ITU-R หน้า 530 คำแนะนำ

ITU-R หน้า 530 คำแนะนำ

1 คำอธิบาย

●คำแนะนำ ITU-R หน้า 530 "ข้อมูลการขยายพันธุ์และวิธีการทำนายที่จำเป็นสำหรับการออกแบบระบบเส้นสายตาบนบก" มีแบบจำลองการแพร่กระจายจำนวนมากที่มีประโยชน์สำหรับการประเมินผลการแพร่กระจายในระบบการสื่อสารด้วยคลื่นไมโครเวฟ

●คำแนะนำนี้ให้วิธีการคาดคะเนสำหรับผลการขยายพันธุ์ที่ควรนำมาพิจารณาในการออกแบบลิงก์สายตาคงที่แบบดิจิทัลทั้งในสภาพอากาศปลอดโปร่งและปริมาณน้ำฝน นอกจากนี้ยังให้คำแนะนำในการออกแบบลิงค์ในขั้นตอนทีละขั้นตอนที่ชัดเจนรวมถึงการใช้เทคนิคการบรรเทาเพื่อลดความบกพร่องในการแพร่กระจาย การคาดการณ์การหยุดทำงานขั้นสุดท้ายเป็นพื้นฐานสำหรับคำแนะนำ ITU-R อื่น ๆ ที่ระบุถึงประสิทธิภาพและความพร้อมใช้งานของข้อผิดพลาด

●กลไกการเผยแพร่ที่แตกต่างกันพร้อมเอฟเฟกต์ต่างๆของลิงก์วิทยุมีอยู่ในคำแนะนำ ช่วงของการประยุกต์ใช้วิธีการทำนายไม่ได้เป็นเรื่องบังเอิญเสมอไป

●คำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับวิธีการทำนายที่นำไปใช้มีให้ในส่วนต่อไปนี้

2. การซีดจางเนื่องจากหลายเส้นทางและกลไกที่เกี่ยวข้อง

การซีดจางเป็นกลไกที่สำคัญที่สุดที่มีผลต่อประสิทธิภาพของลิงก์วิทยุดิจิทัล มัลติพา ธ ในโทรโพสเฟียร์อาจทำให้เกิดการจางลงโดยเฉพาะอย่างยิ่งในเส้นทางที่ยาวขึ้นหรือที่ความถี่สูงขึ้น วิธีการทำนายสำหรับเปอร์เซ็นต์ของเวลาทั้งหมดแสดงเป็นภาพกราฟิกในรูปที่ 1

สำหรับเปอร์เซ็นต์เวลาเล็กน้อยการซีดจางจะเป็นไปตามการแจกแจงแบบเรย์ลีโดยมีการเปลี่ยนแปลงแบบไม่แสดงอาการ 10 เดซิเบลต่อทศวรรษที่น่าจะเป็น สิ่งนี้สามารถคาดเดาได้ด้วยนิพจน์ต่อไปนี้:

(1)

(2)

 

(3)

 

● K: ปัจจัยทางภูมิอากาศ

● dN1: การไล่ระดับการหักเหของจุดหักเหในชั้นบรรยากาศต่ำสุด 65 ม. ไม่เกิน 1% ของปีเฉลี่ย
● sa: ความขรุขระของพื้นที่ซึ่งกำหนดเป็นค่าเบี่ยงเบนมาตรฐานของความสูงของภูมิประเทศ (ม.) ภายในพื้นที่ 110 กม. x 110 กม. ด้วยความละเอียด 30 วินาที
● d: ระยะทางเชื่อมโยง (กม.)
● f: ความถี่ของลิงก์ (GHz)
● hL: ความสูงของเสาอากาศด้านล่างเหนือระดับน้ำทะเล (ม.)
● | εp | : ค่าสัมบูรณ์ของการเอียงพา ธ (mrad)
● p0: ปัจจัยการเกิดหลายทาง
● pw: เปอร์เซ็นต์ของเวลาในการจางความลึก A เกินในเดือนที่แย่ที่สุดโดยเฉลี่ย

รูปที่ 1: เปอร์เซ็นต์ของเวลา, pw, ความลึกของการจาง, A เกินในเดือนที่เลวร้ายที่สุดโดยเฉลี่ยโดย p0 ตั้งแต่ 0.01 ถึง 1

ถ้า A ถูกทำให้เท่ากับระยะขอบตัวรับความน่าจะเป็นของการหยุดทำงานของลิงก์เนื่องจากการแพร่กระจายแบบหลายเส้นทางจะเท่ากับ pw / 100 สำหรับการเชื่อมโยงกับ n hops ความน่าจะเป็นของการหยุดทำงาน PT จะพิจารณาถึงความเป็นไปได้ของความสัมพันธ์เล็กน้อยระหว่างการจางหายไปในการกระโดดติดต่อกัน

(4)       

ใน (4) สำหรับกรณีปฏิบัติส่วนใหญ่ Pi คือความน่าจะเป็นของการหยุดทำงานที่ทำนายไว้สำหรับ i-th hop และระยะทางของมัน C = 1 ถ้า A เกิน 40 กม. หรือผลรวมของระยะทางเกิน 120 กม.

