ODPORÚČANIE ITU-R P.530

ODPORÚČANIE ITU-R P.530

1. popis

● Odporúčanie ITU-R P.530, „Šíriace dáta a predikčné metódy požadované pre návrh pozemských systémov priameho videnia“ poskytuje množstvo propagačných modelov užitočných na hodnotenie šírenia v mikrovlnných rádiokomunikačných systémoch.

● Toto odporúčanie poskytuje predikčné metódy pre účinky šírenia, ktoré by sa mali brať do úvahy pri navrhovaní digitálnych pevných liniek viditeľnosti, a to za čistého vzduchu aj za dažďových podmienok. Poskytuje tiež usmernenie k návrhu spoja v jasných postupných postupoch vrátane použitia zmierňovacích techník na minimalizáciu zhoršenia šírenia. Predpovedaný konečný výpadok je základom pre ďalšie odporúčania ITU-R zaoberajúce sa chybovým výkonom a dostupnosťou.

● Odporúčanie sa zaoberá rôznymi mechanizmami šírenia s rôznymi účinkami na rádiové spojenia. Rozsahy použitia predikčných metód nie sú vždy totožné.

● Stručný popis implementovaných predikčných metód je uvedený v nasledujúcich častiach.

2. Blednutie v dôsledku viaccestného a súvisiacich mechanizmov

Vyblednutie je najdôležitejší mechanizmus, ktorý ovplyvňuje výkon digitálnych rádiových spojení. Multipath v troposfére môže spôsobiť hlboké blednutie, najmä na dlhších cestách alebo vyšších frekvenciách. Metóda predikcie pre všetky percentá času je graficky znázornená na obrázku 1.

Pre malé percentá času nasleduje vyblednutie podľa Rayleighovej distribúcie s asymptotickou zmenou 10 dB na pravdepodobné desaťročie. Dá sa to predpovedať týmto výrazom:

(1)

(2)

 

(3)

 

● K: geoklimatický faktor

● dN1: bodový gradient lomu v najnižších 65 m atmosféry nebol prekročený počas 1% priemerného roka
● sa: drsnosť terénu oblasti, definovaná ako štandardná odchýlka výšok terénu (m) v oblasti 110 km x 110 km s rozlíšením 30 s
● d: Vzdialenosť spojovacej cesty (km)
● f: Linková frekvencia (GHz)
● hL: nadmorská výška spodnej antény (m)
● | εp | : absolútna hodnota sklonu cesty (mrad)
● p0: faktor výskytu viacerých ciest
● pw: percento hĺbky vyblednutia času A je prekročené v priemerne najhoršom mesiaci

Obrázok 1: Percento času, pw, hĺbky vyblednutia, A, prekročené v priemerne najhoršom mesiaci, s p0 v rozmedzí od 0.01 do 1 000

Ak sa hodnota A rovná marži prijímača, pravdepodobnosť výpadku spojenia v dôsledku šírenia viacerých ciest sa rovná pw / 100. V prípade spojenia s chmeľom n pravdepodobnosť výpadku PT zohľadňuje možnosť malej korelácie medzi slabnutím v nasledujúcich chmeľoch.

(4)       

V bode (4), pre väčšinu praktických prípadov. Pi je pravdepodobnosť výpadku predpovedaná pre i-tý hop a di jeho vzdialenosť. C = 1, ak A presiahne 40 km alebo súčet vzdialeností presiahne 120 km.

3. Útlm spôsobený hydrometeormi
Dážď môže spôsobiť veľmi hlboké blednutie, najmä pri vyšších frekvenciách. Rec. S. 530 obsahuje nasledujúcu jednoduchú techniku, ktorú možno použiť na odhad dlhodobej štatistiky útlmu dažďa:
● Krok 1: Dosiahnite prekročenie rýchlosti dažďa R0.01 na 0.01% času (s časom integrácie 1 minúta).
● Krok 2: Vypočítajte špecifický útlm γR (dB / km) pre požadovanú frekvenciu, polarizáciu a dážď pomocou odporúčania ITU-R str. 838.

● Krok 3: Vypočítajte efektívnu dĺžku trasy odkazu, vynásobením skutočnej dĺžky cesty d faktorom vzdialenosti r. Odhad tohto faktora je daný:

(5)  

kde pre R0.01 ≤ 100 mm / h:

(6)     

Pre R0.01> 100 mm / h použite namiesto R100 hodnotu 0.01 mm / h.

