Modelo De Okumura

Modelo de Okumura-Hata

O modelo empírico que serve atualmente de padrão foi proposto por Okumura em 1968, baseado em medidas na banda [150, 2000] MHz. Okumura apresenta os resultados em forma de curvas, posteriormente, Hata em 1980 estabeleceu expressões que aproximam algumas dessas curvas.

Foram realizados dois testes em larga escala entre 1962 e 1965 com várias estações emissoras transmitindo em várias bandas numa grande variedade de ambientes de propagação, tentando explorar os fatores fundamentais que influenciam a propagação desde a morfologia do terreno à existência de edifícios, orientação de ruas, existência de superfícies abertas, superfícies aquáticas, etc.

O Modelo Hata é válido somente dentro dos seguintes parâmetros:

Sendo que para o uso do modelo proposto em ambientes urbanos devemos seguir a expressão:

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Uma vez que hm é a altura da antena do terminal móvel e para isso devemos calcular a sua correlação,é freqüência em MHz utilizada, hb é a altura da antena na estação radio base e d é a distância em relação do terminal ao sistema irradiante.

[11]

Já para calcularmos em relação às ambientes suburbano devemos decrementar o valor calculado no ambiente urbano, através da seguinte expressão:

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Do mesmo modo temos a expressão para ambientes rurais:

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Este modelo é amplamente utilizado para as redes celulares na banda de 800 MHz / 900 MHz. Como outras redes começam a operar em 1800 MHz / 1900 MHz, o modelo Hata foi modificado pela Européia COST, para se adaptar a estas novas faixas de freqüência, sendo muitas vezes referido como o Modelo COST-231 Hata.

Na figura 4, seguem as curvas de Pathloss do modelo Okumura-Hata, utilizando um software de simulação desenvolvido para analisar as características de cada um destes modelos.

Figura 4: Curvas de Pathloss no modelo Okumura-Hata (vermelho=Rural, azul=Urbano).

Da mesma forma, podemos plotar os gráficos anteriores em forma de área e introduzir o sistema de modulação adaptativa que modifica a taxa do terminal móvel a fim de garantir a conectividade, conforme mostrado na figura 5.

Figura 5: Modelo de Hata para dois tipos de ambiente rural e urbano.

O WiMAX Fórum recomenda usar o Modelo COST231 Hata em simulações e no planejamento de sistemas macrocelular em ambas as zonas urbanas e suburbanas com aplicações para a mobilidade. Além disso, recomenda acrescentar uma margem de 10 dB sobre o Pathloss.

Modelo de Ikegami-Walfisch

O COST 231 também desenvolveu um modelo que conjuga os modelos de Ikegami e de Walfisch-Bertoni com os resultados de medidas realizadas na cidade de Estocolmo [COST 231, TD(91) 73]. O modelo assume o pressuposto de que apenas há o ambiente urbano.

A grande inovação do modelo do COST 231 está relacionada com a consideração de fenômenos de propagação guiada quando existe linha de vista entre a estação-base e o móvel na direção de uma rua cercada por edifícios diferentemente da propagação em espaço livre.

Nos outros casos, o modelo COST 231 Walfisch-Ikegami é composto por três termos e restringido pela atenuação de espaço livre: o primeiro termo representa a atenuação de espaço livre, o segundo termo a atenuação por difração e dispersão no topo dos edifícios (roof-top-to-street diffraction and scatter loss) e o terceiro a atenuação já ao nível das ruas devido às múltiplas difrações e reflexões que ocorrem (multi-screen diffraction loss).

A atenuação por Pathloss é dada por:

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Onde, Lfs é a perda de espaço livre, Lrts é a perda por difração do último andar para a rua, e Lmsd é a perda por multipercurso.

Para os parâmetros típicos como: altura da antena da Base Station (ERB) = 12,5 m, altura média das construções = 12 m, largura média das construções = 25 m, altura da antena da Mobile Station (celular) = 1,5 m, abertura da antena = 30º, e em um centro metropolitano, podemos simplificar a equação:

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Neste modelo, a difração é assumida como estando no modelo principal de propagação, e ele somente é válido para os seguintes ranges dos parâmetros:

Este modelo tem sido verificado na prática nas bandas que compreendem as faixas da telefonia celular, entre 900 MHz e 1800 MHz e distâncias compreendidas entre os 100 m e 3 km. O modelo Walfish-Ikegami aplica-se a pequenas células