ITU-R P.530 ΣΥΣΤΑΣΗ

ITU-R P.530 ΣΥΣΤΑΣΗ

1. Περιγραφή

● Η Σύσταση ITU-R P.530, «Δεδομένα διάδοσης και μέθοδοι πρόβλεψης που απαιτούνται για το σχεδιασμό επίγειων συστημάτων οπτικής όρασης» παρέχει ορισμένα μοντέλα διάδοσης χρήσιμα για την αξιολόγηση των επιδράσεων διάδοσης σε συστήματα ραδιοεπικοινωνιών μικροκυμάτων.

● Η παρούσα Σύσταση παρέχει μεθόδους πρόβλεψης για τα εφέ διάδοσης που πρέπει να ληφθούν υπόψη στο σχεδιασμό ψηφιακών συνδέσμων σταθερής οπτικής όρασης, τόσο σε συνθήκες καθαρού αέρα όσο και σε βροχοπτώσεις. Παρέχει επίσης καθοδήγηση σχεδιασμού συνδέσμων σε σαφείς βήμα προς βήμα διαδικασίες, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης τεχνικών μετριασμού για την ελαχιστοποίηση των διαταραχών διάδοσης. Η τελική διακοπή που προβλέπεται είναι η βάση για άλλες συστάσεις ITU-R που αντιμετωπίζουν την απόδοση σφάλματος και τη διαθεσιμότητα.

● Στη Σύσταση αναφέρονται διαφορετικοί μηχανισμοί διάδοσης, με ποικίλα εφέ στους ραδιο συνδέσμους. Τα εύρη εφαρμογής των μεθόδων πρόβλεψης δεν είναι πάντα συμπτωματικά.

● Μια σύντομη περιγραφή των εφαρμοζόμενων μεθόδων πρόβλεψης δίνεται στις ακόλουθες ενότητες.

2. Ξεθώριασμα λόγω πολλαπλών διαδρομών και σχετικών μηχανισμών

Το ξεθώριασμα είναι ο πιο σημαντικός μηχανισμός που επηρεάζει την απόδοση των ψηφιακών ραδιοφωνικών συνδέσεων. Η πολλαπλή διαδρομή στην τροπόσφαιρα μπορεί να προκαλέσει βαθιές σβήσεις, ειδικά σε μεγαλύτερες διαδρομές ή σε υψηλότερες συχνότητες. Η μέθοδος πρόβλεψης για όλα τα ποσοστά χρόνου απεικονίζεται γραφικά στο σχήμα 1.

Για μικρά ποσοστά χρόνου, το ξεθώριασμα ακολουθεί μια κατανομή Rayleigh, με ασυμπτωτική διακύμανση 10 dB ανά πιθανότητα δεκαετίας. Αυτό μπορεί να προβλεφθεί με την ακόλουθη έκφραση:

(1)

(2)

 

(3)

 

● Κ: γεωκλιματικός παράγοντας

● dN1: βαθμίδα διαθλαστικότητας σημείου στα χαμηλότερα 65 μέτρα της ατμόσφαιρας που δεν ξεπέρασε το 1% του μέσου έτους
● sa: τραχύτητα εδάφους περιοχής, που ορίζεται ως η τυπική απόκλιση του ύψους εδάφους (m) σε μια περιοχή 110 km x 110 km με ανάλυση 30 s
● d: Απόσταση διαδρομής συνδέσμου (km)
● f: Συχνότητα συνδέσμου (GHz)
● hL: υψόμετρο της κάτω κεραίας πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας (m)
● | εp | : απόλυτη τιμή της κλίσης διαδρομής (mrad)
● p0: συντελεστής εμφάνισης πολλαπλών διαδρομών
● pw: υπέρβαση του ποσοστού του βάθους εξασθένισης Α κατά μέσο όρο στο χειρότερο μήνα

Σχήμα 1: Ποσοστό χρόνου, pw, βάθος εξασθένισης, Α, ξεπέρασε κατά μέσο όρο τον χειρότερο μήνα, με το p0 να κυμαίνεται από 0.01 έως 1 000

Εάν το Α είναι ίσο με το περιθώριο του δέκτη, η πιθανότητα διακοπής της σύνδεσης λόγω της διάδοσης πολλαπλών διαδρομών είναι ίση με pw / 100. Για μια σύνδεση με n λυκίσκο, η πιθανότητα διακοπής PT λαμβάνει υπόψη την πιθανότητα μικρής συσχέτισης μεταξύ εξασθένισης σε διαδοχικούς λυκίσκους.

