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RECOMMANDATION UIT-R P.530

Date:2020/11/11 11:57:57 Hits:



RECOMMANDATION UIT-R P.530


1. Description

● La Recommandation UIT-R P.530, «Données de propagation et méthodes de prédiction requises pour la conception des systèmes à visibilité directe de Terre» fournit un certain nombre de modèles de propagation utiles pour l'évaluation des effets de propagation dans les systèmes de radiocommunication hyperfréquence.

● La présente Recommandation fournit des méthodes de prévision des effets de propagation qui devraient être pris en compte dans la conception des liaisons numériques fixes en visibilité directe, à la fois par temps clair et par temps de pluie. Il fournit également des conseils de conception de liaison dans des procédures étape par étape claires, y compris l'utilisation de techniques d'atténuation pour minimiser les dégradations de propagation. La panne finale prévue est la base d'autres Recommandations UIT-R traitant des performances d'erreur et de la disponibilité.

● Différents mécanismes de propagation, avec divers effets sur les liaisons radioélectriques, sont traités dans la Recommandation. Les domaines d'application des méthodes de prédiction ne coïncident pas toujours.

● Une brève description des méthodes de prédiction implémentées est donnée dans les sections suivantes.


2. Évanouissement dû aux trajets multiples et aux mécanismes associés

L'évanouissement est le mécanisme le plus important qui affecte les performances des liaisons radio numériques. Les trajets multiples dans la troposphère peuvent provoquer des évanouissements profonds, en particulier sur des trajets plus longs ou à des fréquences plus élevées. La méthode de prédiction pour tous les pourcentages de temps est illustrée graphiquement dans la figure 1.

Pour de petits pourcentages de temps, l'évanouissement suit une distribution de Rayleigh, avec une variation asymptotique de 10 dB par décennie de probabilité. Cela peut être prédit par l'expression suivante:



(1)



(2)


 

(3)


 

● K: facteur géoclimatique

● dN1: gradient de réfraction ponctuel dans les 65 m les plus bas de l'atmosphère non dépassé pendant 1% d'une année moyenne
● sa: rugosité du terrain, définie comme l'écart type des hauteurs du terrain (m) dans une zone de 110 km x 110 km avec une résolution de 30 s
● d: distance du chemin de liaison (km)
● f: fréquence de liaison (GHz)
● hL: altitude de l'antenne inférieure au-dessus du niveau de la mer (m)
● | εp | : valeur absolue de l'inclinaison de la trajectoire (mrad)
● p0: facteur d'occurrence de trajets multiples
● pw: pourcentage de la profondeur de fondu A dépassé au cours du pire mois moyen

Figure 1: Pourcentage de temps, pw, profondeur d'évanouissement, A, dépassé au cours du pire mois moyen, avec p0 allant de 0.01 à 1






Si A est rendu égal à la marge du récepteur, la probabilité de coupure de liaison due à la propagation par trajets multiples est égale à pw / 100. Pour un lien à n sauts, la probabilité de panne PT prend en compte la possibilité d'une petite corrélation entre les évanouissements en sauts consécutifs.



(4)       



Dans (4), pour la plupart des cas pratiques. Pi est la probabilité de panne prévue pour le i-ème saut, et di sa distance. C = 1 si A dépasse 40 km ou si la somme des distances dépasse 120 km.

3. Atténuation due aux hydrométéores
La pluie peut provoquer des évanouissements très profonds, en particulier à des fréquences plus élevées. Le Rec. P. 530 inclut la technique simple suivante qui peut être utilisée pour estimer les statistiques à long terme de l'atténuation de la pluie:
● Étape 1: obtenir le taux de pluie R0.01 dépassé pendant 0.01% du temps (avec un temps d'intégration de 1 min).
● Étape 2: calcul de l'atténuation spécifique, γR (dB / km) pour la fréquence, la polarisation et le taux de pluie d'intérêt en utilisant la Recommandation UIT-R P.838.

