РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R P.530

РЕКОМЕНДАЦИЯ МСЭ-R P.530

1. Описание

● Рекомендация МСЭ-R P.530 «Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования, необходимые для проектирования наземных систем прямой видимости» предоставляет ряд моделей распространения, полезных для оценки эффектов распространения в микроволновых системах радиосвязи.

● В настоящей Рекомендации представлены методы прогнозирования эффектов распространения, которые следует учитывать при проектировании цифровых фиксированных линий прямой видимости как в условиях ясного неба, так и в условиях дождя. Он также предоставляет руководство по проектированию линии связи в виде четких пошаговых процедур, включая использование методов уменьшения помех для минимизации ухудшения распространения. Окончательный прогнозируемый сбой является основой для других Рекомендаций МСЭ-R, касающихся характеристик ошибок и доступности.

● В Рекомендации рассматриваются различные механизмы распространения с различными эффектами на радиолинии. Области применения методов прогнозирования не всегда совпадают.

● Краткое описание реализованных методов прогнозирования приведено в следующих разделах.

2. Замирание из-за многолучевого распространения и связанных с ним механизмов

Замирание - это наиболее важный механизм, влияющий на работу цифровых радиолинией. Многолучевость в тропосфере может вызвать глубокие замирания, особенно на более длинных трассах или на более высоких частотах. Метод прогнозирования для всех процентов времени графически показан на рисунке 1.

Для небольших процентов времени замирание следует распределению Рэлея с асимптотическим изменением 10 дБ на декаду вероятности. Это можно предсказать с помощью следующего выражения:

(1)

(2)

 

(3)

 

● K: геоклиматический фактор.

● dN1: точечный градиент рефракции в самых нижних 65 м атмосферы, не превышаемый в течение 1% среднего года.
● sa: неровность местности, определяемая как стандартное отклонение высот местности (м) в пределах области 110 км x 110 км с разрешением 30 с.
● d: Расстояние пути (км)
● f: частота канала (ГГц)
● hL: высота нижней антенны над уровнем моря (м)
● | εp | : абсолютное значение наклона траектории (мрад)
● p0: коэффициент возникновения многолучевого распространения.
● pw: процент времени, в течение которого глубина замирания A превышается в среднем наихудший месяц.

Рисунок 1: Процент времени, pw, глубина замирания, A, превышенный в среднем наихудшем месяце, с p0 в диапазоне от 0.01 до 1

Если A сделать равным запасу приемника, вероятность выхода из строя канала из-за многолучевого распространения равна pw / 100. Для канала с n переходами вероятность сбоя PT принимает во внимание возможность небольшой корреляции между замираниями в последовательных переходах.

(4)       

В (4) для большинства практических случаев. Pi - это вероятность сбоя, прогнозируемая для i-го перехода, а di - его расстояние. C = 1, если A превышает 40 км или сумма расстояний превышает 120 км.

3. Затухание из-за гидрометеоров.
Дождь может вызвать очень глубокие замирания, особенно на высоких частотах. Рек. P. 530 включает следующий простой метод, который может использоваться для оценки долгосрочной статистики ослабления в дожде:
● Шаг 1: Получить интенсивность дождя R0.01, превышающую 0.01% времени (с временем интегрирования 1 мин).
● Шаг 2: Рассчитайте удельное затухание γR (дБ / км) для интересующей частоты, поляризации и интенсивности дождя, используя Рекомендацию МСЭ-R P.838.

● Шаг 3: Вычислите эффективную длину пути deff линии, умножив фактическую длину пути d на коэффициент расстояния r. Оценка этого фактора дается:

(5)  

где для R0.01 ≤ 100 мм / ч:

(6)     

Для R0.01> 100 мм / ч используйте значение 100 мм / ч вместо R0.01.

● Шаг 4: оценка затухания на трассе, превышаемого в 0.01% времени, определяется как:A0.01 = γR deff = γR d

● Шаг 5: Для линий радиосвязи, расположенных на широтах, равных или превышающих 30 ° (север или юг), затухание, превышаемое для других процентов времени p в диапазоне от 0.001% до 1%, можно вывести из следующего степенного закона:

(7)        

● Шаг 6: Для линий радиосвязи, расположенных на широтах ниже 30 ° (северная или южная), затухание, превышаемое для других процентов времени p в диапазоне от 0.001% до 1%, может быть вычислено из следующего степенного закона.

(8)        

Формулы (7) и (8) верны в диапазоне 0.001% - 1%.

Для высоких широт или больших высот линии связи более высокие значения затухания могут быть превышены для процента времени p из-за эффекта таяния частиц льда или влажного снега в слое таяния. Частота возникновения этого эффекта определяется высотой звена по отношению к высоте дождя, которая зависит от географического положения. Подробная процедура включена в Рекомендацию [1].Вероятность выхода из строя из-за дождя рассчитывается как p / 100, где p - процент времени, в течение которого ослабление в дожде превышает запас линии.

4. Уменьшение кроссполярной дискриминации (XPD)
XPD может значительно ухудшиться, чтобы вызвать помехи в совмещенном канале и, в меньшей степени, в помехах в соседнем канале. Следует учитывать уменьшение XPD, которое происходит как в условиях ясного неба, так и в условиях осадков.

Комбинированный эффект многолучевого распространения и диаграмм кроссполяризации антенн определяет уменьшение XPD, происходящее в течение небольшого процента времени в условиях ясного неба. Чтобы вычислить эффект от этих сокращений в производительности канала, в Рекомендации [1] представлена ​​подробная пошаговая процедура.

