이번 콘텐츠는 우리가 생활하는 도시 환경에서 전파의 손실 여부를 STK와 Wireless InSite의 연계모델링을 통해 찾는 방법을 알아보겠습니다.
문제 상황
- 도시 환경에서 회절 손실 계산 및 link budget 적용이 필요한 상황입니다.
- 도시 전파(urban propagation)는 건물, 지형, 지면 반사가 통신에 미치는 영향을 결정합니다. 이에, 도시 전파의 영향을 평가하여 Link budget 및 자산 중복에 대비하고자 합니다.
- 휴대용 통신 기기가 건물과 구조물에 의해 어떤 영향을 받는지를 알아보고, 최종적으로 도시 중심부에서 통신을 분석하여 도시 전역의 신호대 잡음비(C/N)를 파악하고자 합니다.
해결 방안
STK Pro, 통신 및 커버리지 기능, Urban Propagation Extension (UProp)의 Urban Propagation Wireless InSite 모델을 결합하여 도시 시험 구역에서 통신 커버리지를 생성하고, 도시 전역에서 통신이 닿지 않는 사각지대를 탐색할 예정입니다.
핵심 기술&인사이트
- STK communication에서 Urban Propagation Extension을 사용하는 방법
- 3D 그래픽 창에서 C/N 윤곽선을 표시하는 방법
Urban Propagation Wireless InSite 모델을 사용한 RF 환경 모델링
- Urban Propagation Wireless InSite 모델은 도시 환경에서 두 위치 간 경로 손실을 계산하기 위해 결정론적 모델과 네 가지 경험적 모델 중 하나를 선택합니다.
- 결정론적 모델인 Triple Path Geodesic(TPGEODESIC)은 Remcom사의 Wireless InSite 3D 전파 손실 모듈을 바탕으로 개발한 파생 모델입니다.
- TPGEODESIC 모델은 건물의 기하 데이터를 사용하여 도시 환경을 정의하는 전파모델이며, 3D 기하 데이터는 쐐기(Wedge) 회절을 계산하는데 사용합니다.
- TPGEODESIC 모델은 경험적 모델보다 높은 정확도를 제공하면서도, 완전한 물리 기반의 모델과 비교했을 때 계산 시간을 크게 단축하는 장점이 있습니다.
아래와 같이 총 7단계를 거쳐 시나리오를 진행하게 됩니다.
1. 도시 커뮤니케이션 분석
이 시나리오에서는 도시의 중심 위치와 도시 전역의 grid 사이의 통신을 분석합니다.
- 관련 객체 선택
STK_Communications.vdf ➡ STK_UPROP.sc 시나리오 파일로 저장합니다.
- 분석 기간 변경
분석 기간을 1초로 단축합니다.
분석 시간 변경 화면
- 분석 지형 사용
분석 및 시각화를 위해 로컬 지형 파일을 사용합니다.
SRTM_Skopje.pdtt 선택 화면
해당 화면에서 SRTM_Skopje.pdtt를 선택해줍니다.
2. Urban Propagation Wireless InSite 모델을 사용한 RF 환경 모델링
- Urban Propagation Wireless InSite 모델 활성화
Urban Propagation Wireless InSite를 사용하여 링크 분석을 위한 RF 환경을 모델링합니다.
- Urban Geometry Data file 사용
STK설치폴더 ➡ \Data\Resources\stktraining\samples에서 skopje.shp를 열기를 클릭합니다.
3. 3D 그래픽 창에서 지형 시각화
Skopje_Extents( )로 확대/축소하여 3D 그래픽 창에 SRTM_Skopje.pdtt와 Skopje shape 파일을 표시합니다.
3D 그래픽 창에서 Skopje shape파일 표시
4. Skopje 중심부에 송신기 배치
- Skopje 통신 사이트에 송신기를 추가합니다.
- 복잡한 송신기 모델을 사용합니다.
- 송신기에 다이폴 안테나를 사용합니다.
- 안테나 높이를 조정(-6 ft)합니다.
- LOS 및 Az-El 마스크 제약 조건을 비활성화합니다.
아래는 송신기 안테나 설정 방법입니다.
안테나 높이 조정 화면
안테나 높이 입력 및 Line of Sight 비활성화 기능
TPGEODESIC모델은 LOS비활성화 모드에서도 신호 감쇠를 예측할 수 있는 기능이 있습니다.
5. Skopje 커뮤니케이션 사이트에 수신기 객체 추가
- Skopje 통신 사이트에 수신기를 추가합니다.
- 복잡한 수신기 모델을 사용합니다.
- 수신기에 다이폴 안테나를 사용합니다.
- 안테나 높이 조정(-6 ft)합니다.
- LOS 및 Az-El 마스크 제약 조건을 비활성화합니다.
아래는 수신기 안테나 설정 방법입니다.
TPGEODESIC모델은 LOS비활성화 모드에서도 신호 감쇠를 예측할 수 있는 기능이 있습니다.
6. 커버리지 정의를 사용하여 송신기 방송을 분석
송신기가 Skopje shapefile의 범위 내에서 얼마나 잘 방송을 송출할 수 있는지를 확인하고, 커버리지 grid를 Skopje_Extents Area Target 객체로 제한하여 이를 수행할 수 있습니다.
• Coverage Definition 객체 삽입 및 관심 grid 영역 조정
Coverage Definition 객체 삽입하고 관심 grid 영역 조정 화면
• Grid 제약 조건 추가 및 asset 선택 (Receiver)
Grid 제약 조건 추가 및 asset 선택
송신기(Tx) 선택 및 3D그래픽 채우기 옵션 설정
송신기(Tx) 선택 및 3D그래픽 채우기 옵션 설정 화면
7. 적용 범위를 시각화하기 위한 성능 지수 사용
적용 범위 성능 지수(
) 객체를 사용하면 태도에 따른 여러 성능 지수를 사용하여 시간 경과에 따른 다양한 방향에서 적용 범위를 분석할 수 있습니다.
- 액세스 제약 조건 결정
Carrier 대 Grid 통계 보고서는 최소값, 최대값, 평균값을 제공합니다.
Carrier Grid 통계 보고서
- Grid 통계보고서생성
Grid 통계보고서는 최소값, 최대값, 평균값을 제공합니다.
Grid 통계 보고서 생성
Report 최대(dB)값
Report에서 최대(dB) 값을 사용하여 2D 및 3D 그래픽 창에서 윤곽선을 만듭니다.
- 등고선 범례 표시
범례는 2D 및 3D 그래픽 창에 표시된 윤곽선 데이터를 해석하는 편리한 방법을 제공합니다.
등고선 설정 화면
- 3D 그래픽 창에서 윤곽선 보기
3D 그래픽창을 사용하여 2D 및 3D 그래픽 창에 표시된 윤곽선을 볼 수 있습니다. 지도에서 색상이 없는 영역은 C/N 5dB 이하의 차단 영역입니다.
3D 그래픽 창에 표시된 윤곽선
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