вкр Модели блокировки прямой видимости в миллиметровом и терагерцовом диапазонах частот между самолетами и наземной базовой станцией

Оригинальность по АП.Вуз на 27 февраля 2023 года более 70%.

Оригинал документа в pdf, конвертация в Word автоматическая (в word могут быть недочеты форматирования, которые вы легко исправите самостоятельно).

Целью работы является разработка модели для измерения принимаемой

мощности объектом, находящимся за определенным количеством слоев облаков

разного типа, а также определения общего количества потерь сигнала и вероятности

блокировки прямой видимости, учитывая характеристики структуры облаков,

влияющих на затухание терагерцового сигнала.

Задачами работы являются:

1. Определение подходящего распределения вероятностей для блокировки

распространения облаками.

2. Нахождение характеристик модели блокировки прямой видимости в

миллиметровом и терагерцовом диапазонах частот между самолетами и наземной

базовой станцией.

3. Моделирование принимаемой мощности при различных

характеристиках передачи сигнала в условиях чистого неба.

Методами исследования является математическое моделирование

распространение сигнала в терагерцовом диапазоне в условиях блокировки

облаками с использованием аппарата теории вероятностей и интегральной

геометрии, а именно полиномиального распределения, понятий кинематической

меры и плотности, моделей распространения терагерцового сигнала с атмосферным

затуханием.

Научная новизна работы заключается в том, что на вопрос блокировки

облаками сигнала в терагерцовом диапазоне частот не было представлено

разрешения в аналитическом представления, а также тема затухания сигнала в

облачной атмосфере раскрыта в немногих работах других авторов. Исследования в

выпускной работе являются уникальными, так как итоговая модель, представленная

в данной работе, не был предложена ранее.

Работа состоит из трех глав. В первой главе дается общее описание

миллиметрового и терагерцового диапазона частот. В разделе 1.1 описываются

особенности миллиметрового и терагерцового диапазона частот в рамках

вышеописанных задач. В подразделе 1.2. рассматриваются и обобщаются

исследования по влиянию атмосферных условий на сигнал в миллиметровом и

терагерцовом диапазонах частот.

Вторая глава является обзорам необходимой математической и

характеристической базы для реализации итоговой модели. В подразделе 2.1

описаны классификация и характеристики облаков для различных атмосферных

слоев, раскрыты факторы величины затухания при прохождении сигнала для

каждого отдельного типа облаков. В подразделе 2.2. рассматриваются элементы

интегральной геометрии, подходящие под решение задач распространения сигнала в

условиях облачной атмосферы, которые необходимы для расчета вероятности

блокировки и построения итогового аналитического выражения принимаемой

мощности сигнала. В подразделе 2.3. поставлена задача исследования.

Третья глава представляет собой реализацию модели и тестирование ее

программными средствами. В подразделе 3.1. выведена вероятность блокировки при

прохождении каждого из типа облаков, представлено полиномиальное

распределение в качестве оптимального приближения для расчета вероятности

блокировки сигнала для комбинации слоев облаков. Подраздел 3.2. непосредственно

описывает саму аналитическую модель блокировки прямой видимости по схеме

«самолет-земля», представляя из себя величину итогового принимаемого сигнала. В

подразделе 3.3. приведены графики принимаемой мощности при различных

начальных параметрах в условиях облачной атмосферы, а также проведен анализ

полученных результатов

Список сокращений ........................................................................................................ 4

Введение ............................................................................................................................ 5

Глава 1. Сети связи mmWave/THz диапазона частот ............................................... 9

1.1. Особенности сетей mmWave/THz диапазона .................................................. 10

1.2. Влияние условий атмосферы на распространение сигнала .......................... 13

1.3. Постановка задачи исследования ..................................................................... 15

Глава 2. Характеристики атмосферных условий для оценки модели «самолет-

земля» ............................................................................................................................... 16

2.1. Классификация и структура облаков, определение их характеристик .......... 17

2.2. Элементы интегральной геометрии .................................................................. 24

Глава 3. Реализация аналитической модели «самолет-земля» ............................. 27

3.1. Вероятностные характеристики при условиях облачной атмосферы ............. 28

3.2. Программная реализация и тестирование модели ............................................ 29

3.3. Численные результаты ......................................................................................... 30

Заключение ..................................................................................................................... 37

Литература ...................................................................................................................... 39

Приложение А. Листинг программы ......................................................................... 42