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RECOMENDAÇÃO ITU-R P.530

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



RECOMENDAÇÃO ITU-R P.530


1. Descrição

● A ITU-R Recommendation P.530, “Dados de propagação e métodos de previsão necessários para o projeto de sistemas de linha de visão terrestre” fornece uma série de modelos de propagação úteis para a avaliação dos efeitos de propagação em sistemas de radiocomunicação por microondas.

● Esta recomendação fornece métodos de previsão para os efeitos de propagação que devem ser levados em consideração no projeto de links de linha de visada fixa digital, tanto em condições de ar limpo como de chuva. Ele também fornece orientação de design de link em procedimentos claros passo a passo, incluindo o uso de técnicas de mitigação para minimizar os prejuízos de propagação. A interrupção final prevista é a base para outras recomendações do ITU-R que tratam do desempenho e da disponibilidade do erro.

● Diferentes mecanismos de propagação, com uma variedade de efeitos nos links de rádio, são abordados na Recomendação. Os intervalos de aplicação dos métodos de previsão nem sempre são coincidentes.

● Uma breve descrição dos métodos de previsão implementados é fornecida nas seções a seguir.


2. Desbotamento devido a caminhos múltiplos e mecanismos relacionados

O desvanecimento é o mecanismo mais importante que afeta o desempenho dos links de rádio digital. O multipercurso na troposfera pode causar desvanecimentos profundos, especialmente em caminhos mais longos ou em frequências mais altas. O método de previsão para todas as porcentagens de tempo é ilustrado graficamente na figura 1.

Para pequenas porcentagens de tempo, o desvanecimento segue uma distribuição de Rayleigh, com uma variação assintótica de 10 dB por década de probabilidade. Isso pode ser previsto pela seguinte expressão:



(1)



(2)


 

(3)


 

● K: fator geoclimático

● dN1: gradiente de refratividade pontual nos 65 m mais baixos da atmosfera não excedido em 1% de um ano médio
● sa: rugosidade do terreno da área, definida como o desvio padrão das alturas do terreno (m) dentro de uma área de 110 km x 110 km com uma resolução de 30 s
● d: Distância do caminho do link (km)
● f: frequência do link (GHz)
● hL: altitude da antena inferior acima do nível do mar (m)
● | εp | : valor absoluto da inclinação do caminho (mrad)
● p0: fator de ocorrência de múltiplos caminhos
● pw: porcentagem de profundidade de fade de tempo A é excedida no pior mês médio

Figura 1: Porcentagem de tempo, pw, profundidade de fade, A, excedida na média do pior mês, com p0 variando de 0.01 a 1 000






Se A for igual à margem do receptor, a probabilidade de interrupção do link devido à propagação de vários caminhos é igual a pw / 100. Para um link com n saltos, a probabilidade de interrupção PT leva em consideração a possibilidade de uma pequena correlação entre fades em saltos consecutivos.



(4)       



Em (4),, para a maioria dos casos práticos. Pi é a probabilidade de interrupção prevista para o i-ésimo salto e di sua distância. C = 1 se A exceder 40 km ou a soma das distâncias exceder 120 km.

3. Atenuação devido a hidrometeoros
A chuva pode causar desvanecimentos muito profundos, especialmente em frequências mais altas. O Rec. P. 530 inclui a seguinte técnica simples que pode ser usada para estimar as estatísticas de longo prazo de atenuação de chuva:
● Passo 1: Obtenha a taxa de chuva R0.01 excedida em 0.01% do tempo (com um tempo de integração de 1 min).
● Passo 2: Calcule a atenuação específica, γR (dB / km) para a frequência, polarização e taxa de chuva de interesse usando a Recomendação ITU-R P.838.

● Etapa 3: Calcule o comprimento efetivo do caminho, deff, do link multiplicando o comprimento real do caminho d por um fator de distância r. Uma estimativa deste fator é dada por:



(5)  



onde, para R0.01 ≤ 100 mm / h:



(6)     



Para R0.01> 100 mm / h, use o valor 100 mm / h no lugar de R0.01.


