توصية ITU-R P.530

توصية ITU-R P.530

1. وصف

● توفر التوصية ITU-R P.530 ، "بيانات الانتشار وطرق التنبؤ المطلوبة لتصميم أنظمة خط البصر الأرضية" عددًا من نماذج الانتشار المفيدة في تقييم تأثيرات الانتشار في أنظمة الاتصالات الراديوية بالموجات الصغرية.

● توفر هذه التوصية طرائق للتنبؤ بتأثيرات الانتشار التي ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار عند تصميم وصلات خط البصر الرقمية الثابتة ، في كل من ظروف الهواء الصافي وظروف هطول الأمطار. كما يوفر إرشادات تصميم الوصلة في إجراءات واضحة خطوة بخطوة بما في ذلك استخدام تقنيات التخفيف لتقليل ضعف الانتشار. الانقطاع النهائي المتوقع هو الأساس لتوصيات قطاع الاتصالات الراديوية الأخرى التي تتناول أداء الخطأ والتيسر.

● تتناول التوصية آليات انتشار مختلفة ، مع تأثيرات متنوعة على الوصلات الراديوية. نطاقات تطبيق طرق التنبؤ لا تتطابق دائمًا.

● وصف موجز لطرق التنبؤ التي تم تنفيذها في الأقسام التالية.

2. الخبو بسبب تعدد المسارات والآليات ذات الصلة

يعد الخبو من أهم الآليات التي تؤثر على أداء روابط الراديو الرقمية. يمكن أن يتسبب تعدد المسيرات في طبقة التروبوسفير في حدوث خبو عميق ، خاصة في المسارات الأطول أو عند الترددات الأعلى. طريقة التنبؤ لجميع النسب المئوية من الوقت موضحة بيانياً في الشكل 1.

بالنسبة للنسب المئوية الصغيرة من الوقت ، يتبع الخبو توزيع رايلي بتغير مقارب قدره 10 ديسيبل لكل عقد احتمالي. يمكن توقع ذلك من خلال التعبير التالي:

1

2

 

3

 

● K: العامل الجغرافي المناخي

● dN1: لا يتم تجاوز تدرج الانكسارية النقطية في أدنى 65 مترًا من الغلاف الجوي لمدة 1٪ من متوسط ​​السنة
● sa: خشونة تضاريس المنطقة ، المُعرَّفة على أنها الانحراف المعياري لارتفاعات التضاريس (م) ضمن مساحة 110 كم × 110 كم بدقة 30 ثانية
● d: مسافة مسار الوصلة (كم)
● f: تردد الارتباط (جيجاهرتز)
● hL: ارتفاع الهوائي السفلي فوق مستوى سطح البحر (م)
● | εp | : القيمة المطلقة لميل المسار (مراد)
● p0: عامل حدوث تعدد المسارات
● pw: النسبة المئوية لعمق الخبو الزمني A تم تجاوزه في أسوأ شهر متوسط

الشكل 1: النسبة المئوية للوقت ، pw ، وعمق الخبو ، A ، التي تم تجاوزها في متوسط ​​أسوأ شهر ، حيث يتراوح p0 من 0.01 إلى 1

إذا كان A مساويًا لهامش المستقبِل ، فإن احتمال انقطاع الوصلة بسبب الانتشار متعدد المسيرات يساوي pw / 100. بالنسبة للارتباط مع n hops ، يأخذ احتمال انقطاع PT في الاعتبار إمكانية وجود علاقة صغيرة بين الخبو في القفزات المتتالية.

4       

في (4) ، لمعظم الحالات العملية. Pi هو احتمالية الانقطاع المتوقعة للقفزة i و di المسافة. C = 1 إذا تجاوز A 40 كم أو تجاوز مجموع المسافات 120 كم.

3. التوهين بسبب الهواء الجوي
يمكن أن يتسبب المطر في تلاشي عميق للغاية ، خاصة عند الترددات العالية. التسجيل تتضمن P. 530 التقنية البسيطة التالية التي يمكن استخدامها لتقدير الإحصائيات طويلة المدى للتوهين الناجم عن المطر:
● الخطوة 1: الحصول على معدل المطر R0.01 الذي تم تجاوزه لمدة٪ 0.01 من الوقت (مع زمن تكامل قدره دقيقة واحدة).
● الخطوة 2: حساب التوهين النوعي ، R (dB / km) للتردد والاستقطاب ومعدل هطول الأمطار باستخدام التوصية ITU-R P.838.

● الخطوة 3: احسب طول المسير الفعال deff للوصلة بضرب طول المسير الفعلي d بعامل المسافة r. يتم تقدير هذا العامل من خلال:

5  

حيث ، لـ R0.01 100 مم / ساعة:

6     

بالنسبة لـ R0.01> 100 mm / h ، استخدم القيمة 100 mm / h بدلاً من R0.01.

