DOPORUČENÍ ITU-R P.530

DOPORUČENÍ ITU-R P.530

1. Popis

● Doporučení ITU-R P.530, „Šíření dat a predikční metody vyžadované pro návrh pozemských systémů přímého vidění“ poskytuje řadu modelů šíření užitečných pro hodnocení účinků šíření v mikrovlnných radiokomunikačních systémech.

● Toto doporučení poskytuje metody predikce účinků šíření, které by měly být brány v úvahu při navrhování digitálních pevných linek přímé viditelnosti, a to jak ve vzduchu, tak v dešťových podmínkách. Poskytuje také pokyny pro návrh odkazu v jasných postupných postupech, včetně použití mitigačních technik k minimalizaci poškození šíření. Předpokládaný konečný výpadek je základem pro další doporučení ITU-R zabývající se výkonem a dostupností chyb.

● Doporučení se zabývá různými mechanismy šíření s různými účinky na rádiové spoje. Rozsahy použití predikčních metod nejsou vždy shodné.

● Stručný popis implementovaných predikčních metod je uveden v následujících částech.

2. Blednutí v důsledku vícecestného a souvisejících mechanismů

Vyblednutí je nejdůležitější mechanismus, který ovlivňuje výkon digitálních rádiových spojů. Multipath v troposféře může způsobit hluboké mizení, zejména na delších cestách nebo na vyšších frekvencích. Metoda predikce pro všechna procenta času je graficky znázorněna na obrázku 1.

U malého procenta času následuje blednutí po Rayleighově rozdělení s asymptotickou variací 10 dB na desetiletí pravděpodobnosti. To lze předvídat následujícím výrazem:

(1)

(2)

 

(3)

 

● K: geoklimatický faktor

● dN1: bodový gradient lomu v nejnižších 65 m atmosféry nebyl překročen po dobu 1% průměrného roku
● sa: drsnost terénu oblasti, definovaná jako směrodatná odchylka výšek terénu (m) v oblasti 110 km x 110 km s rozlišením 30 s
● d: Vzdálenost trasy odkazu (km)
● f: Linková frekvence (GHz)
● hL: nadmořská výška spodní antény (m)
● | εp | : absolutní hodnota sklonu dráhy (mrad)
● p0: faktor výskytu více cest
● pw: procento hloubky prolínání času A je překročeno v průměrně nejhorším měsíci

Obrázek 1: Procento času, pw, hloubka vyblednutí, A, překročeno v průměrně nejhorším měsíci, s p0 v rozmezí od 0.01 do 1 000

Pokud je A rovna marži přijímače, pravděpodobnost výpadku spojení v důsledku šíření více cest je rovna pw / 100. U spojení s n chmelem pravděpodobnost výpadku PT bere v úvahu možnost malé korelace mezi slábnutím v po sobě jdoucích chmelech.

(4)       

V bodě (4), pro většinu praktických případů. Pi je pravděpodobnost výpadku předpovězená pro i-tý hop a di jeho vzdálenost. C = 1, pokud A přesáhne 40 km nebo součet vzdáleností přesáhne 120 km.

3. Útlum způsobený hydrometeory
Déšť může způsobit velmi hluboké slábnutí, zejména při vyšších frekvencích. Rec. S. 530 obsahuje následující jednoduchou techniku, kterou lze použít pro odhad dlouhodobé statistiky útlumu deště:
● Krok 1: Získejte překročení dešťové rychlosti R0.01 po 0.01% času (s integrační dobou 1 minuta).
● Krok 2: Vypočítejte specifický útlum γR (dB / km) pro sledovanou frekvenci, polarizaci a déšť pomocí doporučení ITU-R str. 838.

● Krok 3: Vypočítejte efektivní délku trasy odkazu, vynásobením skutečné délky cesty d faktorem vzdálenosti r. Odhad tohoto faktoru je dán vztahem:

(5)  

kde pro R0.01 ≤ 100 mm / h:

(6)     

Pro R0.01> 100 mm / h použijte místo R100 hodnotu 0.01 mm / h.