3. การลดทอนเนื่องจากไฮโดรมิเตอร์
ฝนอาจทำให้จางลงได้มากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในความถี่ที่สูงขึ้น Rec. หน้า 530 ประกอบด้วยเทคนิคง่ายๆต่อไปนี้ที่อาจใช้ในการประมาณสถิติระยะยาวของการลดทอนฝน:
●ขั้นตอนที่ 1: ได้รับอัตราฝน R0.01 เกิน 0.01% ของเวลา (โดยใช้เวลารวม 1 นาที)
●ขั้นตอนที่ 2: คำนวณการลดทอนเฉพาะγR (dB / km) สำหรับความถี่โพลาไรซ์และอัตราฝนที่สนใจโดยใช้คำแนะนำ ITU-R P.838

●ขั้นตอนที่ 3: คำนวณความยาวเส้นทางที่มีประสิทธิภาพ deff ของลิงก์โดยการคูณความยาวเส้นทางจริง d ด้วยตัวคูณระยะทาง r ค่าประมาณของปัจจัยนี้กำหนดโดย:

(5)  

โดยที่สำหรับ R0.01 ≤ 100 mm / h:

(6)     

สำหรับ R0.01> 100 mm / h ให้ใช้ค่า 100 mm / h แทน R0.01

●ขั้นตอนที่ 4: การประมาณค่าการลดทอนของเส้นทางที่เกิน 0.01% ของเวลานั้นกำหนดโดย:A0.01 = γR deff = γRง

●ขั้นตอนที่ 5: สำหรับลิงก์วิทยุที่อยู่ในละติจูดเท่ากับหรือมากกว่า 30 ° (เหนือหรือใต้) การลดทอนเกินกว่าเปอร์เซ็นต์ของเวลาอื่น ๆ ในช่วง 0.001% ถึง 1% อาจอนุมานได้จากกฎหมายกำลังต่อไปนี้:

(7)        

●ขั้นตอนที่ 6: สำหรับลิงก์วิทยุที่อยู่ที่ละติจูดต่ำกว่า 30 ° (เหนือหรือใต้) การลดทอนเกินกว่าเปอร์เซ็นต์ของเวลาอื่น ๆ ในช่วง 0.001% ถึง 1% อาจอนุมานได้จากกฎหมายกำลังต่อไปนี้

(8)        

สูตร (7) และ (8) ใช้ได้ภายในช่วง 0.001% - 1%

สำหรับละติจูดสูงหรือระดับความสูงของลิงก์สูงค่าการลดทอนที่สูงขึ้นอาจเกินสำหรับเปอร์เซ็นต์เวลา p เนื่องจากผลของอนุภาคน้ำแข็งละลายหรือหิมะเปียกในชั้นหลอมละลาย อุบัติการณ์ของผลกระทบนี้พิจารณาจากความสูงของลิงค์ที่สัมพันธ์กับความสูงของฝนซึ่งแตกต่างกันไปตามที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ ขั้นตอนโดยละเอียดรวมอยู่ในคำแนะนำ [1]ความน่าจะเป็นของการหยุดทำงานเนื่องจากฝนจะคำนวณเป็น p / 100 โดยที่ p คือเปอร์เซ็นต์ของการลดทอนของเวลาที่ฝนตกเกินขอบเขตของลิงก์

4. การลดการเลือกปฏิบัติข้ามขั้ว (XPD)
XPD สามารถเสื่อมสภาพได้เพียงพอที่จะทำให้เกิดการรบกวนช่องสัญญาณร่วมและการรบกวนช่องสัญญาณที่อยู่ติดกันในระดับที่น้อยกว่า ต้องคำนึงถึงการลด XPD ที่เกิดขึ้นทั้งในสภาวะอากาศปลอดโปร่งและการตกตะกอน

ผลรวมของการแพร่กระจายแบบทวีคูณและรูปแบบการข้ามโพลาไรซ์ของเสาอากาศควบคุมการลดลงของ XPD ที่เกิดขึ้นเป็นเปอร์เซ็นต์ของเวลาเล็กน้อยในสภาพอากาศที่ปลอดโปร่ง ในการคำนวณผลของการลดลงของประสิทธิภาพการเชื่อมโยงขั้นตอนโดยละเอียดจะแสดงในคำแนะนำ [1]