● الخطوة 4: يُعطى تقدير لتوهين المسير الذي تم تجاوزه خلال٪ 0.01 من الوقت من خلال:A0.01 = γR ديف = γR د

● الخطوة 5: بالنسبة للوصلات الراديوية الواقعة على خطوط العرض التي تساوي أو تزيد عن 30 درجة (شمالاً أو جنوباً) ، يمكن استنتاج التوهين المتجاوز للنسب المئوية الأخرى من الوقت p في النطاق 0.001٪ إلى 1٪ من قانون القدرة التالي:

7        

● الخطوة 6: بالنسبة للوصلات الراديوية الواقعة على خطوط عرض أقل من 30 ° (شمالاً أو جنوباً) ، يمكن استنتاج التوهين المتجاوز للنسب المئوية الأخرى من الوقت p في النطاق 0.001٪ إلى 1٪ من قانون القدرة التالي.

8        

الصيغتان (7) و (8) صالحة ضمن النطاق 0.001٪ - 1٪.

بالنسبة لخطوط العرض العالية أو ارتفاعات الوصلة العالية ، يمكن تجاوز القيم الأعلى للتوهين بالنسبة للنسبة المئوية الزمنية p بسبب تأثير ذوبان جزيئات الجليد أو الثلج الرطب في طبقة الانصهار. يتم تحديد حدوث هذا التأثير من خلال ارتفاع الوصلة بالنسبة لارتفاع المطر ، والذي يختلف باختلاف الموقع الجغرافي. وتتضمن التوصية [1] إجراءً مفصلاً.يُحسب احتمال الانقطاع بسبب المطر على أنه p / 100 ، حيث p هي النسبة المئوية لتوهين المطر الزمني الذي يتجاوز هامش الوصلة.

4. الحد من التمييز عبر الأقطاب (XPD)
يمكن أن يتدهور XPD بدرجة كافية لإحداث تداخل في نفس القناة وبدرجة أقل تداخل في القناة المجاورة. يجب أن يؤخذ في الاعتبار الانخفاض في XPD الذي يحدث أثناء كل من ظروف الهواء الصافي وظروف التهطال.

يتحكم التأثير المشترك للانتشار متعدد المسيرات ومخططات الاستقطاب المتقاطع للهوائيات في التخفيضات في XPD التي تحدث لنسب مئوية صغيرة من الوقت في ظروف الهواء الصافي. ولحساب تأثير هذه التخفيضات في أداء الوصلة ، يتم تقديم إجراء تفصيلي خطوة بخطوة في التوصية [1].

يمكن أيضًا أن يتدهور XPD بسبب وجود أمطار غزيرة. بالنسبة للمسارات التي لا تتوفر بشأنها تنبؤات أو قياسات أكثر تفصيلاً ، يمكن الحصول على تقدير تقريبي للتوزيع غير المشروط للتمييز XPD من التوزيع التراكمي للتوهين ثنائي القطب (CPA) للمطر (انظر القسم 3) باستخدام احتمال التعادل علاقة:

9      

                                                                                                                                      

المعاملان U و V (f) يعتمدان بشكل عام على عدد من المتغيرات والمعلمات التجريبية ، بما في ذلك التردد ، f. بالنسبة لمسيرات خط البصر بزوايا ارتفاع صغيرة واستقطاب أفقي أو رأسي ، يمكن تقريب هذه المعاملات من خلال:

(10)     

(11)     

تم الحصول على قيمة وسطية تبلغ U0 تبلغ حوالي 15 ديسيبل ، بحد أدنى قدره 9 ديسيبل لجميع القياسات ، لتوهينات أكبر من 15 ديسيبل.

يتم إعطاء إجراء متدرج لحساب الانقطاع بسبب تقليل XPD في وجود المطر.

5. تشويه بسبب تأثيرات الانتشار

السبب الرئيسي للتشوه على وصلات خط البصر في نطاقي الموجات الديسيمترية (UHF) و الموجات الديكامترية (SHF) هو اعتماد التردد على الاتساع وتأخير المجموعة أثناء ظروف تعدد المسيرات في الهواء الصافي.

غالبًا ما يتم نمذجة قناة الانتشار بافتراض أن الإشارة تتبع عدة مسارات ، أو أشعة ، من المرسل إلى المستقبل. تستفيد طرق التنبؤ بالأداء من مثل هذا النموذج متعدد الأشعة من خلال دمج المتغيرات المختلفة مثل التأخير (فرق الوقت بين الشعاع الأول الذي تم وصوله والآخر) وتوزيعات السعة جنبًا إلى جنب مع نموذج مناسب لعناصر المعدات مثل المغيرات والمعادل والشعاع الأمامي ‑ مخططات تصحيح الخطأ (FEC) ، إلخ .. الطريقة الموصى بها في [1] للتنبؤ بأداء الخطأ هي طريقة التوقيع.

يُعرَّف احتمال الانقطاع هنا على أنه احتمال أن يكون معدل الخطأ في البتات أكبر من عتبة معينة.