● Krok 4: Odhad útlumu dráhy překročení po 0.01% času je dán vztahem:A0.01 = yR deff = yR d

● Krok 5: U rádiových spojů umístěných v zeměpisných šířkách 30 ° nebo větších (sever nebo jih) lze překročení útlumu pro ostatní procenta času p v rozsahu 0.001% až 1% odvodit z následujícího zákona o výkonu:

(7)        

● Krok 6: U rádiových spojů umístěných v zeměpisných šířkách pod 30 ° (sever nebo jih) lze překročení útlumu pro ostatní procenta času p v rozsahu 0.001% až 1% odvodit z následujícího zákona o výkonu.

(8)        

Vzorce (7) a (8) jsou platné v rozmezí 0.001% - 1%.

U vysokých zeměpisných šířek nebo vysokých nadmořských výšek mohou být překročeny vyšší hodnoty útlumu pro časové procento p v důsledku vlivu roztavení ledových částic nebo mokrého sněhu v tající vrstvě. Výskyt tohoto efektu je určen výškou odkazu ve vztahu k výšce deště, která se liší podle zeměpisné polohy. Podrobný postup je uveden v doporučení [1].Pravděpodobnost odstávky v důsledku deště se počítá jako p / 100, kde p je procento času, kdy útlum deště překročí hranici odkazu.

4. Snížení přespolární diskriminace (XPD)
XPD se může dostatečně zhoršit, aby způsobil rušení ve stejném kanálu a v menší míře i rušení v sousedním kanálu. Je třeba vzít v úvahu snížení XPD, ke kterému dochází za podmínek čistého vzduchu i srážek.

Kombinovaný účinek šíření více cest a vzory křížové polarizace antén řídí snížení XPD, ke kterému dochází v malých procentech času v podmínkách čistého vzduchu. Pro výpočet účinku těchto snížení výkonu spojení je v doporučení uveden podrobný postup krok za krokem [1].

XPD může být také degradován přítomností intenzivního deště. U cest, pro které nejsou k dispozici podrobnější předpovědi nebo měření, lze získat hrubý odhad bezpodmínečného rozdělení XPD z kumulativního rozdělení kopolárního útlumu (CPA) pro déšť (viz část 3) s použitím ekvipravděpodobnosti vztah:

(9)      

                                                                                                                                      

Koeficienty U a V (f) jsou obecně závislé na řadě proměnných a empirických parametrech, včetně frekvence, f. U přímých viditelných cest s malými výškovými úhly a horizontální nebo vertikální polarizací lze tyto koeficienty aproximovat:

(10)     

(11)     

Pro útlumy větší než 0 dB byla získána průměrná hodnota U15 asi 9 dB, s dolní mezí 15 dB pro všechna měření.

Je uveden postup krok za krokem pro výpočet výpadku způsobeného snížením XPD za přítomnosti deště.

5. Zkreslení způsobené efekty šíření

Primární příčinou zkreslení na linkách přímé viditelnosti v pásmech UHF a SHF je frekvenční závislost amplitudy a skupinového zpoždění během podmínek vícecestného vysílání v čistém vzduchu.

Kanál šíření se nejčastěji modeluje za předpokladu, že signál sleduje několik cest neboli paprsků z vysílače do přijímače. Metody predikce výkonu využívají takový multi-paprskový model integrací různých proměnných, jako je zpoždění (časový rozdíl mezi prvním paprskem a ostatními) a distribuce amplitud spolu se správným modelem prvků zařízení, jako jsou modulátory, ekvalizér, dopředný ‑ Schémata korekce chyb (FEC) atd. Metoda doporučená v [1] pro predikci chybového výkonu je metoda podpisu.

Pravděpodobnost výpadku je zde definována jako pravděpodobnost, že BER je větší než daný práh.

Krok 1: Výpočet průměrného časového zpoždění z:

(12)                   

kde d je délka cesty (km).

