RACCOMANDAZIONE ITU-R P.530

RACCOMANDAZIONE ITU-R P.530

1. Descrizione

● La Raccomandazione ITU-R P.530, "Dati di propagazione e metodi di previsione richiesti per la progettazione di sistemi di linea di vista terrestre" fornisce una serie di modelli di propagazione utili per la valutazione degli effetti di propagazione nei sistemi di radiocomunicazione a microonde.

● La presente raccomandazione fornisce metodi di previsione per gli effetti di propagazione che dovrebbero essere presi in considerazione nella progettazione di collegamenti digitali fissi in linea di vista, sia in condizioni di aria serena che di pioggia. Fornisce inoltre una guida alla progettazione dei collegamenti in procedure chiare passo dopo passo, compreso l'uso di tecniche di mitigazione per ridurre al minimo i danni alla propagazione. L'interruzione finale prevista è la base per altre raccomandazioni ITU-R relative alle prestazioni e alla disponibilità degli errori.

● La Raccomandazione tratta diversi meccanismi di propagazione, con una varietà di effetti sui collegamenti radio. I campi di applicazione dei metodi di previsione non sono sempre coincidenti.

● Nelle sezioni seguenti viene fornita una breve descrizione dei metodi di previsione implementati.

2. Dissolvenza dovuta a percorsi multipli e meccanismi correlati

Lo sbiadimento è il meccanismo più importante che influisce sulle prestazioni dei collegamenti radio digitali. Il multipath nella troposfera può causare dissolvenze profonde, specialmente nei percorsi più lunghi o a frequenze più alte. Il metodo di previsione per tutte le percentuali di tempo è illustrato graficamente nella figura 1.

Per piccole percentuali di tempo, la dissolvenza segue una distribuzione di Rayleigh, con una variazione asintotica di 10 dB per decade di probabilità. Questo può essere previsto dalla seguente espressione:

(1)

(2)

 

(3)

 

● K: fattore geoclimatico

● dN1: gradiente di rifrazione puntuale nei 65 m più bassi dell'atmosfera non superato per l'1% di un anno medio
● sa: rugosità del terreno dell'area, definita come la deviazione standard delle altezze del terreno (m) all'interno di un'area di 110 km x 110 km con una risoluzione di 30 s
● d: distanza percorso collegamento (km)
● f: frequenza di collegamento (GHz)
● hL: altitudine dell'antenna inferiore sul livello del mare (m)
● | εp | : valore assoluto dell'inclinazione del sentiero (mrad)
● p0: fattore di occorrenza multipath
● pw: percentuale di tempo in cui la profondità di dissolvenza A viene superata nella media del mese peggiore

Figura 1: Percentuale di tempo, pw, profondità di dissolvenza, A, superata nel mese peggiore medio, con p0 compreso tra 0.01 e 1

Se A è uguale al margine del ricevitore, la probabilità di interruzione del collegamento a causa della propagazione multipath è uguale a pw / 100. Per un collegamento con n salti, la probabilità di interruzione PT tiene conto della possibilità di una piccola correlazione tra dissolvenze in salti consecutivi.

(4)       

In (4), per la maggior parte dei casi pratici. Pi è la probabilità di interruzione prevista per l'i-esimo salto e la sua distanza. C = 1 se A supera i 40 km o la somma delle distanze supera i 120 km.

3. Attenuazione dovuta alle idrometeore
La pioggia può causare dissolvenze molto profonde, in particolare alle frequenze più alte. Il Rec. P. 530 include la seguente semplice tecnica che può essere utilizzata per stimare le statistiche a lungo termine dell'attenuazione della pioggia:
● Passaggio 1: ottenere il tasso di pioggia R0.01 superato per lo 0.01% del tempo (con un tempo di integrazione di 1 min).
● Passaggio 2: calcolare l'attenuazione specifica, γR (dB / km) per la frequenza, la polarizzazione e il tasso di pioggia di interesse utilizzando la Raccomandazione ITU-R P.838.

● Passaggio 3: calcolare la lunghezza del percorso effettiva, deff, del collegamento moltiplicando la lunghezza del percorso effettiva d per un fattore di distanza r. Una stima di questo fattore è data da:

(5)  

dove, per R0.01 ≤ 100 mm / h:

(6)     

Per R0.01> 100 mm / h, utilizzare il valore 100 mm / h al posto di R0.01.

