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RECOMENDACIÓN UIT-R P.530

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



RECOMENDACIÓN UIT-R P.530


1. Descripción

● La Recomendación UIT-R P.530, “Datos de propagación y métodos de predicción requeridos para el diseño de sistemas terrestres con visibilidad directa” proporciona varios modelos de propagación útiles para la evaluación de los efectos de propagación en sistemas de radiocomunicaciones por microondas.

● Esta Recomendación proporciona métodos de predicción de los efectos de propagación que deben tenerse en cuenta en el diseño de enlaces digitales fijos con visibilidad directa, tanto en condiciones de cielo despejado como de lluvia. También proporciona una guía de diseño de enlaces en procedimientos claros paso a paso, incluido el uso de técnicas de mitigación para minimizar las degradaciones de propagación. La interrupción final prevista es la base de otras Recomendaciones UIT-R que abordan el comportamiento y la disponibilidad de errores.

● En la Recomendación se abordan diferentes mecanismos de propagación, con una variedad de efectos en los enlaces de radio. Los rangos de aplicación de los métodos de predicción no siempre coinciden.

● En las siguientes secciones se ofrece una breve descripción de los métodos de predicción implementados.


2. Desvanecimiento debido a trayectos múltiples y mecanismos relacionados

El desvanecimiento es el mecanismo más importante que afecta el rendimiento de los enlaces de radio digitales. Los trayectos múltiples en la troposfera pueden causar desvanecimientos profundos, especialmente en trayectos más largos o en frecuencias más altas. El método de predicción para todos los porcentajes de tiempo se ilustra gráficamente en la figura 1.

Para pequeños porcentajes de tiempo, el desvanecimiento sigue una distribución de Rayleigh, con una variación asintótica de 10 dB por década de probabilidad. Esto se puede predecir mediante la siguiente expresión:



(1)



(2)


 

(3)


 

● K: factor geoclimático

● dN1: gradiente de refractividad puntual en los 65 m más bajos de la atmósfera no superado durante el 1% de un año promedio
● sa: rugosidad del terreno del área, definida como la desviación estándar de las alturas del terreno (m) dentro de un área de 110 km x 110 km con una resolución de 30 s
● d: distancia de la ruta del enlace (km)
● f: frecuencia de enlace (GHz)
● hL: altitud de la antena inferior sobre el nivel del mar (m)
● | εp | : valor absoluto de la inclinación de la trayectoria (mrad)
● p0: factor de aparición de trayectos múltiples
● pw: porcentaje de tiempo que se excede la profundidad de desvanecimiento A en el peor mes promedio

Figura 1: Porcentaje de tiempo, pw, profundidad de desvanecimiento, A, excedido en el peor mes promedio, con p0 en un rango de 0.01 a 1






Si A se iguala al margen del receptor, la probabilidad de interrupción del enlace debido a la propagación por trayectos múltiples es igual a pw / 100. Para un enlace con n saltos, la probabilidad de interrupción PT tiene en cuenta la posibilidad de una pequeña correlación entre desvanecimientos en saltos consecutivos.



(4)       



En (4), para la mayoría de los casos prácticos. Pi es la probabilidad de interrupción prevista para el i-ésimo salto y di su distancia. C = 1 si A supera los 40 km o la suma de las distancias supera los 120 km.

3. Atenuación debida a hidrometeoros
La lluvia puede causar desvanecimientos muy profundos, particularmente en frecuencias más altas. La Rec. La página 530 incluye la siguiente técnica simple que puede utilizarse para estimar las estadísticas a largo plazo de la atenuación debida a la lluvia:
● Paso 1: Obtener la tasa de lluvia R0.01 excedida durante el 0.01% del tiempo (con un tiempo de integración de 1 min).
● Paso 2: Calcule la atenuación específica, γR (dB / km) para la frecuencia, polarización y tasa de lluvia de interés utilizando la Recomendación UIT-R P.838.

● Paso 3: Calcule la longitud de ruta efectiva, deff, del enlace multiplicando la longitud de ruta real d por un factor de distancia r. Una estimación de este factor viene dada por:



(5)  



donde, para R0.01 ≤ 100 mm / h:



(6)     



Para R0.01> 100 mm / h, use el valor 100 mm / h en lugar de R0.01.


