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Clutter-Dämpfungs-Rechner (ITU-R P.2108)

Clutter-Dämpfung ist die zusätzliche Dämpfung, die Gebäude, Bäume und andere Objekte rund um ein Endgerät einer Funkstrecke hinzufügen. Dieser Rechner setzt die ITU-R-Empfehlung P.2108-1 um: die statistische Dämpfung terrestrischer Strecken von 0,5 bis 67 GHz, die Dämpfung zu Satelliten und Flugzeugen von 10 bis 100 GHz und die mediane Höhengewinn-Korrektur unter 3 GHz.

§3.2 und §3.3 sind statistisch, §3.1 liefert einen Median. §3.2 meinen die meisten Linkbudgets, wenn sie von Clutter-Dämpfung sprechen.

§3.2 gilt für 0,5–67 GHz.

Die Korrektur gilt an einem Ende ab 0,25 km und an beiden Enden ab 1 km. Jenseits von 2 km wächst die Dämpfung nicht mehr.

%

An diesem Anteil der Orte wird die Dämpfung nicht überschritten. 50 % ist der Median, 90 % ein ungünstiger Standort.

Clutter-Dämpfung an einem Ende
30,1 dB
an 50 % der Orte nicht überschritten, nur für ein Endgerät im Clutter
Median (50 % der Orte)
30,1 dB
Frequenzterm 30,4 dB und Distanzterm 34,6 dB kombiniert
Ortsstreuung
4,30 dB
Q⁻¹ = 0,000, der Prozentterm addiert also 0,0 dB
Obergrenze bei zwei Kilometern (Gl. 6)
Nicht erreicht
L(d) 30,1 dB bleibt unter L(2 km) 30,4 dB
Beide Enden im Clutter, Mediane addiert
60,2 dB
jedes Ende ist ein eigener Zufallswert. Mediane lassen sich addieren, Werte anderer Prozentsätze nicht.
101520253035400,512510Streckenlänge (km)Dämpfung an einem Ende, dB · log. Distanzachse2 km Obergrenze90 %50 %10 %30,1 dB

Clutter-Dämpfung an einem Ende über der gesamten Streckenlänge, mit logarithmischer Distanzachse, bei Ihrer Frequenz. Die Kurven gelten für 10, 50 und 90 % der Orte, die grüne für Ihre Ortswahrscheinlichkeit. Der Punkt ist Ihre Strecke. Alle Kurven werden an der gestrichelten Linie flach, weil Gl. (6) die Dämpfung auf ihren Wert bei 2 km begrenzt.

P.2108-1 ist eine statistische Endkorrektur für städtischen und vorstädtischen Clutter, angepasst an Messungen mit Endgeräten bis etwa 6 m über Grund. Sie ersetzt kein Ausbreitungsmodell und darf nicht zu einem Modell addiert werden, das den Clutter entlang der ganzen Strecke schon berücksichtigt, etwa ITU-R P.1411. §3.1 liefert nur einen Median. Außerhalb des Frequenzbereichs eines Verfahrens bleibt das Ergebnis leer.

So funktioniert es

  1. 01

    Das Verfahren wählen

    §3.2 gilt für eine terrestrische Strecke mit einem Endgerät in städtischem oder vorstädtischem Clutter, 0,5–67 GHz. §3.3 gilt für ein Endgerät am Boden, das mit einem Satelliten oder Flugzeug arbeitet, 10–100 GHz. §3.1 ist die ältere mediane Korrektur für eine Antenne unter der örtlichen Clutter-Höhe, 30 MHz bis 3 GHz.

  2. 02

    Frequenzterm und Distanzterm verbinden

    In §3.2 kombiniert der Median Ll, das nur von der Frequenz abhängt, mit Ls, das mit der Streckenlänge wächst: L50 = −5·log(10−0,2·Ll + 10−0,2·Ls). Der kleinere Term dominiert. Bei 3,5 GHz über 1 km beträgt der Median 30,1 dB.

