ITM modeline dayalı denizcilik mobil kanal iletim modeli
Zhao Yuwei, Chi Xun, Ren Jia
(Bilgi Bilimi ve Teknolojisi Okulu, Hainan Üniversitesi, Haikou 570228, Hainan)
: Denizdeki karmaşık ve değişken elektromanyetik ortamın neden olduğu mobil kanalların iletim yolu kaybı özelliklerini hedefleyerek, geliştirilmiş bir Düzensiz Arazi Metodolojisi (ITM) modeli önerilmiştir. Algoritma, çift yol modelini tamamlayarak deniz mobil kanalının 1 km içindeki iletim kaybını hesaplar; yağmur yağdığında denizdeki elektromanyetik dalga yayılımını düzeltmek için yağmur zayıflatma modeli eklenir; bu temelde ITM modelini hesaplamak için simülasyon yazılımı kullanılır. Geliştirilmiş ITM modeli ile karşılaştırıldığında, analiz, deniz mobil kanal iletimi altında, ITM modeline kıyasla, geliştirilmiş ITM modelinin uzak deniz alanındaki mobil kanal iletiminin özelliklerini daha iyi yansıtabildiğini ve uzak deniz alanındaki mobil kanal iletimini iyileştirebileceğini buldu. kalitesi.
: TN919 belge tanımlama kodu: A Ürün numarası: 0258-7998 (2014) 07-0106-03
Şu anda, deniz mobil kanallarının özelliklerine göre, deniz mobil kanallarının iletim kaybı tahminini çözmek için başlıca iki yöntem bulunmaktadır: Biri gerçek ölçüm ve diğeri simülasyon testidir.Simülasyon testi, gerçek deniz testinin yerini alamasa da, deniz haberleşme sistemini değerlendirmek için kullanılmaktadır. Algoritma tasarımı, gerçek ölçümün başarı oranını artırabilen etkili bir araştırma yöntemi sağlar. Referans literatür, deniz radyo dalgalarının serbest uzay yayılımı olarak kabul edilebileceğine inanmaktadır; referans literatür, Fujian, Zhangzhou'da deniz yüzeyinde 1800 MHz sinyalinin deniz radyo yayılım özelliklerini test etmiştir; referans literatür, Okumura-Hata modelini ve ITM modelinin deniz mobil kanalını önermektedir. İletim kaybı tahmini. Referanslar, yol kaybı tahmininin ITM modelleri kullanılarak daha uygun olduğuna işaret etmektedir. Bununla birlikte, aşağıdaki iki husus dikkate alınmaz: (1) alıcının çevreleyen ortamının elektromanyetik dalga iletimi üzerindeki etkisi; (2) yukarıdaki iki modelin hiçbiri 1 km içindeki yol uzunluğunun alan kuvvetini tahmin edemez.
Yukarıdaki iki sorunu hedefleyen bu makale, deniz radyo dalgası yayılımının medyan kaybını tahmin etmek için geliştirilmiş bir ITM kanal iletim modeli önermektedir. İyileştirilmiş yöntem, esas olarak, ITM modelini değiştirmek için çift yollu yağmur zayıflatma modelini kullanmaktır. Modelin geçerliliği simülasyon deney platformu ile doğrulanmaktadır.
ITM modeli, arazi düzensizliklerinin neden olduğu boş alanda medyan iletim azalmasını öngörür. Bu modelin medyan iletim kaybı, aşağıdaki gibi mesafenin bir dağılım fonksiyonudur:
ITM model denkleminde (1), topografyanın yol geometrisi ve troposferik kırınım, medyan iletim solmasını tahmin etmek için kullanılır. 1ddLS'nin görüş alanı aralığında, hesaplama için iki hatlı zemin modeli kullanılır; dLSddx'in ufuk ötesi aralığında, kırınım mekanizması benimsenir; ddx'den daha uzun mesafede (radyodan daha fazla) Düz çizgi), ileri saçılma teorisi benimsenmiştir. Görüş hattının ötesinde Acr soluklaşan yol referansı, kırınım solması Ad veya saçılma solması As'dan daha küçük olanıdır ve kırınım ile saçılma kaybı arasındaki mesafe eşit olduğunda dx olarak tanımlanır.
2 Geliştirilmiş ITM modeli
2.1 İki yollu yayılma tahmin modeli
Deniz yüzeyinde 1 km içinde genellikle tek bir güçlü doğrudan dalga sinyali ve bir deniz yüzeyi yansıma dalgası olduğu ve kısa iletim mesafesinin uçak iletimi olarak kabul edilebileceği gerçeğinden hareketle, bu makale denizde 1 km tahmin etmek için kullanılan çift yollu bir yayılma modelinin benimsenmesini önermektedir. Şekil 1'de gösterildiği gibi, aralık içindeki büyük ölçekli sinyal gücü çok doğrudur.
Görüş hattı ile yer yansıması arasındaki yol farkı:
Formül (2) 'de, rl ve r2 alıcı-verici ile yansıma noktası arasındaki mesafelerdir, ht ve hr alıcı-vericinin anten yükseklikleridir ve d alıcı-verici arasındaki mesafedir.
Bu nedenle, iki elektrik alan bileşeni arasındaki faz farkı:
Denklem (4) çok önemlidir Çift yol modeli için doğru alıcı elektrik alan kuvveti sağlar Erec alıcı alan kuvveti ve Efs boş alan alan kuvveti değeridir.
D, anten yüksekliğinden çok daha büyük olduğunda, yukarıdaki formül şu şekilde basitleştirilebilir:
Denklem (6), d mesafesi büyük olduğunda, alınan gücün, mesafe arttıkça dördüncü kuvvete düştüğünü gösterir; bu, yol kazancını temsil eden boş alandaki kayıptan çok daha hızlıdır.
