Propagacja fal radiowych w telekomunikacji bezprzewodowej

Książka poświęcona omówieniu metod analizy właściwości rozchodzenia się fal elektromagnetycznych oraz metodyce oceny i obliczania tłumienia fal radiowych w różnych środowiskach propagacyjnych. W pracy uwzględniono odpowiednie zalecenia ITU-R, odnoszące się do poszczególnych zagadnień, mające duże znaczenie użytkowe przy projektowaniu współczesnych systemów radiokomunikacyjnych.
Odbiorcy książki: pracownicy naukowi, inżynierowie i studenci kierunków elektroniki i telekomunikacji.
 
"Propagacja fal radiowych w telekomunikacji bezprzewodowej"
Uwarunkowania propagacyjne stanowią istotny czynnik ograniczający możliwości transmisyjne systemów telekomunikacji bezprzewodowej.
Niniejsza książka zawiera omówienie tych uwarunkowań dla szerokiej klasy środowisk propagacyjnych, obejmujące zwłaszcza modelowanie tłumienia propagacyjnego w terenie zabudowanym i wewnątrzbudynkowym, w tym po raz pierwszy na krajowym rynku wydawniczym dla systemów łączności morskiej nawodnej i podwodnej oraz lotniczej.
Autor uwzględnił w niej również wyniki badań własnych oraz odpowiednie zalecenia ITU-R, które należy brać pod uwagę przy projektowaniu systemów bezprzewodowych. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności polecają tę książkę szczególnie projektantom systemów telekomunikacji bezprzewodowej.