  3. 03

    Eine Ortswahrscheinlichkeit wählen

    Der Clutter ändert sich von Straße zu Straße, deshalb liefert das Verfahren eine Verteilung. Der Term σcb·Q−1(p/100) verschiebt den Median nach oben oder unten. Bei 3,5 GHz über 1 km bleiben 10 % der Orte unter 24,6 dB und 90 % unter 35,5 dB.

  4. 04

    Bei zwei Kilometern aufhören

    Gl. (6) begrenzt die Dämpfung auf ihren Wert für eine 2 km lange Strecke. Dieselbe Strecke ergibt bei 99,9 % an 1 km 43,4 dB, an 2 km aber 42,8 dB, weil die Streuung σcb schrumpft, sobald der Distanzterm übernimmt. Das Ergebnis ist daher 42,8 dB.

  5. 05

    Einmal pro Ende im Clutter addieren

    Das Ergebnis ist die Zusatzdämpfung an einem Endgerät. Addieren Sie sie zu einer Streckendämpfung ohne Clutter, etwa der Freiraum- oder Geländedämpfung. Liegen beide Enden im Clutter, kommt ein zweiter Wert für das andere Ende hinzu, und die Strecke muss mindestens 1 km lang sein.

Formeln

Terrestrisch, §3.2, ein Ende im Clutter
L = L50 − σcb·Q−1(p/100)
  • L50 = −5·log(a + b) — Median, dB, mit a = 10−0,2·Ll, b = 10−0,2·Ls
  • Ll = −2·log(10−5·log f − 12,5 + 10−16,5) — Frequenzterm, dB
  • Ls = 32,98 + 23,9·log d + 3·log f — Distanzterm, dB
  • σcb = (16·a + 36·b) / (a + b) — Streuung, dB
  • Lctt = min(L(d), L(2 km)) — Gl. (6), das Ergebnis
  • f — Frequenz, GHz · d — gesamte Streckenlänge, km · p — Ortswahrscheinlichkeit, %
  • Q−1 — inverse komplementäre Normalverteilung: Q−1(0,5) = 0, Q−1(0,9) = −1,28
Strecke zu Satellit oder Flugzeug, §3.3
Lces = Be − 1 − 0,6·Q−1(p/100)
  • B = −K1·ln(1 − p/100)·cot(A1·(1 − θ/90) + π·θ/180) — natürlicher Logarithmus, Kotangens-Argument in Radiant
  • e = 0,5·(90 − θ)/90
  • K1 = 93·f0,175, A1 = 0,05 — f in GHz
  • θ — Elevationswinkel des Satelliten oder Flugzeugs vom Endgerät aus, Grad
  • Lces — Dämpfung am Endgerät am Boden, dB, bei kleinem p nahe dem Zenit negativ
Antenne unter der Clutter-Höhe, §3.1
Ah = J(ν) − 6,03
  • J(ν) = 6,9 + 20·log((ν − 0,1)2 + 1 + ν − 0,1) — Gl. (1), Beugungsform (2a)
  • Ah = −Kh2·log(h/R) — stattdessen Form (2b), für Wasser, Meer und offenes oder ländliches Gelände
  • ν = 0,342·f·hdif·θclut — θclut in Grad, wie veröffentlicht
  • hdif = R − h, θclut = atan(hdif/ws) — m und Grad
  • Kh2 = 21,8 + 6,2·log f — Höhengewinn-Form (2b), f in GHz
  • h — Antennenhöhe, R — Clutter-Höhe, ws — Straßenbreite, m
  • Ah = 0 für h ≥ R, sonst zu einer Grunddämpfung bis zur Höhe R addiert

