La curva Okumura-Hata descrive le caratteristiche della propagazione delle onde in diversi ambienti, come spazi aperti, sobborghi, città di piccole e medie dimensioni e grandi città. È stata sviluppata da Yoshihisa Okumura e serve principalmente all'analisi della propagazione delle onde radio per le reti mobili e cellulari. Queste curve sono destinate a simulare le proprietà di propagazione su distanze medio-grandi. A distanze più brevi (alcune decine di metri), le deviazioni nei dati aumentano. Inoltre, la precisione del modello dipende dall'ambiente scelto.
Origini e Sviluppo del Modello Okumura-Hata
Il modello di Okumura per le aree urbane è un modello di propagazione radio costruito utilizzando i dati raccolti nella città di Tokyo, in Giappone. Il modello è ideale per l'uso in città con molte strutture urbane ma non molte strutture bloccanti alte. Questo modello è servito da base per il modello di Hata.
Nelle comunicazioni wireless, il modello di Hata per le aree urbane, noto anche come modello di Okumura-Hata in quanto versione sviluppata del modello di Okumura, è il modello di propagazione delle radiofrequenze più utilizzato per prevedere il comportamento delle trasmissioni cellulari in aree edificate. Questo modello incorpora le informazioni grafiche dal modello di Okumura e le sviluppa ulteriormente per realizzare gli effetti di diffrazione, riflessione e scattering causati dalle strutture cittadine.
Varianti e Ambienti di Applicazione
Il modello di Okumura è stato inizialmente sviluppato in tre modalità: per aree urbane, suburbane e aperte. Il modello per le aree urbane è stato costruito per primo e utilizzato come base per gli altri. Analogamente, il modello di Hata ha anche altre due varianti per la trasmissione in aree suburbane e aree aperte, estendendo la sua applicabilità a un'ampia gamma di scenari.
Predizione della Perdita di Percorso (Path Loss)
Il modello di Hata prevede la perdita di percorso totale lungo un collegamento di microonde terrestri o altri tipi di comunicazioni cellulari. Questa particolare versione del modello di Hata è applicabile alla propagazione radio all'interno delle aree urbane. La perdita di percorso, espressa in decibel (dB), è una misura dell'attenuazione del segnale tra il trasmettitore e il ricevitore.
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Okumura hata
Il Ruolo dei Coefficienti nella Funzione di Okumura-Hata: Comprendere "Beta"
Mentre il termine 'beta' non è un parametro esplicitamente nominato nella formulazione originale del modello di Hata, esso può spesso riferirsi al coefficiente che influenza la perdita di percorso in relazione alla distanza di propagazione o ad altri fattori chiave. Nel contesto del modello di Hata per le aree urbane, la formula per la perdita di percorso (Lp, in dB) è la seguente:
Lp = 69.55 + 26.16 log(f) - 13.82 log(Hb) - a(Hr) + (44.9 - 6.55 log(Hb)) log(d)
Dove:
- f: Frequenza in MHz (da 150 MHz a 1500 MHz)
- Hb: Altezza dell'antenna della stazione base in metri (da 30 m a 200 m)
- Hr: Altezza dell'antenna mobile in metri (da 1 m a 10 m)
- d: Distanza tra la stazione base e il mobile in chilometri (da 1 km a 20 km)
- a(Hr): Fattore di correzione per l'altezza dell'antenna mobile, che varia a seconda delle dimensioni della città.
In questa formula, il termine (44.9 - 6.55 log(Hb)) è il coefficiente che moltiplica il logaritmo della distanza (d). Questo coefficiente, che varia in base all'altezza dell'antenna della stazione base (Hb), funge da esponente di perdita di percorso e descrive come la perdita aumenti con la distanza. È in questo contesto che un valore simile a 'beta' potrebbe essere interpretato, rappresentando l'andamento della perdita di percorso rispetto alla distanza. La sua influenza è fondamentale per simulare accuratamente l'attenuazione del segnale in un ambiente urbano.
Calcolo del Fattore di Correzione a(Hr)
Il fattore di correzione a(Hr) è un altro coefficiente cruciale che varia a seconda delle dimensioni dell'area urbana. Il suo calcolo è definito come segue:
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- Per città piccole e medie: a(Hr) = (1.1 log(f) - 0.7) Hr - (1.56 log(f) - 0.8) dB
- Per grandi città:
- Per frequenze (f) comprese tra 150 MHz e 200 MHz: a(Hr) = 8.29 [log(1.54 Hr)]2 - 1.1 dB
- Per frequenze (f) comprese tra 400 MHz e 1500 MHz: a(Hr) = 3.2 [log(11.75 Hr)]2 - 4.97 dB
Questi coefficienti consentono al modello di Hata di adattarsi alle diverse condizioni ambientali e operative, rendendolo uno strumento versatile per la pianificazione delle reti cellulari. Comprendere come ogni termine contribuisca alla perdita di percorso totale è essenziale per un'applicazione efficace del modello.
Riepilogo dei Coefficienti Chiave del Modello di Hata (Aree Urbane)
| Coefficiente/Termine | Descrizione | Dipendenza e Calcolo |
|---|---|---|
| Costante Base | Componente fissa della perdita di percorso. | 69.55 dB |
| Dipendenza dalla Frequenza | Come la perdita di percorso cambia con la frequenza. | + 26.16 log(f) |
| Dipendenza Altezza Antenna Base | Influenza dell'altezza dell'antenna della stazione base. | - 13.82 log(Hb) |
| Fattore di Correzione a(Hr) | Correzione per l'altezza dell'antenna mobile, varia con la dimensione della città e la frequenza. | Vedi formule specifiche per piccole/medie e grandi città. |
| Esponente di Perdita di Percorso (Legato a "Beta") | Coefficiente che modella l'incremento della perdita con la distanza. | + (44.9 - 6.55 log(Hb)) log(d) |
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