ITU-R P.530 AANBEVELING

ITU-R P.530 AANBEVELING

1. Beschrijving

● De ITU-R-aanbeveling P.530, "Voortplantingsgegevens en voorspellingsmethoden vereist voor het ontwerp van terrestrische gezichtslijnsystemen", biedt een aantal voortplantingsmodellen die bruikbaar zijn voor de evaluatie van voortplantingseffecten in microgolfradiocommunicatiesystemen.

● Deze aanbeveling voorziet in voorspellingsmethoden voor de voortplantingseffecten waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerp van digitale vaste line-of-sight-verbindingen, zowel bij heldere lucht als bij regen. Het biedt ook richtlijnen voor het ontwerpen van koppelingen in duidelijke stapsgewijze procedures, inclusief het gebruik van mitigatietechnieken om voortplantingsstoornissen te minimaliseren. De laatste voorspelde storing vormt de basis voor andere ITU-R-aanbevelingen die betrekking hebben op foutprestaties en beschikbaarheid.

● Verschillende propagatiemechanismen, met een verscheidenheid aan effecten op de radioverbindingen, worden in de aanbeveling behandeld. De toepassingsgebieden van de voorspellingsmethoden vallen niet altijd samen.

● Een korte beschrijving van de geïmplementeerde voorspellingsmethoden wordt gegeven in de volgende secties.

2. Vervaging door multipath en gerelateerde mechanismen

Fading is het belangrijkste mechanisme dat de prestaties van digitale radioverbindingen beïnvloedt. Multipath in de troposfeer kan diepe fades veroorzaken, vooral in langere paden of bij hogere frequenties. De voorspellingsmethode voor alle tijdspercentages wordt grafisch geïllustreerd in figuur 1.

Voor kleine percentages van tijd volgt fading een Rayleigh-verdeling, met een asymptotische variatie van 10 dB per waarschijnlijkheidsdecennium. Dit kan worden voorspeld door de volgende uitdrukking:

(1)

(2)

 

(3)

 

● K: geoklimatologische factor

● dN1: puntbrekingsgradiënt in de laagste 65 m van de atmosfeer die niet wordt overschreden gedurende 1% van een gemiddeld jaar
● sa: terreinruwheid van het gebied, gedefinieerd als de standaarddeviatie van terreinhoogtes (m) binnen een gebied van 110 km x 110 km met een resolutie van 30 s
● d: afstand verbindingspad (km)
● f: Link-frequentie (GHz)
● hL: hoogte van de onderste antenne boven zeeniveau (m)
● | εp | : absolute waarde van de padhelling (mrad)
● p0: factor voor het voorkomen van meerdere paden
● pw: percentage van de tijd dat fade-diepte A wordt overschreden in de gemiddelde slechtste maand

Figuur 1: Percentage tijd, pw, fade-diepte, A, overschreden in gemiddelde slechtste maand, met p0 variërend van 0.01 tot 1

Als A gelijk wordt gemaakt aan de marge van de ontvanger, is de kans op uitval van de link als gevolg van voortplanting met meerdere paden gelijk aan pw / 100. Voor een koppeling met n hops houdt de kans op uitval PT rekening met de mogelijkheid van een kleine correlatie tussen fades in opeenvolgende hops.

(4)       

In (4), voor de meeste praktische gevallen. Pi is de uitvalkans die wordt voorspeld voor de i-de hop, en di zijn afstand. C = 1 als A groter is dan 40 km of de som van de afstanden groter is dan 120 km.

3. Verzwakking door hydrometeoren
Regen kan zeer diepe fades veroorzaken, vooral bij hogere frequenties. De Rec. P. 530 bevat de volgende eenvoudige techniek die kan worden gebruikt voor het schatten van de langetermijnstatistieken van regendemping:
● Stap 1: Bepaal de regenhoeveelheid R0.01 die 0.01% van de tijd wordt overschreden (met een integratietijd van 1 min).
● Stap 2: Bereken de specifieke verzwakking, γR (dB / km) voor de relevante frequentie, polarisatie en neerslagsnelheid met behulp van aanbeveling ITU-R P.838.

● Stap 3: Bereken de effectieve padlengte, deff, van de link door de werkelijke padlengte d te vermenigvuldigen met een afstandsfactor r. Een schatting van deze factor wordt gegeven door:

(5)  

waar, voor R0.01 ≤ 100 mm / h:

(6)     

Gebruik voor R0.01> 100 mm / u de waarde 100 mm / u in plaats van R0.01.

