ZALECENIE ITU-R P.530

ZALECENIE ITU-R P.530

1. Opis

● Zalecenie ITU-R P.530, „Dane dotyczące propagacji i metody prognozowania wymagane do projektowania naziemnych systemów widzenia” zawiera szereg modeli propagacji przydatnych do oceny efektów propagacji w systemach radiokomunikacji mikrofalowej.

● Niniejsze zalecenie przedstawia metody przewidywania skutków propagacji, które należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu cyfrowych stacjonarnych łączy widoczności, zarówno w warunkach czystego powietrza, jak i opadów. Zawiera również wskazówki dotyczące projektowania łączy w przejrzystych procedurach krok po kroku, w tym wykorzystanie technik łagodzących w celu zminimalizowania zakłóceń propagacji. Ostateczna przewidywana przestój jest podstawą innych zaleceń ITU-R dotyczących wydajności błędów i dostępności.

● W zaleceniu poruszono różne mechanizmy propagacji, mające różnorodny wpływ na łącza radiowe. Zakresy stosowania metod predykcyjnych nie zawsze są zbieżne.

● Krótki opis zaimplementowanych metod predykcji znajduje się w kolejnych sekcjach.

2. Blaknięcie z powodu wielościeżkowego i powiązanych mechanizmów

Fading to najważniejszy mechanizm wpływający na działanie cyfrowych łączy radiowych. Wielościeżkowe w troposferze mogą powodować głębokie zaniki, szczególnie na dłuższych ścieżkach lub przy wyższych częstotliwościach. Metodę przewidywania dla wszystkich wartości procentowych czasu przedstawiono graficznie na rysunku 1.

Przez małe procenty czasu zanikanie przebiega zgodnie z rozkładem Rayleigha, z asymptotyczną zmianą 10 dB na dekadę prawdopodobieństwa. Można to przewidzieć za pomocą następującego wyrażenia:

(1)

(2)

 

(3)

 

● K: czynnik geoklimatyczny

● dN1: punktowy gradient załamania światła na najniższych 65 m atmosfery nieprzekraczany przez 1% średniego roku
● sa: chropowatość terenu, zdefiniowana jako odchylenie standardowe wysokości terenu (m) na obszarze 110 km x 110 km z rozdzielczością 30 s
● d: odległość ścieżki łącza (km)
● f: Częstotliwość łącza (GHz)
● hL: wysokość dolnej anteny nad poziomem morza (m)
● | εp | : wartość bezwzględna nachylenia ścieżki (mrad)
● p0: współczynnik występowania wielu ścieżek
● pw: procent czasu przekroczenia głębokości zanikania A w przeciętnym najgorszym miesiącu

Rysunek 1: Odsetek czasu, pw, głębokości zaniku, A, przekroczonych w przeciętnym najgorszym miesiącu, przy p0 w zakresie od 0.01 do 1

Jeśli A jest równe marginesowi odbiornika, prawdopodobieństwo wyłączenia łącza z powodu propagacji wielościeżkowej jest równe pw / 100. W przypadku połączenia z n przeskokami prawdopodobieństwo wyłączenia PT uwzględnia możliwość małej korelacji między zanikami w kolejnych przeskokach.

(4)       

W (4), dla większości praktycznych przypadków. Pi jest prawdopodobieństwem wyłączenia przewidywanym dla i-tego przeskoku, a di jego odległością. C = 1, jeśli A przekracza 40 km lub suma odległości przekracza 120 km.

3. Tłumienie spowodowane hydrometeorami
Deszcz może powodować bardzo głębokie zanikanie, szczególnie przy wyższych częstotliwościach. Rec. P.530 zawiera następującą prostą technikę, której można użyć do oszacowania długoterminowych statystyk tłumienia deszczu:
● Krok 1: Uzyskać współczynnik opadów R0.01 przekroczony przez 0.01% czasu (z czasem całkowania 1 min).
● Krok 2: Oblicz specyficzne tłumienie, γR (dB / km) dla częstotliwości, polaryzacji i stopy procentowej opadów, stosując Zalecenie ITU-R P.838.

● Krok 3: Oblicz efektywną długość ścieżki, deff, łącza, mnożąc rzeczywistą długość ścieżki d przez współczynnik odległości r. Oszacowanie tego współczynnika daje:

(5)  

gdzie dla R0.01 ≤ 100 mm / h:

(6)     

Dla R0.01> 100 mm / h, użyj wartości 100 mm / h zamiast R0.01.

