Berechnung der Versorgung von Funkzonen für den Mobilfunk mit Hilfe einer topographischen Datenbank

Abstract

VDE/NTG) Mitteilung aus dem FORSCHUNGSINSTITUT DER DEUTSCHEN BUNDESPOST, DARMSTADT Übersicht: Für eine optimale Planung von Funkzonen im Mobilfunk ist eine genaue Kenntnis der zu erwartenden elektrischen Feldstärke an jedem Ort des Versorgungsbereiches nötig. Für diesen Zweck wurden in der Bundesrepublik Deutschland Messungen bei 450 MHz auf Meßstrecken (Straßen) von etwa l km Länge und mit unterschiedlicher Umgebung (Wald, Häuser, freies Feld) durchgeführt. Die Meßgebiete waren verschieden strukturiert (ebenes Gelände oder Hügellandschaft). Nur in den Alpen und im Küstenbcreich wurden bisher noch keine Messungen durchgeführt. Die Deutsche Bundespost hat für die Bundesrepublik eine topographische Datenbank erstellt, die für jedes Flächenelement der Größe von etwa 95 m 150 m die Höhe über NN und einen charakteristischen Bebauungswert (Morphostruktur) enthält. In der Arbeit wird ein Modell für die Prognose des Medianwertes des Feldstärkepegels mit Hilfe der topographischen Datenbank beschrieben. Die Feldstärkeprognose im Mobilfunk wird sehr von der Umgebung der mobilen Station und von Störungen der Sichtyerbindung durch größere Hindernisse beeinflußt. Aus der Literatur sind bisher Modelle mehr empirischer Art, die die Morphostruktur in der Nähe des Fahrzeuges statistisch berücksichtigen, und Modelle mehr theoretischer Art, die das Geländeprofil erfassen, bekannt. Das hier vorgestellte Wellenausbreitungsmodell ist eine Synthese aus beiden Modellen. Aus den Messungen werden empirisch die Korrekturfunktionen bei 450 MHz an die spezielle Morphostruktur Westdeutschlands angepaßt. Mit Hilfe der topographischen Datenbank werden das Geländeprofil und daraus die Beugungsdämpfung bestimmt. Um den Rechenaufwand in Grenzen zu halten, mußten Vereinfachungen eingeführt werden. Der Vergleich zwischen den gemessenen und berechneten Feldstärkcpegeln hat auch bei sehr verschiedenen Geländeprofilen und in sehr verschiedenen Umgebungen des Fahrzeugs eine gute Übereinstimmung ergeben. Die Fehler AFder Feldstärkeprognose sind gaußverteilt. Die Standardabweichung des Fehlers beträgt 6,4 dB. Die Abweichungen streuen bei verdeckter Sicht bis zu 2,8 dB mehr als bei freier Sicht. Die Analyse der größeren Abweichungen (| ,F| > 10 dB) ergibt sechs prinzipielle Ursachen, die im vorliegenden Bericht diskutiert werden. Sie sind z.T. auf die vorhandene Datenbank zurückzuführen.Abstract: For optimum planning of cells in mobile radio, it is necessary to have exact information on the electric field strength expected in every location of the service area. For this purpose, 1035 measurements were taken in the Federal Republic of Germany at 450 MHz on test links (roads) which were about 1 km in length and surrounded by different environment (forest, urban or open area). The test areas included different structural areas (plane or hilly country), excluding the Alps and coastal regions. The Deutsche Bundespost has compiled a topographical data base for the Federal Republic which contains the height above sea level and a characteristic value for the enviro...

Built‐up terrain wave propagation by Fourier split‐step parabolic wave equation‐ray optical techniques

“…The Δ p 1 , σ 1 represent prediction results obtained with the first terrain database‐based semiempirical prediction method developed at Deutsche Telekom in the beginning of the 1980s [ Löw and Lorenz , 1982, 1983] and Δ p 2 , σ 2 was obtained by a more advanced semiempirical propagation algorithm as described by Liebenow and Kuhlmann [1996] and Kuhlmann [1998]. The overall improvement of prediction quality achieved with the new algorithm is expressed in a reduction of the standard deviation of the prediction error by 1.4 dB as compared to the model by Löw and Lorenz [1982] and [1983] and by 0.6 dB as compared to the model by Liebenow and Kuhlmann [1996] and Kuhlmann [1998]. All models achieved the best prediction results for the transmitters Wolfskehlen located in the very flat Rhein valley near Darmstadt/Frankfurt.…”

“…semiempirical propagation algorithm as described by Liebenow and Kuhlmann [1996] and Kuhlmann [1998]. The overall improvement of prediction quality achieved with the new algorithm is expressed in a reduction of the standard deviation of the prediction error by 1.4 dB as compared to the model by Lorenz [1982] and and by 0.6 dB as compared to the model by Liebenow and Kuhlmann [1996] and Kuhlmann [1998]. All models achieved the best prediction results for the transmitters Wolfskehlen located in the very flat Rhein valley near Darmstadt/Frankfurt.…”