XPD ยังสามารถลดระดับลงได้เนื่องจากมีฝนตกชุก สำหรับเส้นทางที่ไม่มีการคาดการณ์หรือการวัดที่ละเอียดมากขึ้นการประมาณค่าคร่าวๆของการแจกแจงแบบไม่มีเงื่อนไขของ XPD สามารถหาได้จากการแจกแจงสะสมของการลดทอนแบบขั้วร่วม (CPA) สำหรับฝน (ดูหัวข้อที่ 3) โดยใช้ความน่าจะเป็นเท่ากับ ความสัมพันธ์:

(9)      

                                                                                                                                      

ค่าสัมประสิทธิ์ U และ V (f) โดยทั่วไปขึ้นอยู่กับตัวแปรหลายตัวและพารามิเตอร์เชิงประจักษ์รวมทั้งความถี่ f สำหรับเส้นทางสายตาที่มีมุมเงยเล็ก ๆ และโพลาไรซ์แนวนอนหรือแนวตั้งค่าสัมประสิทธิ์เหล่านี้อาจประมาณได้โดย:

(10)     

(11)     

ค่าเฉลี่ยของ U0 ที่ประมาณ 15 dB โดยมีขอบเขตต่ำกว่า 9 dB สำหรับการวัดทั้งหมดได้รับสำหรับการลดทอนที่มากกว่า 15 dB

มีการกำหนดขั้นตอนทีละขั้นตอนเพื่อคำนวณการหยุดทำงานเนื่องจากการลด XPD เมื่อมีฝนตก

5. การบิดเบือนเนื่องจากผลการขยายพันธุ์

สาเหตุหลักของความผิดเพี้ยนของลิงค์ line-of-sight ในย่าน UHF และ SHF คือการขึ้นอยู่กับความถี่ของแอมพลิจูดและความล่าช้าของกลุ่มในสภาวะหลายเส้นทางที่ชัดเจน

ช่องทางการแพร่กระจายส่วนใหญ่มักถูกจำลองโดยสมมติว่าสัญญาณเป็นไปตามเส้นทางหรือรังสีจากเครื่องส่งไปยังเครื่องรับ วิธีการทำนายประสิทธิภาพใช้ประโยชน์จากแบบจำลองมัลติเรย์ดังกล่าวโดยการรวมตัวแปรต่างๆเช่นความล่าช้า (ความแตกต่างของเวลาระหว่างรังสีที่มาถึงครั้งแรกและอื่น ๆ ) และการแจกแจงแอมพลิจูดพร้อมกับรูปแบบอุปกรณ์ที่เหมาะสมเช่นโมดูเลเตอร์อีควอไลเซอร์ส่งต่อ ‑ โครงร่างการแก้ไขข้อผิดพลาด (FEC) ฯลฯ วิธีการที่แนะนำใน [1] สำหรับการทำนายประสิทธิภาพของข้อผิดพลาดเป็นวิธีการเซ็น

ความน่าจะเป็นของการหยุดทำงานถูกกำหนดให้เป็นความน่าจะเป็นที่ BER มากกว่าเกณฑ์ที่กำหนด

ขั้นตอนที่ 1: คำนวณการหน่วงเวลาเฉลี่ยจาก:

(12)                   

โดยที่ d คือความยาวเส้นทาง (กม.)

ขั้นตอนที่ 2: คำนวณพารามิเตอร์กิจกรรมหลายเส้นทางηเป็น:

(13)  

ขั้นตอนที่ 3: คำนวณความน่าจะเป็นของการหยุดทำงานที่เลือกจาก:

(14)   

ที่:

● Wx: ความกว้างลายเซ็น (GHz)
● Bx: ความลึกของลายเซ็น (dB)
●τr, x: ความล่าช้าในการอ้างอิง (ns) ที่ใช้ในการรับลายเซ็นโดย x แสดงว่าเฟสต่ำสุด (M) หรือเฟสที่ไม่ใช่ขั้นต่ำ (NM) จะจางลง
●หากมีเฉพาะพารามิเตอร์ระบบปกติ Kn เท่านั้นความน่าจะเป็นในการหยุดทำงานที่เลือกในสมการ (15) สามารถคำนวณได้โดย:

(15)    

ที่:
● T: ระยะเวลารับส่งข้อมูลของระบบ (ns)
● Kn, x: พารามิเตอร์ระบบปกติโดย x แสดงว่าเฟสต่ำสุด (M) หรือเฟสไม่ต่ำสุด (NM) จะจางลง