● Krok 4: Oszacowanie tłumienia ścieżki przekroczonego w 0.01% czasu przedstawia:A0.01 = γR def = γR d

● Krok 5: W przypadku łączy radiowych znajdujących się na szerokościach równych lub większych niż 30 ° (północ lub południe), tłumienie przekroczone dla innych wartości procentowych czasu p w zakresie od 0.001% do 1% można wywnioskować z następującego prawa mocy:

(7)        

● Krok 6: W przypadku łączy radiowych znajdujących się na szerokościach geograficznych poniżej 30 ° (północ lub południe), tłumienie przekroczone dla innych wartości procentowych czasu p w zakresie 0.001% do 1% można wywnioskować z następującego prawa mocy.

(8)        

Wzory (7) i (8) obowiązują w zakresie 0.001% - 1%.

Na dużych szerokościach geograficznych lub na dużych wysokościach ogniwa wyższe wartości tłumienia mogą być przekraczane przez procent czasu p ze względu na efekt topnienia cząstek lodu lub mokrego śniegu w warstwie topniejącej. Częstość występowania tego efektu zależy od wysokości połączenia w stosunku do wysokości deszczu, która zmienia się w zależności od położenia geograficznego. Szczegółową procedurę zawarto w Rekomendacji [1].Prawdopodobieństwo wyłączenia z powodu deszczu jest obliczane jako p / 100, gdzie p jest procentem czasu, w którym tłumienie deszczu przekracza margines łącza.

4. Redukcja dyskryminacji międzybiegunowej (XPD)
XPD może ulec pogorszeniu na tyle, aby spowodować zakłócenia między kanałami i, w mniejszym stopniu, zakłócenia sąsiednich kanałów. Należy wziąć pod uwagę zmniejszenie XPD, które występuje zarówno w warunkach czystego powietrza, jak i opadów.

Połączony efekt propagacji wielodrogowej i wzorców polaryzacji krzyżowej anten decyduje o redukcji XPD występującej przez niewielki procent czasu w warunkach bezchmurnego powietrza. Aby obliczyć wpływ tego zmniejszenia wydajności łącza, szczegółową procedurę krok po kroku przedstawiono w zaleceniu [1].

System XPD może również ulec degradacji z powodu intensywnego deszczu. W przypadku ścieżek, dla których nie są dostępne bardziej szczegółowe prognozy lub pomiary, zgrubne oszacowanie bezwarunkowego rozkładu XPD można uzyskać ze skumulowanego rozkładu tłumienia współbiegunowego (CPA) dla deszczu (patrz sekcja 3) przy użyciu równoprawności relacja:

(9)      

                                                                                                                                      

Współczynniki U i V (f) są na ogół zależne od wielu zmiennych i parametrów empirycznych, w tym częstotliwości, f. W przypadku ścieżek w linii wzroku z małymi kątami elewacji i polaryzacją poziomą lub pionową współczynniki te można aproksymować przez:

(10)     

(11)     

Średnia wartość U0 wynosząca około 15 dB, z dolną granicą 9 dB dla wszystkich pomiarów, została uzyskana dla tłumień większych niż 15 dB.

Podano procedurę krok po kroku, aby obliczyć wyłączenie spowodowane redukcją XPD w obecności deszczu.

5. Zniekształcenia spowodowane efektami propagacji

Główną przyczyną zniekształceń połączeń linii wzroku w pasmach UHF i SHF jest zależność częstotliwości od amplitudy i opóźnienia grupowego w warunkach wielodrożności bezchmurnego powietrza.

Kanał propagacji jest najczęściej modelowany przy założeniu, że sygnał przechodzi kilka ścieżek lub promieni od nadajnika do odbiornika. Metody przewidywania wydajności wykorzystują taki model wielopromieniowy, integrując różne zmienne, takie jak opóźnienie (różnica czasu między pierwszym otrzymanym promieniem a pozostałymi) i rozkłady amplitudy wraz z odpowiednim modelem elementów wyposażenia, takich jak modulatory, korektor, naprzód Schematy korekcji błędów (FEC) itp. Zalecaną w [1] metodą przewidywania błędów jest metoda sygnaturowa.

Prawdopodobieństwo wyłączenia jest tutaj zdefiniowane jako prawdopodobieństwo, że BER jest większe niż dany próg.

Krok 1: Oblicz średnie opóźnienie czasowe z:

(12)                   

gdzie d jest długością ścieżki (km).

