Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Основные компоненты математических моделей беспроводных сетей
• 2. Обзор автоматизированной системы проектирования беспроводных сетей
• 3. Модель распространения радиосигнала в свободном пространстве
• 4. Распространение радиосигнала в реальных условиях
• 5. Двухлучевая модель распространения радиосигнала
• 6. Модель Ли
• 7. Модель Уолфиша-Икегами
• 8. Модель Окамуры (Okumura Technique)
• 9. Модель Хаты (Hata Model)
• 10. Модель COST231-Hata
• 11. Создание компьютерной модели распространения радиосигнала
• Выводы
• Приложение 1. Листинг программы

Введение

При исследовании влияния распространения радиоволн в различных условиях, необходимо иметь представления о величинах затуханий, которые могут возникать в той или иной местности, помехах, возникающих в радиоканале и других факторах, влияющих на распространение радиосигнала.

Математическая модель является удобным и эффективным инструментом анализа характеристик исследуемого объекта. Хорошая модель, адекватно описывающая объект, позволяет изучить его поведение как в типовых, так и в критических ситуациях, что сделать физически часто бывает невозможно из-за опасности разрушения объекта. Кроме того, наличие модели объекта позволяет легко изменять его параметры, что в реальности может оказаться сопряжено с большими временными и материальными затратами. Таким образом, хорошая, адекватно описывающая исследуемый объект, математическая модель позволяет с минимальными временными и материальными затратами находить оптимальные технические решения.

Целью моделирования беспроводных сетей является решение следующих ключевых задач:

1. Оптимизация параметров оборудования, предназначенного для работы в данной сети.

2. Частотно-территориальное планирование сети, обеспечивающее минимизацию внутрисистемных помех, максимальный охват территории с требуемым качеством передачи информации и ЭМС с существующими радиотехническими средствами;

3. Верификация характеристик действующей сети;

4. Оптимизация методов преобразования и передачи информации проектируемой сети

1. Основные компоненты математических моделей беспроводных сетей

Для решения перечисленных задач моделирования беспроводных сетей требуются следующие исходные данные (рис. 1.):

1. Карта местности, необходимая для адекватного описания условий распространения сигналов в рассматриваемом регионе; при использовании модели в компьютерных автоматизированных системах проектирования радиосетей карта местности должна быть представлена в электронном виде в одном из стандартных форматов (например, «MapInfo” или «Панорама»);

2. Сведения о законе распределения абонентов (трафике) на рассматриваемой территории и их характеристиках (удельной эрланговой нагрузке), заданные аналитически или представленные в обменном формате картографических данных;

3. Технические характеристики планируемой сети (технология передачи и обработки информации, частотный диапазон, требуемое отношение сигнал/шум и т.д.), указанные в ее стандарте;

4. Характеристики применяемого оборудования;

5. Координаты и технические характеристики радиосредств, функционирующих в рассматриваемом регионе, необходимые для расчета показателей электромагнитной совместимости (ЭМС), проектируемой и действующих в данном регионе сетей.

Требования к объему и полноте исходных данных зависят от типа решаемой задачи. Например, в случае решения проблемы ЭМС требуются подробная электронная карта, включающая в себя растровые данные о рельефе местности, точные координаты пунктов привязки оборудования и подробные сведения о его характеристиках. Если же анализируются особенности поведения сети какого-либо известного или нового типа (стандарта) в различных условиях ее работы (условий распространения электромагнитных волн, трафика, шумового фона), то в качестве картографической базы данных лучше использовать упрощенную модель местности с возможностью определения ее ключевых параметров и быстрого перехода от одного типа местности к другому.

Рис. 1. Задачи, решаемые путем моделирования беспроводных сетей

То же самое относится и к оборудованию. В ситуации, когда основной акцент делается на исследование влияния характеристик оборудования на показатели качества передачи информации и ЭМС, в математической модели анализируемой сети нет необходимости применять подробные модели всех блоков применяемой радиоаппаратуры - достаточно ограничиться упрощенной моделью приемопередатчиков, описываемой несколькими ключевыми параметрами и рассматривать влияние этих параметров на характеристики сети. Анализ же влияния элементной базы, схемотехнических решений и т.п. на выбранные ключевые параметры лучше вынести за рамки решаемой задачи и проводить с помощью современных специализированных компьютерных систем подобного рода (Agilent ADS 2000, OrCAD и т.д.). В связи с многообразием и сложностью задач моделирования беспроводных сетей трудно рассчитывать на реализацию в одной универсальной модели полного набора функций, необходимых для решения всех перечисленных задач. Поэтому, в настоящее время сложилось несколько специализированных типов автоматизированных компьютерных систем анализа и оптимизации характеристик беспроводных сетей, каждому из которых присущи свои особенности применяемых моделей. Среди них следует выделить 4 ключевых типа:

1. системы частотно-территориального планирования беспроводных сетей; применяются на этапе развертывания новых или модернизации существующих беспроводных сетей различного назначения для оптимального выбора мест и состава оборудования приемопередающих станций; их особенностями являются:

? использование электронных географических карт для точной привязки модели сети к местности;

? применение строгих моделей распространения электромагнитных волн в каналах связи;

? широкий спектр рассчитываемых характеристик;

