تبديل تضعيف انتشار به شدت ميدان دريافتي

معادله اصلي Hata مقدار انت انتشار(dB) بيان مي كند. همچنين معني هاي okumura و مدل هاي بهبود يافته Hata مقدار شدت ميدان دريافتي را بيان مي كنند. به همين خاطر لازم است كه روابط Hata به معادلات شدت ميدان تبديل شود. كه اين امر به راحتي امكان پذير است.

معادله Hata برابر است با
LP= …..
رابطه بين قدرت دريافتي از يك آنتن ايزوتروپيك و شدت ميدان در ايستگاه گيرنده برابر است با
Pr =
Pr =
تبديل يك معادله خطي به حالت لگاريتمي با فركانس در رنج مگا هرتز برابر است با
Pr =

با جمع مقادير ثابت داريم
Pr =
هميشه قدرت دريافتي برابر است با قدرت فرستنده Pt منهاي افت انتشار LP.
Pr = Pt – Lp
با استفاده از رابطه(۵) و (۶) شدت ميدان كه وابسته به تضعيف و قدرت فرستنده مي باشد محاسبه مي شود.
E =
اگر قدرت فرستنده برابر ۱KW ERP باشد اين مقدار برابر است با KW EIRP 637/1 فرستنده كه اگر اين Pt به Db تبديل نشود برابر ۳۲٫۱۵Db مي شود كه رابطه E برابر است با
E = 19
براي تبديل dB(v/m) به dB( ) بايد ۱۲۰dB به رابطه(۸) اضافه شود.
E =
با جايگزيني افت انتشار(LP) معادله Hata در رابطه(۹) داريم
E=
متغيرها
افت انتشار امواج در منطقه شهري كوچك و متوسط بصورت LP:dB
افت انتشار امواج در منطقه حومه شهري بصورت LPs:dB
افت انتشار امواج در منطقه فضاي باز بصورت LPO:dB
شدت ميدان در فاصله d از فرستنده بصورت E:

فركانس فرستنده برحسب مگاهرتز: f:
ارتفاع آنتن ايستگاه فرستنده برحسب متر hb:
ارتفاع آنتن ايستگاه گيرنده و سيار برحسب متر hm:
فاصله بين ايستگاه فرستنده و گيرنده برحسب كيلومتر d:

شكل (۴) و (۵) منحني هايي براي رنج فركانس ۴۵۰MHz و ۹۰۰MHz را نشان مي دهد ارتفاع آنتن ايستگاه سيار ۱۰۵ متر مي باشد و ارتفاع آنتن ايستگاه ثابت بين ۳۰ تا ۱۰۰۰ متر مي باشد. (با تغيير مكاني %۵۰ و تغيير زماني %۵۰)
اين معني ها از آزمايشات و اندازه گيري ها در مناطق شهري ژاپن بدست آمده است.
(شكل)
معادله Hata-okumura كه بصورت تقريبي با منحني هاي ۵,۴ تطبيق دارد با روابط زير بيان مي شود.
ارتفاع آنتن گيرنده در رنج ۱ تا ۱۰ متر

ارتفاع موثر آنتن فرستنده در رنج ۳۰ تا ۲۰۰ متر
فركانس برحسب مگاهرتز
فاصله برحسب كيلومتر
معادله(۱) برتا رنج فركانسي ۲GHz براي فاصله هاي بالاي ۲۰ كيلومتر معتبر است.

ارتباط راديويي بين فرستنده و گيرنده
با توجه به اين شكل هنگام انتشار موج از آنتن فرستنده، بفرض آنكه هيچگونه جذبي وجود نداشته، بعلت توزيع توان موج روي سطحي كه با مجذور فاصله رابطه دارد چگالي توان موج كاهش خواهد يافت و مي توان آن را در حالت بدون بهره آنتن با رابطه زير بيان نمود:

در رابطه فوق Pt قدرت فرستنده، d فاصله، E0 دامنه ميدان الكتريكي موج دريافتي و امپدانس مشخصه فضاي آزاد مي باشد. در صورتيكه آنتن فرستنده داراي بهره Gt باشد در اينصورت چگالي توان P در محل گيرنده عبارت است از:

در صورتيكه آنتن گيرنده داراي سطح موثري به اندازه A0 باشد، ميزان توان دريافتي در آنتن گيرنده عبارتست از:

