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La incertidumbre en la geometría de un escenario es una limitación fundamental en la precisión de los métodos de trazado de rayos utilizados para modelar un escenario urbano. Cuando se modela la propagación de la energía a través de una ciudad y en el interior de un edificio, los modelos de trazado de rayos 3D completos requieren que se conozca el plano interior del edificio y que se introduzca en el modelo una representación exacta del plano. Los modelos empíricos ofrecen una alternativa, ya que no es necesario conocer el interior, pero tienen el inconveniente de que no modelizan completamente el impacto que otros elementos de un escenario urbano tienen en la propagación de la energía. Estos elementos incluyen las interacciones entre la energía y los edificios o las interacciones entre la energía y el suelo que se producen en el camino hacia el edificio de interés. Para superar esta limitación y mantener al mismo tiempo la capacidad de modelar la incertidumbre dentro de la estructura interior, Wireless InSite dispone de un método híbrido que se invoca utilizando un tipo de receptor específico que se denomina "Receptores de trazado desconocido".
El método híbrido utiliza X3D hasta que los rayos inciden en el exterior del edificio. X3D emplea un método de rayos disparados y rebotados con una corrección exacta de la trayectoria basada en la teoría uniforme de la difracción. Este método se utiliza en toda la ciudad hasta que los rayos atraviesan el muro exterior del edificio de interés. A continuación, el método utiliza un modelo empírico COST 231 modificado para modelizar la pérdida de energía restante causada por la estructura interna del edificio. Las ventajas del método híbrido empírico/de trazado de rayos incluyen cálculos coherentes de trayectorias múltiples hasta el edificio de interés y la capacidad de tener en cuenta las variaciones estructurales y de materiales dentro del entorno urbano. Al combinar estos dos modelos en un método híbrido, Wireless InSite puede superar las limitaciones de ambos modelos independientes.
El siguiente ejemplo muestra un escenario típico de propagación de exterior a interior en el que se desconoce la distribución interior de un edificio. Este modelo está simulando el impacto de dos transmisores independientes externos al edificio en el área dentro del edificio.
Se abre un archivo de ciudad en Wireless InSite y se coloca en un terreno llano como se ve en la figura 1. Se colocan dos transmisores en dos lados diferentes del edificio de interés. Los transmisores se definen como dipolos cortos que funcionan a 2,4 GHz con una potencia de entrada de 25 dBm, como se muestra en la figura 2.
Figura 1: Ciudad urbana y terreno dentro de Wireless InSite.
Figura 2: Ubicación de los transmisores alrededor de un edificio en Wireless InSite.
La opción Disposición desconocida se activa en la pestaña Extensiones del menú Preferencias, tal y como se muestra en la Figura 3. Cuando esta opción está activada, es posible añadir receptores de diseño desconocidos. En la ventana Vista del Proyecto, vaya a Seleccionar -> Estructura para seleccionar la estructura a la que añadir los receptores de trazado desconocidos. Seleccione el edificio más cercano al transmisor. Se volverá de color amarillo como se ve en la Figura 4. Haciendo clic con el botón derecho, aparecerá un menú de contenido que tiene una opción titulada "Add Unknown Layout Rx Set". Esta opción creará un conjunto de receptores que cubrirá el interior del edificio seleccionado. Estos receptores estarán representados por cajas de color púrpura como se ve en la Figura 5. En este escenario se utilizó el modelo X3D de Wireless InSite con dos reflexiones y una difracción.
Figura 3: Menú de preferencias de Wireless InSite mostrando la pestaña Extensiones con la opción Disposición desconocida seleccionada.
Figura 4: Selección de la estructura para añadir los receptores de diseño desconocidos dentro de la escena.
Figura 5: Receptores de trazado desconocido dentro de la estructura del edificio.
Una vez realizado el cálculo, puede examinarse la potencia recibida en el interior del edificio desde el transmisor de la izquierda. Este resultado se muestra en la figura 6. En la figura 7 se muestra la potencia recibida en el interior del edificio desde el transmisor situado en la parte inferior. Los resultados proporcionan una predicción de cómo se desvanecerá la energía una vez que entre en el edificio. Además de la potencia recibida, el usuario puede examinar las trayectorias de los rayos en el exterior del edificio. Estas trayectorias de rayos proceden del cálculo del modelo X3D y se utilizan como entradas para el modelo empírico. La figura 8 muestra las trayectorias de propagación desde el transmisor de la izquierda. Esta información proporciona información sobre la procedencia de la energía que entra en el edificio para aclarar la parte del cálculo relativa a los trayectos múltiples. Una vez que las trayectorias llegan al edificio, esta información se introduce en el modelo empírico que se utiliza para calcular la potencia dentro del edificio. Esta capacidad de utilizar información específica del emplazamiento para alimentar un cálculo empírico demuestra la potencia de la combinación de ambos métodos.
Figura 6: Potencia recibida en el edificio desde el transmisor de la izquierda.
Figura 7: Potencia recibida en el edificio desde el transmisor de la parte inferior.
Figura 8: Trayectorias de propagación desde el transmisor de la izquierda.
Al combinar el modelo empírico COST 231 y el modelo tridimensional completo X3D, Wireless InSite ofrece una forma de superar un problema típico de transmisión de energía a través de un edificio cuando se desconoce el interior exacto del mismo. El modelo híbrido puede utilizar los resultados analíticos detallados de X3D para producir los resultados más precisos posibles en el exterior del edificio de interés, y luego utilizar el modelo empírico para manejar las otras partes que faltan del escenario.
