ITU-R P.530 권장 ​​사항

ITU-R P.530 권장 ​​사항

1. 기술

● ITU-R 권고 P.530,“지상 가시선 시스템 설계에 필요한 전파 데이터 및 예측 방법”은 마이크로파 무선 통신 시스템에서 전파 효과 평가에 유용한 전파 모델을 제공합니다.

●이 권고는 맑은 공기와 강우 조건 모두에서 디지털 고정 가시선 링크의 설계에 고려해야 할 전파 효과에 대한 예측 방법을 제공합니다. 또한 전파 장애를 최소화하기위한 완화 기술 사용을 포함하여 명확한 단계별 절차에서 링크 설계 지침을 제공합니다. 예상되는 최종 중단은 오류 성능 및 가용성을 다루는 다른 ITU-R 권장 사항의 기반입니다.

● 무선 링크에 다양한 영향을 미치는 다양한 전파 메커니즘이 권고안에서 다루어집니다. 예측 방법의 적용 범위가 항상 일치하지는 않습니다.

● 다음 섹션에서는 구현 된 예측 방법에 대한 간략한 설명을 제공합니다.

2. 다중 경로 및 관련 메커니즘으로 인한 페이딩

페이딩은 디지털 라디오 링크의 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 메커니즘입니다. 대류권의 다중 경로는 특히 긴 경로 또는 더 높은 주파수에서 깊은 페이드를 유발할 수 있습니다. 모든 시간 비율에 대한 예측 방법은 그림 1에 그래픽으로 설명되어 있습니다.

적은 비율의 시간에 대해 페이딩은 확률 10 년당 XNUMXdB의 점근 적 변동으로 레일리 분포를 따릅니다. 이것은 다음 식으로 예측할 수 있습니다.

(1)

(2)

 

(3)

 

● K : 지구 기후 요인

● dN1 : 대기 최저 65m의 점 굴절 구배가 연평균 1 %를 초과하지 않음
● sa : 110 초 해상도로 110km x 30km 영역 내 지형 높이 (m)의 표준 편차로 정의되는 영역 지형 거칠기
● d : 링크 경로 거리 (km)
● f : 링크 주파수 (GHz)
● hL : 해발 (m) 위의 하단 안테나 고도
● | εp | : 경로 경사의 절대 값 (mrad)
● p0 : 다중 경로 발생 요인
● pw : 평균 최악의 달에 시간 페이드 깊이 A의 백분율을 초과합니다.

그림 1 : 평균 최악의 달에 초과 된 시간, pw, 페이드 깊이 A의 백분율 (p0 범위는 0.01 ~ 1)

A가 수신자 마진과 같으면 다중 경로 전파로 인한 링크 중단 확률은 pw / 100과 같습니다. n 홉이있는 링크의 경우 PT 중단 확률은 연속 홉에서 페이드 사이의 작은 상관 관계 가능성을 고려합니다.

(4)       

(4),, 대부분의 실제 경우. Pi는 i 번째 홉에 대해 예측 된 중단 확률이며 거리는 di입니다. A가 1km를 초과하거나 거리의 합이 40km를 초과하는 경우 C = 120입니다.

3. 유체 유성으로 인한 감쇠
비는 특히 높은 주파수에서 매우 깊은 페이드를 유발할 수 있습니다. Rec. P. 530에는 강우 감쇠의 장기 통계를 추정하는 데 사용할 수있는 다음과 같은 간단한 기술이 포함되어 있습니다.
● 1 단계 : 시간의 0.01 % (통합 시간 0.01 분) 동안 초과 된 강우 율 R1을 구합니다.
● 2 단계 : 권장 ITU-R P.838을 사용하여 관심 주파수, 편광 및 강우 율에 대한 특정 감쇠 γR (dB / km)를 계산합니다.

● 3 단계 : 실제 경로 길이 d에 거리 계수 r을 곱하여 링크의 유효 경로 길이 deff를 계산합니다. 이 요인의 추정치는 다음과 같이 제공됩니다.

(5)  

여기서 R0.01 ≤ 100mm / h 인 경우 :

(6)     

R0.01> 100mm / h의 경우 R100 대신 0.01mm / h 값을 사용합니다.

