W książce przedstawiono metody analizy mechanizmów rozchodzenia się fal radiowych oraz metodykę oceny i obliczania tłumienia w różnych środowiskach propagacyjnych. Uwzględniono odpowiednie zalecenia ITU-R oraz ETSI, odnoszące się do poszczególnych zagadnień, mające duże znaczenie praktyczne przy projektowaniu systemów radiokomunikacyjnych piątej generacji (5G) oraz tzw. Internetu Rzeczy (IoT).
 

Odbiocy: pracownicy naukowi i studenci wyższych uczelni technicznych o kierunkach elektronika i telekomunikacja oraz inżynierowie projektanci systemów radiokomunikacyjnych, jak również wszyscy zainteresowani problematyką sieci 5G/IoT.

Spis treści:

1. Tłumienie sygnału w łączu radiowym 19
1.1. Podstawowa struktura łącza radiowego 20
1.2. Opis rodzajów tłumienia sygnału radiowego 22
1.2.1. Tłumienie całkowite LC 22
1.2.2. Tłumienie systemowe LS 22
1.2.3. Tłumienie transmisyjne LT 22
1.2.4. Tłumienie transmisyjne podstawowe LTP 23
1.2.5. Tłumienie transmisyjne dowolnej ścieżki propagacyjnej LTR(θ, φ) 23
1.2.6. Tłumienie transmisyjne wolnej przestrzeni LTWP(d/λ) 23
1.2.7. Tłumienie transmisyjne medium propagacyjnego LTm 24
1.3. Wpływ otoczenia anteny na tłumienie transmisyjne 24
1.4. Podstawowe przeliczenia projektowe dla łącza radiowego 26
1.5. Właściwości kierunkowe podstawowych anten referencyjnych 27
1.6. Międzynarodowy podział fal elektromagnetycznych 27
1.7. Podzakresy częstotliwościowe planowane do zagospodarowania w sieciach 5G/IoT 28
Literatura 29

2. Uwarunkowania propagacyjne w radiowych sieciach lokalnych (RLAN) w środowisku otwartym 30
2.1. Charakterystyka wstępna sieci RLAN 31
2.2. Modele propagacyjne 33
2.2.1. Propagacja w mikrokomórce o zasięgu od 50 m do 1 km 34
2.2.2. Propagacja w mikrokomórce o zasięgu od 50 m do 0,5 km 38
2.2.3. Propagacja w pikokomórce o zasięgu do 50 m 40
2.3. Propagacja na obszarach podmiejskim, osiedlowym i wiejskim 41
Literatura 43

3. Uwarunkowania propagacyjne w radiowych sieciach lokalnych (RLAN) w środowisku zamkniętym 44
3.1. Charakterystyka wewnątrzbudynkowych sieci RLAN 45
3.2. Modele propagacyjne 46
3.2.1. Model podstawowy 46
3.2.2. Tłumienie sygnału radiowego przenikającego do wnętrza budynku 49
3.2.3. Tłumienie sygnału radiowego w krótkim łączu typu BAN 52
Literatura 53

4. Propagacja wielodrogowa – odpowiedź impulsowa kanału radiowego 54
4.1. Charakterystyka zjawiska wielodrogowości 54
4.1.1. Opis podstawowy − profil kanału radiowego w dziedzinie czasu 55
4.1.2. Opis kątowy zjawiska wielodrogowości 58
4.1.3. Czasowo-przestrzenne ujęcie zjawiska wielodrogowości 63
4.1.4. Czasowo-częstotliwościowe ujęcie zjawiska wielodrogowości 63
4.1.5. Uwarunkowania pojemnościowe w kanale MIMO 64
4.2. Profile czasowe i przestrzenne (kątowe) kanałów szerokopasmowych w podzakresach UHF i SHF 67
4.2.1. Profile czasowe odpowiedzi impulsowej kanału szerokopasmowego 69
4.2.2. Profile kątowe odpowiedzi impulsowej kanału szerokopasmowego w stacji stałej (bazowej) 71
4.2.3. Profile kątowe odpowiedzi impulsowej kanału szerokopasmowego w stacji ruchomej (terminalowej) 73
Literatura 74

