Потеря пути

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Path loss»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( август 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон )

Потери на трассе или затухание на трассе - это уменьшение плотности мощности ( затухания ) электромагнитной волны при ее распространении в пространстве. Потери на пути следования - главный компонент в анализе и проектировании бюджета линии связи системы электросвязи.

Этот термин обычно используется в беспроводной связи и распространении сигналов . Потери на трассе могут быть связанно с множеством эффектов, такие , как в свободном пространстве потеря , преломление , дифракция , отражение , диафрагмы - средние потери сцепления и поглощение . На потери на трассе также влияют рельеф местности, окружающая среда (городская или сельская, растительность и листва), среда распространения (сухой или влажный воздух), расстояние между передатчиком и приемником, а также высота и расположение антенн.

Причины [ править ]

В этом разделе не процитировать любые источники . Пожалуйста, помогите улучшить этот раздел , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален . ( Август 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Потери на трассе обычно включают потери при распространении, вызванные естественным расширением фронта радиоволн в свободном пространстве (которое обычно принимает форму постоянно увеличивающейся сферы), потери на поглощение (иногда называемые потерями на проникновение), когда сигнал проходит через непрозрачную среду. для электромагнитных волн , дифракционные потери , когда часть передней радиоволнового препятствуют непрозрачного препятствия, а потери , вызванные другими явлениями.

Сигнал, излучаемый передатчиком, также может проходить к приемнику по множеству различных путей одновременно; этот эффект называется многолучевым распространением . Волны многолучевого распространения объединяются в антенне приемника, в результате чего принимаемый сигнал может широко варьироваться в зависимости от распределения интенсивности и относительного времени распространения волн и ширины полосы передаваемого сигнала. Полная мощность мешающих волн в сценарии рэлеевского замирания быстро изменяется в зависимости от пространства (что известно как мелкомасштабное замирание ). Мелкомасштабное замирание относится к быстрым изменениям амплитуды радиосигнала за короткий период времени или расстояние перемещения.

Показатель убытка [ править ]

При исследовании беспроводной связи потери на трассе могут быть представлены экспонентой потерь на трассе, значение которой обычно находится в диапазоне от 2 до 4 (где 2 - для распространения в свободном пространстве , 4 - для сред с относительно потерями и для случая полное зеркальное отражение от поверхности земли - так называемая модель плоской земли ). В некоторых средах, таких как здания, стадионы и другие внутренние помещения, показатель потерь на трассе может достигать значений в диапазоне от 4 до 6. С другой стороны, туннель может действовать как волновод , что приводит к показателю потерь на трассе меньше, чем 2.

Потери на трассе обычно выражаются в дБ . В простейшей форме потери на трассе можно рассчитать по формуле

${\ Displaystyle L = 10n \ log _ {10} (d) + C}$

где - потери на трассе в децибелах, - показатель степени потерь на трассе, - это расстояние между передатчиком и приемником, обычно измеряемое в метрах, и является константой, которая учитывает системные потери.${\ displaystyle L}$${\ displaystyle n}$${\ displaystyle d}$${\ displaystyle C}$

Формула радиоинженера [ править ]

Инженеры по радио и антеннам используют следующую упрощенную формулу (полученную из формулы передачи Фрииса ) для потерь на пути сигнала между точками питания двух изотропных антенн в свободном пространстве:

Потери на трассе в дБ :

${\ displaystyle L = 20 \ log _ {10} \ left ({\ frac {4 \ pi d} {\ lambda}} \ right)}$

где - потери на трассе в децибелах, - длина волны, а - расстояние передатчик-приемник в тех же единицах, что и длина волны. Обратите внимание, что плотность мощности в космосе не зависит от ; Переменная присутствует в формуле для учета эффективной площади захвата изотропной приемной антенны. ^[1]${\ displaystyle L}$${\ displaystyle \ lambda}$${\ displaystyle d}$${\ displaystyle \ lambda}$${\ displaystyle \ lambda}$

Прогноз [ править ]

Расчет потерь на трассе обычно называют прогнозированием . Точный прогноз возможен только для более простых случаев, таких как вышеупомянутое распространение в свободном пространстве или модель плоской Земли . Для практических случаев потери на трассе рассчитываются с использованием различных приближений.