● Etapa 4: uma estimativa da atenuação do caminho excedida em 0.01% do tempo é fornecida por:A0.01 = γR deff = γR d

● Etapa 5: para links de rádio localizados em latitudes iguais ou superiores a 30 ° (Norte ou Sul), a atenuação excedida para outras porcentagens de tempo p na faixa de 0.001% a 1% pode ser deduzida da seguinte lei de potência:



(7)        



● Passo 6: Para links de rádio localizados em latitudes abaixo de 30 ° (Norte ou Sul), a atenuação excedida para outras porcentagens de tempo p na faixa de 0.001% a 1% pode ser deduzida da seguinte lei de potência.



(8)        



As fórmulas (7) e (8) são válidas no intervalo 0.001% - 1%.


Para latitudes altas ou altitudes de link altas, valores mais altos de atenuação podem ser excedidos para a porcentagem de tempo p devido ao efeito do derretimento de partículas de gelo ou neve úmida na camada de derretimento. A incidência desse efeito é determinada pela altura do link em relação à altura da chuva, que varia com a localização geográfica. Um procedimento detalhado está incluído na Recomendação [1].A probabilidade de interrupção devido à chuva é calculada como p / 100, onde p é a porcentagem de tempo que a atenuação da chuva excede a margem do link.

4. Redução da discriminação polar cruzada (XPD)
O XPD pode se deteriorar o suficiente para causar interferência de co-canal e, em menor extensão, interferência de canal adjacente. A redução no XPD que ocorre durante as condições de ar puro e de precipitação deve ser levada em consideração.

O efeito combinado de propagação multipercurso e os padrões de polarização cruzada das antenas governam as reduções no XPD que ocorrem por pequenas porcentagens de tempo em condições de ar puro. Para calcular o efeito dessas reduções no desempenho do link, um procedimento detalhado passo a passo é apresentado na Recomendação [1].

O XPD também pode ser degradado pela presença de chuva intensa. Para caminhos nos quais previsões ou medições mais detalhadas não estão disponíveis, uma estimativa grosseira da distribuição incondicional de XPD pode ser obtida a partir de uma distribuição cumulativa da atenuação copolar (CPA) para chuva (consulte a seção 3) usando a equi-probabilidade relação:



(9)      

                                                                                                                                      


Os coeficientes U e V (f) são geralmente dependentes de uma série de variáveis ​​e parâmetros empíricos, incluindo frequência, f. Para caminhos de linha de visão com pequenos ângulos de elevação e polarização horizontal ou vertical, esses coeficientes podem ser aproximados por:



(10)     



(11)     



Um valor médio de U0 de cerca de 15 dB, com um limite inferior de 9 dB para todas as medições, foi obtido para atenuações maiores que 15 dB.

Um procedimento passo a passo é fornecido para calcular a interrupção devido à redução do XPD na presença de chuva.


5. Distorção devido aos efeitos de propagação

A principal causa de distorção nos links de linha de visada nas bandas UHF e SHF é a dependência da frequência da amplitude e do atraso do grupo durante condições de multipercurso no ar puro.


O canal de propagação é mais freqüentemente modelado assumindo que o sinal segue vários caminhos, ou raios, do transmissor ao receptor. Os métodos de predição de desempenho usam esse modelo de múltiplos raios integrando as várias variáveis, como atraso (diferença de tempo entre o primeiro raio que chegou e os outros) e distribuições de amplitude, juntamente com um modelo adequado de elementos de equipamento, como moduladores, equalizador, avanço ‑Esquemas de correção de erros (FEC), etc. O método recomendado em [1] para prever o desempenho de erros é um método de assinatura.


A probabilidade de interrupção é definida aqui como a probabilidade de que o BER seja maior do que um determinado limite.

Etapa 1: Calcule o atraso médio de:



(12)                   



onde d é o comprimento do caminho (km).


