Расчёт среднего ослабления радиосигнала 4G и 5G по модели Окамура-Хата

Hata model

Среднее ослабление радиосигнала в городских условиях рассчитывается по следующей формуле:

L_z = 69,55 + 26,16lg f - 13,82lg h - A( hr ) + (44,9 - 6,55lg h )lg d , дБ,      (1)

где f – частота радиосигнала; h – высота передающей антенны в метрах; h_r – высота приёмной антенны в метрах (возьмём среднестатистическое значение, равное 1,5 м); d - расстояние между антеннами в метрах; A ( hr ) -поправочный коэффициент для высоты антенны подвижного объекта, зависящей от типа местности.

Расчёт будем производить для разных по величине населённых пунктах. Так для больших городов характерна следующая формула:

A ( hr ) = 3,2[lg(11,75 hr )]² - 4,97, дБ;

Для пригородных районов:

L = L - 2[lg( f )]² - 5,4, дБ; пр г       28      ^,

Для сельской местности:

Lc = Lr - 4,78(lg f )2 +17,33 lg f -40,94, дБ.

Расчёт среднего ослабления в 4G сетях:

Для расчёта среднего ослабления в сетях четвёртого поколения возьмём следующие значения:

f = 1800МГц;

h = 55 м;

hr = 1,5 м;

d = 2000м.

Необходимо также рассчитать поправочный коэффициент для высоты антенны подвижного объекта по формуле (4). В среднем принято считать, что высота приёмной антенны составляет 1,5м:

A ( hr ) = 3,2[lg(11,75 x 1,5)]² - 4,97 = - 9,19 x 10 - 4 д Б;                (5)

Зная все необходимые величины, подставим в нужную формулу и получаем следующее значение ослабления для большого города:

LT = 69,55 + 26,16 lg(1800) - 13,82 lg( 55) - ( - 9,19 x 10 ^{- 4}) +             (6)

+ (44,9 - 6,55lg (55) ) lg(2000) = 241,24 дБ.

Теперь можно рассчитать значение среднего ослабления для пригорода:

L = 241,24 - 2 пр

1800 )

- 5,4 = 229,31дБ.

Далее рассчитаем ослабление для сельской местности:

L_c = 241,24 - 4,78(lg(1800))² + 17,33lg(1800) - 40,94 = 206,07 дБ.        (8)

Таким образом, мы рассчитали потери радиосигнала в 4G сетях в разных условиях распространения: так в большом городе среднее ослабление составляет 241,24 дБ, в пригородных районах среднее ослабление составляет 229,31 дБ, а в сельской местности – 206,07 дБ.

Расчёт среднего ослабления в 5G сетях

Для расчёта среднего ослабления в сетях пятого поколения возьмём следующие значения: f = 3800 МГц;

h = 55 м;

hr = 1,5 м; d = 50 м.

Значение поправочного коэффициента для высоты антенны подвижного объекта в сетях 5G будет точно такой же, как и в сетях 4G, так как он зависит исключительно от высоты приёмной антенны. Мы воспользовались усреднённым значением в 1,5 м.

Теперь рассчитаем потери радиосигнала для большого города:

Ь_г = 69,55 + 26,161g(3800) - 13,821g( 55) - ( - 9,19 x 10 ^{- 4}) + + (44,9 - 6,551g (55) ) 1g(50) = 196,06 дБ.

Для пригорода потери будут составлять:

L пр

= 196,06 - 2 1g (

3800 if 28 J

- 5,4 = 181,57 дБ.

А для сельской местности получаем следующее:

LT = 241,24 - 4,78(1g(1800))² + 17,331g(1800) - 40,94 = 155,91 дБ.

большого

Таким, образом мы получаем следующие значения: для города средние потере на радиотрассе составляют 196,06 дБ, для пригорода – 181,57 дБ, а для сельской местности – 155,91 дБ.

Из расчёта среднего ослабления ясно, что пятое поколение мобильной связи имеет выигрыш перед четвертым поколением связи. В большом городе на – 45 дБ, в пригородных районах на – 48 дБ, а в сельской местности – 51 дБ. Такая разница в расчётах обусловлена уменьшением зоны покрытия одной БС до 50 м, а также увеличением частоты до 3,8 ГГц.