79298-celular-modelos_okumura

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4/05/2012 1

Modelos de propagação em ambientes abertos e fechados

“Wireless Communications, Principles

and Practice”

Theodore S. Rappaport

Ch. 3 (Modelos Mathematics)



4/05/2012 CEFET- Centro Federal de EducaçãoTecnoló ica do Ceará

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Temas a tratar: Modelos de propagação em ambientes abertos

•Modelo de Longley-Rice•Modelo de Durkin•Modelo de Okumura•Modelo de Hata

•Modelo de Walfisch y Bertoni•Modelo de micro-celulas para PCS banda alta

Modelos de propagação em ambientes fechados •Perdas por divisões (em um mesmo piso)•Perdas por divisões (entre pisos)•Modelo de perdas por log. a distancia•Modelo de Ericsson•Modelo de fator de Atenuação




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Modelos de propagação para ambientes

abertos• Necessidade de modelar uma zona geográfica de terreno

irregular

• Para poder prever as perdas através de um caminho feito pelomóvel (“path loss”), existem diversos fatores a se considerar: · O perfil do terreno da zona a modelar (zona de cobertura)· A presença de obstáculos como edificios, arvores, etc.

• Para isto é proposto varios modelos:

Durkin, Okumura, Hata, etc.




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Modelos de propagação para

ambientes abertos• Todos os modelos mostram a medida de potencia de

um sinal em um ponto específico de recepção dentrode um setor, porém estes métodos variam em seu foco,

na complexidade e precisão.

• A maioria destes são baseados na interpretacão demedidas em diversos tipos de áreas de serviço.




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3. Modelo de Okumura

• É o modelo mais utilizado para representar perdas de sinal em zonaurbana.

• Aplicavel em uma faixa de 150 [Mhz] a 1920 [MHz], é tipicamenteexplorado em 3000 [MHz], e a distancias de 1 a 100 Km. Pode serusado para antenas de estações base de altura entre 30 m a 1000 m.

• Okumura desenvolveu um set de curvas que mostram a atenuacãorelativa ao espaco livre média (que se usa como nivel de referencia)para uma zona urbana sobre terreno quase plano, en base a extensas

medições.• Pode-se desevolver un modelo de perdas do enlace considerandofatores de correção dependendo do tipo de terreno.

• Não é um modelo analítico




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Modelo de Okumura (formula general)

L50(dB) : Atenuação mediana por trajetoria LF : Atenuação de espaco livre

Amu(f,d) : Atenuação relativa promedio (curvas)G(htx) : Ganho de altura da antena de Tx.G(hrx) : Ganho de altura da antena de Rx.G AREA : Ganho devido ao tipo de ambiente

No son

ganancias

de antena


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Tecnoló ica do Ceará7

Modelo de Okumura ( tabla de Amu(f,d) )


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Tecnoló ica do Ceará8

Modelo de Okumura ( tabla de G AREA )




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Modelo de Okumura

• E um dos modelos mais simples e melhores em termos deexatidão de medidas de atenuação para sistemas celulares esistemas de radio terrestre em ambientes povoado( Japão é um

padrão no desenvolvimento de sistemas móvies)• Medicões de atenuação comparado com as medidas apresentam

erros com um desvio padrão entre 10 [dB] a 14 [dB].

Desvantagens: • Bom modelo em zonas urbanas, não é em zonas rurais.




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4. Modelo de Hata

• Formulacão numérico-empírica dos dados gráficos usados porOkumura de Atenuação para zonas urbanas

• É utilizado na faixa de 150[MHz] a 1500 [MHz]

• Hata apresenta uma formula padrão para as perdas de propagaçãourbanas e para equacões de correção em outras aplicações.




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Modelo de Hata

• As definições são as mesmas para o modelo de Okumura, incluindo: f c : frequencia portadora [MHz]htx : altura de antena transmissora em [m] faixa 30 a 200 metros

htx : altura de antena receptora em [m] faixa 1 a 10 metros

a

(hrx): factor de correção para a altura efetiva da antena móveld : distancia Tx - Rx [km]




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Modelo de Hata (formula modificada)

Para obter uma formula para áreas suburbanas, esta ecuaçãomodificada :

finalmente para zonas rurais abertas, a formula modificada :




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Modelo de Hata

• A pesar do modelo de Hata não ter correções específicas pararotas distintas, as que existen para o modelo de Okumura, sãosimilares as de Okumura para distancias Tx-Rx maiores a 1 km.

• Bom modelo para o desenvolvimento de sistemas de célulasgrandes, porem não é um bom para o desenvolvimento desistemas PCS, onde as células possuem um raioaproximadamente de 1 km.

• Existe uma extensão do modelo de Hata para sistemas PCSdada por:




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Extensión del modelo de Hata a PCS

• Um comite Europeu COST-231 desenvolveu uma extensão domodelo de Hata na frequencia de 2 GHz (EURO-COST):

Donde C M = 0 dB para cidades medias e áreas suburbanas3 dB para centros metropolitanos

• Esta fórmula é válida para os seguintes parametros f : 1500 MHz a 2000 MHzhtx : 30 m a 200 mhrx : 1 m a 10 md : 1 km a 20 km




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As seguintes figuras correspondem a simulações de coberturausando “PredicPlan” para diferentes tipos de modelos de

propagação.



Modelo de Keenan-Motley (Indoor)

L-atenuação (dB)

f- frequencia em MHZ

d- distancia do receptor (m)

K- numero de andares atravessados pela onda direta

F- fator de atenuação devido ao numero de andares

P-numero de paredes atravessada pela onda

W-fator de atenuação devido as paredes

D- fator de atenuação linear- 0,2 dB/m

db-indoor breakpoint (m)



Fórmula aproximada

LP(dB)= 50 +bX d

d-distância da antena

b-0,3 +perda parede



Propagação indoor



exemplo

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