Etapa 2: Calcular o parâmetro de atividade de caminhos múltiplos η como:



(13)  



Etapa 3: Calcule a probabilidade de interrupção seletiva de:



(14)   



em que:

● Wx: largura da assinatura (GHz)
● Bx: profundidade da assinatura (dB)
● τr, x: o atraso de referência (ns) usado para obter a assinatura, com x denotando fades de fase mínima (M) ou fase não mínima (NM).
● Se apenas o parâmetro do sistema normalizado Kn estiver disponível, a probabilidade de interrupção seletiva na equação (15) pode ser calculada por:



(15)    



em que:
● T: período de baud do sistema (ns)
● Kn, x: o parâmetro do sistema normalizado, com x denotando fades de fase mínima (M) ou fase não mínima (NM).


6. Técnicas de diversidade

Existem várias técnicas disponíveis para aliviar os efeitos do desbotamento plano e seletivo, a maioria das quais alivia os dois ao mesmo tempo. As mesmas técnicas freqüentemente também aliviam as reduções na discriminação de polarização cruzada.As técnicas de diversidade incluem diversidade de espaço, ângulo e frequência. A diversidade de espaço ajuda a combater o desbotamento plano (como causado pela perda de propagação do feixe ou por multipercurso atmosférico com atraso relativo curto), bem como o desvanecimento seletivo de frequência, enquanto a diversidade de frequência só ajuda a combater o desbotamento seletivo de frequência (como causado por multipercurso de superfície / ou multipercurso atmosférico).
Sempre que a diversidade de espaço é usada, a diversidade de ângulos também deve ser empregada inclinando as antenas em diferentes ângulos para cima. A diversidade de ângulos pode ser usada em situações em que a diversidade de espaço adequada não é possível ou para reduzir a altura das torres.O grau de melhoria proporcionado por todas essas técnicas depende da extensão em que os sinais nos ramos de diversidade do sistema não estão correlacionados.
O fator de melhoria de diversidade, I, para profundidade de desvanecimento, A, é definido por:I = p (A) / pd (A)

onde pd (A) é a porcentagem de tempo no ramo do sinal de diversidade combinada com profundidade de desvanecimento maior do que A e p (A) é a porcentagem para o caminho desprotegido. O fator de melhoria de diversidade para sistemas digitais é definido pela razão dos tempos de excedência para um determinado BER com e sem diversidade.


A melhoria devido às seguintes técnicas de diversidade pode ser calculada:

● Diversidade do espaço.
● Diversidade de frequência.
● Diversidade de ângulos.
● Diversidade de espaço e frequência (dois receptores)
● Diversidade de espaço e frequência (quatro receptores)
● Os cálculos detalhados podem ser encontrados em [1].

7. Previsão de interrupção total
A probabilidade total de interrupção devido aos efeitos do ar puro é calculada como:



(16)       



● Pns: Probabilidade de interrupção devido ao desvanecimento não seletivo no ar puro (Seção 2).

● Ps: probabilidade de interrupção devido ao desvanecimento seletivo (Seção 5)
● PXP: Probabilidade de interrupção devido à degradação do XPD em ambiente limpo (Seção 4).
● Pd: probabilidade de interrupção de um sistema protegido (Seção 6).


A probabilidade total de interrupção devido à chuva é calculada tomando o maior de Prain e PXPR.

● Prain: probabilidade de interrupção devido ao enfraquecimento da chuva (Seção 3).

● PXPR: Probabilidade de interrupção devido à degradação do XPD associada à chuva (Seção 4).


A interrupção devido aos efeitos do ar puro é distribuída principalmente ao desempenho e a interrupção devido à precipitação, principalmente à disponibilidade.


8. Referências

[1] Recomendação ITU-R P.530-13, “Dados de propagação e métodos de previsão necessários para o projeto de sistemas de linha de visão terrestre”, ITU, Genebra, Suíça, 2009.


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