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Anwendungsbeispiele

Funkausbreitung in Ottawa mit UCFDTD

In diesem Beispiel verwenden wir das UCFDTD-Modell zur Simulation der Funkwellenausbreitung in Ottawa, Kanada.

Wiederum betrachten wir den in Abbildung 1 dargestellten Abschnitt von Ottawa und verwenden den Sender in der Slater Street. Wir simulieren die Ausbreitung eines Impulses mit einer Frequenz von 150 MHz und mit einer Blackman-Hüllkurve. Anschließend vergleichen wir die Ergebnisse der UCFDTD-Simulationen mit den Ergebnissen des Urban-Canyon-Modells. Abbildung 1 zeigt die Projektansicht von Ottawa mit Sende- und Empfangsanlagen.

 

Abbildung 1. Projektansicht von Ottawa mit Sende- und Empfangsanlagen

Abbildung 1. Projektansicht von Ottawa mit Sende- und Empfangsanlagen

 

Da das UCFDTD-Modell für die Simulation der Ausbreitung von transienten Impulsen ausgelegt ist, erstellen wir eine neue vertikal polarisierte Wellenform mit einer Mittenfrequenz von 150 MHz und einer Blackman-Hüllkurve mit einer Impulsbreite von 0,06 Mikrosekunden. Abbildung 2 zeigt die Eigenschaften der Wellenform.

 

Abbildung 2. Eigenschaften der Wellenform

Abbildung 2. Eigenschaften der Wellenform

 

Wir wählen den Sender in der Slater Street und verknüpfen die neue Blackman-Wellenform mit dem Sender und allen Empfängern. Durch einen Doppelklick auf den Eintrag für das Untersuchungsgebiet im Hauptfenster wird das Fenster mit den Eigenschaften des Untersuchungsgebiets angezeigt. Ändern Sie das Ausbreitungsmodell auf Urban Canyon FDTD. Alternativ können Sie auch ein separates Studiengebiet für das UCFDTD-Modell erstellen. Das sich daraus ergebende Studiengebietsfenster ist in Abbildung 3 dargestellt.

 

Abbildung 3. Fenster mit den Eigenschaften des Untersuchungsgebiets für den UCFDTD-Lauf.

Abbildung 3. Fenster mit den Eigenschaften des Untersuchungsgebiets für den UCFDTD-Lauf.

 

Beachten Sie, dass es zwei Parameter gibt, die der Benutzer für das UCFDTD-Modell ändern kann. Der erste ist Zellen pro Wellenlänge. Er bestimmt die Größe des Zellenabstands für das Finite-Differenzen-Gitter. Je größer die Zellen pro Wellenlänge sind, desto länger wird die Simulation laufen. Im Allgemeinen sollten die Zellen pro Wellenlänge nicht kleiner als 10 sein. Alternativ kann der Benutzer das Kästchen Automatisch ankreuzen und das Programm diese Zahl bestimmen lassen. Für diese Simulation setzen wir die Zellen pro Wellenlänge auf 10. Der zweite Parameter ist die Gesamtzeit. Dies ist die Gesamtzeit, in der sich die Funkwelle durch die Stadt ausbreitet, nicht die Zeit, die die Simulation dauert. Für dieses Beispiel aktivieren wir das Kästchen Automatisch und lassen das Programm die Gesamtzeit bestimmen.

Sobald alle Parameter eingestellt sind, klicken Sie auf Projekt>Ausführen>Neu , um das Berechnungsprogramm zu starten. Ein Wort der Vorsicht: Die UCFDTD-Simulation wird mehrere Stunden in Anspruch nehmen, so dass der Benutzer dies bei der Ausführung einer Berechnung berücksichtigen sollte.

In Abbildung 4, Abbildung 5 und Abbildung 6 ist der mit UCFDTD berechnete Pfadgewinn entlang der Laurier Street, Albert Street bzw. Queen Street dargestellt. Zum Vergleich zeigen wir auch das mit dem Urban Canyon-Modell berechnete Ergebnis. Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, stimmen die UCFDTD-Ergebnisse gut mit den Urban Canyon-Ergebnissen überein. Da die beiden Modelle so unterschiedlich sind, gibt die Tatsache, dass sie so gut übereinstimmen, ein hohes Maß an Vertrauen, dass die Ergebnisse korrekt sind. In Abbildung 7 ist auch die von UCFDTD berechnete Flächendeckungsvorhersage dargestellt.

 

Abbildung 4. Pfadverstärkung entlang der Laurier St. aus UCFDTD- und Urban-Canyon-Berechnungen.

Abbildung 4. Pfadverstärkung entlang der Laurier St. aus UCFDTD- und Urban-Canyon-Berechnungen.

 

Abbildung 5. Pfadverstärkung entlang der Albert Street aus UCFDTD- und Urban-Canyon-Berechnungen.

Abbildung 5. Pfadverstärkung entlang der Albert Street aus UCFDTD- und Urban-Canyon-Berechnungen.

 

Abbildung 6. Pfadverstärkung entlang der Queen St. aus UCFDTD- und Urban-Canyon-Berechnungen.

Abbildung 6. Pfadverstärkung entlang der Queen St. aus UCFDTD- und Urban-Canyon-Berechnungen.

 

Abbildung 7. Vorhersage der Flächenabdeckung für den Sender in der Slater St.

Abbildung 7. Vorhersage der Flächenabdeckung für den Sender in der Slater St.

 

Referenzen

  1. J. H. Tarng, W. Liu, Y. Huang, und J. Huang,