Reliability evaluation for vhf and uhf bands under different scenarios via propagation loss model

The significant effect of path loss on the reliability of very high frequency (VHF) and ultrahigh frequency (UHF) bands propagation has drawn much attention. Previous works mainly focus on the reliability evaluation for infrastructures and basic equipment, however, its propagation reliability has not been taken into full consideration. This paper proposes a new method for evaluating the reliability of the wireless communication based on the analysis of the traditional outdoor wave propagation loss models. In the reliability evaluation of the radio communication, we firstly consider the transmission frequency, the antenna height, the cell type and the communication distance. Then, we use a lognormal distribution to fit the random distribution curve of the communication distance so that the relationship between the path loss value and the reliability can be analysed. We further derive the probability distribution function (PDF) and the cumulative distribution function (CDF) of the path loss value from different antenna correction factors, cell type correction factors and terrain correction factors. Finally, we calculate the radio communication reliability values at different frequencies based on the threshold of the propagation loss value. Compared with the reliability degree only considering the communication distance threshold, the influence of environmental factors on the reliability of the VHF and the UHF radio propagation has been analysed.

W literaturze przedmiotu, wiele uwagi poświęca się ostatnio znaczącemu wpływowi utraty mocy sygnału (ang. path loss) na niezawodność rozchodzenia się fal tworzących pasma o bardzo wysokiej częstotliwości (VHF) i ultra wysokiej częstotliwości (UHF). Wcześniejsze prace koncentrują się głównie na ocenie niezawodności infrastruktury i podstawowego wyposażenia, nie uwzględniając w pełni niezawodności propagacji fal. W niniejszym artykule zaproponowano nową metodę oceny niezawodności komunikacji bezprzewodowej opartą na analizie tradycyjnych modeli utraty mocy sygnału podczas propagacji fal radiowych w środowisku zewnętrznym. Oceniając niezawodność komunikacji radiowej, w pierwszej kolejności rozważano częstotliwość transmisji, wysokość anteny, typ komórki oraz odległość komunikacyjną. Następnie, za pomocą rozkładu lognormalnego, dopasowano krzywą rozkładu losowego odległości komunikacyjnej, co pozwoliło na analizę związku między wartością utraty mocy sygnału a niezawodnością. W dalszej kolejności, z wartości różnych współczynników korekcji anteny, typu komórki oraz terenu wyprowadzono funkcję rozkładu prawdopodobieństwa oraz dystrybuantę wartości utraty mocy sygnału. Na koniec obliczono wartości niezawodności komunikacji radiowej dla różnych zakresów częstotliwości w oparciu o próg wartości utraty mocy sygnału. Przedstawiona analiza wykracza poza elementarne obliczenia niezawodności na podstawie maksymalnej odległości komunikacyjnej biorąc także pod uwagę wpływ czynników środowiskowych na niezawodność propagacji fal radiowych VHF i UHF.