МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерно-технологическая академия
А. И. ПАНЫЧЕВ, А. А. ВАГАНОВА, Н. Н. КИСЕЛЬ
РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
В ЛОКАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ СВЯЗИ
Монография
Ростов-на-Дону – Таганрог
Издательство Южного федерального университета
2024
Стр.2
УДК 621.371:621.396.2
ББК 32.844
П168
Печатается по решению экспертного совета «Инженерные науки»
комитета по инженерному направлению науки и образования при Ученом совете
Южного федерального университета (протокол № 7 от 12 июля 2024 г.)
Рецензенты:
профессор кафедры информационно-коммуникационных технологий, математики
и информационной безопасности ФГБОУ ВО «Пятигорский государственный
университет», доктор технических наук А. М. Макаров
доцент кафедры радиотехнических и телекоммуникационных систем ФГАОУ ВО
«Южный федеральный университет», кандидат технических наук В. Т. Лобач
Панычев, А. И.
П168
Распространение радиоволн в локальных системах связи : монография /
А. И. Панычев, А. А. Ваганова, Н. Н. Кисель ; Южный федеральный университет.
– Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета,
2024. – 184 с.
ISBN 978-5-9275-4879-8
DOI 10.18522/801332835
Представлен анализ методов, моделей и программных комплексов расчета интенсивности
электромагнитных волн внутри зданий и в городской застройке. Описаны оригинальные
алгоритмы трехмерной трассировки многолучевого распространения, учитывающие
все механизмы распространения радиоволн в средах такого типа – отражение,
преломление, дифракция, рассеяние на неровностях. Предложен расчет интенсивности
радиоволн в произвольной точке исследуемого объема через комплексный коэффициент
передачи по напряженности поля, учитывающий направленные и поляризационные свойства
передающей и приемной антенн, эффекты ослабления и деполяризации радиоволн
при их взаимодействии с препятствиями. Учет многолучевого характера распространения
радиоволн включен в обобщенный множитель влияния среды. Приведены и обсуждены
полученные на основе разработанных методик результаты моделирования распределения
интенсивности радиоволн в помещениях сложной конфигурации и в городской застройке.
Монография может быть полезна специалистам, выполняющим исследования
и проекты по соответствующей тематике, а также при подготовке выпускных и научных
квалификационных работ по образовательным программам высшего образования:
программам специалитета 11.05.01 Радиоэлектронные системы и комплексы,
11.05.02 Специальные радиотехнические системы, 11.05.04 Инфокоммуникационные технологии
и системы специальной связи; программам магистратуры 11.04.01 Радиотехника,
11.04.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи; программам подготовки
научно-педагогических кадров в аспирантуре 2.2.13 Радиотехника, в том числе системы
и устройства телевидения, 2.2.14 Антенны, СВЧ-устройства и их технологии,
2.2.16 Радиолокация и радионавигация.
УДК 621.371:621.396.2
ББК 32.844
ISBN 978-5-9275-4879-8
© Южный федеральный университет, 2024
© Панычев А. И., Ваганова А. А., Кисель Н. Н., 2024
© Оформление. Макет. Издательство
Южного федерального университета, 2024
Стр.3
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ ………………………….................................................... 5
ВВЕДЕНИЕ ……….....…………………….................................................. 6
1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ, МОДЕЛЕЙ И ПРОГРАММНЫХ
КОМПЛЕКСОВ РАСЧЕТА РАСПРОСТРАНЕНИЯ
РАДИОВОЛН МИКРОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА …….…..….. 10
1.1. Анализ приближенных электродинамических методов расчета
распространения радиоволн микроволнового диапазона………..…. 10
1.1.1. Общая характеристика факторов и методов расчета
распространения радиоволн …….……………………………. 10
1.1.2. Модели расчета наземных радиотрасс ………..….……………. 12
1.1.3. Методы лучевой трассировки ………………………….…….. 14
1.2. Анализ рекомендованных Международным союзом электросвязи
моделей распространения радиоволн микроволнового диапазона.... 18
1.2.1. Рекомендация МСЭ-R P.1407-3 ……………...….………….….. 18
1.2.2. Рекомендация МСЭ-R P.1411-5 …………….…….……….…. 25
1.3. Анализ программных комплексов расчета интенсивности
радиоволн в городской застройке и внутри зданий ….…………… 40
1.3.1. Общая характеристика систем автоматизированного
проектирования локальных беспроводных сетей …………… 40
1.3.2. Программа Wireless InSite …………..……………...…………… 41
1.3.3. Программа WinProp ……………………..…………………….. 46
Выводы ………..…………………………………..………….……....……. 53
2. АЛГОРИТМ ТРЕХМЕРНОЙ ТРАССИРОВКИ ЛУЧЕЙ …..…....… 55
2.1. Базовые положения алгоритма трассировки лучей …….….……..…. 55
2.2. Алгоритм трассировки луча с многократным отражением
от препятствий …………………………………………………….…. 63
2.3. Алгоритм трассировки луча с многократным преломлением ….…. 69
2.4. Алгоритм приближенного учета дифракции лучей на кромках
препятствий ….………………………………………………………. 78
2.5. Алгоритм статистического учета рассеяния лучей
на неровностях ………………………………………………………. 90
Выводы ..……..……………….………………..………..…………………. 96
3
Стр.4
Оглавление
3. КОМПЛЕКСНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ПЕРЕДАЧИ
МНОГОЛУЧЕВОГО КАНАЛА СВЯЗИ …………………………….... 98
3.1. Комплексирование параметров лучей в коэффициент передачи
канала связи ………….…………………………………………….... 98
3.2. Деполяризация радиоволны при распространении ……………….… 105
3.3. Канальная матрица системы MIMO ……………………………….. 112
Выводы ..………….………………….……………………..….………..…. 116
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ
МИКРОВОЛНОВЫХ СИГНАЛОВ В ЛОКАЛЬНЫХ
СИСТЕМАХ СВЯЗИ ………………………………………..….….…... 117
4.1. Распределение интенсивности сигналов в структурах
тоннельного типа …………………………………………….…….. 117
4.2. Распределение интенсивности сигналов в помещении с группой
препятствий …………………….……………………..………….….. 125
4.3. Распределение интенсивности сигналов в структурах
лабиринтного типа …………………………………………………... 133
4.4. Распределение интенсивности сигналов в городской среде ……..… 139
Выводы ………..………………………..…………………….….…….….. 150
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………..………….………… 151
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ ……………….....….………………….….. 152
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ …………………………….……..…………... 154
ПУБЛИКАЦИИ АВТОРОВ ПО ТЕМЕ МОНОГРАФИИ …………….. 171
Стр.5