---

Spis treści:
Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów 9
Od autora 15
Rozdział 1. Wprowadzenie 19
1.1. Propagacja fali radiowej w idealnym środowisku dielektrycznym 20
1.2. Polaryzacja fali radiowej 21
1.3. Wolna przestrzeń propagacyjna 24
1.4. Efektywna przestrzeń propagacyjna – pierwsza strefa Fresnela 27
1.5. Równanie radiokomunikacyjne – bilans energetyczny łącza radiowego 29
1.6. Rzeczywiste środowiska propagacyjne, rodzaje fal radiowych 31
1.7. Podział fal radiowych na zakresy 32
Literatura 34
Rozdział 2. Fala przyziemna 35
2.1. Ziemskie podłoże propagacyjne 35
2.2. Odbicie i wnikanie fali radiowej w półprzewodzące podłoże 38
2.3. Propagacja fali przyziemnej nad podłożem ziemskim 41
2.3.1. Wpływ podłoża na propagację fali powierzchniowej 42
2.3.2. Fala powierzchniowa od pionowej anteny masztowej 45
2.3.2.1. Zależność Szulejkina-van der Pola 46
2.3.2.2. Współczynnik osłabienia 47
2.3.2.3. Wykresy Burrowsa 48
2.3.2.4. Teoretyczne krzywe propagacji fali powierzchniowej 49
2.3.3. Uwzględnianie kulistości podłoża 51
2.3.4. Kryterium nierówności podłoża 52
2.4. Fala przestrzenna 53
2.4.1. Przypadek anten wzniesionych nad podłożem 53
2.4.2. Wzór Wwiedenskiego 55
Literatura 56
Rozdział 3. Zjawiska propagacyjne w troposferze i jonosferze 57
3.1. Zjawiska troposferyczne 57
3.1.1. Refrakcja fali radiowej w troposferze 57
3.1.1.1. Trajektoria fali radiowej 58
3.1.1.2. Zastępczy promień kuli ziemskiej 59
3.1.1.3. Klasyfikacja refrakcji troposferycznej 61
3.1.2. Zjawisko rozpraszania troposferycznego 64
3.1.3. Tłumienie troposferyczne 67
3.1.3.1. Tłumienie deszczu 67
3.1.3.2. Tłumienie chmur i mgieł 70
3.1.3.3. Tłumienie w gazach atmosferycznych 71
3.2. Zjawiska jonosferyczne 72
3.2.1. Budowa i właściwości jonosfery 72
3.2.2. Refrakcja jonosferyczna 75
3.2.2.1. Współczynnik refrakcji jonosferycznej i częstotliwość krytyczna 75
3.2.2.2. Prawo secansa i maksymalna częstotliwość odbicia 78
3.2.2.3. Wykorzystanie fali jonosferycznej w radiokomunikacji dalekosiężnej 80
3.2.3. Tłumienie jonosferyczne 81
3.2.4. Zjawisko Faraday’a i Dopplera 82
Literatura 84
Rozdział 4. Statystyczne ujęcie zagadnień propagacyjnych w terenie otwartym 85
4.1. Rozkład przestrzenno-czasowy natężenia pola fali radiowej 85
4.2. Pole użyteczne i zakłócające 88
4.3. Statystyczne krzywe propagacji fal radiowych 90
4.3.1. Opis ogólny 90
4.3.2. Uwzględnianie rzeczywistej mocy zastępczej 93
4.3.3. Uwzględnianie częstotliwości sygnału radiowego 94
4.3.4. Uwzględnianie wysokości zawieszenia anteny nadawczej 94
4.3.5. Uwzględnianie wysokości zawieszenia anteny odbiorczej 95
4.3.6. Krótkie trasy propagacji 95
4.3.7. Wpływ ukształtowania terenu – kąt prześwitu terenowego 96
4.3.8. Rozkład przestrzenny 98
4.3.9. Uwzględnianie wpływu refrakcji troposferycznej 98
4.3.10. Przeliczenie natężenia pola elektrycznego na tłumienie propagacyjne 99
Literatura 99
Rozdział 5. Modelowanie tłumienia propagacyjnego w terenie zabudowanym 101
5.1. Uwarunkowania propagacyjne w systemach ruchomych 102
5.1.1. Charakterystyka ogólna 102
5.1.2. Warunki LOS 104
5.1.2.1. Model COST 231 Walfisha-Ikegamiego 104
5.1.2.2. Model ITU-R P.1411 105
5.1.3. Warunki NLOS 106
5.1.3.1. Model Okumury-Haty 107
5.1.3.2. Model COST 231 Haty 108
5.1.3.3. Model Delisle-Egli 109
5.1.3.4. Model COST 231 Walfisha-Ikegamiego 109
5.2. Uwarunkowania propagacyjne w systemach stałych 113
5.2.1. Wyznaczanie tłumienia propagacyjnego wg zaleceń ITU-R 113
5.2.1.1. Opis ogólny 113
5.2.1.2. Ujęcie statystyczne 114
5.2.2. Wielowariantowy model empiryczny [5.14] 117
5.2.2.1. Wprowadzenie do modelu 117
5.2.2.2. Główne czynniki propagacyjne 118
5.2.2.3. Opis modelu 121
5.2.3. Tłumienie propagacyjne w warunkach terminala kontenerowego [5.16] 123
Literatura 124
Rozdział 6. Statystyczny opis zjawiska zaników 127
6.1. Opis podstawowy 128
6.2. Profile kanału szerokopasmowego 130
6.2.1. Profil amplitudowy 131
6.2.2. Profil mocowy 133
6.2.3. Profil kątowy 136
6.2.4. Wyznaczanie tłumienia propagacyjnego 139
Literatura 140
Rozdział 7. Modelowanie tłumienia propagacyjnego w środowisku wewnątrzbudynkowym 141
7.1. Charakterystyka propagacyjna środowiska wewnątrzbudynkowego 142
7.2. Podstawowy model propagacyjny zalecany przez ITU-R 145
7.3. Model wielodrogowy 147
7.4. Inne modele empiryczne 148
7.4.1. Model jednościeżkowy (1SM) 148
7.4.2. Model liniowy (LAM) 149
7.4.3. Model Motleya-Keenana 150
7.4.4. Model wielościenny (MWM) 150
7.5. Deterministyczne modelowanie rozkładu fali radiowej w przestrzeni wewnątrzbudynkowej 151
7.6. Wnikanie fali radiowej do wnętrza budynku 152
Literatura 153
Rozdział 8. Uwarunkowania propagacyjne w liniach radiowych 155
8.1. Podstawowa charakterystyka środowiska propagacyjnego 155
8.2. Wpływ głównych czynników propagacyjnych 156
8.2.1. Tłumienie sygnału w wolnej przestrzeni 156
8.2.2. Przejrzystość trasy propagacyjnej 157
8.2.3. Tłumienie w deszczu i gazach atmosferycznych 160
8.2.4. Tłumienie we mgle i chmurach 163
8.2.5. Problem propagacji wielodrogowej 164
Literatura 165
Rozdział 9. Uwarunkowania propagacyjne w systemach satelitarnych 167
9.1. Wstępna charakterystyka propagacyjna systemów satelitarnych 168
9.2. Główny składnik tłumienia propagacyjnego w łączu satelitarnym 170
9.3. Uwarunkowania propagacyjne w troposferze 171
9.4. Uwarunkowania propagacyjne w górnych warstwach atmosfery 174
9.5. Uwarunkowania propagacyjne charakterystyczne dla satelitarnej łączności ruchomej lądowej 177
Literatura 181
Rozdział 10. Uwarunkowania propagacyjne w systemach łączności morskiej 183
10.1. Wstępna charakterystyka propagacyjna podsystemów łączności morskiej 184
10.2. Propagacja fal ultrakrótkich w rejonie morskim A1 185
10.2.1. Wiadomości ogólne 185
10.2.2. Wyznaczanie tłumienia propagacyjnego dla potrzeb telefonii komórkowej nad morzem 186
10.3. Propagacja fal pośrednich w rejonie morskim A2 187
10.4. Uwarunkowania propagacyjne w geostacjonarnej morskiej łączności satelitarnej, w rejonach A1, A2 i A3 188
10.5. Uwarunkowania propagacyjne w dalekosiężnej łączności morskiej krótkofalowej, w rejonach A3 i A4 189
10.6. Statystyczny opis zjawiska zaników w radiokomunikacji morskiej 189
10.7. Propagacja fal radiowych w łączności podwodnej 190
10.7.1. Falowód jonosferyczny 192
10.7.2. Wnikanie fali radiowej w środowisko wodne 194
10.8. Propagacja fali świetlnej w łączności podwodnej 197
Literatura 200
Rozdział 11. Uwarunkowania propagacyjne w systemach łączności lotniczej 203
11.1. Lotnicze systemy radiokomunikacyjne 203
11.2. Charakterystyka warunków propagacji 204
11.2.1. Propagacja fali przestrzennej 205
11.2.2. Statystyczne krzywe strat transmisji 207
11.2.3. Wyznaczanie współczynnika S/I 209
11.3. Warunki transmisyjne w łączności osobistej na pokładzie samolotu 210
Literatura 211
Dodatek 1. Analiza regresji wielowymiarowej dla potrzeb badań propagacji fal radiowych 213
D1.1. Podstawy analizy regresji liniowej z jedną zmienną niezależną 213
D1.2. Model regresji liniowej z wieloma zmiennymi niezależnymi – ujęcie macierzowe 219
Literatura 223
Dodatek 2. Sposób statystycznej oceny wyników badań eksperymentalnych 224
Literatura 226
Skorowidz 227