(4)       

Στο (4), για τις περισσότερες πρακτικές περιπτώσεις. Το Pi είναι η πιθανότητα διακοπής που προβλέπεται για το i-th hop και καθορίζει την απόστασή του. C = 1 εάν το A υπερβαίνει τα 40 km ή το άθροισμα των αποστάσεων υπερβαίνει τα 120 km.

3. Εξασθένηση λόγω υδρομετεωτών
Η βροχή μπορεί να προκαλέσει πολύ βαθιές σβήσεις, ιδιαίτερα σε υψηλότερες συχνότητες. Η Rec. Σ. 530 περιλαμβάνει την ακόλουθη απλή τεχνική που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση των μακροπρόθεσμων στατιστικών της εξασθένησης της βροχής:
● Βήμα 1: Αποκτήστε το ποσοστό βροχής που ξεπέρασε το R0.01 για 0.01% του χρόνου (με χρόνο ολοκλήρωσης 1 λεπτό).
● Βήμα 2: Υπολογίστε τη συγκεκριμένη εξασθένηση, γR (dB / km) για τη συχνότητα, την πόλωση και το επιτόκιο βροχής χρησιμοποιώντας τη Σύσταση ITU-R P.838.

● Βήμα 3: Υπολογίστε το πραγματικό μήκος διαδρομής, deff, του συνδέσμου πολλαπλασιάζοντας το πραγματικό μήκος διαδρομής d με τον παράγοντα απόστασης r. Μια εκτίμηση αυτού του παράγοντα δίνεται από:

(5)  

όπου, για R0.01 ≤ 100 mm / h:

(6)     

Για R0.01> 100 mm / h, χρησιμοποιήστε την τιμή 100 mm / h αντί για R0.01.

● Βήμα 4: Η εκτίμηση της εξασθένησης της διαδρομής ξεπέρασε το 0.01% του χρόνου που δίνεται από:A0.01 = γR deff = γR δ

● Βήμα 5: Για ραδιοσυνδέσεις που βρίσκονται σε γεωγραφικά πλάτη ίση ή μεγαλύτερη από 30 ° (Βόρεια ή Νότια), η εξασθένηση ξεπέρασε για άλλα ποσοστά χρόνου p στο εύρος 0.001% έως 1% μπορεί να συναχθεί από τον ακόλουθο νόμο ισχύος:

(7)        

● Βήμα 6: Για ραδιο συνδέσμους που βρίσκονται σε γεωγραφικά πλάτη κάτω από 30 ° (Βόρεια ή Νότια), η εξασθένηση ξεπέρασε για άλλα ποσοστά χρόνου p στο εύρος 0.001% έως 1% μπορεί να συναχθεί από τον ακόλουθο νόμο ισχύος.

(8)        

Οι τύποι (7) και (8) ισχύουν εντός του εύρους 0.001% - 1%.

Για μεγάλα γεωγραφικά πλάτη ή υψηλά υψόμετρα ζεύξης, μπορεί να ξεπεραστούν υψηλότερες τιμές εξασθένησης για το ποσοστό χρόνου p λόγω της επίδρασης τήξης σωματιδίων πάγου ή υγρού χιονιού στο στρώμα τήξης. Η επίπτωση αυτού του φαινομένου καθορίζεται από το ύψος του συνδέσμου σε σχέση με το ύψος της βροχής, το οποίο ποικίλλει ανάλογα με τη γεωγραφική θέση. Μια λεπτομερής διαδικασία περιλαμβάνεται στη σύσταση [1].Η πιθανότητα διακοπής λόγω βροχής υπολογίζεται ως p / 100, όπου p είναι το ποσοστό του χρόνου εξασθένησης της βροχής που υπερβαίνει το περιθώριο σύνδεσης.

4. Μείωση των διαπολικών διακρίσεων (XPD)
Το XPD μπορεί να επιδεινωθεί επαρκώς για να προκαλέσει παρεμβολές συν-καναλιών και, σε μικρότερο βαθμό, παρεμβολές παρακείμενων καναλιών. Πρέπει να ληφθεί υπόψη η μείωση του XPD που συμβαίνει τόσο σε συνθήκες καθαρού αέρα όσο και σε καθίζηση.

Η συνδυασμένη επίδραση της διάδοσης πολλαπλών διαδρομών και των διασταυρούμενων πόλων των κεραιών διέπει τις μειώσεις στο XPD που συμβαίνουν για μικρά ποσοστά χρόνου σε συνθήκες καθαρού αέρα. Για τον υπολογισμό του αποτελέσματος αυτών των μειώσεων στην απόδοση συνδέσμου, παρουσιάζεται μια λεπτομερής διαδικασία βήμα προς βήμα στη Σύσταση [1].