● Étape 3: calculez la longueur de chemin effective, deff, de la liaison en multipliant la longueur de chemin réelle d par un facteur de distance r. Une estimation de ce facteur est donnée par:



(5)  



où, pour R0.01 ≤ 100 mm / h:



(6)     



Pour R0.01> 100 mm / h, utilisez la valeur 100 mm / h à la place de R0.01.


● Étape 4: Une estimation de l'atténuation du trajet dépassée pendant 0.01% du temps est donnée par:A0.01 = R deff = γR d

● Etape 5: Pour les liaisons radio situées à des latitudes égales ou supérieures à 30 ° (Nord ou Sud), l'atténuation dépassée pour les autres pourcentages de temps p compris entre 0.001% et 1% peut être déduite de la loi de puissance suivante:



(7)        



● Etape 6: Pour les liaisons radio situées à des latitudes inférieures à 30 ° (Nord ou Sud), l'atténuation dépassée pour les autres pourcentages de temps p compris entre 0.001% et 1% peut être déduite de la loi de puissance suivante.



(8)        



Les formules (7) et (8) sont valables dans la plage 0.001% à 1%.


Pour des latitudes élevées ou des altitudes de liaison élevées, des valeurs d'atténuation plus élevées peuvent être dépassées pour le pourcentage de temps p en raison de l'effet de la fonte des particules de glace ou de la neige mouillée dans la couche de fonte. L'incidence de cet effet est déterminée par la hauteur du lien par rapport à la hauteur de la pluie, qui varie en fonction de l'emplacement géographique. Une procédure détaillée est incluse dans la Recommandation [1].La probabilité de panne due à la pluie est calculée comme étant p / 100, où p est le pourcentage de temps pendant lequel l'atténuation de la pluie dépasse la marge de liaison.

4. Réduction de la discrimination polaire (XPD)
Le XPD peut se détériorer suffisamment pour provoquer des brouillages dans le même canal et, dans une moindre mesure, des brouillages dans les canaux adjacents. La réduction de XPD qui se produit à la fois dans des conditions d'air clair et de précipitations doit être prise en compte.

L'effet combiné de la propagation par trajets multiples et des diagrammes de polarisation croisée des antennes régit les réductions de XPD se produisant pendant de petits pourcentages de temps dans des conditions de temps clair. Pour calculer l'effet de ces réductions des performances de liaison, une procédure détaillée étape par étape est présentée dans la Recommandation [1].

Le XPD peut également être dégradé par la présence de pluies intenses. Pour les trajets sur lesquels des prévisions ou des mesures plus détaillées ne sont pas disponibles, une estimation approximative de la distribution inconditionnelle de XPD peut être obtenue à partir d'une distribution cumulative de l'atténuation copolaire (CPA) pour la pluie (voir section 3) en utilisant l'équi-probabilité relation:



(9)      

                                                                                                                                      


Les coefficients U et V (f) dépendent en général d'un certain nombre de variables et de paramètres empiriques, dont la fréquence, f. Pour les trajets en visibilité directe avec de petits angles d'élévation et une polarisation horizontale ou verticale, ces coefficients peuvent être approximés par:



(10)     



(11)     



Une valeur moyenne de U0 d'environ 15 dB, avec une limite inférieure de 9 dB pour toutes les mesures, a été obtenue pour des atténuations supérieures à 15 dB.

Une procédure étape par étape est donnée pour calculer la panne due à la réduction de XPD en présence de pluie.


5. Distorsion due aux effets de propagation

La principale cause de distorsion sur les liaisons en visibilité directe dans les bandes UHF et SHF est la dépendance en fréquence de l'amplitude et du retard de groupe dans des conditions de trajets multiples en plein air.


Le canal de propagation est le plus souvent modélisé en supposant que le signal suit plusieurs chemins, ou rayons, de l'émetteur au récepteur. Les méthodes de prédiction des performances utilisent un tel modèle multi-rayons en intégrant les différentes variables telles que le retard (différence de temps entre le premier rayon arrivé et les autres) et les distributions d'amplitude avec un modèle approprié d'éléments d'équipement tels que modulateurs, égaliseur, avant Schémas de correction d'erreur (FEC), etc. La méthode recommandée dans [1] pour prédire les performances d'erreur est une méthode de signature.


