El modelo de propagación del Plano Vertical de Wireless InSite utiliza los coeficientes de difracción en cuña UTD con las modificaciones para conductividad finita dadas en Luebbers [1] , y para difracciones múltiples dadas en Luebbers [2] . Las ventajas de la difracción en cuña sobre los modelos de difracción en el filo de la navaja y los modelos semi-empíricos en la predicción de la propagación se han tratado en varios artículos [1,3]. Las ventajas incluyen la capacidad de incluir reflexiones, modelar con precisión el terreno real e incluir efectos de conductividad finita y rugosidad superficial. El modelo basado en UTD puede proporcionar predicciones precisas para situaciones en las que el perfil del terreno se conoce con exactitud, especialmente para trayectos más cortos, ya que sus cálculos incluyen las reflexiones y difracciones para el perfil particular del terreno que se está considerando.
En muchos casos es posible calcular la pérdida de trayecto y otras características de propagación utilizando sólo las características del plano vertical que contiene el transmisor y el receptor de interés. Wireless InSite extrae automáticamente los planos verticales de los datos tridimensionales del terreno. Los cálculos se realizan para todos los conjuntos de transmisores y receptores activos.
Wireless InSite es más preciso que otros modelos porque calcula tanto la amplitud como la fase de los campos eléctricos de todas las trayectorias desde el transmisor hasta el receptor y suma los campos de valor complejo para determinar el campo eléctrico total y otras magnitudes derivadas. Los trayectos pueden sufrir un máximo de cuatro difracciones y un número arbitrario de reflexiones.
Con el fin de validar la capacidad de InSite para modelar la propagación sobre terreno irregular, se compararon los resultados del Plano Vertical con las mediciones de ganancia de trayecto realizadas por el Instituto de Ciencias de las Telecomunicaciones (ITS) en las proximidades de Longmont , Colorado [4]. Las mediciones de varios emplazamientos de transmisión se realizaron desde una torre receptora común. Las mediciones de ganancia de trayecto y las coordenadas de latitud/longitud del receptor y los transmisores se obtuvieron del sitio web del ITS.
Importación de datos del terreno
A partir de las coordenadas de latitud y longitud de los transmisores y receptores, se importaron a Wireless InSite los datos del terreno circundante desde los datos digitales de elevación del terreno (DTED) de la zona. La extensión del terreno se especificó introduciendo las coordenadas de longitud/longitud de las esquinas suroeste y noreste del terreno. El importador de terreno de InSite también permite a los usuarios establecer la frecuencia de muestreo del terreno. En este ejemplo, se importó uno de cada dos puntos de los datos DTED para crear la característica del terreno.
Puesta en marcha del proyecto
Al terreno importado se le asignó una permitividad relativa de 4,0 y una conductividad de 0,001 S/m. Una vez creado el terreno, los transmisores y receptores pueden colocarse en el proyecto introduciendo sus coordenadas de longitud y latitud y la altura del transmisor sobre el terreno. Los siete transmisores están situados a 7,3 metros del suelo, y la torre del receptor se extiende verticalmente desde el nivel del suelo hasta 13 metros. Se asignaron antenas isotrópicas de polarización horizontal tanto a los transmisores como al receptor, y se utilizó una sinusoide de 910 MHz para describir la forma de onda. La figura 2 muestra el terreno importado junto con las ubicaciones del transmisor y el receptor en el proyecto Wireless InSite. Los perfiles de ruta están etiquetados sobre las ubicaciones de los transmisores en la figura.
Opciones de visualización del terreno
Wireless InSite contiene varias funciones que ayudan a colocar antenas en terrenos y a visualizar sus características. Para resaltar los cambios en las elevaciones que pueden ser difíciles de ver debido al tamaño total del terreno, se puede introducir un factor de "escala Z". El terreno mostrado en la Figura 2 está escalado en la dirección z por un factor de 5. Además de la escala Z, las elevaciones del terreno pueden mostrarse en la vista del proyecto utilizando la opción "Color por altura", como se muestra en la figura 3. Los usuarios pueden elegir entre una escala de color continua o una escala de color continua. Los usuarios pueden elegir entre una escala de color continua o una escala discreta.
Figura 1: Controlador de importación de terreno
Figura 2 : Terreno importado con transmisores (verde) y torre receptora (rojo)
Figura 3: Elevaciones del terreno vistas con la opción "Colorear por altura" de InSite
Figura 4: Terreno con imagen importada de los alrededores
Figura 5: Comparación de la ganancia de trayecto frente a la altura de la antena receptora para el perfil R1-003-T4 a 910 MHz
Figura 6: Comparación de la ganancia de trayecto frente a la altura de la antena receptora para el perfil R1-005-T1 a 910 MHz
Figura 7: Comparación de la ganancia de trayecto frente a la altura de la antena receptora para el perfil R1-005-T2 a 910 MHz
Figura 8: Comparación de la ganancia de trayecto frente a la altura de la antena receptora para el perfil R1-005-T6 a 910 MHz
Figura 9: Comparación de la ganancia de trayecto frente a la altura de la antena receptora para el perfil R1-010-T1 a 910 MHz
Figura 11: Comparación de la ganancia de trayecto frente a la altura de la antena receptora para el perfil R1-010-T5 a 910 MHz
Figura 10: Comparación de la ganancia de trayecto frente a la altura de la antena receptora para el perfil R1-010-T3 a 910 MHz
Parámetros de cálculo y resultados
Las predicciones de ganancia de trayectoria se realizaron utilizando el modelo de Plano Vertical de InSite con un máximo de 2 reflexiones y 4 difracciones. Los perfiles del terreno se linealizaron con un error máximo permitido del 3%. Los resultados de cada transmisor se comparan con las mediciones de ITS (en negro). La ganancia de trayectoria en el espacio libre se representa en cada figura como una línea azul.
Para los trayectos seleccionados, las predicciones del modelo de Plano Vertical de Wireless InSite muestran una buena concordancia con las mediciones de ITS.
Referencias
R. J. Luebbers, "Finite conductivity uniform GTD versus knife-edge diffraction in prediction of propagation path loss," IEEE Trans. Antennas Propagat. vol. AP-32, pp. 70-76, enero de 1984.
R. J. Luebbers, "Propagation prediction for hilly terrain using GTD wedge diffraction," IEEE Trans. Antennas Propagat. vol 32, no 9, pp. 951-955, Sept. 1984.
K. Chamberlin y R. Luebbers, "An evaluation of Longley-Rice and GTD propagation models", IEEE Trans. Antennas Propagat. vol. AP-30, pp. 1093-1098, nov. 1982.
McQuate, P. L., J. M. Harman, y A. P. Barsis (1968), "Tabulations of propagation data over irregular terrain in the 230-9200 MHz frequency range", Part I: Gunbarrel Hill receiver site, ESSA Tech. Report ERL 65-ITS.