Статистические методы (также называемые стохастическими или эмпирическими ) основаны на измеренных и усредненных потерях по типичным классам радиолинией. Среди наиболее часто используемых таких методов - Окумура – ​​Хата , модель COST Hata , WCYLee и т. Д. Они также известны как модели распространения радиоволн и обычно используются при проектировании сотовых сетей и сетей наземной подвижной связи общего пользования (PLMN). Для беспроводной связи на очень высоких частотах (VHF) и сверхвысоких частотах(UHF) частотный диапазон (диапазоны, используемые рациями, полицией, такси и сотовыми телефонами), одним из наиболее часто используемых методов является диапазон Окумуры-Хаты, уточненный проектом COST 231 . Другие известные модели - это модели Walfisch – Ikegami, WCY Lee и Erceg . Для FM-радио и телевещания потери на трассе обычно прогнозируются с использованием модели ITU, как описано в рекомендации P.1546 (преемник P.370 ).

Также используются детерминированные методы, основанные на физических законах распространения волн; Трассировка лучей - один из таких методов. Ожидается, что эти методы дадут более точные и надежные прогнозы потерь на трассе, чем эмпирические методы; однако они значительно дороже вычислительных затрат и зависят от подробного и точного описания всех объектов в пространстве распространения, таких как здания, крыши, окна, двери и стены. По этим причинам они используются преимущественно для коротких трасс распространения. Одним из наиболее часто используемых методов при проектировании радиооборудования, такого как антенны и фидеры, является метод конечных разностей во временной области .

Потери на трассе в других полосах частот ( средние волны (MW), короткие волны (SW или HF), микроволновые (SHF)) прогнозируются с помощью аналогичных методов, хотя конкретные алгоритмы и формулы могут сильно отличаться от алгоритмов для VHF / UHF. Надежное прогнозирование потерь на трассе в диапазоне SW / HF особенно сложно, а его точность сопоставима с прогнозами погоды. ^{[ необходима цитата ]}

Простые приближения для расчета потерь на трассе на расстояниях, значительно меньших, чем расстояние до радиогоризонта :

• В свободном пространстве потери на трассе увеличиваются на 20 дБ на декаду (одна декада - это когда расстояние между передатчиком и приемником увеличивается в десять раз) или на 6 дБ на октаву (одна октава - когда расстояние между передатчиком и приемником удваивается). Это можно использовать как очень грубое приближение первого порядка для (микроволновых) линий связи;
• Для сигналов в диапазоне УВЧ / ОВЧ, распространяющихся над поверхностью Земли, потери на трассе увеличиваются примерно на 35–40 дБ на декаду (10–12 дБ на октаву). Это можно использовать в сотовых сетях в качестве первого предположения.

Примеры [ править ]

В сотовых сетях, таких как UMTS и GSM , которые работают в диапазоне УВЧ, значение потерь на трассе в населенных пунктах может достигать 110–140 дБ для первого километра линии связи между базовой приемопередающей станцией (BTS) и мобильный . Потери на трассе для первых десяти километров могут составлять 150–190 дБ ( Примечание : эти значения являются очень приблизительными и приведены здесь только для иллюстрации диапазона, в котором числа, используемые для выражения значений потерь на трассе, могут в конечном итоге быть , это не окончательные или обязательные цифры - потери на трассе могут сильно отличаться для одного и того же расстояния на двух разных трассах и могут быть разными даже на одном и том же пути, если измерены в разное время.)

В среде радиоволн для мобильных служб антенна мобильной связи находится близко к земле. Модели распространения в прямой видимости (LOS) сильно модифицированы. Путь сигнала от антенны BTS, обычно возвышающейся над крышами, преломляется вниз в местную физическую среду (холмы, деревья, дома), и сигнал LOS редко достигает антенны. Окружающая среда будет производить несколько отклонений прямого сигнала на антенну, где обычно 2–5 отклоненных компонент сигнала будут добавляться векторно.

Эти процессы преломления и отклонения вызывают потерю мощности сигнала, которая изменяется при движении мобильной антенны (замирание Рэлея), вызывая мгновенные изменения до 20 дБ. Поэтому сеть предназначена для обеспечения превышения мощности сигнала по сравнению с LOS на 8–25 дБ в зависимости от характера физической среды и еще 10 дБ для преодоления замирания из-за движения.

См. Также [ править ]

• Воздушная масса (астрономия)
• Модель распространения радиоволн
• Модель потерь на пути с логическим расстоянием
• Двухлучевая модель отражения от земли
• Расчет ослабления радиоволн в атмосфере

Ссылки [ править ]

•  Эта статья включает  материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Управления общих служб : «Федеральный стандарт 1037C» .(в поддержку MIL-STD-188 )

Внешние ссылки [ править ]

• «Методы прогнозирования потерь на трассе» .