VHF channel modeling for wireless sensor networks

Abstract

Kablosuz haberleşme sistemleri son yıllarda hayatımızın her alanında çokça yer almaya başlamıştır.Kablosuz haberleşme sistemlerinin performansını ve bant genişliği verimliliğini arttırmak içinhaberleşmenin gerçekleştirileceği kablosuz kanal ortamının iyi bilinmesi gerekmektedir. Bu işlem kanalı dinleme, kestirim ve modelleme ile gerçekleştirebilir. Bu çalışmada Kablosuz Duyarga Ağ Telemetre sistemleri için 145MHz VHF haberleşme bandında simülasyon ve ampirik ölçümler yaparak kanal modellenmesi gerçekleştirilmiştir. Simülasyon ölçümleriWireless InSite elektromanyetik yayılım ışın izleme tabanlı kanal modelleme benzetim yazılımı ile gerçeklenmiştir. Ampirik ölçümleri ise gerçek saha ortamda yapılmıştır. Ölçüm ortamı olarak Ankara'nın Beypazarı ilçesi İnözü vadisi seçilmiştir. Ölçüm için o ortamın seçilmesinin nedeni yoğun kayalık/dağlık özelliğe sahip olmasıdır.Kanalın büyük ölçekli ve küçük ölçekli istatistiksel parametreleri hem ampirik ve ışın izleme tabanlı ölçümler için elde edilmiştir ve birbiri ile karşılaştırmıştır. Elde edilen kanal karakteristikleri tepelik ve düzgün olmayan bölgelerde kullanılabilecek izleme uygulamaları, sınır güvenliği, benzin/gaz boruları gözetim veya kritik altyapılı alanlarda kullanılan haberleşme sistemleri geliştirilmesinde katkı sağlayacaktır.

Nowadays, wireless communication systems have become an essential part of life. To improve its performance and bandwidth efficiency the characteristics of the operating wireless channel must be well known. This can be achieved by sounding, estimation, and modeling of the wireless channel. In this work, the propagation channel for Wireless Sensor Network Systems, which are operated at 145 MHz Very High Frequency (VHF)communication band,is modeled with simulations and empirical measurements. The simulations are performed by using electromagnetic ray-tracing based simulation software, i.e. Wireless InSite. On the other hand, the empirical measurement is performed in the real environment. Both measurements are carried out in hilly and irregular terrain in Beypazarı-Ankara İnözü valley. Such terrain is selected as the measurement environment due to its dense hilly characteristics. The large-scale and small-scale statistical parameters of the channelare obtainedfor both empirical and ray-tracing based measurements. After,comparison and discussion of these results are performed. The channel characteristics are obtained in order to use to model the profile that can help to develop communication system for monitoring applications such as border security, surveillance of petrol/gas pipes or critical infrastructure/field in hilly and irregular regions.