● Passaggio 4: una stima dell'attenuazione del percorso superata per lo 0.01% del tempo è fornita da:± 0.01 = γR deff = γR d

● Passaggio 5: per i collegamenti radio situati a latitudini uguali o superiori a 30 ° (Nord o Sud), l'attenuazione superata per altre percentuali di tempo p nell'intervallo da 0.001% a 1% può essere dedotta dalla seguente legge di potenza:

(7)        

● Passaggio 6: per i collegamenti radio situati a latitudini inferiori a 30 ° (Nord o Sud), l'attenuazione superata per altre percentuali di tempo p nell'intervallo da 0.001% a 1% può essere dedotta dalla seguente legge di potenza.

(8)        

Le formule (7) e (8) sono valide nell'intervallo 0.001% - 1%.

Per latitudini elevate o altitudini di collegamento elevato, valori di attenuazione più elevati possono essere superati per la percentuale di tempo p a causa dell'effetto dello scioglimento delle particelle di ghiaccio o della neve bagnata nello strato di fusione. L'incidenza di questo effetto è determinata dall'altezza del collegamento in relazione all'altezza della pioggia, che varia a seconda della posizione geografica. Una procedura dettagliata è inclusa nella raccomandazione [1].La probabilità di interruzione per pioggia è calcolata come p / 100, dove p è la percentuale di tempo in cui l'attenuazione della pioggia supera il margine di collegamento.

4. Riduzione della discriminazione cross-polare (XPD)
L'XPD può deteriorarsi a sufficienza da causare interferenza co-canale e, in misura minore, interferenza del canale adiacente. Si deve tenere conto della riduzione di XPD che si verifica sia in condizioni di aria limpida che di precipitazione.

L'effetto combinato della propagazione multipath e degli schemi di polarizzazione incrociata delle antenne regola le riduzioni di XPD che si verificano per piccole percentuali di tempo in condizioni di aria limpida. Per calcolare l'effetto di queste riduzioni nelle prestazioni del collegamento, nella Raccomandazione [1] viene presentata una procedura dettagliata passo passo.

L'XPD può essere degradato anche dalla presenza di piogge intense. Per i percorsi su cui non sono disponibili previsioni o misurazioni più dettagliate, una stima approssimativa della distribuzione incondizionata di XPD può essere ottenuta da una distribuzione cumulativa dell'attenuazione copolare (CPA) per la pioggia (vedere la sezione 3) utilizzando l'equiprobabilità relazione:

(9)      

                                                                                                                                      

I coefficienti U e V (f) dipendono in generale da un numero di variabili e parametri empirici, inclusa la frequenza, f. Per i percorsi in linea di vista con piccoli angoli di elevazione e polarizzazione orizzontale o verticale, questi coefficienti possono essere approssimati da:

(10)     

(11)     

Un valore medio di U0 di circa 15 dB, con un limite inferiore di 9 dB per tutte le misurazioni, è stato ottenuto per attenuazioni maggiori di 15 dB.

Viene fornita una procedura passo passo per calcolare il disservizio dovuto alla riduzione di XPD in presenza di pioggia.

5. Distorsione dovuta agli effetti di propagazione

La causa principale di distorsione sui collegamenti in linea di vista nelle bande UHF e SHF è la dipendenza dalla frequenza dell'ampiezza e del ritardo di gruppo durante le condizioni di multipath in aria libera.

Il canale di propagazione è più spesso modellato assumendo che il segnale segua diversi percorsi, o raggi, dal trasmettitore al ricevitore. I metodi di previsione delle prestazioni fanno uso di tale modello multiraggio integrando le varie variabili come il ritardo (differenza di tempo tra il primo raggio arrivato e gli altri) e le distribuzioni di ampiezza insieme a un modello appropriato di elementi dell'attrezzatura come modulatori, equalizzatore, avanti - schemi di correzione degli errori (FEC), ecc. Il metodo consigliato in [1] per prevedere le prestazioni degli errori è un metodo di firma.

La probabilità di interruzione è qui definita come la probabilità che il BER sia maggiore di una determinata soglia.

Passaggio 1: calcola il ritardo medio da:

(12)                   

dove d è la lunghezza del percorso (km).