● Paso 4: Una estimación de la atenuación del trayecto excedida durante el 0.01% del tiempo viene dada por:A0.01 = γR deff = γR d

● Paso 5: Para enlaces de radio ubicados en latitudes iguales o superiores a 30 ° (norte o sur), la atenuación excedida para otros porcentajes de tiempo p en el rango de 0.001% a 1% se puede deducir de la siguiente ley de potencia:



(7)        



● Paso 6: Para enlaces de radio ubicados en latitudes inferiores a 30 ° (norte o sur), la atenuación excedida para otros porcentajes de tiempo p en el rango de 0.001% a 1% puede deducirse de la siguiente ley de potencia.



(8)        



Las fórmulas (7) y (8) son válidas dentro del rango 0.001% - 1%.


Para latitudes altas o altitudes elevadas de enlace, los valores más altos de atenuación pueden excederse para el porcentaje de tiempo p debido al efecto de la fusión de partículas de hielo o nieve húmeda en la capa de fusión. La incidencia de este efecto está determinada por la altura del enlace en relación con la altura de la lluvia, que varía con la ubicación geográfica. En la Recomendación [1] se incluye un procedimiento detallado.La probabilidad de interrupción debido a la lluvia se calcula como p / 100, donde p es el porcentaje de tiempo que la atenuación por lluvia excede el margen del enlace.

4. Reducción de la discriminación contrapolar (XPD)
El XPD puede deteriorarse lo suficiente como para causar interferencia cocanal y, en menor medida, interferencia de canal adyacente. Debe tenerse en cuenta la reducción de XPD que se produce tanto en condiciones de aire despejado como de precipitación.

El efecto combinado de la propagación por trayectos múltiples y los patrones de polarización cruzada de las antenas gobierna las reducciones en XPD que ocurren durante pequeños porcentajes de tiempo en condiciones de aire despejado. Para calcular el efecto de estas reducciones en el rendimiento del enlace, en la Recomendación [1] se presenta un procedimiento detallado paso a paso.

El XPD también puede degradarse por la presencia de lluvia intensa. Para trayectos en los que no se dispone de predicciones o mediciones más detalladas, se puede obtener una estimación aproximada de la distribución incondicional de XPD a partir de una distribución acumulativa de la atenuación copolar (CPA) para la lluvia (ver sección 3) utilizando la equi-probabilidad relación:



(9)      

                                                                                                                                      


Los coeficientes U y V (f) dependen en general de una serie de variables y parámetros empíricos, incluida la frecuencia, f. Para trayectos con visibilidad directa con ángulos de elevación pequeños y polarización horizontal o vertical, estos coeficientes pueden aproximarse mediante:



(10)     



(11)     



Se ha obtenido un valor medio de U0 de unos 15 dB, con un límite inferior de 9 dB para todas las medidas, para atenuaciones superiores a 15 dB.

Se proporciona un procedimiento paso a paso para calcular la interrupción debido a la reducción de XPD en presencia de lluvia.


5. Distorsión por efectos de propagación

La causa principal de distorsión en los enlaces de visibilidad directa en las bandas de ondas decimétricas y decimétricas es la dependencia de la frecuencia de la amplitud y el retardo de grupo durante condiciones de trayectoria múltiple en cielo despejado.


El canal de propagación se modela más a menudo asumiendo que la señal sigue varios caminos, o rayos, desde el transmisor al receptor. Los métodos de predicción del rendimiento hacen uso de este modelo de rayos múltiples integrando las diversas variables como el retardo (diferencia de tiempo entre el primer rayo que llega y los demás) y distribuciones de amplitud junto con un modelo adecuado de elementos de equipo como moduladores, ecualizador -Esquemas de corrección de errores (FEC), etc. El método recomendado en [1] para predecir la característica de error es un método de firma.


La probabilidad de interrupción se define aquí como la probabilidad de que la BER sea mayor que un umbral dado.

Paso 1: Calcule el retardo de tiempo medio de:



(12)                   



donde d es la longitud del camino (km).