● Krok 4: Odhadovaný útlm dráhy prekonaný 0.01% času je daný:A0.01 = yR deff = yRd

● Krok 5: Pre rádiové spojenia nachádzajúce sa v zemepisných šírkach 30 ° alebo viac (sever alebo juh) možno prekročenie útlmu prekročeného pre iné časové úseky p v rozmedzí 0.001% až 1% odvodiť z nasledujúceho zákona o napájaní:

(7)        

● Krok 6: Pre rádiové spojenia nachádzajúce sa v zemepisných šírkach pod 30 ° (sever alebo juh) možno prekročenie útlmu pre ďalšie percentuálne podiely času p v rozmedzí 0.001% až 1% odvodiť z nasledujúceho zákona o napájaní.

(8)        

Vzorce (7) a (8) sú platné v rozmedzí od 0.001% do 1%.

Pri vysokých zemepisných šírkach alebo vysokých nadmorských výškach sa môžu prekročiť vyššie hodnoty útlmu pre časové percento p v dôsledku účinku topiacich sa ľadových častíc alebo mokrého snehu v taviacej vrstve. Výskyt tohto efektu je určený výškou spojenia vo vzťahu k výške dažďa, ktorá sa líši podľa geografickej polohy. Podrobný postup je uvedený v odporúčaní [1].Pravdepodobnosť výpadku v dôsledku dažďa sa počíta ako p / 100, kde p je percento času, ktorý útlm dažďa presahuje hranicu spoja.

4. Zníženie cross-polárnej diskriminácie (XPD)
XPD sa môže dostatočne zhoršiť, aby spôsobila interferenciu medzi kanálmi a v menšej miere interferenciu so susednými kanálmi. Musí sa vziať do úvahy zníženie XPD, ku ktorému dochádza za čistého vzduchu aj za zrážkových podmienok.

Kombinovaný účinok šírenia viacerých ciest a krížovej polarizácie antén riadi redukcie XPD, ku ktorým dochádza za malých percent času v podmienkach čistého vzduchu. Na vypočítanie účinku týchto znížení výkonu spojenia je v odporúčaní uvedený podrobný postupný postup [1].

XPD sa môže tiež degradovať prítomnosťou intenzívneho dažďa. Pre cesty, pre ktoré nie sú k dispozícii podrobnejšie predpovede alebo merania, je možné získať hrubý odhad bezpodmienečného rozdelenia XPD z kumulatívneho rozdelenia kopolárneho útlmu (CPA) pre dážď (pozri časť 3) s použitím ekvipravdepodobnosti vzťah:

(9)      

                                                                                                                                      

Koeficienty U a V (f) všeobecne závisia od množstva premenných a empirických parametrov vrátane frekvencie f. Pre cesty priamej viditeľnosti s malými výškovými uhlami a horizontálnou alebo vertikálnou polarizáciou možno tieto koeficienty aproximovať:

(10)     

(11)     

Pre útlmy väčšie ako 0 dB sa získala priemerná hodnota U15 asi 9 dB s dolnou hranicou 15 dB pre všetky merania.

Je uvedený postup krok za krokom na výpočet výpadku spôsobeného znížením XPD za prítomnosti dažďa.

5. Skreslenie spôsobené účinkami šírenia

Primárnou príčinou skreslenia na priamkových linkách v pásmach UHF a SHF je frekvenčná závislosť amplitúdy a skupinové oneskorenie počas viaccestných podmienok čistého vzduchu.

Šíriaci kanál sa najčastejšie modeluje za predpokladu, že signál sleduje niekoľko ciest alebo lúčov od vysielača k prijímaču. Metódy predikcie výkonu využívajú takýto viac lúčový model integráciou rôznych premenných, ako je oneskorenie (časový rozdiel medzi prvým lúčom a ostatnými) a distribúcie amplitúdy spolu so správnym modelom prvkov zariadenia, ako sú modulátory, ekvalizér, dopredné –Schémy korekcie chyby (FEC) atď. Metódou odporúčanou v [1] na predpovedanie chybového výkonu je podpisová metóda.

Pravdepodobnosť výpadku je tu definovaná ako pravdepodobnosť, že BER je väčšie ako daná hranica.

Krok 1: Vypočítajte priemerné časové oneskorenie z:

(12)                   

kde d je dĺžka cesty (km).

