше 10 ГГц. Шифр «Луч», Москва, НИИР. 1974 г.

36. Калинин А.И. Распространение радиоволн на трассах наземных и космических радиолиний. М.: Связь, 1979 г.

37. Handbook. Digital Radio-Relay Systems. Radiocommunication Bureau, Geneva. 1986 r.

38. И. Хенне, П. Торвальдсен. Проектирование радиорелейных линий прямой видимости. Nera Telecommunications, 1994 г.

39. ITU-R Recommendation Р.841-4. Conversion of annual statistics to worst-month statistics.

40. ITU-R Recommendation P.678-1. Characterization of the natural variability of propagation phenomena.

41. ITU-R Recommendation P.838-2. Specific attenuation model for rain of use in prediction methods.

42. Справочник по специальным функциям. / Под ред. М.А. Абрамовица и И. Стиган. Перевод с англ., М.: Наука, 1979.

43. Антипенко В.А., Василенко Г. О. Расчет коэффициента неготовности интервала радиорелейной линии связи, обусловленного воздействием дождей // Мобильные системы. -2005. -№ 2. С. 16-20.

44. Василенко Г. О., Антипенко В.А. Риск превышения нормы на коэффициент неготовности радиорелейной линии за длительный период эксплуатации // Мобильные телекоммуникации. 2008. - № 2. С. 27-29.

45. Отчеты МККР, отчет 723-3, 1990.

46. Influence of the Atmosphere on Earth-Satellite Radio Propagation at Frequencies Above 10 GHz: Statistical properties of attenuation due to rain. COST-Project 205-Report EUR 9923 EN.

47. Василенко Г. О. Экспериментальная проверка методик расчета показателей качества и готовности цифровых радиорелейных линий // Радиотехника. 2011. - № 2. С. 37-42.

48. Калинин А.И. Влияние частотной селективности интерференционных замираний на трассах с пересеченными профилями на устойчивость работы цифровых PPJI// Электросвязь. 1996.-№ 10.

49. Калинин А.И. Влияние частотной селективности интерференционных замираний на трассах с гладкими профилями на устойчивость работы цифровых PPJ1// Электросвязь. — 1998.-№3.

50. Надененко JI.В., Святогор В.В. Длительность замираний сигнала на интервалах радиорелейных линий прямой видимости// Электросвязь. 1972. - № 5.

51. Раков А.И., Аширов В.К. Надежность и устойчивость стволов PPJ1// Электросвязь. -1985,-№7.

52. Отчеты МККР, отчет 721-3, 1990.

53. Куликов А.Н., Лаврентьев Ю.В., Пономарев Г.А. и др. //Итоги науки и техники. Радиотехника. 1991. Т.42.

54. Misme P. Experimental sudy of EHF propagation in the 5 and 3 mm bands // Ant. des. Telecomm.- 1966. V. 21. -№ 1-2. PP. 226-234.

55. Takada M., Nakamura S. Attenuation of 11 Gc Waves by Wet Snow // Rev. Elec. Comm. Labs.- 1966. V. 14. -№ 1-2. PP. 347-358.

56. Надененко Л.В., Святогор В.В. Исследование влияния осадков на устойчивость сигнала в диапазоне 12 ГГц// Электросвязь. 1974. - № 12.

57. Debrunner W.E. The prediction of rain attenuation statistics // Ant. des. Telecomm.- 1980. -V. 35.-№l.PP. 1-12.

58. Яременко Ю.И., Милютин E.P., Законы распределения горизонтальной прозрачности атмосферы в континентальных и приморских районах// Изв. АН СССР: ФАО. -1988.-т.24,-№2.-С. 198-204.

59. ITU-R Recommendation Р.840-3. Attenuation due to clouds and fog.

60. Ansari A.J., Evans B.G. Microwave propagation in sand and dust storms // IEE Proc.-1982. V. 129. -Part F.-№ 5. pp. 315-322.

61. ГОСТ P 52440-2005 Модели местности цифровые. Общие требования.

62. Морозов В.П. Курс сфероидической геодезии. М., Недра, 1979.

63. ГОСТ Р 51608-2000 Карты цифровые топографические. Требования к качеству.

64. Jarvis A., H.I. Reuter, A. Nelson, E. Guevara, 2006, Hole-filled seamless SRTM data V3, International Centre for Tropical Agriculture (CIAT), http://srtm.csi.cgiar.org/

65. GTOP030 Documentation. U.S. Geological Survey's EROS Data Center.

66. Performance specification digital terrain elevation data. U.S. National Imagery and Mapping Agency.

67. Бычков С. Г. Методы обработки и интерпретации высокоточных гравиметрических наблюдений при решении геологических задач. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук. Пермь. 2010

68. Молоденский М.С., Еремеев В.Ф., Юркина М.И. Методы изучения внешнего гравитационного поля Земли. М., Геодезиздат, 1960.