6. เทคนิคความหลากหลาย

มีเทคนิคหลายอย่างสำหรับการบรรเทาผลกระทบของการซีดจางและแบบเลือกได้ซึ่งส่วนใหญ่จะบรรเทาทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกัน เทคนิคเดียวกันนี้มักช่วยลดการเลือกปฏิบัติข้ามขั้วด้วยเทคนิคความหลากหลายรวมถึงความหลากหลายของพื้นที่มุมและความถี่ ความหลากหลายของพื้นที่ช่วยในการต่อสู้กับการซีดจางแบบแบน (เช่นเกิดจากการสูญเสียการแพร่กระจายของลำแสงหรือจากหลายเส้นทางในชั้นบรรยากาศที่มีการหน่วงเวลาสัมพัทธ์สั้น ๆ ) รวมทั้งการเฟดแบบเลือกความถี่ในขณะที่ความหลากหลายของความถี่จะช่วยต่อสู้กับการซีดจางแบบเลือกความถี่เท่านั้น (เช่นเกิดจากพื้นผิวหลายเส้นทาง / หรือมัลติพา ธ ในบรรยากาศ)
เมื่อใดก็ตามที่มีการใช้ความหลากหลายของพื้นที่ควรใช้ความหลากหลายของมุมด้วยการเอียงเสาอากาศในมุมที่แตกต่างกันขึ้นไป ความหลากหลายของมุมสามารถใช้ในสถานการณ์ที่ไม่สามารถมีความหลากหลายของพื้นที่เพียงพอหรือเพื่อลดความสูงของหอคอยระดับของการปรับปรุงที่ได้รับจากเทคนิคเหล่านี้ทั้งหมดขึ้นอยู่กับขอบเขตที่สัญญาณในสาขาความหลากหลายของระบบไม่สัมพันธ์กัน
ปัจจัยการปรับปรุงความหลากหลาย I สำหรับความลึกจาง A ถูกกำหนดโดย:ผม = p (A) / pd (A)

โดยที่ pd (A) คือเปอร์เซ็นต์ของเวลาในสาขาสัญญาณความหลากหลายแบบรวมที่มีความลึกจางมากกว่า A และ p (A) คือเปอร์เซ็นต์สำหรับเส้นทางที่ไม่มีการป้องกัน ปัจจัยการปรับปรุงความหลากหลายสำหรับระบบดิจิทัลกำหนดโดยอัตราส่วนของเวลาที่เกินสำหรับ BER ที่กำหนดโดยมีและไม่มีความหลากหลาย

สามารถคำนวณการปรับปรุงเนื่องจากเทคนิคความหลากหลายต่อไปนี้:

●ความหลากหลายของพื้นที่
●ความหลากหลายของความถี่
●ความหลากหลายของมุม
●ความหลากหลายของพื้นที่และความถี่ (เครื่องรับสองเครื่อง)
●ความหลากหลายของพื้นที่และความถี่ (ตัวรับสี่ตัว)
●การคำนวณโดยละเอียดสามารถพบได้ใน [1]

7. การคาดการณ์การหยุดทำงานทั้งหมด
ความน่าจะเป็นของไฟดับทั้งหมดเนื่องจากเอฟเฟกต์อากาศปลอดโปร่งคำนวณได้ดังนี้:

(16)       

● Pns: ความน่าจะเป็นหยุดชะงักเนื่องจากการซีดจางของอากาศที่ไม่ได้เลือก (ส่วนที่ 2)

● Ps: ความน่าจะเป็นหยุดชะงักเนื่องจากการซีดจางที่เลือก (ส่วนที่ 5)
● PXP: ความน่าจะเป็นไม่เพียงพอเนื่องจากการย่อยสลาย XPD ในอากาศปลอดโปร่ง (ส่วนที่ 4)
● Pd: ความน่าจะเป็นของระบบที่ได้รับการป้องกัน (ส่วนที่ 6)

ความน่าจะเป็นของการหยุดทำงานทั้งหมดเนื่องจากฝนจะคำนวณจากการใช้ Prain และ PXPR ที่มีขนาดใหญ่ขึ้น

● Prain: ความเป็นไปได้ที่จะหยุดทำงานเนื่องจากฝนจาง (ตอนที่ 3)

● PXPR: ความน่าจะเป็นหยุดทำงานเนื่องจากการย่อยสลาย XPD ที่เกี่ยวข้องกับฝน (ส่วนที่ 4)

การหยุดทำงานเนื่องจากเอฟเฟกต์อากาศปลอดโปร่งส่วนใหญ่เป็นผลจากการทำงานและการหยุดทำงานเนื่องจากฝนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับความพร้อมใช้งาน

8 อ้างอิง

[1] คำแนะนำ ITU-R หน้า 530-13“ ข้อมูลการขยายพันธุ์และวิธีการทำนายที่จำเป็นสำหรับการออกแบบระบบเส้นสายตาภาคพื้นดิน”, ITU, Geneva, Switzerland, 2009

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติม
สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการวางแผนไมโครเวฟโปรด ติดต่อเรา

ฝากข้อความ 

รายการข้อความ