Rechenbeispiel

Eine 1 km lange Strecke bei 3,5 GHz, ein Ende im Clutter, 50 % der Orte
  1. Ll = −2·log(10−5·log 3,5 − 12,5 + 10−16,5) = 30,40 dB
  2. Ls = 32,98 + 23,9·log 1 + 3·log 3,5 = 34,61 dB
  3. σcb = 4,30 dB, und im Median ist Q−1(0,5) = 0
  4. L(1 km) = −5·log(10−6,079 + 10−6,922) = 30,1 dB
  5. L(2 km) = 30,4 dB ist größer, die Dämpfung an einem Ende bleibt also 30,1 dB
  6. bei 99,9 %: 30,1 + 4,30·3,09 = 43,4 dB übersteigt L(2 km) = 42,8 dB, also 42,8 dB (der NTIA-Testwert)

FAQ

Was ist Clutter-Dämpfung?
Clutter-Dämpfung ist die zusätzliche Dämpfung durch Gebäude, Bäume und andere Objekte nahe an einem Endgerät, zusätzlich zur Streckendämpfung über offenem Gelände. P.2108 definiert sie als Unterschied der Dämpfung mit und ohne diesen örtlichen Clutter, bei sonst gleicher Strecke. Sie ist eine Korrektur für die Enden einer Strecke, kein Ausbreitungsmodell.
Warum ist das Ergebnis statistisch?
Weil niemand die Bebauung rund um jedes Endgerät kennt. Zwei Telefone wenige Meter voneinander entfernt können 10 dB auseinanderliegen. P.2108 gibt deshalb die Dämpfung an, die an p % der Orte nicht überschritten wird. Nehmen Sie 50 % für einen typischen Standort und 90 % oder mehr, wenn fast alle Orte funktionieren müssen. In §3.3 kann ein kleiner Prozentsatz sogar eine leicht negative Dämpfung ergeben. Das angepasste Modell lässt das zu, und dieser Rechner behält den Wert bei.
Für welches Endgerät gilt die Dämpfung?
Jedes Verfahren liefert die Dämpfung an einem Ende. In §3.2 addieren Sie einen Wert pro Endgerät im Clutter, als zwei unabhängige Zufallswerte, und an beiden Enden nur bei Strecken ab 1 km. In §3.3 steht nur das Endgerät am Boden im Clutter. In §3.1 addieren Sie die Korrektur an jedem Ende, dessen Antenne unter der Clutter-Höhe liegt, und rechnen die Grunddämpfung bis zur Höhe R.
Warum ergibt 99,9 % bei 1 km den Wert von 2 km?
Weil Gl. (6) die Dämpfung auf ihren Wert für eine 2 km lange Strecke begrenzt. Bei 3,5 GHz und 99,9 % liefert die Formel 43,4 dB bei 1 km, aber nur 42,8 dB bei 2 km. Die Streuung σcb sinkt dabei von 4,30 auf 4,01 dB, weil der Distanzterm übernimmt. Die Obergrenze gewinnt, das Ergebnis ist 42,8 dB und zugleich der Referenzwert der NTIA.
Clutter-Dämpfung, Gebäudeeindringdämpfung oder die Gebäude im Simulator?
Nehmen Sie die Clutter-Dämpfung für ein Endgerät im Freien, dessen Umgebung Sie nicht kennen. Steht das Endgerät im Gebäude, kommt die Gebäudeeindringdämpfung (ITU-R P.2109) hinzu. Der Waveshed-Simulator geht stattdessen deterministisch vor. Er rastert echte Gebäudegrundrisse ins Gelände, und jedes Gebäude blockiert die Strecke dort, wo es steht. Addieren Sie P.2108 nicht zu einer Simulation mit Gebäuden, sonst zählen dieselben Gebäude doppelt.

Clutter-Dämpfung ist eine statistische Schätzung für Gebäude, die Sie nicht sehen. Waveshed zeichnet das Gelände und die echten Gebäudegrundrisse zwischen Ihren Antennen, damit Sie sehen, welche Straßen das Signal erreicht.

Mit echten Gebäuden simulieren →

Passende Anleitungen

  • Gebäude einbeziehen — wie der Simulator echte Gebäudegrundrisse zu Hindernissen macht
  • LOS vs. RF — was eine Abdeckungssimulation schon modelliert, bevor Sie eine Endkorrektur addieren

Quellen & weiterführende Links

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