الخطوة 1: احسب متوسط ​​التأخير الزمني من:

12                   

حيث d هو طول المسار (km).

الخطوة 2: احسب معلمة النشاط متعدد المسارات η على النحو التالي:

13  

الخطوة 3: احسب احتمال الانقطاع الانتقائي من:

14   

حيث:

● Wx: عرض التوقيع (جيجاهرتز)
● Bx: عمق التوقيع (ديسيبل)
● τr ، x: التأخير المرجعي (ns) المستخدم للحصول على التوقيع ، حيث تشير x إما إلى تلاشي الطور الأدنى (M) أو الطور غير الأدنى (NM).
● في حالة توفر معلمة النظام المقيسة Kn فقط ، يمكن حساب احتمال الانقطاع الانتقائي في المعادلة (15) من خلال:

15    

حيث:
● T: فترة البث بالباود (ns)
● Kn ، x: معلمة النظام المقيسة ، حيث تشير x إلى تلاشي الطور الأدنى (M) أو الطور غير الأدنى (NM).

6. تقنيات التنوع

هناك عدد من التقنيات المتاحة للتخفيف من آثار الخبو المسطح والانتقائي ، ومعظمها يخفف من كلاهما في نفس الوقت. غالبًا ما تخفف نفس التقنيات من التخفيضات في التمييز عبر الاستقطاب أيضًا.تشمل تقنيات التنوع تنوع المكان والزاوية والتردد. يساعد التنوع المكاني على مكافحة الخبو المسطح (مثل الناجم عن خسارة انتشار الحزمة ، أو بسبب تعدد المسيرات في الغلاف الجوي مع تأخير نسبي قصير) وكذلك الخبو الانتقائي للتردد ، في حين أن تنوع التردد يساعد فقط على مكافحة الخبو الانتقائي للتردد (مثل الناجم عن تعدد المسيرات السطحية و / أو متعدد المسارات في الغلاف الجوي).
عند استخدام التنوع المكاني ، ينبغي أيضًا استخدام تنوع الزوايا عن طريق إمالة الهوائيات بزوايا صعودية مختلفة. يمكن استخدام تنوع الزوايا في المواقف التي يكون فيها التنوع المكاني غير ممكن أو لتقليل ارتفاعات البرج.تعتمد درجة التحسين التي توفرها كل هذه التقنيات على مدى عدم ارتباط الإشارات في الفروع المتنوعة للنظام.
يُحدد عامل تحسين التنوع ، I ، لعمق التلاشي ، A ، من خلال:أنا = p (A) / pd (A)

حيث pd (A) هي النسبة المئوية من الوقت في فرع إشارة التنوع المندمج مع عمق خبو أكبر من A و p (A) هي النسبة المئوية للمسير غير المحمي. يُحدد عامل تحسين التنوع للأنظمة الرقمية بنسبة أوقات التجاوز لمعدل BER معين مع تنوع وبدونه.

يمكن حساب التحسن الناتج عن تقنيات التنوع التالية:

● تنوع الفضاء.
● تنوع التردد.
● تنوع الزاوية.
● تنوع الفضاء والتردد (مستقبلان)
● تنوع الفضاء والتردد (أربعة أجهزة استقبال)
● يمكن الاطلاع على الحسابات التفصيلية في [1].

7. توقع الانقطاع الكلي
يُحسب إجمالي احتمال الانقطاع بسبب تأثيرات الهواء الصافي على النحو التالي:

16       

● Pns: احتمالية الانقطاع بسبب الخبو غير الانتقائي في الهواء النقي (القسم 2).

● ملاحظة: احتمال الانقطاع بسبب الخبو الانتقائي (القسم 5)
● PXP: احتمالية الانقطاع بسبب تدهور XPD في الهواء الصافي (القسم 4).
● Pd: احتمال انقطاع التيار لنظام محمي (القسم 6).

يتم حساب احتمال الانقطاع الإجمالي بسبب المطر من خلال أخذ Prain و PXPR الأكبر.

● Prain: احتمال الانقطاع بسبب الخبو الناجم عن المطر (القسم 3).

● PXPR: احتمالية الانقطاع بسبب تدهور XPD المرتبط بالمطر (القسم 4).

يتم تقسيم الانقطاع بسبب تأثيرات الهواء الصافي في الغالب على الأداء والانقطاع بسبب هطول الأمطار ، في الغالب على التوافر.

8. المراجع

[1] التوصية ITU-R P.530-13 ، "بيانات الانتشار وطرق التنبؤ المطلوبة لتصميم أنظمة خط البصر الأرضية" ، الاتحاد الدولي للاتصالات ، جنيف ، سويسرا ، 2009.

لمزيد من المعلومات
لمزيد من المعلومات حول تخطيط الميكروويف ، من فضلك تواصل معنا

اترك رسالة 

قائمة الرسالة