Το XPD μπορεί επίσης να υποβαθμιστεί από την παρουσία έντονης βροχής. Για διαδρομές στις οποίες δεν είναι διαθέσιμες πιο λεπτομερείς προβλέψεις ή μετρήσεις, μπορεί να ληφθεί μια πρόχειρη εκτίμηση της άνευ όρων κατανομής του XPD από μια αθροιστική κατανομή της συν-πολικής εξασθένησης (CPA) για βροχή (βλ. Ενότητα 3) χρησιμοποιώντας την σχέση:

(9)      

                                                                                                                                      

Οι συντελεστές U και V (f) εξαρτώνται γενικά από έναν αριθμό μεταβλητών και εμπειρικών παραμέτρων, συμπεριλαμβανομένης της συχνότητας, f. Για διαδρομές όρασης με μικρές γωνίες ανύψωσης και οριζόντια ή κατακόρυφη πόλωση, αυτοί οι συντελεστές μπορούν να προσεγγιστούν κατά:

(10)     

(11)     

Έχει ληφθεί μια μέση τιμή U0 περίπου 15 dB, με ένα κατώτερο όριο 9 dB για όλες τις μετρήσεις, για εξασθενίσεις μεγαλύτερες από 15 dB.

Δίνεται μια διαδικασία βήμα προς βήμα για τον υπολογισμό της διακοπής λόγω της μείωσης των XPD παρουσία βροχής.

5. Παραμόρφωση λόγω επιδράσεων διάδοσης

Η κύρια αιτία παραμόρφωσης των συνδέσμων οπτικής όρασης στις ζώνες UHF και SHF είναι η εξάρτηση συχνότητας του πλάτους και της καθυστέρησης της ομάδας κατά τη διάρκεια καθαρών συνθηκών πολλαπλών διαδρομών.

Το κανάλι διάδοσης είναι πιο συχνά μοντελοποιημένο υποθέτοντας ότι το σήμα ακολουθεί πολλές διαδρομές, ή ακτίνες, από τον πομπό στον δέκτη. Οι μέθοδοι πρόβλεψης απόδοσης κάνουν χρήση ενός τέτοιου μοντέλου πολλαπλών ακτίνων ενσωματώνοντας τις διάφορες μεταβλητές όπως η καθυστέρηση (διαφορά ώρας μεταξύ της πρώτης ακτίνας που φτάθηκε και των άλλων) και οι κατανομές πλάτους μαζί με ένα κατάλληλο μοντέλο στοιχείων εξοπλισμού όπως διαμορφωτές, ισοσταθμιστές, εμπρός Σχέδια διόρθωσης σφάλματος (FEC), κ.λπ. Η μέθοδος που συνιστάται στο [1] για την πρόβλεψη της απόδοσης σφάλματος είναι μια μέθοδος υπογραφής.

Η πιθανότητα διακοπής ορίζεται εδώ ως η πιθανότητα ότι ο BER είναι μεγαλύτερος από ένα δεδομένο όριο.

Βήμα 1: Υπολογίστε τη μέση χρονική καθυστέρηση από:

(12)                   

όπου d είναι το μήκος διαδρομής (km).

Βήμα 2: Υπολογίστε την παράμετρο δραστηριότητας πολλαπλών διαδρομών η ως:

(13)  

Βήμα 3: Υπολογίστε την πιθανότητα επιλεκτικής διακοπής από:

(14)   

που:

● Πx: πλάτος υπογραφής (GHz)
● Bx: βάθος υπογραφής (dB)
● τr, x: η καθυστέρηση αναφοράς (ns) που χρησιμοποιήθηκε για τη λήψη της υπογραφής, με το x να υποδηλώνει ότι η ελάχιστη φάση (M) ή η μη ελάχιστη φάση (NM) εξασθενεί.
● Εάν είναι διαθέσιμη μόνο η κανονικοποιημένη παράμετρος συστήματος Kn, η πιθανότητα επιλεκτικής διακοπής στην εξίσωση (15) μπορεί να υπολογιστεί με:

(15)    

που:
● T: Περίοδος baud συστήματος (ns)
● Kn, x: η κανονικοποιημένη παράμετρος συστήματος, με το x να υποδηλώνει ότι η ελάχιστη φάση (M) ή η μη ελάχιστη φάση (NM) εξασθενεί.