69. Мориц Г. Современная физическая геодезия. М., Недра, 1983.

70. Пеллинен Л.П. Высшая геодезия. М., Недра, 1978.

71. Баранов В.Н., Бойко Е.Г. и др. Космическая геодезия. М., Недра, 1989.

72. ГОСТ Р 51794-2008 Глобальные навигационные спутниковые системы. Системы координат. Методы преобразований координат определяемых точек.

73. Дьяков Б.Н. Геодезия. Общий курс. Электронная версия учебного пособия. СГГА,2002.

74. Ликонцев Д. Н. Влияние особенностей распространения радиоволн метрового диапазона в условиях крупного города на работу систем цифрового радиовещания. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. СПб, 1992.

75. ITU-R Recommendation Р. 1546-4. Method for point-to-area predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3 000 MHz.

76. ITU-R Recommendation P.526-10. Propagation by diffraction.

77. В. Ю. Бабков, M. А. Вознюк, П.А. Михайлов. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирование. СПбГУТ. СПб, 2000.

78. Василенко Г.О., Милютин Е.Р. Современная методика частотно-территориального планирования систем сотовой связи // Вестник связи. 2000. -№ 2. - С. 16-18.

79. Милютин Е.Р., Василенко Г.О. Использование технологий геоинформационных систем для расчета радиопокрытия сотовых систем связи // Вестник связи. 2003. -№ 9. -С.85-87.

80. Saunders S. R. Antennas and propagation for wireless communication systems.- Wiley, New York, 1999.

81. Яременко Ю.И. Особенности использования различных линий передачи в сетях доступа // Информост: Радиоэлектроника и Телекоммуникации.- 2005,- № 2. -с. 40-43.

82. Okumura J. et al. Field strength and its variability in VHF and UHF land mobile radio service // Rev. Inst. Elec. Eng. 1968. - V. 16. - № 9-10, pp. 825-873.

83. Hata M. Empirical formula for propagation loss in land mobile services // IEEE Trans. Vehicular Technology. 1980. - V. 29. -№ 3.

84. Отчеты MKKP, отчет 567-4, 1990.

85. Управление радиочастотным спектром и электромагнитная совместимость радиосистем. Учебн. пособие / Под. ред. д.т.н., проф. М.А. Быховского. М.: Эко-Трендз, 2006.

86. ERC СЕРТ Report 68. Monte Carlo simulation methodology for the use in sharing andcompatibility studies between different radio services or systems. 2000.

87. Digital mobile radio towards future generation systems. COST-Project 231 Final Report.

88. Пономарев Г.А., Куликов A,M., Тельпуховский Е.Д. Распространение УКВ в городе. Томск., МП «Раско». 1991.

89. Распространение ультракоротких радиоволн. Под ред. Шиллерова Б.А. М.: Сов. радио, 1954.

90. Василенко Г.О. Достоверность информации о заявляемых РЭС, как необходимое условие рационального использования РЧС // Международная конференция "СПЕКТР-2006" / Тезисы докладов. М, 2006.

91. Василенко Г.О. Математический аппарат для расчета ослабления радиоволн в промежуточной и дифракционной зонах // Радиотехника и электроника. 2008. - Т.53. -№ 2. - С.213-216.

92. Калинин А.И. Статистические распределения глубины замираний на интервалах PPJ1 с гладкими профилями// Труды НИИР. 1992. - С. 59

93. Kozono S., Watanabe К. Influence of environmental buildings on UHF land mobile radio propagation. //IEEE Trans. Comm. 1977. - V. 25.-№ 10. pp. 1133-1143.

94. Василенко Г.О., Милютин E.P. Повышение точности расчета ослабления поля с помощью калибровки и цифровых карт местности // Электросвязь. 2004. - № 2. С. 38-41.

95. Medeisis A. Adaptation of the universal propagation prediction models to address the specific propagation conditions and the needs of spectrum managers // IEEE AP 2000, Millenium Conf. on, 9-14 April 2000, Davos.'

96. Lee W.Y. Mobile communications design fundamentals.- McGraw Hill, N. Y.- 1995.

97. Панченко B.E. и др. Сочетание детерминистских и статистических методов расчета радиополя в городских условиях // Электросвязь. 1998. - 4,- С. 31-33.