2. системы, обеспечивающие решение задач электромагнитной совместимости беспроводных сетей; применяются, как и первые, на этапе развертывания новых или модернизации существующих беспроводных сетей различного назначения для согласования их параметров с параметрами других сетей с целью минимизации взаимных помех; для них характерно:

? возможность подключения к базам данных с местами размещения и составом приемопередающей аппаратуры всех радиосредств, работающих в рассматриваемом регионе;

? возможность подключения к базам данных параметров приемопередающей аппаратуры различных производителей;

? использование электронных географических карт для точной привязки модели сети к местности;

? применение строгих моделей распространения электромагнитных волн в каналах связи;

? расчет характеристик помех различного вида и оценка их влияния на параметры сетей;

3. системы мониторинга качества работы существующих сетей; применяются для измерения и последующего анализа характеристик сети в реальных условиях ее функционирования; в системах такого типа обеспечивается:

? обмен информацией с базами данных измерений параметров реальных сетей;

? возможность сравнения результатов расчета и эксперимента и корректировки параметров модели сети по его результатам;

4. системы, предназначенные для оптимизации принципов передачи информации и параметров оборудования разрабатываемых сетей; в таких системах:

? нет необходимости в точной привязке модели сети к определенной местности;

? должна быть обеспечена возможность проверки работоспособности системы в различных условиях, вследствие чего применяются статистические модели распространения электромагнитных сигналов;

? имеется возможность задания различных алгоритмов работы сети.

Примеры компьютерных систем каждого типа приведены в таблицах 1-5. На рис. 2 изображены важнейшие характеристики беспроводных сетей, необходимые для решения ключевых задач их проектирования, а также основные компоненты применяемых при этом компьютерных моделей. Часть из перечисленных характеристик косвенно или напрямую связана с расчетом в заданной точке мощности, поступающей от источников сигнала и помех. Однако большинство из них определяются исходя из полученного отношения сигнал?(шум+помеха). Таким образом, ключевым элементом математической модели беспроводной сети является блок расчета уровня сигнала в заданной точке приема от заданного источника и положенная в его основу модель распространения сигнала (модель радиоканала), а также блок расчета отношения сигнал?(шум+помеха), используемого для определения всех важнейших характеристик сети (рис. 2).

Рис. 2. Компоненты модели беспроводной сети



2. Обзор автоматизированной системы проектирования беспроводных сетей

Рассмотрим как пример компьютерный пакет RPS-2 российской разработки, позволяющей решать практически все задачи, связанные с проектированием беспроводных сетей (см. таблицы 1-5) и применяемым рядом ведущих российских телекоммуникационных фирм для планирования и анализа характеристик беспроводных сетей различного типа и назначения. Его использование позволяет в сжатые сроки разработать проект новой сети или расширить уже развернутую сеть, оценить ее достоинства и недостатки, проанализировать показатели электромагнитной совместимости проектируемой сети с другими сетями, работающими в той же местности, и оптимизировать характеристики с учетом конкретных географических условий местности при заданном распределении трафика и источников помех. Исходными данными для проведения расчетов являются:

? цифровые карты местности;

? база данных с характеристиками применяемого оборудования (частотный диапазон, диаграммы направленности и усиление антенн, частотные и энергетические характеристики приемопередатчиков, потери в фидерах и т.д.).

Программа позволяет:

? размещать радиостанции в заданном месте рассматриваемой территории, работающие в любом стандарте (NMT-450, AMPS, D-AMPS, GSM, IS-95, SmarTrunk, TETRA, MPT 1327, EDACS и т.д.); кроме того, имеется возможность определить новый стандарт проектируемой сети, введя его основные параметры: частотный диапазон, ширину канала и т.д.;

? определять для радиостанций оптимальный состав оборудования из базы данных;

? задавать и редактировать распределение плотности трафика в рассматриваемом регионе, что позволяет анализировать характеристики сотовых и транкинговых систем в условиях различной загрузки;

? рассчитывать, отображать на экране и выдавать на печать основные характеристики планируемой сети;

? рассчитывать показатели электромагнитной совместимости (уровень взаимных помех) планируемой сети с другими сетями;

? оптимизировать параметры планируемой сети путем изменения местоположения радиостанций, а также варьируя состав и технические характеристики размещаемого на них оборудования;

? отображать результаты измерений уровня принимаемого сигнала и сравнивать их с результатами расчета с последующей оптимизацией параметров применяемых математических моделей расчета.

Программу RPS-2 можно применять для планирования как макро-, так и микро-ячеек сотовых сетей, включая микросотовые системы, работающие внутри зданий. Опыт ее использования в различных регионах на местности с разным рельефом для проектирования и развертывания сетей различного типа (транкинговых SmarTrunk, TETRA, MPT 1327, сотовых GSM и др., радиорелейных) свидетельствует о высокой эффективности. Как и во всех системах подобного рода, ключевым компонентом программы RPS-2 является положенная в ее основу модель радиоканала. В RPS-2 заложена возможность выбора пользователем одной из нескольких моделей распространения сигналов, в том числе строгой модели (модель RPS), максимально полно учитывающей все основные факторы, влияющие на уровень принимаемого сигнала (рис. 3).