6. Τεχνικές ποικιλομορφίας

Υπάρχουν πολλές διαθέσιμες τεχνικές για την ανακούφιση των επιπτώσεων της επίπεδης και επιλεκτικής εξασθένισης, οι περισσότερες από τις οποίες ανακουφίζουν ταυτόχρονα. Οι ίδιες τεχνικές ανακουφίζουν συχνά τις μειώσεις των διακρίσεων μεταξύ πολικότητας.Οι τεχνικές ποικιλομορφίας περιλαμβάνουν το χώρο, τη γωνία και τη συχνότητα. Η διαστημική ποικιλομορφία βοηθά στην καταπολέμηση της επίπεδης εξασθένισης (όπως προκαλείται από απώλεια διάδοσης δέσμης ή από ατμοσφαιρική πολλαπλή διαδρομή με μικρή σχετική καθυστέρηση) καθώς και από την επιλεκτική εξασθένιση συχνότητας, ενώ η ποικιλομορφία συχνότητας συμβάλλει μόνο στην καταπολέμηση της επιλεκτικής εξασθένισης συχνότητας (όπως προκαλείται από επιφανειακή πολλαπλή διαδρομή / ή ατμοσφαιρικό πολλαπλό μονοπάτι).
Κάθε φορά που χρησιμοποιείται η ποικιλομορφία του χώρου, η γωνιακή ποικιλομορφία πρέπει επίσης να χρησιμοποιείται με κλίση των κεραιών σε διαφορετικές ανοδικές γωνίες. Η γωνιακή ποικιλομορφία μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε καταστάσεις στις οποίες δεν είναι δυνατή η επαρκής διαφορά χώρου ή για τη μείωση του ύψους του πύργου.Ο βαθμός βελτίωσης που παρέχεται από όλες αυτές τις τεχνικές εξαρτάται από το βαθμό στον οποίο τα σήματα στους κλάδους ποικιλομορφίας του συστήματος δεν συσχετίζονται.
Ο παράγοντας βελτίωσης της ποικιλομορφίας, I, για το βάθος εξασθένισης, Α, ορίζεται από:I = p (A) / pd (A)

όπου το pd (A) είναι το ποσοστό χρόνου στον κλάδο σήματος συνδυασμένης ποικιλότητας με βάθος εξασθένισης μεγαλύτερο από το A και το p (A) είναι το ποσοστό για τη μη προστατευμένη διαδρομή. Ο παράγοντας βελτίωσης της ποικιλομορφίας για τα ψηφιακά συστήματα καθορίζεται από την αναλογία των χρόνων υπέρβασης για ένα δεδομένο BER με και χωρίς διαφορετικότητα.

Η βελτίωση που οφείλεται στις ακόλουθες τεχνικές ποικιλομορφίας μπορεί να υπολογιστεί:

● Διαφορά χώρου.
● Ποικιλία συχνότητας.
● Ποικιλία γωνίας.
● Διαφορά χώρου και συχνότητας (δύο δέκτες)
● Διαφορά χώρου και συχνότητας (τέσσερις δέκτες)
● Οι λεπτομερείς υπολογισμοί βρίσκονται στο [1].

7. Πρόβλεψη της συνολικής διακοπής
Η συνολική πιθανότητα διακοπής λόγω εφέ καθαρού αέρα υπολογίζεται ως:

(16)       

● Pns: Πιθανότητα διακοπής λόγω μη επιλεκτικής ξεθωριάσεως καθαρού αέρα (Ενότητα 2).

● Ψ: Πιθανότητα διακοπής λόγω επιλεκτικής εξασθένισης (Ενότητα 5)
● PXP: Πιθανότητα διακοπής λόγω υποβάθμισης XPD σε καθαρό αέρα (Ενότητα 4).
● Pd: Πιθανότητα διακοπής λειτουργίας για ένα προστατευμένο σύστημα (Ενότητα 6).

Η συνολική πιθανότητα διακοπής λόγω βροχής υπολογίζεται από τη λήψη του μεγαλύτερου από Prain και PXPR.

● Prain: Πιθανότητα διακοπής λόγω εξασθένησης της βροχής (Ενότητα 3).

● PXPR: Πιθανότητα διακοπής λόγω υποβάθμισης XPD που σχετίζεται με βροχή (Ενότητα 4).

Η διακοπή λόγω των εφέ καθαρού αέρα κατανέμεται κυρίως στην απόδοση και η διακοπή λόγω βροχόπτωσης, κυρίως λόγω διαθεσιμότητας.

8. αναφορές

[1] Σύσταση ITU-R P.530-13, «Απαιτούμενα δεδομένα διάδοσης και μέθοδοι πρόβλεψης για το σχεδιασμό επίγειων συστημάτων οπτικής όρασης», ITU, Γενεύη, Ελβετία, 2009.

Για περισσότερες πληροφορίες
Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το σχεδιασμό μικροκυμάτων, παρακαλώ Επικοινωνία

Αφήστε μήνυμα 

Λίστα μηνυμάτων