המלצה ל- ITU-R עמ '530

המלצה ל- ITU-R עמ '530

1. תֵאוּר

● המלצת ITU-R P.530, "נתוני התפשטות ושיטות חיזוי הנדרשות לתכנון מערכות קו ראייה יבשתיות" מספקת מספר מודלים של התפשטות שימושיים להערכת אפקטים של התפשטות במערכות תקשורת רדיו במיקרוגל.

המלצה זו מספקת שיטות חיזוי להשפעות התפשטות שיש לקחת בחשבון בתכנון קישורי קו קבוע לראייה, הן בתנאי אוויר צלולים והן בתנאי גשמים. הוא גם מספק הנחיות לעיצוב קישורים בהליכים צעד אחר צעד ברורים כולל שימוש בטכניקות הפחתה כדי למזער ליקויי התפשטות. ההפסקה הסופית החזויה היא הבסיס להמלצות ITU-R אחרות העוסקות בביצועי וזמינות שגיאות.

● המלצת מנגנוני התפשטות שונים, עם מגוון השפעות על קישורי הרדיו. טווחי היישום של שיטות החיזוי לא תמיד מקבילים.

● תיאור קצר של שיטות החיזוי המיושמות ניתן בסעיפים הבאים.

2. דהייה בגלל רב-מסלולים ומנגנונים קשורים

דהייה היא המנגנון החשוב ביותר המשפיע על ביצועי קישורי רדיו דיגיטליים. ריבוי נתיבים בטרופוספירה עלול לגרום לדעיכה עמוקה, במיוחד בנתיבים ארוכים יותר או בתדרים גבוהים יותר. שיטת החיזוי לכל אחוזי הזמן מתוארת בצורה גרפית באיור 1.

במשך אחוזי זמן קטנים, דהייה נובעת מהתפלגות ריילי, עם וריאציה אסימפטוטית של 10 dB לעשור הסתברות. ניתן לחזות זאת על ידי הביטוי הבא:

(1)

(2)

 

(3)

 

● K: גורם גיאוקלימטי

● dN1: שיפוע שבירת נקודה ב -65 מ 'האטמוספירה הנמוכה ביותר שאינו עולה על 1% בשנה ממוצעת
● sa: חספוס שטח שטח, מוגדר כסטיית התקן של גבהי שטח (מ ') בתוך שטח של 110 ק"מ על 110 ק"מ ברזולוציה של 30 שניות
● ד: מרחק נתיב קישור (ק"מ)
● f: תדר קישור (GHz)
● hL: גובה האנטנה התחתונה מעל פני הים (מ ')
● | εp | : ערך מוחלט של נטיית הנתיב (mrad)
● p0: גורם התרחשות מרובת מסלולים
● pw: אחוז העומק של דהיית הזמן A חורג בחודש הגרוע ביותר בממוצע

איור 1: אחוז הזמן, pw, עומק דהייה, A, חרג בחודש הגרוע הממוצע, עם p0 שנע בין 0.01 ל -1

אם A נעשה שווה לשולי המקלט, ההסתברות להפסקת קישור עקב התפשטות מרובת נתיבים שווה ל- pw / 100. עבור קישור עם n כשות, ההסתברות להפסקת PT לוקחת בחשבון את האפשרות של מתאם קטן בין דהייה בכשות רצופות.

(4)       

ב (4),, עבור המקרים המעשיים ביותר. Pi הוא ההסתברות להפסקה שנחזתה עבור ה- i-th הופ, ומרחקה. C = 1 אם A עולה על 40 ק"מ או שסך המרחקים עולה על 120 ק"מ.

3. הנחתה עקב הידרומטרים
גשם עלול לגרום לדעיכה עמוקה מאוד, במיוחד בתדרים גבוהים יותר. ה- Rec. עמ '530 כולל את הטכניקה הפשוטה הבאה שיכולה לשמש להערכת הסטטיסטיקה ארוכת הטווח של הנחתת הגשם:
● שלב 1: השג את קצב הגשם R0.01 העולה על 0.01% מהזמן (עם זמן אינטגרציה של דקה אחת).
שלב 2: חישוב ההאטה הספציפית, γR (dB / km) עבור התדירות, הקיטוב וקצב הגשם המעניין באמצעות המלצה ITU-R P.838.

● שלב 3: חישב את אורך הנתיב האפקטיבי, דהף, של הקישור על ידי הכפלת אורך הנתיב האמיתי d עם גורם מרחק r. אומדן של גורם זה ניתן על ידי:

(5)  

איפה, עבור R0.01 ≤ 100 מ"מ / שעה:

(6)     

עבור R0.01> 100 מ"מ / שעה, השתמש בערך 100 מ"מ / שעה במקום R0.01.