5. Model propagacyjny WINNER II 75
5.1. Rodzaje środowisk propagacyjnych i typy łączy radiowych 75
5.2. Wielowariantowy model propagacyjny 78
5.2.1. Opis podstawowy 78
5.2.2. Opisy poszczególnych wariantów modelu 79
5.2.3. Prawdopodobieństwo występowania warunku LOS 85
Literatura 86

6. Analizowanie uwarunkowań propagacyjnych według zaleceń ETSI 87
6.1. Obliczanie tłumienia sygnału radiowego w środowisku otwartym i zamkniętym 87
6.1.1. Środowisko otwarte 87
6.1.2. Środowisko zamknięte 90
6.2. Tłumienie sygnału radiowego wnikającego do wnętrza budynku lub samochodu 91
6.2.1. Wnikanie sygnału do wnętrza budynku 91
6.2.2. Wnikanie sygnału do wnętrza samochodu 93
6.3. Szacowanie prawdopodobieństwa występowania warunku LOS 94
Literatura 96

7. Wpływ dyfrakcji na tłumienie sygnału radiowego 97
7.1. Podstawowy opis efektywnej przestrzeni propagacyjnej 98
7.1.1. Elipsoidy Fresnela – efektywna przestrzeń propagacyjna 98
7.1.2. Strefa dyfrakcyjna i cień radiowy 100
7.1.3. Kryterium radiowej gładkości podłoża propagacyjnego 101
7.2. Pozahoryzontowe radiowe trasy propagacyjne 101
7.2.1. Tłumienie dyfrakcyjne 101
7.2.2. Tłumienie dyfrakcyjne sygnałów w warunkach LOS 104
7.3. Tłumienie dyfrakcyjne na przeszkodach terenowych 107
7.3.1. Pojedyncza krawędź ostra 107
7.3.2. Pojedyncza krawędź zaokrąglona 108
7.3.3. Dwie krawędzie ostre 110
7.3.4. Szereg krawędzi zaokrąglonych 111
7.4. Naziemna trasa radiowa 113
7.4.1. Model Bullingtona 113
7.4.2. Model uogólniony 115
Literatura 118

8. Wpływ refrakcji troposferycznej na propagację sygnału radiowego 119
8.1. Podstawowy opis zjawiska refrakcji troposferycznej 120
8.1.1. Wskaźnik refrakcji troposferycznej 120
8.1.2. Krzywoliniowa trajektoria rozchodzenia się fali radiowej w troposferze 121
8.1.3. Zastępczy promień kuli ziemskiej 122
8.2. Troposferyczna trasa radiowa 123
8.2.1. Rozproszenie wiązki radiowej na krzywoliniowej trasie propagacji 123
8.2.2. Zmienność długości trasy propagacyjnej 124
8.2.3. Radiowy dukt troposferyczny 128
Literatura 133

9. Analizowanie naziemnych tras propagacyjnych w paśmie od 30 MHz do 50 GHz 134
9.1. Mechanizmy propagacyjne na trasach naziemnych 134
9.1.1. Mechanizm podstawowy – wariant pierwszy 135
9.1.2. Anomalia propagacyjna w dukcie troposferycznym – wariant drugi 136
9.1.3. Rozproszenie w troposferze – wariant trzeci 137
9.1.4. Sporadyczne odbicia od jonosfery – wariant czwarty 139
9.2. Modelowanie mieszane – kompozycje wybranych wariantów 141
9.2.1. Propagacja nad powierzchnią ziemską z anomalią propagacyjną − kompozycja pierwsza 142
9.2.2. Model uogólniony – kompozycja druga 142
9.3. Charakterystyka korelacyjna mechanizmów propagacyjnych 143
Literatura 145

10. Uwarunkowania propagacyjne w satelitarnej telekomunikacji ruchomej 146
10.1. Wpływ przeszkód terenowych 146
10.1.1. Przydrożny drzewostan 147
10.1.2. Środowisko zabudowane 149
10.2. Wpływ zjawiska wielodrogowości 153
10.2.1. Środowisko górzyste 153
10.2.2. Wpływ drzew przydrożnych 154
10.3. Szacowanie zaników sygnału 154
10.3.1. Podstawy modelu statystycznego 155
10.3.2. Predykcja zaników w łączu satelitarnym 155
10.4. Modelowanie wnikania sygnału satelitarnego do wnętrza budynku 157
10.5. Uogólniona charakterystyka satelitarnej trasy propagacyjnej 158
Literatura 159

