ITU-R P.530建议书

ITU-R P.530建议书

1。 描述

●ITU-R P.530建议书“设计地面视距系统所需的传播数据和预测方法”提供了许多传播模型，可用于评估微波无线电通信系统中的传播效果。

●本建议书提供了在晴天和降雨条件下设计数字固定视距链路时应考虑的传播影响的预测方法。 它还以清晰的分步程序提供了链接设计指南，包括使用缓解技术以最大程度地减少传播损害。 预测的最终中断是解决错误性能和可用性的其他ITU-R建议书的基础。

●在建议书中解决了对无线电链路有多种影响的不同传播机制。 预测方法的应用范围并不总是一致的。

●以下各节简要介绍了已实现的预测方法。

2.由于多径和相关机制而褪色

衰落是影响数字无线电链路性能的最重要机制。 对流层中的多径可能会导致深度衰减，尤其是在较长的路径或较高的频率下。 所有时间百分比的预测方法如图1所示。

对于一小部分时间，衰落遵循瑞利分布，每概率十年的10dB渐近变化。 可以通过以下表达式进行预测：

(1)

(2)

 

(3)

 

●K：地球气候因子

●dN1：在平均年份的65％内不超过最低的1 m大气中的点折射率梯度
●sa：区域地形粗糙度，定义为分辨率为110 s的110 km x 30 km区域内的地形高度（m）的标准偏差
●d：链接路径距离（公里）
●f：链接频率（GHz）
●hL：下部天线的海拔高度（m）
●|εp| ：路径倾角的绝对值（mrad）
●p0：多路径发生率
●pw：在平均最坏月份中超过时间衰减深度A的百分比

图1：平均最坏月份超过的时间百分比pw，衰减深度A，p0介于0.01至1

如果使A等于接收器余量，则由于多径传播而导致的链路中断的概率等于pw / 100。 对于具有n个跃点的链路，中断PT的可能性考虑了连续跃点的衰落之间的较小相关性的可能性。

(4)       

在（4）中，对于大多数实际情况。 Pi是为第i跳预测的中断概率，并且为其距离。 如果A超过1 km或距离之和超过40 km，则C = 120。

3.由于水流星引起的衰减
雨水会引起非常深的衰减，尤其是在较高频率下。 记录P.530包含以下简单技术，可用于估算降雨衰减的长期统计数据：
●步骤1：在0.01％的时间内（积分时间为0.01分钟）获得超过R1的降雨率。
●步骤2：使用ITU-R P.838建议书，计算感兴趣的频率，极化和降雨率的特定衰减γR（dB / km）。

●步骤3：通过将实际路径长度d乘以距离系数r来计算链接的有效路径长度deff。 此因子的估计值由下式给出：

(5)  

其中，对于R0.01≤100 mm / h：

(6)     

对于R0.01> 100 mm / h，使用值100 mm / h代替R0.01。

●第4步：通过以下方式估算超过0.01％的时间的路径衰减：A0.01 =γRdeff =γRd

●步骤5：对于纬度等于或大于30°（北或南）的无线电链路，可以从以下幂定律推导出在其他百分比的时间p中（在0.001％到1％范围内）超过的衰减：

(7)        

●步骤6：对于纬度低于30°（北或南）的无线电链路，可以从以下功率定律推导出在其他百分比的时间p范围内超出0.001％至1％的衰减。

(8)        

公式（7）和（8）在0.001％– 1％的范围内有效。

对于高纬度或高链路高度，由于融化层中冰粒或湿雪融化的影响，对于时间百分比p可能会超过更高的衰减值。 这种影响的发生率取决于链路高度与降雨高度的关系，降雨高度随地理位置而变化。 建议书[1]中包含了详细的过程。降雨造成的停电概率计算为p / 100，其中p是降雨衰减超过链路余量的时间百分比。

4.减少交叉极化歧视（XPD）
XPD可能会严重恶化，从而导致同频道干扰，并在较小程度上引起相邻频道干扰。 必须考虑在晴空和降水条件下XPD的减少。

多径传播和天线的交叉极化方向图的综合作用决定了在晴空条件下小比例时间发生的XPD降低。 为了计算这些降低的链路性能的影响，在建议书[1]中提出了详细的分步过程。

强烈的降雨也会使XPD退化。 对于没有更详细的预测或测量值的路径，可以使用等概率从降雨的同极化衰减（CPA）的累积分布（请参阅第3节）中获得XPD无条件分布的粗略估计。关系：