● Stap 4: Een schatting van de padverzwakking die 0.01% van de tijd wordt overschreden, wordt gegeven door:A0.01 = γR deff = γR d

● Stap 5: Voor radioverbindingen die zich bevinden op breedtegraden gelijk aan of groter dan 30 ° (Noord of Zuid), kan de overschrijding van de verzwakking voor andere tijdspercentages p in het bereik van 0.001% tot 1% worden afgeleid uit de volgende vermogenswet:

(7)        

● Stap 6: Voor radioverbindingen die zich op breedtegraden onder 30 ° (Noord of Zuid) bevinden, kan de overschrijding van de verzwakking voor andere tijdspercentages p in het bereik van 0.001% tot 1% worden afgeleid uit de volgende vermogenswet.

(8)        

De formules (7) en (8) zijn geldig binnen het bereik 0.001% - 1%.

Voor hoge breedtegraden of hoge verbindingshoogtes kunnen hogere waarden van verzwakking worden overschreden voor tijdspercentage p vanwege het effect van smeltende ijsdeeltjes of natte sneeuw in de smeltende laag. De incidentie van dit effect wordt bepaald door de hoogte van de verbinding in relatie tot de regenhoogte, die varieert met de geografische locatie. Een gedetailleerde procedure is opgenomen in de aanbeveling [1].De kans op uitval door regen wordt berekend als p / 100, waarbij p het percentage is van de tijd dat regendemping de linkmarge overschrijdt.

4. Vermindering van cross-polaire discriminatie (XPD)
De XPD kan voldoende verslechteren om interferentie tussen kanalen te veroorzaken en, in mindere mate, interferentie van aangrenzende kanalen. Er moet rekening worden gehouden met de vermindering van XPD die optreedt tijdens zowel heldere lucht als neerslag.

Het gecombineerde effect van de voortplanting van meerdere paden en de kruispolarisatiepatronen van de antennes bepaalt de reducties in XPD die gedurende kleine percentages van tijd optreden in heldere lucht. Om het effect van deze verminderingen in de prestatie van verbindingen te berekenen, wordt een gedetailleerde stapsgewijze procedure gepresenteerd in de aanbeveling [1].

De XPD kan ook worden aangetast door de aanwezigheid van intense regen. Voor paden waarop geen meer gedetailleerde voorspellingen of metingen beschikbaar zijn, kan een ruwe schatting van de onvoorwaardelijke verdeling van XPD worden verkregen uit een cumulatieve verdeling van de co-polaire verzwakking (CPA) voor regen (zie paragraaf 3) met behulp van de equi-waarschijnlijkheid relatie:

(9)      

                                                                                                                                      

De coëfficiënten U en V (f) zijn in het algemeen afhankelijk van een aantal variabelen en empirische parameters, waaronder frequentie, f. Voor zichtlijnen met kleine elevatiehoeken en horizontale of verticale polarisatie, kunnen deze coëfficiënten worden benaderd door:

(10)     

(11)     

Een gemiddelde waarde van U0 van ongeveer 15 dB, met een ondergrens van 9 dB voor alle metingen, is verkregen voor verzwakkingen groter dan 15 dB.

Er wordt een stapsgewijze procedure gegeven om de uitval als gevolg van XPD-reductie in aanwezigheid van regen te berekenen.

5. Vervorming door voortplantingseffecten

De voornaamste oorzaak van vervorming op line-of-sight links in de UHF- en SHF-banden is de frequentieafhankelijkheid van amplitude en groepsvertraging tijdens multipad-condities in de lucht.

Het voortplantingskanaal wordt meestal gemodelleerd door aan te nemen dat het signaal verschillende paden of stralen volgt van de zender naar de ontvanger. Prestatievoorspellingsmethoden maken gebruik van een dergelijk multi-ray-model door de verschillende variabelen zoals vertraging (tijdsverschil tussen de eerste aangekomen straal en de andere) en amplitudeverdelingen te integreren, samen met een juist model van apparatuurelementen zoals modulatoren, equalizer, forward Schema's voor foutcorrectie (FEC), enz. De in [1] aanbevolen methode voor het voorspellen van foutprestaties is een handtekeningmethode.

De uitvalkans wordt hier gedefinieerd als de kans dat BER groter is dan een bepaalde drempel.