Paso 2: Calcule el parámetro de actividad multitrayecto η como:



(13)  



Paso 3: Calcule la probabilidad de interrupción selectiva a partir de:



(14)   



dónde:

● Wx: ancho de la firma (GHz)
● Bx: profundidad de firma (dB)
● τr, x: el retardo de referencia (ns) utilizado para obtener la firma, con x indicando desvanecimientos de fase mínima (M) o fase no mínima (NM).
● Si solo está disponible el parámetro de sistema normalizado Kn, la probabilidad de interrupción selectiva en la ecuación (15) se puede calcular mediante:



(15)    



dónde:
● T: período en baudios del sistema (ns)
● Kn, x: el parámetro del sistema normalizado, donde x denota desvanecimientos de fase mínima (M) o fase no mínima (NM).


6. Técnicas de diversidad

Hay una serie de técnicas disponibles para aliviar los efectos del desvanecimiento plano y selectivo, la mayoría de las cuales alivian ambos al mismo tiempo. Las mismas técnicas a menudo también alivian las reducciones en la discriminación por polarización cruzada.Las técnicas de diversidad incluyen diversidad de espacio, ángulo y frecuencia. La diversidad espacial ayuda a combatir el desvanecimiento plano (como el causado por la pérdida de propagación del haz o por trayectos múltiples atmosféricos con un retardo relativo corto), así como el desvanecimiento selectivo de frecuencia, mientras que la diversidad de frecuencia solo ayuda a combatir el desvanecimiento selectivo de frecuencia (como el causado por trayectos múltiples de superficie y / o multitrayecto atmosférico).
Siempre que se utilice la diversidad espacial, la diversidad de ángulos también debería emplearse inclinando las antenas en diferentes ángulos hacia arriba. La diversidad de ángulos se puede utilizar en situaciones en las que no es posible una diversidad de espacio adecuada o para reducir la altura de las torres.El grado de mejora que ofrecen todas estas técnicas depende del grado en que las señales en las ramas de diversidad del sistema no estén correlacionadas.
El factor de mejora de la diversidad, I, para la profundidad de desvanecimiento, A, se define mediante:Yo = p (A) / pd (A)

donde pd (A) es el porcentaje de tiempo en la rama de la señal de diversidad combinada con una profundidad de desvanecimiento mayor que A yp (A) es el porcentaje de la ruta desprotegida. El factor de mejora de la diversidad para los sistemas digitales se define por la relación de los tiempos de superación para una BER determinada con y sin diversidad.


Se puede calcular la mejora debida a las siguientes técnicas de diversidad:

● Diversidad espacial.
● Diversidad de frecuencias.
● Diversidad de ángulos.
● Diversidad de espacio y frecuencia (dos receptores)
● Diversidad de espacio y frecuencia (cuatro receptores)
● Los cálculos detallados se pueden encontrar en [1].

7. Predicción de la interrupción total
La probabilidad total de interrupción debido a efectos de cielo despejado se calcula como:



(16)       



● Pns: Probabilidad de interrupción debido a desvanecimiento en aire despejado no selectivo (Sección 2).

● Ps: probabilidad de interrupción debido al desvanecimiento selectivo (sección 5)
● PXP: Probabilidad de interrupción debido a la degradación de XPD en aire despejado (Sección 4).
● Pd: Probabilidad de interrupción de un sistema protegido (Sección 6).


La probabilidad total de interrupción debido a la lluvia se calcula tomando el mayor de Prain y PXPR.

● Prain: Probabilidad de interrupción debido a la atenuación de la lluvia (Sección 3).

● PXPR: probabilidad de interrupción debido a la degradación de XPD asociada a la lluvia (Sección 4).


La interrupción debida a los efectos del aire despejado se distribuye principalmente en función del rendimiento y la interrupción debido a la precipitación, principalmente a la disponibilidad.


8. referencias

[1] Recomendación UIT-R P.530-13, “Datos de propagación y métodos de predicción necesarios para el diseño de sistemas terrestres con visibilidad directa”, UIT, Ginebra, Suiza, 2009.


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