(9)      

                                                                                                                                      

系数U和V（f）通常取决于许多变量和经验参数，包括频率f。 对于具有小仰角和水平或垂直极化的视线路径，这些系数可以近似表示为：

（10）     

（11）     

对于大于0 dB的衰减，已获得U15的平均值约为9 dB，所有测量的下限为15 dB。

给出了分步过程来计算由于有雨时XPD减少而造成的中断。

5.传播效应引起的失真

UHF和SHF频带中视线链路上失真的主要原因是在晴空多径情况下幅度和群延迟的频率相关性。

通常，通过假设信号遵循从发射机到接收机的若干路径或光线来对传播通道进行建模。 性能预测方法通过整合各种变量（例如延迟（第一束到达的射线与其他射线之间的时间差）和振幅分布）以及适当的设备元素模型（例如调制器，均衡器，前向）来利用这种多射线模型错误校正（FEC）方案等。[1]中推荐的预测错误性能的方法是签名方法。

中断概率在此定义为BER大于给定阈值的概率。

步骤1：根据以下方法计算平均时间延迟：

(12)                   

其中d是路径长度（公里）。

步骤2：将多径活动参数η计算为：

(13)  

步骤3：根据以下公式计算选择性中断概率：

(14)   

其中：

●Wx：签名宽度（GHz）
●Bx：签名深度（dB）
●τr，x：用于获得签名的参考延迟（ns），x表示最小相位（M）或非最小相位（NM）的衰减。
●如果只有标准化系统参数Kn可用，则可以通过以下公式计算公式（15）中的选择性停机概率：

(15)    

其中：
●T：系统波特率（ns）
●Kn，x：归一化的系统参数，其中x表示最小相位（M）或非最小相位（NM）衰减。

6.多样性技术

有许多技术可以缓解平坦和选择性衰落的影响，其中大多数可以同时缓解这两种情况。 相同的技术通常还可以减轻交叉极化歧视的减少。分集技术包括空间，角度和频率分集。 空间分集有助于消除平面衰落（例如由波束扩展损耗或相对短时延的大气多径引起的衰落）以及频率选择性衰落，而频率分集仅有助于消除频率选择性衰落（例如由表面多径和噪声造成的衰落）。 /或大气多径）。
每当使用空间分集时，还应通过以不同的向上角度倾斜天线来采用角度分集。 角度分集可用于无法实现足够空间分集或降低塔架高度的情况。所有这些技术所提供的改进程度取决于系统分集分支中的信号不相关的程度。
衰落深度A的分集改善因子I定义为：I = p（A）/ pd（A）

其中pd（A）是组合分集信号分支中衰落深度大于A的时间百分比，p（A）是未保护路径的百分比。 数字系统的分集改善因数是由给定的BER有无分集的超出时间之比来定义的。

可以计算由于以下分集技术引起的改进：

●空间多样性。
●频率多样性。
●角度多样性。
●空间和频率分集（两个接收器）
●空间和频率分集（四个接收器）
●详细计算可在[1]中找到。

7.预测总中断
晴空效应造成的总中断概率计算如下：

(16)       

●Pns：由于非选择性晴空衰减而导致的中断概率（第2节）。

●Ps：选择性衰落导致的中断概率（第5节）
●PXP：在晴朗的空气中XPD退化引起的停电概率（第4节）。
●Pd：受保护系统的中断概率（第6节）。

降雨造成的总中断概率是通过选取较大的Prain和PXPR计算得出的。

●Prain：由于雨衰而导致的断电概率（第3节）。

●PXPR：与降雨相关的XPD退化引起的停电概率（第4节）。

晴空影响造成的停机主要取决于性能，而降水造成的停机主要取决于可用性。

8。 参考

[1] ITU-R P.530-13建议书，“设计地面视距系统所需的传播数据和预测方法”，国际电联，瑞士日内瓦，2009年。

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