Binalar Arası Elektromanyetik Dalga Yayılımının Nümerik Modellenmesi

Öz

Kablosuz cihazlara olan talebin artmasıyla birlikte, kentsel alanda radyo frekansı (RF) yayılımı ile ilgili çalışmalar daha fazla önem kazanmaya başlamıştır. Verici ile alıcı arasındaki sinyal gücü, birçok faktörden özellikle yayılım yolu boyunca binalardan ve nesnelerden kaynaklanan yansıma, kırınım ve gölgeleme gibi faktörlerden oldukça etkilenir. Bu nedenle, modern kablosuz haberleşme sistemlerinin planlanmasında ve geliştirilmesinde kullanılabilen, farklı ortamlardaki sinyal gücünü tahmin edebilen etkin dalga yayılımı modellerine ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, kentsel alandaki karmaşık radyo dalga yayılımı problemlerinin çözümüne yönelik GO+UTD (geometrik optik+düzgün kırınım teorisi) ve iki-yönlü bölünmüş-adım parabolik denklem yaklaşımına dayanan PETOOL modelleri karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Bu modeller ayrıca, basit yayılım senaryolarında geçerli teorik bir model olan kırınımlı ekranlar modeli ile karşılaştırılmıştır. Çeşitli nümerik simülasyon sonuçları sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Kentsel dalga yayılımı,geometrik optik (GO),düzgün kırınım teorisi (UTD),GO+UTD yazılımı,iki-yönlü bölünmüş-adım parabolik denklem,PETOOL yazılımı,kırınımlı ekranlar modeli,yol kaybı,yayılım faktörü

Kaynakça

1. [1] Okumura, Y., Ohmori, E., Kawano, T., ve Fukua, K., “Field strength and its variability in UHF and VHF land-mobile radio service,” Rev. Elec. Commun. Lab., cilt. 16, no. 9, 1968.
2. [2] Hata, M., “Empirical formula for propagation loss in land mobile radio services,” IEEE Trans. Veh. Technol., cilt. VT-29, no. 3, s. 317–325, 1980.
3. [3] Longley, A.G., ve Rice, P.L., “Prediction of tropospheric radio transmission loss over irregular terrain—A computer method,” ESSA Technical Report ERL, 79-IOTS 67, 1968.
4. [4] Bullington, K., “Radio propagation for vehicular communications,” IEEE Transactions on Vehicular Technology, cilt. VT-26, no. 4, s. 295–308, 1977.
5. [5] Lee, W.C.Y., Mobile Communications Engineering, McGraw-Hill, New York, 1982.
6. [6] Walfisch, J., ve Bertoni, H.L., “A theoretical model of UHF propagation in urban environments,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, cilt. 36, s. 1788–1796, 1988.
7. [7] Siwiak, K., Radiowave Propagation and Antennas for Personal Communications, Artech House, 2007.
8. [8] Kline, M., ve Kay, I., Electromagnetic Theory and Geometrical Optics, Wiley, Newyork, 1965.

9. [9] Keller, J.B., “Geometrical theory of diffraction,” J. Opt. Soc. Amer., cilt. 52, s. 116-30, 1962.
10. [10] Kouyoumjian, R.G., ve Pathak, P.H., “A uniform geometrical theory of diffraction for an edge in a perfectly conducting surface,” Proc. IEEE, cilt. 62, s. 1448-1461, 1974.
11. [11] Bhattacharyya, A.K., High Frequency Electromagnetic Techniques Recent Advances and Applications, Wiley, 1995.
12. [12] Ufimtsev, P.Ya., Theory of Edge Diffraction in Electromagnetics, Tech Science Press, 2003.
13. [13] Ozgun, O., “New software tool GO+UTD for visualization of wave propagation,” IEEE Antennas Propag. Mag., cilt. 58, s. 91–103, 2016.
14. [14] Ozgun, O., ve Sevgi, L., “Numerical techniques in modeling electromagnetic scattering from single and double knife-edge in 2D ground wave propagation problems,” ACES, Appl Comput Electrom, cilt. 27, no. 5, s. 376-388, 2012.
15. [15] Hacivelioglu, F., Uslu, M.A., ve Sevgi, L., “A MATLAB-based virtual tool for the electromagnetic wave scattering from a perfectly reflecting wedge,” IEEE Antennas Propag Mag, cilt. 53, s. 234-243, 2011.
16. [16] Apaydin, G., ve Sevgi, L., “Penetrable wedge scattering problem and a MATLAB-based fringe wave calculator,” IEEE Antennas Propag. Mag., cilt. 58, s. 86-93, 2016.
17. [17] Levy, M.F., Parabolic equation methods for electromagnetic wave propagation, IEEE Electromagnetic Wave Series, London, 2000.
18. [18] Ozgun, O., "Recursive two-way parabolic equation approach for modeling terrain effects in tropospheric propagation," IEEE T Antenn. Propag., cilt. 57, no. 9, s. 2706-2714, 2009.
19. [19] Ozgun, O., Apaydin, G., Kuzuoglu, M., ve Sevgi, L., "PETOOL: MATLAB-based one-way and two-way split-step parabolic equation tool for radiowave propagation over variable terrain," Comput Phys Commun, cilt. 182, no. 12, s. 2638–2654, 2011.