Рассчитанные с помощью строгой модели уровни сигналов от всех источников сигнала в рассматриваемом регионе являются основой для выполнения анализа их электромагнитной совместимости. На этом этапе определяются источники, частотным диапазон излучения которых пересекается с диапазоном анализируемого приемника и выдается отчет об уровне помех от каждого такого излучателя с указанием степени влияния каждого из них на ухудшение поргового сигнала на входе данного приемника (рис. 4.).



Рис. 3. Анализ в программе RPS-2 профиля радиолинии и факторов, влияющих на характеристики распространения сигналов

Рис. 4. Анализ в программе RPS-2 профиля радиолинии и факторов, влияющих на характеристики распространения сигналов

Эти данные позволяют принять верное решение о работоспособности проектируемой сети и оптимизировать места расположения и характеристики используемого оборудования.

3. Модель распространения радиосигнала в свободном пространстве

При распространении радиосигнала в свободном пространстве мощность на выходе приемной антенны удобно выразить как функцию от расстояния до передающей антенны P_r(d). Выражение для вычисления мощности сигнала на выходе приемной антенны:

(1)

Где Gr - коэффициент усиления приемной антенны, (раз);

Gt - коэффициент усиления передающей антенны, (раз);

Pt - мощность на входе передающей антенны;

л - длина электромагнитной волны, (м).

Выражение (1) называют уравнением свободного пространства. Расстояние d должно быть достаточно большим и не может принимать значение d=0. При использовании уравнения (1) предполагается, что приемная антенна находится от передающей на расстоянии d>d₀, которое соответствует дальней зоне (зона Фраунгофера).

Уравнение свободного пространства часто выражается по отношению к точке отсчета d₀, находящейся в зоне Фраунгофера:

(2)

В качестве значения d₀ принято выбирать: 1м- для помещений, 100 м или 1 км - для открытой местности.

Одной из важнейших характеристик распространения радиосигнала является его затухание в канале связи. Затухание L определяется как отношение передаваемой мощности сигнала к принимаемой и выражается в дБ как положительная величина. Для свободного пространства затухание (единица измерения дБ) в зоне Фраунгофера определяется из выражения

Удобна другая форма записи затухания в свободном пространстве:

Рис. 3. Параметры распространения радиосигнала

Уровень мощности сигнала на выходе приемной антенны АС принято обозначать в дБм, тогда выражение (1) удобнее представить в следующем виде:

Затухание сигнала L(d) рассчитывается исходя из модели распространения.

4. Распространение радиосигнала в реальных условиях

В реальных условиях распространения радиосигнала на местности величина затухания зависит от комплекса факторов, определяющих характер распространения радиоволн. К ним относятся:

- отражение сигнала от объектов, имеющих размеры, превосходящие длину радиоволны;

- дифракция радиоволн, для которой характерно преломление радиосигнала на пути распространения;

- рассеивание радиосигнала, которое происходит при наличии на местности большого числа объектов, размером меньше длины радиоволны (например, лиственные деревья);

- эффект Доплера, имеющий место при перемещении подвижного объекта.

Согласно эмпирическим данным среднее значение затухания растет прямо пропорционально степени а расстояния:

где а - экспонента затухания, определенная экспериментально и лежащая в пределах от 2 до 6, в зависимости от характера местности.

Аналогично, среднее значение уровня сигнала на выходе приемной антенны обратно пропорционально экспоненте затухания:

При определении а результаты экспериментов, как правило, усредняют по множеству реализаций на окружности с радиусом d от передающей антенны. Среднее затухание реального канала связи в дБ можно грубо оценить как

Аналогично, выражение (2) можно представить в виде

5. Двухлучевая модель распространения радиосигнала

Для подвижных систем связи описание распространения радиосигнала вдоль земной поверхности может быть упрощено двухлучевой моделью (рис. 4).

Рис. 4. Двухлучевая модель распространения радиосигнала

Пусть поверхность земли является идеальным отражателем, а угол падения луча очень маленький. Для этих условий мощность сигнала на выходе приемной антенны для двухлучевой модели определяется из выражения

6. Модель Ли

Для трасс с открытым рельефом расчет выполняется по данной формуле

Где P_r- уровень мощности передатчика;

G_r и G_t - коэффициент усиления передающей и приемной антенны соответственно, выраженный в децибелах;

а₁, а₂ - потери в фидере передающей и приемной антенны соответственно;

- суммарное ослабление радиосигнала при распространении для модели Хата при статистическом учете параметров местности (а выражено в децибелах, d - в километрах);

эффективная высота антенны БС для конкретного участка трассы.

для города

для пригородной зоны

для открытой местности

Здесь аппроксимирующие коэффициенты:

- параметр, учитывающий влияние высоты антенны абонентской станции. Для крупных городов этот параметр слабо зависит от частоты, однако используются две аппроксимирующие формулы:

при f 200 МГц;

при f 400 МГц;

для средних и малых городов этот параметр зависит от частоты:

7. Модель Уолфиша-Икегами

Модель Уолфиша-Икегами признана самой лучшей для предсказания уровня сигнала в малых сотах. Эта модель основана на физическом представлении поля в точке приема в виде двух составляющих: когерентной и рассеянной (рис. 5,а). Когерентная составляющая определяется волной, дифрагирующей вокруг строений вдоль дороги со стороны БС. Рассеянный компонент создают волны, которые образуются в результате переизлучения строениями падающей на них волны от БС. Рассеянный компонент приходит с направлений, не совпадающих с направлением на БС и даже противоположных этому направлению. Медианное ослабление сигнала будет зависеть от геометрических соотношений на трассе, показанных на рис. 5(б), где обозначено:

h₁ и h₂ - высоты установки антенн БС и АС; h₀ - средняя высoта застройки;

= h₁- h₀- высота антенны БС над слоем городской застройки;

- длина трассы для дифрагирующей волны;

У = h₀ - h₂ ;

W - Ширина улицы;

= arctg(X/Y) -угол дифракции.