Krok 2: Oblicz parametr wielodrożności η jako:

(13)  

Krok 3: Oblicz prawdopodobieństwo wyłączenia selektywnego na podstawie:

(14)   

gdzie:

● Wx: szerokość podpisu (GHz)
● Bx: głębia sygnatury (dB)
● τr, x: opóźnienie odniesienia (ns) użyte do uzyskania sygnatury, gdzie x oznacza zaniki fazy minimalnej (M) lub fazy nie-minimalnej (NM).
● Jeżeli dostępny jest tylko znormalizowany parametr systemowy Kn, prawdopodobieństwo wyłączenia selektywnego w równaniu (15) można obliczyć za pomocą:

(15)    

gdzie:
● T: okres transmisji systemu (ns)
● Kn, x: znormalizowany parametr systemowy, gdzie x oznacza zaniki fazy minimalnej (M) lub innej niż minimalna (NM).

6. Techniki różnorodności

Dostępnych jest wiele technik łagodzenia skutków płaskiego i selektywnego blaknięcia, z których większość łagodzi oba jednocześnie. Te same techniki często łagodzą również redukcję dyskryminacji krzyżowej polaryzacji.Techniki różnorodności obejmują zróżnicowanie przestrzenne, kątowe i częstotliwościowe. Różnorodność przestrzeni pomaga zwalczać płaskie zanikanie (takie jak spowodowane utratą rozpraszania wiązki lub atmosferycznym wielodrożnością z krótkim względnym opóźnieniem), a także selektywnym zanikaniem częstotliwości, podczas gdy zróżnicowanie częstotliwości pomaga tylko w walce z selektywnym zanikaniem częstotliwości (takim jak spowodowane przez wielodrożność powierzchni i / lub atmosferyczna wielodrożność).
Ilekroć stosuje się zróżnicowanie przestrzenne, należy również zastosować zróżnicowanie kątowe, przechylając anteny pod różnymi kątami do góry. Zróżnicowanie kątów można zastosować w sytuacjach, w których nie jest możliwe odpowiednie zróżnicowanie przestrzeni lub w celu zmniejszenia wysokości wieży.Stopień poprawy zapewnianej przez wszystkie te techniki zależy od stopnia, w jakim sygnały w gałęziach różnorodności systemu są nieskorelowane.
Współczynnik poprawy różnorodności, I, dla głębokości zanikania, A, jest określony przez:I = p (A) / pd (A)

gdzie pd (A) jest procentem czasu w połączonej gałęzi sygnału dywersyfikacji z głębokością zanikania większą niż A, a p (A) jest procentem dla ścieżki niezabezpieczonej. Współczynnik poprawy różnorodności dla systemów cyfrowych jest definiowany przez stosunek czasów przekroczenia dla danego BER z i bez różnorodności.

Można obliczyć poprawę wynikającą z następujących technik różnorodności:

● Różnorodność przestrzeni.
● Różnorodność częstotliwości.
● Różnorodność kątów.
● Różnorodność przestrzeni i częstotliwości (dwa odbiorniki)
● Zróżnicowanie przestrzeni i częstotliwości (cztery odbiorniki)
● Szczegółowe obliczenia można znaleźć w [1].

7. Przewidywanie całkowitego wyłączenia
Całkowite prawdopodobieństwo wyłączenia spowodowanego efektami czystego powietrza oblicza się jako:

(16)       

● Pns: Prawdopodobieństwo wyłączenia z powodu nieselektywnego zanikania czystego powietrza (sekcja 2).

● Ps: Prawdopodobieństwo wyłączenia z powodu selektywnego zanikania (sekcja 5)
● PXP: Prawdopodobieństwo wyłączenia z powodu degradacji XPD w czystym powietrzu (sekcja 4).
● Pd: prawdopodobieństwo wyłączenia chronionego systemu (sekcja 6).

Całkowite prawdopodobieństwo wyłączenia spowodowanego deszczem oblicza się, biorąc większe z Prain i PXPR.

● Prain: Prawdopodobieństwo wyłączenia z powodu blaknięcia deszczu (sekcja 3).

● PXPR: Prawdopodobieństwo wyłączenia z powodu degradacji XPD związanej z deszczem (sekcja 4).

Przerwa spowodowana efektami czystego powietrza jest przypisywana głównie do wydajności, a przestój spowodowany opadami atmosferycznymi, głównie z powodu dostępności.

8. Referencje

[1] Zalecenie ITU-R P.530-13, „Dane dotyczące propagacji i metody prognozowania wymagane do projektowania naziemnych systemów linii wzroku”, ITU, Genewa, Szwajcaria, 2009.

W celu uzyskania dalszych informacji
Więcej informacji na temat planowania kuchenki mikrofalowej można uzyskać Skontaktuj się z nami

Zostaw wiadomość 

Lista komunikatów