Passaggio 2: calcolare il parametro dell'attività multipath η come:

(13)  

Passaggio 3: calcola la probabilità di interruzione selettiva da:

(14)   

dove:

● Wx: larghezza della firma (GHz)
● Bx: profondità della firma (dB)
● τr, x: il ritardo di riferimento (ns) utilizzato per ottenere la firma, con x che indica una dissolvenza di fase minima (M) o fase non minima (NM).
● Se è disponibile solo il parametro di sistema normalizzato Kn, la probabilità di interruzione selettiva nell'equazione (15) può essere calcolata:

(15)    

dove:
● T: periodo di trasmissione del sistema (ns)
● Kn, x: il parametro di sistema normalizzato, con x che indica una dissolvenza di fase minima (M) o fase non minima (NM).

6. Tecniche di diversità

Sono disponibili numerose tecniche per alleviare gli effetti dello sbiadimento piatto e selettivo, la maggior parte delle quali allevia entrambi allo stesso tempo. Le stesse tecniche spesso alleviano anche le riduzioni della discriminazione di polarizzazione incrociata.Le tecniche di diversità includono spazio, angolo e diversità di frequenza. La diversità spaziale aiuta a combattere il fading piatto (come causato dalla perdita di diffusione del raggio, o dal multipath atmosferico con breve ritardo relativo) così come lo sbiadimento selettivo della frequenza, mentre la diversità di frequenza aiuta solo a combattere lo sbiadimento selettivo della frequenza (come causato dal multipath di superficie e / o multipath atmosferico).
Ogni volta che viene utilizzata la diversità dello spazio, la diversità dell'angolo dovrebbe essere impiegata anche inclinando le antenne a diversi angoli verso l'alto. La diversità degli angoli può essere utilizzata in situazioni in cui non è possibile una diversità di spazio adeguata o per ridurre le altezze delle torri.Il grado di miglioramento offerto da tutte queste tecniche dipende dalla misura in cui i segnali nei rami di diversità del sistema non sono correlati.
Il fattore di miglioramento della diversità, I, per la profondità di dissolvenza, A, è definito da:Io = p (A) / pd (A)

dove pd (A) è la percentuale di tempo nel ramo del segnale di diversità combinato con profondità di dissolvenza maggiore di A ep (A) è la percentuale per il percorso non protetto. Il fattore di miglioramento della diversità per i sistemi digitali è definito dal rapporto tra i tempi di superamento per un dato BER con e senza diversità.

È possibile calcolare il miglioramento dovuto alle seguenti tecniche di diversità:

● Diversità spaziale.
● Diversità di frequenza.
● Diversità degli angoli.
● Diversità di spazio e frequenza (due ricevitori)
● Diversità di spazio e frequenza (quattro ricevitori)
● I calcoli dettagliati possono essere trovati in [1].

7. Previsione dell'interruzione totale
La probabilità totale di interruzione dovuta a effetti di aria pulita viene calcolata come:

(16)       

● Pns: probabilità di interruzione dovuta a dissolvenza in chiaro non selettivo (sezione 2).

● Ps: probabilità di interruzione dovuta a dissolvenza selettiva (sezione 5)
● PXP: probabilità di interruzione dovuta al degrado di XPD in aria limpida (sezione 4).
● Pd: probabilità di interruzione per un sistema protetto (sezione 6).

La probabilità di interruzione totale dovuta alla pioggia viene calcolata prendendo il più grande tra Prain e PXPR.

● Prain: probabilità di interruzione a causa dello sbiadimento della pioggia (Sezione 3).

● PXPR: probabilità di interruzione a causa del degrado XPD associato alla pioggia (Sezione 4).

L'interruzione dovuta agli effetti di aria limpida è attribuita principalmente alle prestazioni e l'interruzione dovuta alle precipitazioni, prevalentemente alla disponibilità.

8. Riferimenti

[1] Raccomandazione ITU-R P.530-13, "Dati di propagazione e metodi di previsione richiesti per la progettazione di sistemi di linea di vista terrestre", ITU, Ginevra, Svizzera, 2009.

Per maggiori informazioni
Per ulteriori informazioni sulla pianificazione del microonde, per favore Contatti

Lasciate un messaggio 

Elenco dei messaggi