98. ITU-R Recommendation Р.370-7. VHF and UHF propagation curves for the frequency range from 30 MHz to 1 000 MHz

99. Василенко Г.О. Оценка ослабления сигналов сетей подвижной связи на коротких трасах прямой видимости // Электроника: Наука, Технология, Бизнес. 2008. - № 4. С. 72-74.

100. Милютин Е.Р., Василенко Г.О. Экспериментальная проверка детерминистских моделей расчета ослабления поля в городе // Радиотехника и электроника. 2005. - Т.50.- -№ 12. - С.1451-1454.

101. ITU-R Recommendation Р.1812-1. A path-specific propagation prediction method for point-to-area terrestrial services in the VHF and UHF bands.

102. Deygout J. Multiple knife-edge diffraction of microwaves // IEEE Trans. Ant. Propag. -1966. V. 14. -№4.

103. Epstein J., Peterson Donald W. An experimental study of wave propagation at 850 Mc. // Proc. IRE. 1953,- V. 41.-№5.

104. Giovanelli C.L. An analysism of simplified solutions for multiple knife-edge diffraction // IEEE Trans. Ant. Propag. 1984. - V. 32. -№ 3

105. Ding. Prediction of hilly terrain diffraction loss experienced by microwaves // IEEE Int. Conf. Commun.-N.Y.-1992.-V.6.

106. Causebrook J.H. Medium wave propagation in built-up area // Proc. IRE. 1978. - V. 125. -№ 9.

107. Millington G. et al. Double knife-edge diffraction in field strength predictions // Proc. IRE. 1962.-V. 109. -№ 16.

108. Ikegami F. et al. Theoretical prediction of mean field strength on urban mobile radio // IEEE Trans. Ant. Propag. 1991. - V. 39. -№ 3.

109. Xia H.H. A simplified analytical model for predicting path loss in urban and suburban environments // IEEE Trans. Veh. Technol. 1997. - V. 46. -№ 4.

110. Bertoni H.L. Diffraction of cylindrical and plan waves by an array of absorbing half screens // IEEE Trans. Ant. Propag. 1988. - V. 40. -№ 2.

111. Boersma J. Computation of Fresnel integrals // Math. Comput. 1960. - V. 14.

112. Walfish J. and Bertoni H.L. A theoretical model of UHF propagation in urban environments // IEEE Trans. Ant. Propag. 1988. - V. 38. -№ 12.

113. Распространение УКВ в городах // Итоги науки и техники. Серия Радиотехника. -Т.42. -1991.

114. Bertoni H.L. Effect of terrain on path loss in urban environments for wireless applications // IEEE Trans. Ant. Propag. 1998. - V. 46. -№ 8. - P. 1138-1147.

115. Dongsoo H. et al. Comment on diffraction loss of rooftop-to-street in COST 231-Walfisch-Ikegami model // IEEE Trans. Veh. Technol. 1999. - V. 48. -№ 5.

116. Yoshikazu A. Proposal of method for estimating, received signal characteristics in. mobile communication environments // IEEE Trans. Ant. Propag. 2000. - V. 48. -№ 4. - pp. 539-546.

117. ITU-R Recommendations, P.1411-1, 2001. Propagation data and prediction methods for the planning of short-range outdoor radiocommunication systems and radio local area networks in the frequency range 300 MHz to 100 GHz.

118. Василенко Г.О. Моделирование ослабления сигналов сетей подвижной связи зданиями и сооружениями// Радиотехника. 2010. - № 1. С. 107-112.

119. Motley A. J. and Keenan J. М. Radio coverage in buildings/ Bell Sys. Tech. Journal.-1990. -V.8. pp. 19-24.

120. Wolfle G. and F. Landstorfer M. Dominant paths for the field strength prediction // 48th IEEE International Conference on Vehicular Technology, May 1998, Ottawa.

121. Sensitivity of Ray-Tracing indoor field strength prediction to environment modelling. COST-Project 259, Sept. 1997, Lisbon.

122. Huschka T. Ray Tracing models for indoor environments and their computational complexity // 5th IEEE International Symposium on personal, indoor and mobile radio communications, Sept. 1994.

123. Carciofi C. et al. Fast field prediction techniques for indoor communication systems // 2nd European personal and mobile communications Conference, Nov. 1997, Bonn.

124. Akeyama A., Tsuruhara Т., Tanaka Y. 920 MHz Mobile Propagation Test for Portable Telephone/ IEICE Transactions.- 1976-1990,- V.E65-E.- № 9- pp.542-543.