Медианное ослабление радиосигнала при распространении на коротких трассах:

,

где а₁ = а_св - ослабление когерентной волны для точки дифракции;

a₂ -дополнительное ослабление когерентной волны, зависящее от угла дифракции на трассе протяженностью Z;

а₃ - дополнительное ослабление уровня сигнала за счет рассеянного компонента.

Расчетные формулы для модели Уолфиша-Икегами получены при параметрах: расстояние между БС и АС от 0,02 м до 5 км в диапазоне частот 800...2000 МГц, высота антенн БС h₁ = 4...50 м, высота антенн AC h₂ = 1 ...3 м; высота близлежащих к БС зданий до 80 м. Имеем:

(3)

(4)

где -- составляющая потерь, зависящая от ориентации улиц относительно направления прихода сигнала:

при 0< <35°;

при 35°< <55°;

при 55°< <90°;

- угол между направлением улицы и направлением прихода сигнала.

Рис. 5. К определению сигнала в соте: а - физическое представление



Рис. 5, б - геометрическое соотношение

В таблице приведены результаты расчетов. Как видим, диапазон изменения значений потерь от ориентации улиц составляет 18 дБ.

.град	0	10	28	35	45	55	90
,ДБ	-10	-7	0	2,5	3,25	4	8

Дополнительное ослабление уровня сигнала за счет рассеянной компоненты

(5)

где d- среднее расстояние между кварталами;

при ₁ > 0;

при и км

при и км

при

при

при

при

для крупного города;

для города средних размеров и пригорода с умеренными лесопосадками.

В рабочих формулах (3) - (5) и в формулах их коэффициентов следует подставлять частоту в мегагерцах, протяженность трассы в километрах, остальные параметры модели в метрах. Эти формулы позволяют определить медианные потери как для трасс, на которых антенна БС расположена над городской застройкой (), так и для трасс, на которых антенна БС расположена на уровне крыш или ниже этого уровня ().

При проектировании малых сот необходимы сведения о конкретных участках городских трасс. В ряде случаев можно воспользоваться статистическими данными для города.

Характеристики районов современной городской застройки:

плотность застройки 90 зданий на 1 км²;

средняя длина здания 80... 105 м; ширина 15 м; этажность от 5 до 14;

просветы между зданиями 15...20 м;

средняя дальность прямой видимости в слое городской застройки 170 м. Застройку можно считать однородной для районов, где нет больших площадей и парков.

8. Модель Окамуры (Okumura Technique)

Модель, предложенная Окамурой, основана на результатах экспериментальных исследований и по сравнению с двухлучевой моделью позволяет более точно предсказывать среднее значение затухания радиосигнала на относительно большом расстоянии между передающей и приемной антеннами (более 1 км).

Согласно модели Окамуры среднее затухание в дБ определяется как

где L_FS - затухание в свободном пространстве; A(f,d) - затухание в городе относительно затухания в свободном пространстве при высоте антенны передатчика h_t= 200 м и высоте приемной антенны h_r= 3 м ; С - фактор затухания для различных типов местности.

Коэффициенты высоты Н(h_t) и H(h_r) для антенн базовой и абонентской станции соответственно определяются следующим образом:

Составляющие для затухания A(f,d) и С определяются графическим способом, используя рис. 6 и 7. Для сельской местности фактор затухания С на 5 дБ меньше, чем для открытого пространства.

Рис. 6. Зависимость затухания в городе относительно затухания в свободном пространстве от частоты сигнала и расстояния при h_t = 200 м и h_r = 3 м

Рис. 7. Зависимость фактора затухания С от частоты сигнала и типа местности

9. Модель Хаты (Hata Model)

беспроводной сеть радиосигнал автоматизированный

Модель Окамуры основана на графическом представлении экспериментальных данных, полученных Окамурой при измерениях уровней радиосигнала в г. Токио (Япония). Очевидно, что такая модель неудобна для вычислений с помощью ЭВМ. Для удобства ее реализации Хата предложил эмпирическую модель описания графической информации, представленной Окамурой. Следовательно, модель Хаты в виде математической записи также основана на экспериментальных данных Окамуры.

Среднее затухание радиосигнала в городских условиях рассчитывается по эмпирической формуле, дБ:

Lг = 69,55 + 26,16lg f ?13,82lg h_t ? A(h_r)+(44,9 ? 6,55lg h_t)(lg d)^b ,

где f = 150…1500 МГц - частота радиосигнала; h_t = 30…200 м - высота передающей антенны; h_r = 1…10 м - высота приемной антенны; d = 1…100 км - расстояние между антеннами; A (h_r) - поправочный коэффициент для высоты антенны подвижного объекта, зависящий от типа местности; b = 1 при r ? 20 км.