● שלב 4: הערכה של הנחתת הנתיב העולה על 0.01% מהזמן ניתנת על ידי:A0.01 = γR deff = γR d

● שלב 5: עבור קישורי רדיו הממוקמים בקווי רוחב שווים או יותר מ- 30 ° (צפון או דרום), ניתן להסיק את ההחלשה באחוזי זמן אחרים p בטווח של 0.001% עד 1% מחוק הכוח הבא:

(7)        

שלב 6: עבור קישורי רדיו הממוקמים בקווי רוחב מתחת ל 30 ° (צפון או דרום), ניתן להסיק את ההחלשה באחוזי זמן אחרים p בטווח של 0.001% עד 1% מחוק הכוח הבא.

(8)        

הנוסחאות (7) ו- (8) תקפות בטווח של 0.001% - 1%.

בקווי רוחב גבוהים או בגבהים גבוהים של קישורים, ניתן לחרוג מערכי הנחתה גבוהים יותר באחוז הזמן p בגלל ההשפעה של המסת חלקיקי קרח או שלג רטוב בשכבת ההיתוך. שכיחות ההשפעה הזו נקבעת על ידי גובה הקישור ביחס לגובה הגשם, המשתנה בהתאם למיקום הגיאוגרפי. הליך מפורט כלול בהמלצה [1].ההסתברות להפסקה עקב גשם מחושבת כ- p / 100, כאשר p הוא אחוז זמן הנחתת הגשם שעולה על שולי הקישור.

4. הפחתת אפליה בין-קוטבית (XPD)
ה- XPD יכול להידרדר מספיק כדי לגרום להפרעות בערוץ משותף, ובמידה פחותה, הפרעות ערוצים סמוכות. יש לקחת בחשבון את ההפחתה ב- XPD המתרחשת גם בתנאי אוויר צלול וגם במשקעים.

ההשפעה המשולבת של התפשטות מרובת נתיבים ודפוסי הקיטוב הצולב של האנטנות מסדירות את ההפחתות ב- XPD המתרחשות באחוזי זמן קטנים בתנאי אוויר צלולים. כדי לחשב את ההשפעה של הפחתות אלה בביצועי הקישורים, מוצג בהמלצה הליך מפורט שלב אחר שלב.

ה- XPD יכול גם להיות מושפל בגלל נוכחות של גשם עז. לגבי נתיבים שבהם אין חיזויים או מדידות מפורטות יותר, ניתן לקבל הערכה גסה של ההתפלגות הבלתי מותנית של XPD מהתפלגות מצטברת של הנחתה קוטבית-קוטבית (CPA) בגשם (ראה סעיף 3) תוך שימוש בהסתברות השווה יַחַס:

(9)      

                                                                                                                                      

המקדמים U ו- V (f) תלויים באופן כללי במספר משתנים ופרמטרים אמפיריים, כולל תדר, f. עבור נתיבי קו ראייה עם זוויות גובה קטנות וקיטוב אופקי או אנכי, ניתן לבקר מקדמים אלה על ידי:

(10)     

(11)     

ערך ממוצע של U0 של כ- 15 dB, עם גבול תחתון של 9 dB לכל המדידות, הושג להחלשות הגדולות מ- 15 dB.

ניתן צעד אחר צעד לחישוב ההפסקה עקב הפחתת XPD בנוכחות גשם.

5. עיוות עקב השפעות התפשטות

הגורם העיקרי לעיוות בקישורי קו-הראייה ברצועות ה- UHF וה- SHF הוא תלות התדרים של משרעת ועיכוב קבוצתי בתנאי ריבוי אוויר צלולים.

ערוץ ההפצה מעוצב לרוב על ידי הנחה שהאות עוקב אחר כמה נתיבים, או קרניים, מהמשדר למקלט. שיטות חיזוי ביצועים עושות שימוש במודל רב-קרן שכזה על ידי שילוב המשתנים השונים כגון עיכוב (הפרש זמן בין הקרן הראשונה שהגיעה לאחרת) והתפלגויות משרעת יחד עם מודל נכון של רכיבי ציוד כגון מאפננים, אקולייזר, קדימה תוכניות תיקון שגיאות (FEC) וכו '. השיטה המומלצת ב- [1] לחיזוי ביצועי שגיאה היא שיטת חתימה.

ההסתברות להפסקה מוגדרת כאן כהסתברות ש- BER גדול מסף נתון.

