An evaluation of the radio propagation models available in WinProp from AWE Communicatons

I 2014 ble det gjort radiobølgeutbredelsesmålinger i norsk terreng i VHF-frekvensområdet (30-88 MHz) og UHF (225-400 MHz). Hensikten var å kartlegge nødvendige krav som må stilles til en bredbåndsbølgeform som skal operere i norsk terreng. Dette var et samarbeidsprosjekt mellom Communication Research Centre (CRC) i Ottawa (Canada) og FFI. Hovedresultatene fra målingene angår flerbaneutbredelse og blir publisert på Milcom 2015. For å støtte disse målingene ble et prediksjonsverktøy for radiobølgeutbredelse, WinProp [1], kjøpt fra AWE Communications i Tyskland. Denne rapporten sammenligner målinger av propagasjonstap (tap av signalenergi mellom sender og mottaker) med prediktert propagasjonstap fra forskjellige modeller som er implementert i WinProp. Sammenligningene begrenser seg til én frekvens, 312 MHz, og til tre geografiske områder i Øst-Norge. Modellene som er tilgjengelige i WinProp og blitt sammenlignet, er de empiriske modellene Okumura-Hata og Longley-Rice area model (Irregular Terrain Model), og de deterministisk/empiriske ITU Rec P.1546, Longley-Rice point-to-point (Irregular Terrain Model), Dominant Path model (AWE proprietær) og Two-Ray model (AWE proprietær). De valgbare inngangsparameterne som inngår i den enkelte modell, har blitt valgt ut ifra best vurdering av det terrenget målingene ble foretatt i, og de er ikke forsøkt “tunet” til å gi best mulig overensstemmelse med målingene. Generelt er ikke prediksjonsnøyaktigheten til de forskjellige modellene særlig høy i de terrengene som er blitt målt. For den beste modellen sett over alle dataene i de tre terrengene som er blitt målt, er gjennomsnittlig differanse mellom måling og prediksjon opp til 15 dB med et standardavvik på 5 dB. Men nøyaktigheten er bedre for enkelte modeller i spesielle typer terreng. Dersom kanalforholdene er hovedsakelig frisikt, er de deterministiske modellene som tar terrengformasjoner i betraktning (Longley-Rice point-to-point, Okumura-Hata med diffraksjon og ITU Rec P.1546), best. Dersom flerbanerefleksjoner er svært sannsynlig, er den empiriske modellen Longley-Rice area mode det beste valget, med den empiriske Two-Ray modellen på en annenplass. Nøyaktigheten av disse modellene er da cirka 2-3 dB med et standardavvik på 5-6 dB. Denne studien viser at bruken av disse modellene for radioplanlegging må gjøres med forsiktighet og en viss skepsis. Valg av inngangsparametere gjør store utslag i antall dB prediktert propagasjonstap, og et flerbanemiljø er svært vanskelig å modellere på en god måte. Studien fant ingen propagasjonsmodell som var klart best blant de modellene som ble testet.