при 20 км < d < 100 км;

.

Для малых и средних городов:

A(h_r) = (1,1 lg f ? 0,7)h_r ?(1,56 lg f ? 0,8).

Для больших городов:

A(h_r) = 8,29[lg(1,54 h_r)]² ?1,1 при f ? 400 МГц;

A(h_r) = 3,2[lg(11,75 h_r)]² ? 4,97 при f ? 400 МГц.

Для пригородных районов, дБ:

L_пр = L_г ? 2[lg(f 28)]2 ? 5,4.

Для сельской местности, дБ:

L_с = L_г ? 4,78(lg f)2 +17,33lg f ? 40,94.

12. Модель COST231-Hata

Для диапазона частот 1,5...2 ГГц используется модель COST231-Hata, которая является модифицированным вариантом модели Хаты. Формула для расчета среднего затухания в городе, дБ:

где A(hr)=(1,1lg f - 0,7)hr - (1,56lg f - 0,8); С = 0 дБ для малых и средних городов; С = 3 дБ для больших городов.

Корректировки для пригородных районов не используются. Для сельской местности поправочный коэффициент A(h_r) тот же, что и в модели Хаты.

11. Создание компьютерной модели распространения радиосигнала

На практике, для получения результатов математических моделей, необходимо произвести множество сложных расчетов. Для упрощения этих расчетов существует ряд компьютерных программ, рассмотренных выше, позволяющих существенно сократить время для получения результатов. Почти все эти программы реализуют глобальное моделирование беспроводной сети и являются платными и требующими навыков в работе с ними. При решении конкретных задач не всегда необходимы такие мощные программы, поэтому было принято решение по созданию собственной компьютерной программы, которая бы позволила просчитать потери в радиоканале при различных типах местности.

В основе этой программы лежит модель Хата, описанная выше. Эта модель описывает затухания сигналов для больших, средних и малых городов, пригородных районов и сельской местности.

На рис. 8 показан интерфейс разработанной программы.



Рис. 8. Интерфейс программы

Программа строит графики зависимости затухания от расстояния в разных типах местности (сельская местность, пригородные районы, средние города и крупные города) с разными входными данными: частота (150.0-1500 МГц), высота передающей антенны (30.0-200.0 м), высота приемной антенны (1.0-10.0 м).

Программа позволяет построить несколько графиков и наглядно сравнить результаты. В зависимости от местности графики имеют разный цвет. При наведении курсора на график, программа показывает частоту и высоты антенн, соответствующие этому графику, а также расстояние и величину затухания в данной точке.

После просмотра параметров графика можно вычислить величину затухания на конкретном расстояние, введя в соответствующее поле расстояние и нажав кнопку "Вычислить L".

В дальнейшем планируется развивать программу путем добавления в нее еще несколько моделей распространения радиосигналов с целью перекрыть больший диапазон частот и сравнения результатов, полученных с использованием разных моделей. Также планируется доработать интерфейс, для того чтобы пользователь мог вводить как можно больше начальной информации и в дальнейшем получал наиболее точный результат. Планируется переход от графиков затухания к графику распределения мощности от расстояния с вводом мощности передатчика.

После проведения теоретической оценки затуханий на различных типах местности планируется приступить к экспериментальной части. В экспериментальной части планируется проведение измерений затуханий сигнала на различных типах местности при помощи измерительного оборудования фирмы Rohde & Schwarz. После проведения экспериментальной части можно будет сравнить полученные результаты с результатами, полученными про помощи компьютерного моделирования.

Выводы

В результате работы были подробно рассмотрены описания математических моделей радиоканалов, проведен их анализ и обзор некоторых программ для компьютерного моделирования радиоканалов. На основании этого была разработана программа, которую предполагается использовать для моделирования затухания в радиоканале при решении проблем регулирования мощности, позволяющая наглядно (в виде графиков) оценить величину затухания радиосигнала в разных типах местности (сельская местность, пригородные районы, средние города и крупные города) в зависимости от входных данных:

частоты (150.0-1500 МГц);

высоты передающей антенны (30.0-200.0 м);

высоты приемной антенны (1.0-10.0 м).

Программа позволяет строить до 10 графиков одновременно и наглядно сравнивать результаты. В зависимости от местности графики имеют разный цвет. При наведении курсора на график, программа показывает частоту и высоты антенн, соответствующие этому графику, а также расстояние и величину затухания в данной точке.

В дальнейшем планируется продолжить работу над программой и произвести ее глобальную модернизацию. Планируется добавление еще нескольких моделей радиоканалов, доработка интерфейса, позволяющего пользователю задавать как можно больше параметров, учитывающих условия, дальность распространения сигналов, типы приемопередающих антенн и мощность передатчика. Так же планируется переход от графиков зависимости затухания от расстояния к графикам распределения мощности.

Приложение 1. Листинг программы

resource.h

//{{NO_DEPENDENCIES}}

// Microsoft Developer Studio generated include file.

