비 페이드

Rain fade

레인 페이드란 주로 대기 중의 비, 눈 또는 얼음으로 마이크로파 무선 주파수(RF) 신호를 흡수하는 것과 특히 11 GHz 이상의 주파수에서 발생하는 손실을 말한다. 또한 폭풍전선의 선두 가장자리의 전자파 간섭에 의해 발생하는 신호의 저하를 가리킨다. 레인 페이드 현상은 업링크 또는 다운링크 위치에서의 강수에 의해 발생할 수 있다. 특히 위성 접시의 외관각이 낮을 경우 신호가 수마일 떨어진 강수량을 통과할 수 있기 때문에 비가 내릴 필요는 없다. 레인 페이드 또는 위성 신호 감쇠의 5% ~ 20%는 업링크 또는 다운링크 안테나 반사기, 라돔 또는 피드 경음기의 비, 눈 또는 얼음으로 인해 발생할 수 있다. 레인 페이드(Rain pade)는 위성 업링크나 다운링크에 국한되지 않는데, 이는 지상 지점간 마이크로파 링크(지구 표면에 있는 링크)에도 영향을 미칠 수 있기 때문이다.

빗방울은 일반적으로 실험적으로 추정되며 또한 빗방울의 산란 이론을 사용하여 이론적으로 계산할 수 있다. 빗방울 크기 분포(DSD)는 빗방울 특성 연구에 중요한 고려사항이다.[1] 감마 함수, 대수 정규 또는 지수 형식과 같은 다양한 수학 형식이 DSD를 모델링하는 데 일반적으로 사용된다. 점 일치 또는 t-매트릭스 접근방식이 있는 미에 또는 레일리 산란 이론은 산란 단면 및 특정 우량 감쇠 계산에 사용된다. 비는 시공간에서 모두 비균질적인 과정이기 때문에 특정한 감쇠는 위치, 시간, 비의 종류에 따라 다르다.

총 강우량 감쇠는 또한 우원의 공간 구조에 따라 달라진다. 수평은 물론 수직으로 비가 다시 확장될 경우 비의 종류와 위치에 따라 달라진다. 수직 강우 부위의 한계는 보통 0˚ 이소름과 일치한다고 가정하며, 빗 높이라고 부른다. 용융층 높이는 강우 영역의 한계로도 사용되며 레이더 반사율의 밝은 밴드 시그니처로부터 추정할 수 있다.[2] 수평적 강우 구조는 우세포라고 불리는 세포 형태를 가지고 있는 것으로 가정한다. 레인 셀 크기는 수백 미터에서 수 킬로미터까지 다양하며 비의 종류와 위치에 따라 달라질 수 있다. 최근 열대우에서 매우 작은 크기의 우세포가 관찰되고 있다.[3]

우천 퇴화의 영향을 극복할 수 있는 가능한 방법으로는 정상 기상 조건에서 사이트 다양성, 업링크 전력 제어, 가변 속도 인코딩 및 요청 크기보다 큰 수신 안테나가 있다.

업링크 전원 제어

위성 통신에서 레인 페이드 효과를 보상하는 가장 간단한 방법은 전송 강도를 높이는 것이다: 이 동적 페이드 대책을 업링크 전력 제어(UPC)라고 한다. 좀 더 최근까지 업링크 전력 제어는 더 강력한 송신기, 즉 보통 더 낮은 레벨에서 실행될 수 있고 명령 시 전력 레벨에서 (자동으로) 증가될 수 있기 때문에 사용이 제한적이었다. 또한 업링크 전력 제어는 송신 증폭기를 압축하지 않고는 매우 큰 신호 여백을 제공할 수 없었다. 트랜스폰더 포화를 방지하기 위한 자동 제어를 제공하는 첨단 업링크 전력 제어 시스템과 결합된 현대식 증폭기는 업링크 전력 제어 시스템을 위성 신호에서 비가 희미해지는 효과적이고 저렴하며 쉬운 해결책으로 만든다.

병렬 페일오버 링크

11GHz ~ 80GHz 범위의 지상 지점 간 마이크로파 시스템에서는 레인 페이드 Prone 높은 대역폭 연결과 함께 병렬 백업 링크를 설치할 수 있다. 이 약정에서 80 GHz 1 Gbit/s 전이중 마이크로파 브리지와 같은 1차 연결은 1년 동안 99.9%의 가용률을 갖는 것으로 계산할 수 있다. 계산된 99.9%의 가용률은 폭풍의 최고봉이 그 지역을 지나갈 때 연 10시간 이상 누적된 시간 동안 연결이 끊어질 수 있다는 것을 의미한다. 5.8GHz 기반 100Mbit/s 브리지와 같은 2차 하부 대역폭 링크는 기본 링크와 병렬로 설치될 수 있으며, 양 끝에 있는 라우터가 기본 1Gbit/s 링크가 우천 페이드로 인해 다운되었을 때 100Mbit/s 브리지에 대한 자동 페일오버를 제어한다. 이 배치를 사용하면 1년 동안 99.99%의 가동 시간을 요구하는 단일 링크로 서비스될 수 있는 것보다 훨씬 더 멀리 떨어진 서비스 위치에 고주파수 지점 간 링크(23GHz+)를 설치할 수 있다.

CCIR 보간식

CCIR 보간 공식을 사용하여 특정 위치에서 누적 감쇠 분포를 추정할 수 있다.[4]

Ap001 = 0.12p−(0.546 − 0.0043 log10 p).

여기서 A는p 시간의 p 퍼센트에 대해 초과한 dB의 감쇠이고 A는001 시간의 0.01%에 대해 초과한 감쇠다.

ITU-R 주파수 스케일링 공식

ITU-R에 따르면,[5] 빗물 감쇠 통계는 공식에 의해 7 - 55 GHz 범위에서 주파수 확장이 가능하다.

어디에

그리고 f는 GHz의 주파수다.

참고 항목

참조

  1. ^ Das, Saurabh; Maitra, Animesh; Shukla, Ashish K. (2010). "PIER B Online - Rain Attenuation Modeling in the 10-100 GHz Frequency Using Drop Size Distributions for Different Climatic Zones in Tropical India". Progress in Electromagnetics Research B. 25: 211–224. doi:10.2528/PIERB10072707.
  2. ^ Das, Saurabh; Maitra, Animesh; Shukla, Ashish K. (2011-07-01). "Melting layer characteristics at different climatic conditions in the Indian region: Ground based measurements and satellite observations". Atmospheric Research. 101 (1–2): 78–83. Bibcode:2011AtmRe.101...78D. doi:10.1016/j.atmosres.2011.01.013.
  3. ^ Shukla, Ashish K.; Roy, Bijoy; Das, Saurabh; Charania, A. R.; Kavaiya, K. S.; Bandyopadhyay, Kalyan; Dasgupta, K. S. (2010-02-01). "Micro rain cell measurements in tropical India for site diversity fade mitigation estimation". Radio Science. 45 (1): RS1002. Bibcode:2010RaSc...45.1002S. doi:10.1029/2008RS004093. ISSN 1944-799X.
  4. ^ CCIR [1990] 보고서 564-4 "지구 공간 통신 시스템에 필요한 제안 자료 및 예측 방법"
  5. ^ ITU-R, Rec. P.618-10, 2009년 권고안 "지구공간 통신시스템 설계에 필요한 제안자료 및 예측방법"