Lognormal model of radio wave scattering in cellular mobile networks

Abstract

The main provisions of a stable deterministic model for calculating the attenuation of the average signal power during the propagation of radio waves in the decimeter range along a normal scattering surface are presented. The proposed model is based on the property of the lognormal distribution of variations in the average receiving power relative to the median level of the global power law of radio wave propagation and is designed to improve the accuracy and reliability of predicting the average signal attenuation along the earth's surface. The model can be used for high-precision calculation of radio coverage and detection of inter-cell interference in mobile cellular communication networks, and can also improve the accuracy of calculating radio relay communication lines.

• propagation of radio waves of the decimeter range
• random scattering of radio waves by a scattering surface
• predicting the attenuation of the average signal power
• log-normal probability distribution
• plane of specular reflection
• normal scattering surface

Аннотация (на русском)

Логнормальная модель рассеяния радиоволн в сотовых сетях мобильной связи

Представлены основные положения устойчивой детерминированной модели для расчета затухания средней мощности сигнала при распространении радиоволн дециметрового диапазона вдоль нормальной рассеивающей поверхности. Предлагаемая модель основана на свойстве логнормального распределения вариаций средней приемной мощности относительно медианного уровня глобального степенного закона распространения радиоволн и призвана повысить точность и достоверность прогнозирования среднего затухания сигнала вдоль земной поверхности. Модель может быть применена для высокоточного расчета радиопокрытия и выявления межсотовой интерференции в мобильных сотовых сетях связи, а также может повысить точность расчета радиорелейных линий связи.

For citation

References

1. Okumura Y., Ohmori E., Kawano T., Fukuda K. Field Strength and Its Variability in VHF and UHF Land-Mobile Radio Service. Review of the Electrical Communication Laboratory. 1968. V.16. №9-10. P.825-873.
2. Garry C. Hess. Handbook of Land-Mobile Radio System Coverage. London, Artech House Inc. 1998. 346 p.
3. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. Москва, Связь. 1972. 336 с.
4. Шмелев А.Б. Рассеяние волн статистически неровными поверхностями. Успехи физических наук. 1972. Т.106. №3. С.459-480.
5. Ахияров В.В. Вычисление множителя ослабления над земной поверхностью методом параболического уравнения. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2012. №1. http://jre.cplire.ru/jre/jan12/16/text.pdf
6. Ахияров В.В. Вычисление множителя ослабления радиоволн над поверхностью земли методом интегрального уравнения. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №1. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.1.5
7. Калинин А.И. Распространение радиоволн на трассах наземных и космических радиолиний. Москва, Связь. 1979. 296 с.
8. Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности. Москва, Наука Физматлит. 1999. 497 с.
9. Дулевич В.Е. и др. Теоретические основы радиолокации. Москва, Советское радио. 1964. 732 с.
10. Shelleng J., Burrows C., Ferrel E. Ultra-Short Wave Propagation. Proc. IRE. 1953. V.21. P.426-463.