125. Iwama T. et al. Experimental results of 1.2 GHz. band premises data transmission system using. GMSK modulation// IEEE Global Telecommunication Conference, 1987, Tokyo.

126. Выгодский В.Я. Справочник по высшей математике. М.: Гос. изд. тех. лит., 1957.

127. ITU-R Recommendations, Р. 1238-6, 2009. Propagation data and prediction methods for the planning of indoor radiocommunication systems and radio local area networks in the frequency range 900 MHz to 100 GHz.

128. ITU-R Recommendations, P.679-3, 2001. Propagation data required for the design of broadcasting-satellite systems.

129. Rappaport T.S. Wireless Communications: Principles and Practice, IEEE press., 2001.

130. Violette E.J., Espeland R.H., DeBolt R.O., Schwering F.K., Millimeter-wave propagation at street level in an urban environment // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing 1988. - V. 26.-№3. pp. 368-380.

131. Rappaport T.S., McGillem C.D. UHF fading in factories// IEEE Journl Select, areas comm. 1989. - V. 7. -№ l.pp. 40-48.

132. Turkmani A.M.D. Parsons J.D., Lewis D.G. Measurement of building penetration loss on radio signals at 441, 900 and 1400 MHz// Journal of the Institution of Electronic and Radio Engineers 1988. - V. 6S. pp. S169-S174.

133. Walker E. H. Penetration of radio signals into buildings in cellular radio environments// Bell Sys. Tech. Journal. -1983. -V.62. -№ 9. pp. 2719-2734.

134. Horikishi J. et al. 1.2 GHz band wave propagation measurements in concrete buildings for indoor wireless communications// IEEE Trans. Vech. Technol. 1986. - V. 35. -№ 4. - pp. 146-152.

135. Tanis W.J., Pilato, G.J. Building penetration characteristics of 880MHz and 1922 MHz Radio waves // IEEE Trans. Vech. Technol. 1993. - V. 43. -№ 5. - pp. 206-209

136. Василенко Г. О., Иванов М.А. Обзор методов расчета характеристик радиополя в условиях городской застройки// Труды учебных заведений связи/СПбГУТ. СПб, 2000. -№166.

137. Li E.S et al. Low grazing incidence millimeter-wave scattering models and measurements for various road surfaces // IEEE Trans. Ant. Propag. 1999. - V. 47. -№ 5.

138. Felsen L. В., Marcuvitz N. Radiation and scattering of waves. USA., NJ, Stevenage,1973.

139. Smith W. E., Sullivan P. L., Giger A. J., Alley G. D. Recent advances in microwave interference prediction. // ICC 1987, June 1987, Seattle. Conf. Record, pp. 813-819.

140. Prabhu V. K., Turin W. Fast methods of estimating ground scatter interference. // Globecom 90, December 1990, San Diego. Conf. Record, pp. 1233-1238.

141. ITU-R Recommendations, F.1096, 1994. Methods of calculating line-of-sight interference into radio-relay systems to account for terrain scattering.

142. Василенко Г.О. Уточнение метода расчета помех в линиях прямой видимости в Рекомендации МСЭ-Р F.1096 // Сборник трудов 65-й научно-технической конференции СПбНТОРЭС им. А.С. Попова / Тезисы докладов. СПб, 2010. С.237-238.

143. Improved method of calculating line-of-sight interference into radio-relay systems to account for terrain scattering in recommendation ITU-R F.1096./ Radiocommunication Study Groups, Annex 20 to Document 5C/301-E26 November 2009.

144. Tamir T. On Radio-wave propagation in forest environments // IEEE Trans. Ant. Propag. 1967.-V. 15.-№12. pp. 806-817.

145. Tamir .T. Radio waves propagation along mixed paths in forest environments // IEEE Trans. Ant. Propag. 1977. - V. 25. -№ 4. pp. 471 - 477.

146. Cavalcante G. P., Rogers D. A., Giardola A. J. Radio loss in forests using a model with four layered media/Radio Sci. 1983. - V. 18. -№ 5. pp. 691 - 695.

147. Доржиев Б. Ч., Хомяк Е. М. Результаты экспериментальных исследований распространения радиоволн в лесах умеренной зоны // Электросвязь. 1997. - № 8.

148. Андреев Г.А и др. Характеристики поля пучка миллиметровых волн в в тени лесопарковой зоны // Радиотехника и электроника. 1998. № 11.

149. ITU-R Recommendations, Р.833-6. 2007. Attenuation in vegetation.

150. Василенко Г.О. Ослабление радиосигналов при распространении в лесной зоне // Электросвязь. 2008. - № 11. С. 44-45.