Stap 1: Bereken de gemiddelde vertraging van:

(12)                   

waarbij d de padlengte (km) is.

Stap 2: Bereken de multipad-activiteitsparameter η als:

(13)  

Stap 3: Bereken de selectieve uitvalkans uit:

(14)   

waar:

● Wx: handtekeningbreedte (GHz)
● Bx: handtekening diepte (dB)
● τr, x: de referentievertraging (ns) die wordt gebruikt om de handtekening te verkrijgen, waarbij x ofwel minimale fase (M) ofwel niet-minimale fase (NM) fades aangeeft.
● Als alleen de genormaliseerde systeemparameter Kn beschikbaar is, kan de selectieve uitvalkans in vergelijking (15) worden berekend door:

(15)    

waar:
● T: systeembaudperiode (ns)
● Kn, x: de genormaliseerde systeemparameter, waarbij x ofwel minimale fase (M) ofwel niet-minimale fase (NM) fades aangeeft.

6. Diversiteitstechnieken

Er zijn een aantal technieken beschikbaar om de effecten van vlakke en selectieve vervaging te verzachten, waarvan de meeste beide tegelijkertijd verlichten. Dezelfde technieken verlichten vaak ook de reducties in discriminatie van kruispolarisatie.Diversiteitstechnieken omvatten ruimte-, hoek- en frequentiediversiteit. Ruimtediversiteit helpt om vlakke fading (zoals veroorzaakt door verlies van bundelspreiding of atmosferische multipad met korte relatieve vertraging) en frequentieselectieve fading tegen te gaan, terwijl frequentiediversiteit alleen helpt om frequentieselectieve fading te bestrijden (zoals veroorzaakt door multipath en / of atmosferische multipad).
Wanneer ruimtediversiteit wordt gebruikt, moet ook hoekdiversiteit worden gebruikt door de antennes onder verschillende opwaartse hoeken te kantelen. Hoekdiversiteit kan worden gebruikt in situaties waarin voldoende ruimtediversiteit niet mogelijk is of om torenhoogtes te verkleinen.De mate van verbetering die door al deze technieken wordt geboden, hangt af van de mate waarin de signalen in de diversiteitstakken van het systeem niet gecorreleerd zijn.
De diversiteitsverbeteringsfactor, I, voor fade-diepte, A, wordt gedefinieerd door:Ik = p (A) / pd (A)

waarbij pd (A) het percentage van de tijd is in de gecombineerde diversiteitssignaalvertakking met fadediepte groter dan A en p (A) het percentage voor het onbeschermde pad is. De diversiteitsverbeteringsfactor voor digitale systemen wordt bepaald door de verhouding van de overschrijdtijden voor een gegeven BER met en zonder diversiteit.

De verbetering door de volgende diversiteitstechnieken kan worden berekend:

● Ruimteverscheidenheid.
● Frequentiediversiteit.
● Hoekdiversiteit.
● Ruimte- en frequentiediversiteit (twee ontvangers)
● Ruimte- en frequentiediversiteit (vier ontvangers)
● De gedetailleerde berekeningen zijn te vinden in [1].

7. Voorspelling van totale uitval
De totale uitvalkans als gevolg van heldere luchteffecten wordt berekend als:

(16)       

● Pns: kans op uitval als gevolg van niet-selectieve clear-air fading (hoofdstuk 2).

● Ps: kans op uitval door selectieve vervaging (hoofdstuk 5)
● PXP: kans op uitval als gevolg van XPD-degradatie in heldere lucht (hoofdstuk 4).
● Pd: uitvalkans voor een beveiligd systeem (hoofdstuk 6).

De totale uitvalkans door regen wordt berekend door de grootste van Prain en PXPR te nemen.

● Prain: kans op uitval als gevolg van vervagende regen (Sectie 3).

● PXPR: kans op uitval als gevolg van XPD-degradatie als gevolg van regen (hoofdstuk 4).

De uitval als gevolg van heldere luchteffecten wordt grotendeels toegerekend aan de prestaties en de uitval door neerslag voornamelijk aan beschikbaarheid.

8. Referenties

[1] ITU-R-aanbeveling P.530-13, "Voortplantingsgegevens en voorspellingsmethoden vereist voor het ontwerp van terrestrische gezichtslijnsystemen", ITU, Genève, Zwitserland, 2009.

Voor meer informatie
Voor meer informatie over microgolfplanning Ons Contacten

Laat een bericht achter 

Message List