● 4 단계 : 시간의 0.01 % 동안 초과 된 경로 감쇠의 추정치는 다음과 같습니다.A0.01 = γR 데프 = γR d

● 5 단계 : 30 ° 이상의 위도 (북 또는 남)에 위치한 무선 링크의 경우 0.001 % ~ 1 % 범위의 시간 p의 다른 백분율에 대해 초과 된 감쇠는 다음 전력 법칙에서 추론 될 수 있습니다.

(7)        

● 6 단계 : 위도 30 ° (북쪽 또는 남쪽)에 위치한 무선 링크의 경우 0.001 % ~ 1 % 범위의 다른 시간 비율 p에 대해 초과 된 감쇠는 다음 전력 법칙에서 추론 될 수 있습니다.

(8)        

공식 (7) 및 (8)은 0.001 % – 1 % 범위 내에서 유효합니다.

높은 위도 또는 높은 링크 고도의 경우 녹는 얼음 입자 또는 녹는 층의 젖은 눈의 영향으로 인해 시간 백분율 p에 대해 더 높은 감쇠 값이 초과 될 수 있습니다. 이 효과의 발생률은 지리적 위치에 따라 달라지는 강우 높이와 관련된 링크 높이에 의해 결정됩니다. 자세한 절차는 권고 사항 [1]에 포함되어 있습니다.비로 인한 중단 확률은 p / 100으로 계산되며, 여기서 p는 강우 감쇠가 링크 마진을 초과하는 시간의 백분율입니다.

4. 교차 극성 차별 (XPD) 감소
XPD는 동일 채널 간섭을 유발할만큼 충분히 저하 될 수 있으며, 인접 채널 간섭은 더 적게 발생합니다. 맑은 공기와 강수 조건 모두에서 발생하는 XPD의 감소를 고려해야합니다.

다중 경로 전파와 안테나의 교차 편파 패턴의 결합 된 효과는 맑은 공기 조건에서 적은 시간 동안 발생하는 XPD의 감소를 제어합니다. 링크 성능의 이러한 감소 효과를 계산하기 위해 자세한 단계별 절차가 권장 사항 [1]에 제시되어 있습니다.

XPD는 강렬한 비로 인해 성능이 저하 될 수도 있습니다. 더 자세한 예측 또는 측정을 사용할 수없는 경로의 경우 등 확률을 사용하여 비 (섹션 3 참조)에 대한 코폴라 감쇠 (CPA)의 누적 분포에서 XPD의 무조건 분포에 대한 대략적인 추정을 얻을 수 있습니다. 관계:

(9)      

                                                                                                                                      

계수 U 및 V (f)는 일반적으로 주파수 f를 포함한 여러 변수 및 경험적 매개 변수에 따라 다릅니다. 고도 각이 작고 수평 또는 수직 편파가있는 가시선 경로의 경우 이러한 계수는 다음과 같이 근사 할 수 있습니다.

(10)     

(11)     

모든 측정에 대해 하한이 0dB 인 약 15dB의 평균 U9 값은 15dB보다 큰 감쇠에 대해 얻어졌습니다.

비가 올 때 XPD 감소로 인한 정전을 계산하기위한 단계별 절차가 제공됩니다.

5. 전파 효과로 인한 왜곡

UHF 및 SHF 대역의 가시선 링크 왜곡의 주요 원인은 맑은 공기 다중 경로 조건에서 진폭 및 그룹 지연의 주파수 의존성입니다.

전파 채널은 신호가 송신기에서 수신기까지 여러 경로 또는 광선을 따른다고 가정하여 가장 자주 모델링됩니다. 성능 예측 방법은 변조기, 등화 기, 순방향과 같은 장비 요소의 적절한 모델과 함께 지연 (처음 도착한 광선과 다른 광선 간의 시간차) 및 진폭 분포와 같은 다양한 변수를 통합하여 이러한 다중 광선 모델을 사용합니다. -오류 정정 (FEC) 체계 등. 오류 성능 예측을 위해 [1]에서 권장하는 방법은 서명 방법입니다.

중단 확률은 여기서 BER이 주어진 임계 값보다 클 확률로 정의됩니다.

1 단계 : 다음에서 평균 시간 지연을 계산합니다.