Krok 2: Vypočítejte parametr aktivity více cest η jako:

(13)  

Krok 3: Výpočet pravděpodobnosti selektivního výpadku z:

(14)   

kde:

● Šx: šířka podpisu (GHz)
● Bx: hloubka podpisu (dB)
● τr, x: referenční zpoždění (ns) použité k získání podpisu, kde x označuje vyblednutí buď minimální fáze (M), nebo minimální fáze (NM).
● Pokud je k dispozici pouze normalizovaný systémový parametr Kn, lze pravděpodobnost selektivního výpadku v rovnici (15) vypočítat pomocí:

(15)    

kde:
● T: doba přenosu systému (ns)
● Kn, x: normalizovaný systémový parametr, kde x označuje vyblednutí minimální fáze (M) nebo jiné než minimální fáze (NM).

6. Diverzitní techniky

Existuje řada technik ke zmírnění účinků plochého a selektivního vyblednutí, z nichž většina zmírňuje obě současně. Stejné techniky často zmírňují také snížení diskriminace křížovou polarizací.Mezi techniky rozmanitosti patří prostorová, úhlová a frekvenční rozmanitost. Vesmírná rozmanitost pomáhá bojovat s plochým blednutím (například způsobeným ztrátou šíření paprsků nebo atmosférickým multipathem s krátkým relativním zpožděním), stejně jako s frekvenčně selektivním únikem, zatímco frekvenční rozmanitost pomáhá pouze v boji proti kmitočtovému selektivnímu úniku (například způsobenému povrchovým multipath a / nebo atmosférický vícecestný).
Kdykoli se použije prostorová rozmanitost, měla by se použít také úhlová rozmanitost nakloněním antén pod různými úhly nahoru. Úhlovou diverzitu lze použít v situacích, kdy není možná dostatečná diverzita prostoru, nebo ke snížení výšek věže.Stupeň zlepšení poskytovaný všemi těmito technikami závisí na tom, do jaké míry jsou signály ve větvích diverzity systému nekorelované.
Faktor zlepšení rozmanitosti I pro hloubku vyblednutí A je definován:I = p (A) / pd (A)

kde pd (A) je procento času ve větvi kombinovaného signálu rozmanitosti s hloubkou zeslabení větší než A ap (A) je procento pro nechráněnou cestu. Faktor zlepšení rozmanitosti pro digitální systémy je definován poměrem časů překročení pro dané BER s rozmanitostí i bez ní.

Lze vypočítat zlepšení způsobené následujícími technikami rozmanitosti:

● Vesmírná rozmanitost.
● Frekvenční rozmanitost.
● Úhlová rozmanitost.
● Vesmírná a frekvenční rozmanitost (dva přijímače)
● Vesmírná a frekvenční rozmanitost (čtyři přijímače)
● Podrobné výpočty naleznete v [1].

7. Predikce celkového výpadku
Celková pravděpodobnost výpadku v důsledku účinků čistého vzduchu se vypočítá jako:

(16)       

● Pns: Pravděpodobnost výpadku v důsledku neselektivního vyblednutí čistého vzduchu (část 2).

● Ps: Pravděpodobnost výpadku v důsledku selektivního vyblednutí (část 5)
● PXP: Pravděpodobnost výpadku v důsledku degradace XPD v čistém vzduchu (část 4).
● Pd: Pravděpodobnost výpadku chráněného systému (část 6).

Celková pravděpodobnost výpadku v důsledku deště se počítá z většího z Prain a PXPR.

● Prain: Pravděpodobnost výpadku v důsledku blednutí deště (část 3).

● PXPR: Pravděpodobnost výpadku v důsledku degradace XPD spojené s deštěm (část 4).

Výpadek v důsledku účinků čistého ovzduší je přičítán především výkonu a výpadek v důsledku srážek, zejména dostupnosti.

8. Reference

[1] Doporučení ITU-R P.530-13, „Šíření dat a predikční metody potřebné pro návrh pozemních systémů přímého vidění“, ITU, Ženeva, Švýcarsko, 2009.

Pro další informace
Pro více informací o plánování mikrovln, prosím Kontaktujte nás

Zanechat vzkaz 

Seznam zpráv