با توجه باينكه رابطه سطح موثر با بهره و طول موج بصورت زير مي باشد:
(۱-۳۲)
بنابراين با توجه به ۳ رابطه اخير نتيجه مي شود:
(۱-۳۳)
از رابطه اخير ميزان افت از ورودي آنتن فرستنده تا خروجي آنتن گيرنده، با منظور نمودن بهره آنتن ها، برحسب دسيبل بصورت زير مي باشد:
(۱-۳۴)
(۱-۳۵)
در صورت صرفنظر كردن از بهره آنتن هاي فرستنده و گيرنده، يعني انتخاب آنتن هاي ايزونروپيك براي آنها، Gt=Gr=1، به رابطه مهم زير مي رسيم كه موسوم به افت فضاي آزاد مي باشد.
(۱-۳۶)
با توجه به رابطه كه C سرعت امواج در فضاي آزاد و معادل Km/s000/300 مي باشد، لذا:
(۱-۳۷)
رابطه فوق در سيستم متريك بوده و لكن چون در ارتباطات راديويي معمولا فركانس برحسب MHz و يا GHz و فاصله نيز برحسب كيلومتر مي باشد لذا با اعمال تبديلات لازم به ترتيب روابط زير بدست مي آيد.
(۱-۳۸)
(۱-۳۹)
۱٫ ۱۰٫ ۴٫ قدرت موثر ارسال
قدرت موثر ارسال اثرات قسمت هاي راديويي و انتقال در جهت ارسال را شامل است. اين پارامتر بطور عام با ERP نمايش داده شده و عموما برحسب واحد dBm و يا dBw بيان مي گردد. قدرت موثر ارسال در واقع حاصلضرب قدرت خروجي فرستنده، پس از اعمال افتهاي ناشي از خط انتقال و اتصالات، در بهره آنتن در جهت مورد نظر مي باشد.
(۱-۴۶)
در صورتيكه بهره آنتن نسبت به آنتن ايزوتروپيك سنجيده شود در اينصورت اين پارامتر با EIRP تعريف مي گردد كه در اين كتاب نيز همين پارامتر مدنظر مي باشد.
در صورتيكه مبناي قدرت ميلي وات در نظر گرفته شده باشد فرم لگاريتمي آن بصورت زير خواهد بود:
(۱-۴۷)
و در صورتيكه قدرت برحسب وات لحاظ گردد فرم لگاريتمي آن بصورت زير خواهد بود:
(۱-۴۸)
شرايط محيط

كليات
هنگام بررسي و انجام محاسبات مربوط به پوشش راديويي ايستگاههاي ثابت در ارتباطات سيار، در نظر گرفتن اثرات محيط حائز اهميت مي باشد. در يك طبقه بندي كلي اين اثرات به دو دسته زير قابل تفكيك هستند:
• پارامترهاي طبيعي از جمله ساختار و جنس مسير امواج
• پارامترهاي مصنوعي از قبيل ساختمان ها و سازه ها

نتايج اندازه گيري مقدار متوسط سيگنال هاي دريافتي حاكي از آنكستكه سطح سيگنال تابعي از پارامترهاي فوق بوده و مي تواند تحت شرايط گوناگون، تفاوت هاي عمده اي داشته باشد. بهمين علت طبقه بندي نمودن شرايط محيط انتشار امواج راديو سيار شايان توجه بوده و فرمول ها و روابطي كه براي هر يك از آنها در نظر گرفته مي شود متاثر از اين شرايط مي باشد.

برخلاف سيستم هاي راديويي ثابت با شرايط ديد مستقيم راديويي كه عموما تحت تاثير ساختار و بافت مسير ثابت موج هستند، در ارتباطات راديو سيار عوامل ديگري نيز ميبايستي در طراحي مدنظر واقع شوند، بويژه آنكه در اين ارتباطات دريافت امواج از طريق بازتاب و يا پراش غيرقابل اجتناب بوده و مي بايستي در محاسبات و طراحي ملاحظه گردند.
عوامل عمده

در بررسي هاي دقيق بويژه در مدل هاي محاسباتي و براي موارد خاص عوامل محيطي متعدد از جمله نكات زير قابل توجه هستند:
 نويزهاي طبيعي و مصنوعي  آلودگي فركانس و تداخلات راديويي
 گستردگي منطقه پوشش فواصل مسيرهاي راديويي
ساختار و بافت منطقه پوشش  مسيرهاي چندگانه
 تعداد ايستگاههاي ثابت  تغييرات ضريب شكست هوا
ارتفاع و شرايط اقليمي  ايجاد داكت هاي ارتباطي

طبقه بندي عمومي و نسبتا قابل قبول توسط مراجع مختلف عبارتست از:
 ناحيه باز و برون شهري شامل مناطق توسعه نيافته، مناطق كوهستاني و دشت و جنگل و يا آبهاي دريائي و بين المللي
 ناحيه حومه شهري و يا شهرهاي كوچك و صنايع محدود شامل تركيبي از مناطق مسكوني و صنايع كوچك و بدون آلودگي، بازارچه هاي خريد با ترافيك متوسط
 ناحيه شهري بزرگ شامل مراكز تجاري و صنعتي بزرگ و متمركز، ساختمانهاي بلند و متعدد، خيابان ها و اتوبانهاي زياد و ترافيك سنگين