// Used by Script2.rc

//

#define IDI_ICON1 101

// Next default values for new objects

//

#ifdef APSTUDIO_INVOKED

#ifndef APSTUDIO_READONLY_SYMBOLS

#define _APS_NEXT_RESOURCE_VALUE 103

#define _APS_NEXT_COMMAND_VALUE 40001

#define _APS_NEXT_CONTROL_VALUE 1000

#define _APS_NEXT_SYMED_VALUE 101

#endif

#endif

model.cpp

// Microsoft Visual C++ 6.0

// Программа моделирования зависимости затухания от расстояния.

// Основана на модели Хата.

// Новиков Виктор Валерьевич МП-48

// ТКС 2007

#include <windows.h>

#include <math.h>

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

unsigned short mest[10],len,hi,k=0,nn=0;

short n=0;

float f[10],Hb[10],Ha[10],X,Y;

//поправочный коэффициент

double Ah(float Ha,float f,unsigned short mest)

{

double tmp;

if(mest<=3)

tmp=(1.1*log10(f)-0.7)*Ha-(1.56*log10(f)-0.8);

else

if(f>400)

tmp=3.2*pow((log10(11.75*Ha)),2)-4.97;

else

tmp=8.29*pow((log10(1.54*Ha)),2)-1.1;

return tmp;

}

//степень lg(d)

double Al(float f,float Hb,float d)

{

double tmp;

if (d<=20)

tmp=1;

else

tmp=1+(0.14+0.000187*f+0.00107*(Hb/pow((1+0.000007*pow(Hb,2)),0.5)))*pow((log10(d/20)),0.8);

return tmp;

}

//затухание

double L(float f,float Ha, float Hb, float d, unsigned short mest)

{

double Lg=0,tmp;

if (mest==1)

Lg=4.78*(pow(log10(f),2))-17.33*log10(f)+40.94;

else

if (mest==2)

Lg=2*(pow(log10(f/28),2))+5.4;

tmp=69.55+26.16*log10(f)-13.82*log10(Hb)-Ah(Ha,f,mest)+(44.9-6.55*log10(Hb))*pow(log10(d),Al(f,Hb,d))-Lg;

return tmp;

}

//чтение параметров для расчета

double Read(HWND hwnd,unsigned edit)

{

double rez=0; unsigned short m=0;

char path[6],tmp;

GetDlgItemText(hwnd, edit, path, 6);

rez=atof(path);

return rez;

}

//отрисовка меню и графиков

void Paint(HDC hdc, PAINTSTRUCT ps, HWND hwnd)

{

RECT rc;

GetWindowRect(hwnd,&rc);

float x,y;

len=rc.right-rc.left,hi=rc.bottom-rc.top;

x=30; y=hi-50;

hdc = BeginPaint(hwnd, &ps);

HBRUSH br;

br = CreateSolidBrush(RGB(50, 203, 15));

SelectObject(hdc, br);

Ellipse(hdc, 3, 3, 18, 18);

br = CreateSolidBrush(RGB(15, 51, 186));

SelectObject(hdc, br);

Ellipse(hdc, 3, 25, 18, 40);

br = CreateSolidBrush(RGB(240, 0, 109));

SelectObject(hdc, br);

Ellipse(hdc, 3, 47, 18, 62);

br = CreateSolidBrush(RGB(1, 1, 1));

SelectObject(hdc, br);

Ellipse(hdc, 3, 69, 18, 84);

DeleteObject(br);

MoveToEx(hdc, x+len-50, y, NULL);

LineTo(hdc, x, y);

LineTo(hdc, x, y-hi+150);

LineTo(hdc, x-5, y-hi+160);

MoveToEx(hdc, x, y-hi+150, NULL);

LineTo(hdc, x+5, y-hi+160);

MoveToEx(hdc, x+len-60, y-5, NULL);

LineTo(hdc, x+len-50, y);

LineTo(hdc, x+len-60, y+5);

MoveToEx(hdc, x+(len-70)/10, y-5, NULL);

LineTo(hdc, x+(len-70)/10, y+5);

MoveToEx(hdc, x+(len-70)/5, y-5, NULL);

LineTo(hdc, x+(len-70)/5, y+5);

MoveToEx(hdc, x+(len-70)*3/10, y-5, NULL);

LineTo(hdc, x+(len-70)*3/10, y+5);

MoveToEx(hdc, x+(len-70)*2/5, y-5, NULL);

LineTo(hdc, x+(len-70)*2/5, y+5);

MoveToEx(hdc, x+(len-70)/2, y-5, NULL);

LineTo(hdc, x+(len-70)/2, y+5);

MoveToEx(hdc, x+(len-70)*3/5, y-5, NULL);

LineTo(hdc, x+(len-70)*3/5, y+5);

MoveToEx(hdc, x+(len-70)*7/10, y-5, NULL);

LineTo(hdc, x+(len-70)*7/10, y+5);

MoveToEx(hdc, x+(len-70)*4/5, y-5, NULL);

LineTo(hdc, x+(len-70)*4/5, y+5);

MoveToEx(hdc, x+(len-70)*9/10, y-5, NULL);

LineTo(hdc, x+(len-70)*9/10, y+5);

MoveToEx(hdc, x+(len-70), y-5, NULL);

LineTo(hdc, x+(len-70), y+5);

MoveToEx(hdc, x+5, y-(hi-160)/7, NULL);

LineTo(hdc, x-5, y-(hi-160)/7);

MoveToEx(hdc, x+5, y-(hi-160)*2/7, NULL);