XPD также может ухудшиться из-за сильного дождя. Для трасс, на которых более подробные прогнозы или измерения недоступны, грубая оценка безусловного распределения XPD может быть получена из кумулятивного распределения затухания на параллельной полярности (CPA) для дождя (см. Раздел 3) с использованием равной вероятности связь:

(9)      

                                                                                                                                      

Коэффициенты U и V (f) обычно зависят от ряда переменных и эмпирических параметров, включая частоту f. Для трасс прямой видимости с небольшими углами места и горизонтальной или вертикальной поляризацией эти коэффициенты могут быть аппроксимированы следующим образом:

(10)     

(11)     

Среднее значение U0 около 15 дБ с нижней границей 9 дБ для всех измерений было получено для ослаблений более 15 дБ.

Дается пошаговая процедура для расчета отключения из-за уменьшения XPD при наличии дождя.

5. Искажения из-за эффектов распространения

Основной причиной искажений на линиях прямой видимости в диапазонах УВЧ и СВЧ является частотная зависимость амплитуды и групповой задержки в условиях многолучевого распространения в условиях ясного неба.

Канал распространения чаще всего моделируется, предполагая, что сигнал следует несколькими путями или лучами от передатчика к приемнику. Методы прогнозирования производительности используют такую ​​многолучевую модель, интегрируя различные переменные, такие как задержка (разница во времени между первым прибывшим лучом и другими) и распределения амплитуд, а также правильную модель элементов оборудования, таких как модуляторы, эквалайзер, прямой Схемы исправления ошибок (FEC) и т. Д. Метод, рекомендованный в [1] для прогнозирования характеристик ошибок, является методом подписи.

Вероятность сбоя здесь определяется как вероятность того, что BER больше заданного порога.

Шаг 1: Рассчитайте среднюю задержку по времени:

(12)                   

где d - длина трассы (км).

Шаг 2: Рассчитайте параметр активности многолучевого распространения η как:

(13)  

Шаг 3: Рассчитайте вероятность выборочного отключения из:

(14)   

где:

● Wx: ширина подписи (ГГц).
● Bx: глубина сигнатуры (дБ)
● τr, x: эталонная задержка (нс), используемая для получения сигнатуры, где x означает затухание либо минимальной фазы (M), либо неминимальной фазы (NM).
● Если доступен только нормализованный системный параметр Kn, вероятность выборочного отказа в уравнении (15) может быть рассчитана следующим образом:

(15)    

где:
● T: период передачи данных системы (нс)
● Kn, x: нормализованный системный параметр, где x означает затухание минимальной фазы (M) или неминимальной фазы (NM).

6. Методы разнообразия

Существует ряд методов для смягчения эффектов плоского и выборочного замирания, большинство из которых смягчают и то, и другое одновременно. Те же методы часто также позволяют уменьшить кросс-поляризационную дискриминацию.Методы разнесения включают пространственное, угловое и частотное разнесение. Пространственное разнесение помогает бороться с плоскими замираниями (например, вызванными потерями из-за расширения луча или атмосферным многолучевым распространением с короткой относительной задержкой), а также частотно-избирательным замиранием, тогда как частотное разнесение помогает только бороться с частотно-избирательным замиранием (например, вызванным поверхностной многолучевостью и / или атмосферное многолучевое распространение).
Когда используется пространственное разнесение, следует также использовать угловое разнесение путем наклона антенн под разными углами вверх. Угловое разнесение можно использовать в ситуациях, когда адекватное пространственное разнесение невозможно, или для уменьшения высоты башни.Степень улучшения, обеспечиваемая всеми этими методами, зависит от степени некоррелированности сигналов в ветвях разнесения системы.
Коэффициент улучшения разнесения I для глубины замирания A определяется следующим образом:I = p (A) / pd (A)

где pd (A) - это процент времени в ветви комбинированного разнесенного сигнала с глубиной замирания больше, чем A, а p (A) - процент времени для незащищенного тракта. Коэффициент улучшения разнесения для цифровых систем определяется отношением времен превышения для заданного BER с разнесением и без него.

Можно рассчитать улучшение за счет следующих методов разнообразия:

● Космическое разнообразие.
● Частотное разнесение.
● Угловое разнообразие.
● Пространственное и частотное разнесение (два приемника)
● Пространственное и частотное разнесение (четыре приемника)
● Подробные расчеты можно найти в [1].

7. Прогнозирование полного отключения
Общая вероятность сбоя из-за явлений ясного неба рассчитывается как:

(16)       

● Pns: Вероятность сбоя из-за неизбирательного замирания в условиях ясного неба (Раздел 2).

● Ps: вероятность сбоя из-за выборочного замирания (раздел 5).
● PXP: Вероятность сбоя из-за ухудшения XPD в условиях ясного неба (Раздел 4).
● Pd: вероятность выхода из строя защищенной системы (раздел 6).

Общая вероятность сбоя из-за дождя рассчитывается на основе большего из Prain и PXPR.

● Prain: вероятность сбоя из-за замирания в дожде (Раздел 3).

● PXPR: вероятность сбоя из-за ухудшения XPD, связанного с дождем (раздел 4).

Отключение из-за явлений ясного неба в основном распределяется на производительность, а отключение из-за осадков, в основном, на доступность.

8. Рекомендации

[1] Рекомендация МСЭ-R P.530-13, «Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования, необходимые для проектирования наземных систем прямой видимости», МСЭ, Женева, Швейцария, 2009 г.

Для дополнительной информации
Для получения дополнительной информации о планировании микроволновой печи, пожалуйста, Свяжитесь с нами

Оставить сообщение 

Список сообщений