שלב 1: חשב את עיכוב הזמן הממוצע מ:

(12)                   

כאשר d הוא אורך השביל (ק"מ).

שלב 2: חשב את פרמטר הפעילות המרובת מסלולים η כ:

(13)  

שלב 3: חישוב ההסתברות להפסקה סלקטיבית מתוך:

(14)   

שם:

● Wx: רוחב חתימה (GHz)
● Bx: עומק חתימה (dB)
● τr, x: עיכוב הייחוס (ns) המשמש להשגת החתימה, כאשר x מציין כי שלב מינימלי (M) או שלב לא מינימלי (NM) דוהה.
● אם רק פרמטר המערכת המנורמל Kn זמין, ניתן לחשב את הסתברות ההפסקה הסלקטיבית במשוואה (15) על ידי:

(15)    

שם:
● T: תקופת שידור מערכת (ns)
● Kn, x: פרמטר המערכת המנורמל, כאשר x מציין שלב מינימלי (M) או שלב לא מינימלי (NM) דוהה.

6. טכניקות גיוון

ישנן מספר טכניקות זמינות להקלת השפעות דהייה שטוחה וסלקטיבית, אשר רובן מקלות על שתיהן במקביל. אותן טכניקות מקלות לעיתים קרובות גם על הפחתת האפליה בין הקיטוב.טכניקות הגיוון כוללות מגוון, זווית ותדר. גיוון בחלל מסייע להילחם בדהייה שטוחה (כגון נגרמת על ידי אובדן התפשטות קרן, או על ידי רב נתיב אטמוספרי עם עיכוב יחסי קצר) וכן דהייה סלקטיבית של תדרים, ואילו גיוון התדרים רק מסייע להילחם בדהייה סלקטיבית של תדרים (כגון נגרמת על ידי ריבוי פני שטח ו / או מרובה נתיבים אטמוספריים).
בכל פעם שמשתמשים במגוון חלל, יש להשתמש במגוון זוויתי גם על ידי הטיית האנטנות בזוויות שונות כלפי מעלה. ניתן להשתמש במגוון זוויתי במצבים בהם מגוון חללים הולם אינו אפשרי או להפחתת גבהי המגדל.מידת השיפור הניתנת על ידי כל הטכניקות הללו תלויה במידת האותות בענפי המגוון של המערכת.
גורם שיפור הגיוון, אני, לעומק דהייה, A, מוגדר על ידי:I = p (A) / pd (A)

כאשר pd (A) הוא אחוז הזמן בענף האות המגוון המשולב עם עומק דהייה גדול מ- A ו- p (A) הוא האחוז עבור הנתיב הלא מוגן. גורם שיפור הגיוון במערכות דיגיטליות מוגדר על ידי היחס בין זמני החריגה ל- BER נתון עם ובלי גיוון.

ניתן לחשב את השיפור בעקבות טכניקות המגוון הבאות:

● מגוון חלל.
● מגוון תדרים.
● מגוון זוויתי.
● גיוון שטח ותדרים (שני מקלטים)
● מגוון מרחבים ותדרים (ארבעה מקלטים)
● את החישובים המפורטים ניתן למצוא ב- [1].

7. חיזוי הפסקת מוחלטת
ההסתברות הכוללת להפסקה בגלל השפעות אוויר צלול מחושבת כ:

(16)       

● Pns: סבירות להפסקה עקב דהיית אוויר צלול לא סלקטיבית (סעיף 2).

● Ps: הסתברות הפסקה בגלל דהייה סלקטיבית (סעיף 5)
● PXP: הסתברות נפילה עקב השפלה של XPD באוויר הצלול (סעיף 4).
● Pd: הסתברות הפסקת מערכת מוגנת (סעיף 6).

ההסתברות הכוללת להפסקה בגלל גשם מחושבת מלקיחת הגדולה של Prain ו- PXPR.

● נרתיק: סבירות להפסקה עקב דהיית גשם (סעיף 3).

● PXPR: סבירות להפסקה עקב התדרדרות XPD הקשורה לגשם (סעיף 4).

ההפסקה בגלל השפעות אוויר צלול מחולקת בעיקר לביצועים וההפסקה בגלל משקעים, בעיקר בזמינות.

8. הפניות

[1] המלצת ITU-R עמ '530-13, "נתוני התפשטות ושיטות חיזוי הנדרשות לתכנון מערכות קו ראייה יבשתיות", ITU, ז'נבה, שוויץ, 2009.

למידע נוסף
למידע נוסף על תכנון מיקרוגל, אנא צור קשר

השאר הודעה 

רשימת הודעות