Krok 2: Vypočítajte parameter aktivity viacerých ciest η ako:

(13)  

Krok 3: Výpočet pravdepodobnosti selektívneho výpadku z:

(14)   

kde:

● Šx: šírka podpisu (GHz)
● Bx: hĺbka podpisu (dB)
● τr, x: referenčné oneskorenie (ns) použité na získanie podpisu, pričom x označuje slabnutie minimálnej fázy (M) alebo minimálnej fázy (NM).
● Ak je k dispozícii iba normalizovaný systémový parameter Kn, je možné pravdepodobnosť selektívneho výpadku v rovnici (15) vypočítať pomocou:

(15)    

kde:
● T: prenosová doba systému (ns)
● Kn, x: normalizovaný systémový parameter, pričom x označuje slabnutie minimálnej fázy (M) alebo inej ako minimálnej fázy (NM).

6. Diverzitné techniky

Existuje množstvo techník na zmiernenie účinkov plošného a selektívneho vyblednutia, z ktorých väčšina zmierňuje obe súčasne. Rovnaké techniky často zmierňujú aj zníženie diskriminácie krížovou polarizáciou.Medzi techniky rozmanitosti patrí priestorová, uhlová a frekvenčná rozmanitosť. Vesmírna rozmanitosť pomáha v boji proti plochému vyblednutiu (napr. Spôsobenému stratou šírenia lúča alebo atmosférickým viaccestným s krátkym relatívnym oneskorením), ako aj proti frekvenčne selektívnemu vyblednutiu, zatiaľ čo frekvenčná rozmanitosť pomáha iba v boji proti frekvenčne selektívnemu vyblednutiu (napríklad spôsobenému povrchovým viaccestným a / alebo atmosférický viaccestný).
Kedykoľvek sa použije priestorová rozmanitosť, mala by sa použiť aj uhlová rozmanitosť naklonením antén pod rôznymi uhlami nahor. Uhlovú diverzitu je možné použiť v situáciách, v ktorých nie je možná dostatočná diverzita priestoru, alebo na zníženie výšky veže.Stupeň zlepšenia, ktorý poskytujú všetky tieto techniky, závisí od toho, do akej miery sú signály vo vetvách diverzity systému nekorelované.
Faktor zlepšenia rozmanitosti I pre hĺbku vyblednutia A je definovaný:I = p (A) / pd (A)

kde pd (A) je percento času v kombinovanej vetve signálu diverzity s hĺbkou vyblednutia väčšou ako A ap (A) je percento pre nechránenú cestu. Faktor zlepšenia diverzity pre digitálne systémy je definovaný pomerom časov prekročenia pre dané BER s rozmanitosťou alebo bez nej.

Je možné vypočítať zlepšenie v dôsledku nasledujúcich techník rozmanitosti:

● Vesmírna rozmanitosť.
● Frekvenčná rozmanitosť.
● Rozmanitosť uhlov.
● Vesmírna a frekvenčná rozmanitosť (dva prijímače)
● Vesmírna a frekvenčná rozmanitosť (štyri prijímače)
● Podrobné výpočty nájdete v dokumente [1].

7. Predikcia celkového výpadku
Celková pravdepodobnosť výpadku v dôsledku účinkov čistého vzduchu sa počíta ako:

(16)       

● Pns: Pravdepodobnosť výpadku v dôsledku neselektívneho vyblednutia čistého vzduchu (časť 2).

● Ps: Pravdepodobnosť výpadku v dôsledku selektívneho vyblednutia (časť 5)
● PXP: Pravdepodobnosť výpadku v dôsledku degradácie XPD v čistom vzduchu (časť 4).
● Pd: Pravdepodobnosť výpadku chráneného systému (časť 6).

Celková pravdepodobnosť výpadku v dôsledku dažďa sa počíta z väčšej z Prain a PXPR.

● Prain: Pravdepodobnosť výpadku v dôsledku blednutia dažďa (časť 3).

● PXPR: Pravdepodobnosť výpadku v dôsledku degradácie XPD spojenej s dažďom (časť 4).

Výpadok v dôsledku účinkov čistého ovzdušia sa pripisuje väčšinou výkonu a výpadok v dôsledku zrážok, predovšetkým dostupnosti.

8. Referencie

[1] Odporúčanie ITU-R P.530-13, „Šíriace sa údaje a predikčné metódy potrebné na navrhovanie pozemských systémov priameho videnia“, ITU, Ženeva, Švajčiarsko, 2009.

Pre ďalšie informácie
Ďalšie informácie o plánovaní mikrovlnnej rúry nájdete tu Kontaktujte nás

Zanechajte správu 

zoznam správ