La probabilité de panne est ici définie comme la probabilité que le BER soit supérieur à un seuil donné.

Étape 1: Calculez le délai moyen à partir de:



(12)                   



où d est la longueur du chemin (km).


Étape 2: Calculez le paramètre d'activité multi-trajets η comme:



(13)  



Étape 3: Calculez la probabilité d'interruption sélective à partir de:



(14)   



où:

● Wx: largeur de signature (GHz)
● Bx: profondeur de signature (dB)
● τr, x: le retard de référence (ns) utilisé pour obtenir la signature, x désignant des évanouissements de phase minimum (M) ou non minimum (NM).
● Si seul le paramètre système normalisé Kn est disponible, la probabilité d'interruption sélective dans l'équation (15) peut être calculée par:



(15)    



où:
● T: période en bauds du système (ns)
● Kn, x: le paramètre système normalisé, avec x indiquant les évanouissements de phase minimale (M) ou de phase non minimale (NM).


6. Techniques de diversité

Il existe un certain nombre de techniques disponibles pour atténuer les effets de la décoloration uniforme et sélective, dont la plupart atténuent les deux en même temps. Les mêmes techniques atténuent souvent également les réductions de la discrimination de polarisation croisée.Les techniques de diversité comprennent la diversité spatiale, angulaire et fréquentielle. La diversité spatiale aide à lutter contre les évanouissements plats (tels que ceux causés par la perte d'étalement du faisceau ou par les trajets multiples atmosphériques avec un retard relatif court) ainsi que les évanouissements sélectifs en fréquence, tandis que la diversité de fréquences aide uniquement à lutter contre les évanouissements sélectifs en fréquence (tels que ceux causés par les trajets multiples de surface et / ou multitrajets atmosphériques).
Chaque fois que la diversité d'espace est utilisée, la diversité d'angle doit également être utilisée en inclinant les antennes à différents angles vers le haut. La diversité d'angle peut être utilisée dans des situations où une diversité d'espace adéquate n'est pas possible ou pour réduire la hauteur des tours.Le degré d'amélioration apporté par toutes ces techniques dépend de la mesure dans laquelle les signaux dans les branches de diversité du système ne sont pas corrélés.
Le facteur d'amélioration de la diversité, I, pour la profondeur de fondu, A, est défini par:I = p (A) / pd (A)

où pd (A) est le pourcentage de temps dans la branche de signal de diversité combinée avec une profondeur d'évanouissement supérieure à A et p (A) est le pourcentage pour le trajet non protégé. Le facteur d'amélioration de la diversité pour les systèmes numériques est défini par le rapport des temps de dépassement pour un BER donné avec et sans diversité.


L'amélioration due aux techniques de diversité suivantes peut être calculée:

● Diversité spatiale.
● Diversité de fréquence.
● Diversité d'angle.
● Diversité d'espace et de fréquence (deux récepteurs)
● Diversité d'espace et de fréquence (quatre récepteurs)
● Les calculs détaillés se trouvent dans [1].

7. Prédiction de la panne totale
La probabilité totale de panne due aux effets de l'air clair est calculée comme suit:



(16)       



● Pns: probabilité de panne due à un évanouissement non sélectif par air clair (section 2).

● Ps: probabilité de panne due à un évanouissement sélectif (section 5)
● PXP: probabilité de panne due à la dégradation de XPD en air clair (section 4).
● Pd: probabilité de panne pour un système protégé (section 6).


La probabilité totale de panne due à la pluie est calculée à partir du plus grand des Prain et PXPR.

● Prain: probabilité de panne due à l'évanouissement de la pluie (section 3).

● PXPR: probabilité de panne due à la dégradation XPD associée à la pluie (section 4).


La panne due aux effets de l'air clair est principalement imputée aux performances et la panne due aux précipitations, principalement à la disponibilité.


8. Références

[1] Recommandation UIT-R P.530-13, «Données de propagation et méthodes de prévision nécessaires à la conception des systèmes de visibilité directe de Terre», UIT, Genève, Suisse, 2009.


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