LineTo(hdc, x-5, y-(hi-160)*2/7);

MoveToEx(hdc, x+5, y-(hi-160)*3/7, NULL);

LineTo(hdc, x-5, y-(hi-160)*3/7);

MoveToEx(hdc, x+5, y-(hi-160)*4/7, NULL);

LineTo(hdc, x-5, y-(hi-160)*4/7);

MoveToEx(hdc, x+5, y-(hi-160)*5/7, NULL);

LineTo(hdc, x-5, y-(hi-160)*5/7);

MoveToEx(hdc, x+5, y-(hi-160)*6/7, NULL);

LineTo(hdc, x-5, y-(hi-160)*6/7);

TextOut( hdc, x-7, y+5, "0", 1);

TextOut( hdc, x+(len-70)/2-10, y+5,"15km" , 4);

TextOut( hdc, x+(len-70)-10, y+5,"30km" , 4);

TextOut( hdc, x-20, y-hi+150,"L," , 2);

TextOut( hdc, x-22, y-hi+167,"Db" , 2);

TextOut( hdc, x-30, y-(hi-160)/7-7,"50" , 2);

TextOut( hdc, x-30, y-(hi-160)*2/7-8,"75" , 2);

TextOut( hdc, x-30, y-(hi-160)*3/7-8,"100" , 3);

TextOut( hdc, x-30, y-(hi-160)*4/7-8,"125" , 3);

TextOut( hdc, x-30, y-(hi-160)*5/7-8,"150" , 3);

TextOut( hdc, x-30, y-(hi-160)*6/7-8,"175" , 3);

TextOut( hdc, 240, 2,"Частота, МГц" , 45);

TextOut( hdc, 240, 24,"Высота передающей антенны, м" , 28);

TextOut( hdc, 240, 46,"Высота приемной антенны, м" , 32);

TextOut( hdc, 520, 2,"Введите расстояние, км" , 22);

if(n>1)

{

char stra[5];

sprintf(stra, "%5.0f", f[n-2]);

char strb[5];

sprintf(strb, "%4.1f", Hb[n-2]);

unsigned short j=26;

if (strb[4]==NULL)

j=25;

char strc[3];

sprintf(strc, "%2.1f", Ha[n-2]);

char strz[23];

strcpy(strz,stra);

strcat(strz," МГц; ");

strcat(strz,strb);

strcat(strz," м; ");

strcat(strz,strc);

strcat(strz," м;");

nn=n;n=X+7;

unsigned Yt=Y;

if (X>(30+0.8*(len-70)))

{

n=n-179; Yt=Yt-20;

};

TextOut( hdc, n, Yt,strz , j);

char temp[5];

double Yl,lt,dt;

dt=(X-30)*30/(len-70);

lt=L(f[nn-2],Ha[nn-2],Hb[nn-2],dt,mest[nn-2]);

Yl=(50-lt)*((hi-160.0)/175)+(6*hi-190)/7;

MoveToEx(hdc, x-5, Yl, NULL);

LineTo(hdc, X, Yl);

LineTo(hdc, X, y+5);

char strl[8];

sprintf(strl, "%5.1f", lt);

strcat(strl," Db");

TextOut( hdc, x+2, Yl-17,strl , 8);

char strd[7];

sprintf(strd, "%3.1f", dt);

j=9;

if (strd[3]==NULL)

j=8;

strcat(strd," km ");

TextOut( hdc, X-17, y+5," " , 2);

TextOut( hdc, X-9, y+5,strd , j);

n=-300;

};

if(k>0)

{

HPEN t;

float tmp;

tmp=(hi-160.0)/175;

f[k-1]=Read(hwnd,10005);Hb[k-1]=Read(hwnd,10006);Ha[k-1]=Read(hwnd,10007);

mest[k]=mest[k-1];

for (unsigned m=0;m<k;m++)

{

switch (mest[m]){

case 1: t=CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(50, 203, 15)); break;

case 2: t=CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(15, 51, 186)); break;

case 3: t=CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(240, 0, 109)); break;

case 4: t=CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(1, 1, 1)); break;

};

SelectObject(hdc, t);

for (float i=1;i<=150;i++)

{

MoveToEx(hdc, 30+i*(len-70)/150,50*tmp+y-(hi-160)/7-L(f[m],Ha[m],Hb[m],(i/5),mest[m])*tmp, NULL);

LineTo(hdc, 30+(i+1)*(len-70)/150,50*tmp+y-(hi-160)/7-L(f[m],Ha[m],Hb[m],(i+1)/5,mest[m])*tmp);

};

};

};

EndPaint(hwnd, &ps);

}

//элементы меню

void Menu(HWND hwnd,HINSTANCE hInstance)

{

CreateWindow("button", "Сельская местность",

WS_CHILD|WS_VISIBLE|BS_AUTORADIOBUTTON,

20, 2, 200, 20, hwnd, (HMENU)10001, hInstance, NULL);

CreateWindow("button", "Пригородные районы",

WS_CHILD|WS_VISIBLE|BS_AUTORADIOBUTTON,

20, 24, 200, 20, hwnd, (HMENU)10002, hInstance, NULL);

CreateWindow("button", "Малые и средние города",

WS_CHILD|WS_VISIBLE|BS_AUTORADIOBUTTON,

20, 46, 200, 20, hwnd, (HMENU)10003, hInstance, NULL);