(12)                   

여기서 d는 경로 길이 (km)입니다.

2 단계 : 다중 경로 활동 매개 변수 η를 다음과 같이 계산합니다.

(13)  

3 단계 : 다음에서 선택적 중단 가능성을 계산합니다.

(14)   

여기서

● Wx : 서명 폭 (GHz)
● Bx : 시그니처 깊이 (dB)
● τr, x : 서명을 얻는 데 사용되는 참조 지연 (ns)이며 x는 최소 위상 (M) 또는 비 최소 위상 (NM) 페이드를 나타냅니다.
● 정규화 된 시스템 매개 변수 Kn 만 사용할 수있는 경우 식 (15)의 선택적 중단 확률은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

(15)    

여기서
● T : 시스템 전송주기 (ns)
● Kn, x : 정규화 된 시스템 매개 변수. x는 최소 위상 (M) 또는 비 최소 위상 (NM) 페이드를 나타냅니다.

6. 다양성 기술

평탄하고 선택적 페이딩의 효과를 완화하는 데 사용할 수있는 많은 기술이 있으며, 대부분이 동시에 둘 다 완화합니다. 동일한 기술은 종종 교차 편광 차별의 감소를 완화합니다.다양성 기술에는 공간, 각도 및 주파수 다양성이 포함됩니다. 공간 다이버 시티는 평탄한 페이딩 (예 : 빔 확산 손실 또는 짧은 상대적 지연이있는 대기 다중 경로로 인한)과 주파수 선택적 페이딩을 방지하는 데 도움이되는 반면, 주파수 다이버 시티는 주파수 선택적 페이딩 (표면 다중 경로 및 / 또는 대기 다중 경로).
공간 다이버 시티를 사용할 때마다 안테나를 다른 상향 각도로 기울여 각도 다이버 시티도 사용해야합니다. 각도 다양성은 적절한 공간 다양성이 불가능하거나 타워 높이를 줄이기 위해 사용할 수 있습니다.이러한 모든 기술이 제공하는 개선 정도는 시스템의 다양성 분기에있는 신호가 상관 관계가없는 정도에 따라 달라집니다.
페이드 깊이 A에 대한 다이버 시티 개선 계수 I는 다음과 같이 정의됩니다.나는 = p (A) / pd (A)

여기서 pd (A)는 페이드 깊이가 A보다 큰 결합 된 다이버 시티 신호 분기의 시간 백분율이고 p (A)는 보호되지 않은 경로에 대한 백분율입니다. 디지털 시스템의 다양성 개선 요인은 다양성이 있거나없는 주어진 BER에 대한 초과 시간의 비율로 정의됩니다.

다음과 같은 다양성 기술로 인한 개선을 계산할 수 있습니다.

● 공간 다양성.
● 주파수 다양성.
● 각도 다양성.
● 공간 및 주파수 다이버 시티 (수신기 XNUMX 대)
● 공간 및 주파수 다이버 시티 (수신기 XNUMX 대)
● 상세한 계산은 [1]에서 확인할 수 있습니다.

7. 전체 중단 예측
맑은 공기 효과로 인한 총 중단 확률은 다음과 같이 계산됩니다.

(16)       

● Pns : 비 선택적 맑은 공기 페이딩으로 인한 정전 가능성 (섹션 2).

● Ps : 선택적 페이딩으로 인한 정전 가능성 (Section 5)
● PXP : 맑은 공기에서 XPD 저하로 인한 정전 가능성 (섹션 4).
● Pd : 보호 된 시스템의 중단 가능성 (섹션 6).

비로 인한 총 정전 확률은 Prain 및 PXPR을 더 많이 취하여 계산됩니다.

● Prain : 강우로 인한 정전 가능성 (3 장).

● PXPR : 비와 관련된 XPD 저하로 인한 정전 가능성 (섹션 4).

맑은 공기 효과로 인한 중단은 주로 성능과 강수로 인한 중단, 주로 가용성에 할당됩니다.

8. 참조

[1] ITU-R 권장 사항 P.530-13,“지상 가시선 시스템 설계에 필요한 전파 데이터 및 예측 방법”, ITU, 스위스 제네바, 2009.

추가 정보
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