11. Uwarunkowania propagacyjne w bezprzewodowych stałych łączach optycznych 160
11.1. Uwarunkowania molekularne 161
11.1.1. Absorpcja molekularna 161
11.1.2. Rozproszenie molekularne 162
11.2. Uwarunkowania transmisyjne w aerozolach 162
11.2.1. Absorpcja w aerozolach 162
11.2.2. Rozproszenie w aerozolach 163
11.3. Wahania sygnału optycznego 164
11.4. Wpływ deszczu i śniegu 165
11.5. Wpływ oświetlenia słonecznego 166
11.6. Bilans energetyczny łącza optycznego 167
11.7. Klasyfikacja widoczności optycznej 168
Literatura 169

12. Modelowanie kanału radiowego w sieciach 5G o dużych przepływnościach 170
12.1. Segmentacja trasy propagacyjnej w środowisku miejskim 171
12.1.1. Model segmentowy 171
12.1.2. Uwzględnianie obszaru dyfrakcyjnego 173
12.2. Wpływ przysłonięcia trasy propagacyjnej 174
12.3. Wpływ rozpraszania sygnału radiowego 176
12.4. Łączne oddziaływanie przysłonięcia i rozproszenia 177
12.5. Wnikanie sygnału radiowego do wnętrza budynku 178
12.6. Wpływ przeszkód niestacjonarnych 179
Literatura 180

13. Uwarunkowania propagacyjne w podzakresach LF i MF 181
13.1. Wyznaczanie rozkładu pola elektrycznego w podzakresie poniżej 150 kHz 181
13.1.1. Mechanizm propagacji skokowej 182
13.1.2. Propagacja wieloskokowa 186
13.2. Wyznaczanie rozkładu pola elektrycznego w podzakresie powyżej 150 kHz 188
Literatura 191

14. Analizowanie zakłócającego oddziaływania stacji radiokomunikacyjnych 192
14.1. Mechanizmy propagacyjne radiowego pola zakłócającego w systemach naziemnych 193
14.2. Obliczanie tłumienia radiowych sygnałów zakłócających w systemach naziemnych 195
14.2.1. Podstawowe tłumienie transmisyjne 196
14.2.2. Tłumienie hydrometeoru 199
14.3. Obliczanie tłumienia radiowych sygnałów zakłócających w systemach Ziemia-satelita 201
14.3.1. Geometria trasy propagacyjnej 201
14.3.2. Podstawowe tłumienie transmisyjne sygnału zakłócającego 204
Literatura 205

15. Uwarunkowania propagacyjne przy wyznaczaniu obszaru koordynacyjnego 206
15.1. Graniczne odległości koordynacyjne 207
15.1.1. Minimalna odległość koordynacyjna 207
15.1.2. Maksymalna odległość koordynacyjna 208
15.2. Szacowanie obszaru koordynacyjnego w sieciach naziemnych 209
15.2.1. Opis ogólny 210
15.2.2. Podzakres od 100 MHz do 790 MHz 211
15.2.3. Podzakres od 790 MHz do 60 GHz 212
15.2.4. Podzakres od 60 GHz do 105 GHz 216
15.3. Obszar koordynacyjny wokół naziemnej stacji satelitarnej 218
15.3.1. Geometria zakłócającego oddziaływania hydrometeoru 218
15.3.2. Szacowanie odległości koordynacyjnej – wpływ hydrometeoru 220
15.3.3. Wpływ kierunku promieniowania anteny zakłócającej 224
15.4. Wpływ anteny na obszar koordynacyjny 226
Literatura 230

Dodatek
Rozkłady prawdopodobieństwa stosowane w modelowaniu zagadnień propagacyjnych 231
D1. Wprowadzenie 231
D2. Rozkład normalny 232
D3. Rozkład log-normalny 233
D4. Rozkład Rayleigha 233
D5. Rozkład łączny log-normalny – Rayleigha 234
D6. Rozkład łączny n-Nakagamiego-Rice’a 235
D7. Rozkład Gamma 236
D8. Rozkład m-Nakagamiego 237
D9. Rozkład χ2 Pearsona 237
Literatura 239
Skorowidz 240