2.2 Yağmur zayıflaması
Deniz ortamında yağış genellikle ağırdır. Yağmur katmanına giren elektromanyetik dalgalar, yağmurun zayıflaması olan zayıflamaya neden olacaktır. Çalışmalar, 1 GHz'den yüksek frekanslara sahip radyo dalgaları için yağmur zayıflamasının yayılmalarını etkileyen önemli bir faktör olduğunu göstermiştir.
350 GHz'nin altındaki radyo dalgaları için uygun HPM (Yüksek Güçlü Mikrodalga) modelinin kullanılması. Spesifik algoritma aşağıdaki gibidir: r0 uzunluğundaki yolda, yağmur zayıflatma AR, yayılma yolunda yağmur zayıflatma oranı R (dB / km) ile aşağıdaki ilişkiye sahiptir:
Formül (8) 'de, H ve V alt simgeleri sırasıyla yatay polarizasyon ve dikey polarizasyon koşulları altında yanıt parametrelerinin değerlerini temsil eder, yol yükseklik açısı ve polarizasyon açısıdır (yatay polarizasyon için 0 °; dikey polarizasyon 90 °; dairesel polarizasyon 45 ° 'dir.
Yol yükseklik açısı = 20 °, 0 ° (yatay polarizasyon) ve frekansı 1f20 GHz olduğu varsayıldığında, yağmur zayıflatma oranı R ile f radyo dalgasının frekansı arasındaki ilişki eğrisi Şekil 2'de gösterildiği gibi bu koşul altında elde edilebilir. .
3 Simülasyon analizi
Bu makale ITM modelini iyileştirir ve yağmur zayıflamasının etkisini dikkate alarak çift yollu bir model ekleyerek 1 km iletim aralığı içindeki kanal iletim kaybını hesaplar.
Şekil 3'te gösterildiği gibi, simülasyon analizi için Matlab simülasyon platformunu kullanın.
Referansların ölçülen veri ortamı bilgisayar simülasyon ortamına dönüştürülür ve simülasyon analizi için Matlab simülasyon platformu kullanılır.Geliştirilmiş ITM modeli ile standart ITM modelinin karşılaştırma tablosu Şekil 4'te gösterilmiştir.
Şekil 4'ten, geliştirilmiş ITM modelinin kayıp tahmininin ölçülen verilerle tutarlı olduğu görülebilir Birkaç test verisi aykırı değerinin düzeltilmesinden sonra, simülasyon eğrisi ölçülen eğri ile tutarlıdır ve bükülme noktası 65 km'de daha dik ve daha büyük hale gelir. Geliştirilmemiş ITM modeli ile karşılaştırıldığında, ölçüm aralığı daha geniş, daha evrensel ve gerçek ölçüm ortamına daha yakındır.
Bu makale, denizcilik mobil kanalının iletim yolu kaybı özelliklerini analiz etmekte ve ITM modeline dayalı olarak iyileştirilmiş bir değiştirilmiş iletim modeli önermektedir. Çift yol modeli, 1 km'lik bir yol mesafesi içindeki kaybı tahmin etmek için bir tamamlayıcı olarak kullanılmaktadır. Çevresel havanın etki faktörleri tam olarak dikkate alınmış ve yağmur damlasının sönme tahmini eklenmiştir. . Bu yazıda önerilen algoritmanın simülasyonu sayesinde, geliştirilmiş ITM modelinin ölçülen veri ortamına uygun olduğu ve bu da denizcilik mobil kanalının iletim yolu kaybının tahmininin doğruluğunu artırdığı bulunmuştur. Bu nedenle, denizde kanal iletim kaybı tahmini gerçekleştirilirken, tahmin hesaplamasını gerçeğe daha yakın hale getirmek için geliştirilmiş bir ITM modeli kullanılmalıdır.
Referanslar
Wang Xiangmin Deniz atmosferik kanalının tahmin yöntemi Nanjing: Nanjing Bilgi Bilimi ve Teknolojisi Üniversitesi, 2007.
He Qun, Huang Yunpeng Deniz yüzeyinde kablosuz yayılma modeli üzerine tartışma Post and Telecommunications Design Technology, 2004 (2): 011.
MO H, CHEN B, SHEN C. Deniz mobil iletişimi için radyo yayılım tahmin modeli Kablosuz İletişim ve Uygulamalar (ICWCA 2012), IET Uluslararası Konferans IET, 2012.
JEON S, YIM Z, SEO J S. Tek frekanslı ağ üzerinden çoklu yansımalarla kuplaj döngüsü girişimi için yol kaybı modeli IETE Teknik İnceleme, 2012, 29 (6): 499-500.
TSE D.Telsiz iletişimin temelleri Cam-bridge: Cambridge üniversite basımı, 2005.
Xiao Meng, Liu Jiajia, Lin Junting, ve diğerleri.Yüksek hızlı demiryolu için GSM-R kablosuz yayılma modeli düzeltmesi Elektronik Teknoloji Uygulaması, 2012, 38 (2): 113-116.
LONGLEY A G, RICE P L. Düzensiz arazide troposferik radyo iletim kaybının tahmini. Bir bilgisayar yöntemi-1968. Telekomünikasyon Bilimi Enstitüsü Bou-lder Co, 1968.
SHIFENG K, HONGGUANG W. Denizde ufkun ötesi mikrodalga yayılmasının analizi. Mikrodalga Konferansı, 2009. APMC 2009. Asya Pasifik. IEEE, 2009: 1545-1548.
SHARMA D, SINGH R K. Toz fırtınaları sırasında QoS'yi sürdürmek için kentsel alandaki yayılma yolu kaybını tahmin etmek için değiştirilmiş yaklaşımın doğrulanması Kablosuz İletişim, 2013,5 (1): 5-11.