CreateWindow("button", "Крупные города",

WS_CHILD|WS_VISIBLE|BS_AUTORADIOBUTTON,

20, 68, 200, 20, hwnd, (HMENU)10004, hInstance, NULL);

CreateWindow("edit","433",WS_CHILD|WS_VISIBLE|WS_BORDER|WS_EX_CLIENTEDGE,

470,2,40,20,hwnd,(HMENU)10005,hInstance,NULL);

CreateWindow("edit","50",WS_CHILD|WS_VISIBLE|WS_BORDER,

470,24,40,20,hwnd,(HMENU)10006,hInstance,NULL);

CreateWindow("edit","1.6",WS_CHILD|WS_VISIBLE|WS_BORDER,

470,46,40,20,hwnd,(HMENU)10007,hInstance,NULL);

CreateWindow("button", "Добавить график", WS_CHILD | WS_VISIBLE | BS_PUSHBUTTON,

240, 68,270, 20, hwnd, (HMENU)10008, hInstance, NULL);

CreateWindow("edit","",WS_CHILD|WS_VISIBLE|WS_BORDER,

690,2,40,20,hwnd,(HMENU)10009,hInstance,NULL);

CreateWindow("button", "Вычислить L, Db", WS_CHILD | WS_VISIBLE | BS_PUSHBUTTON,

520, 24,160, 20, hwnd, (HMENU)10010, hInstance, NULL);

CreateWindow("edit","",WS_CHILD|WS_VISIBLE|WS_BORDER,

690,24,40,20,hwnd,(HMENU)10011,hInstance,NULL);

CreateWindow("button", "Сброс", WS_CHILD | WS_VISIBLE | BS_PUSHBUTTON,

520, 46,210, 42, hwnd, (HMENU)10012, hInstance, NULL);

}

LONG WINAPI WndProc(HWND, UINT, WPARAM,LPARAM);

int WINAPI WinMain(HINSTANCE hInstance,

HINSTANCE hPrevInstance,

LPSTR lpCmdLine,

int nCmdShow)

{

HWND hwnd;

WNDCLASS w;

MSG msg;

memset(&w, 0, sizeof(WNDCLASS));

w.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;

w.lpfnWndProc = WndProc;

w.hInstance = hInstance;

w.hbrBackground = (HBRUSH)CreateSolidBrush(RGB(255,255,255));

w.lpszClassName = "Main";

w.hIcon=LoadIcon(NULL,IDI_WARNING);

w.hCursor=LoadCursor(NULL,IDC_ARROW);

RegisterClass(&w);

hwnd = CreateWindow("Main", "Моделирование каналов", WS_OVERLAPPEDWINDOW,

100, 80, 800, 600, NULL, NULL, hInstance, NULL);

ShowWindow(hwnd,nCmdShow);

Menu(hwnd,hInstance);

UpdateWindow(hwnd);

SetTimer(hwnd, 1, 700, NULL);

while(GetMessage(&msg,NULL,0,0))

{

TranslateMessage(&msg);

DispatchMessage(&msg);

}

KillTimer(hwnd, 1);

return msg.wParam;

}

LONG WINAPI WndProc(HWND hwnd, UINT Message, WPARAM wparam, LPARAM lparam)

{

HINSTANCE hInstance;

HDC hdc;

PAINTSTRUCT ps;

switch (Message){

case WM_DESTROY:

PostQuitMessage(0);

break;

case WM_PAINT:

Paint(hdc,ps,hwnd);

break;

case WM_COMMAND:

switch (LOWORD(wparam)){

case 10001:

mest[k]=1;

break;

case 10002:

mest[k]=2;

break;

case 10003:

mest[k]=3;

break;

case 10004:

mest[k]=4;

break;

case 10008:

k++;

InvalidateRect(hwnd, NULL, TRUE);

SetDlgItemText(hwnd,10009,"");

SetDlgItemText(hwnd,10011,"");

break;

case 10010:

char temp[5];

sprintf(temp, "%3.1f", L(f[nn-2],Ha[nn-2],Hb[nn-2],Read(hwnd,10009),mest[nn-2]));

SetDlgItemText(hwnd,10011,temp);

break;

case 10012:

mest[0]=mest[k];

k=0;n=0;nn=0;

InvalidateRect(hwnd, NULL, TRUE);

SetDlgItemText(hwnd,10009,"");

SetDlgItemText(hwnd,10011,"");

break;

};

break;

case WM_MOUSEMOVE:

if (n<0) InvalidateRect(hwnd, NULL, TRUE);

n=0;

X = LOWORD(lparam);

Y = HIWORD(lparam);

break;

case WM_TIMER:

n++;

if (n>1)

{

double tmp;

for(unsigned m=0;m<k;m++)

{

tmp=(50-L(f[m],Ha[m],Hb[m],(X-30)*30/(len-70),mest[m]))*((hi-160.0)/175)+(6*hi-190)/7;

if(((tmp-4)<Y)&((tmp+4)>Y))

{

n=m+2;

InvalidateRect(hwnd, NULL, TRUE);

};

};

};

break;

default:

return DefWindowProc(hwnd, Message, wparam, lparam);

}

return 0;

}

Размещено на Allbest.ru

...