Потери распространения Земля-Космос
Среды распространения оказывают значительные влияния на проект ссылок Наземного пробела для систем спутниковой связи. Ионосферные эффекты на ссылках Наземного пробела становятся значительными на частотах ниже 1 ГГц. Эффекты неионизированной атмосферы становятся очень важными выше приблизительно 1 ГГц и для низких углов возвышения. ITU-R P.618 [1] рекомендации предсказывает параметры распространения, которые требуются в планировании систем Наземного пробела, действующих или в Земле к пробелу или в направлении пробела к земле. P.618 имеет дело только с эффектами тропосферы, такими как затухание дождя, газообразное затухание, осадки и затухание облака и затухание из-за тропосферной сцинтилляции.
В некоторых случаях вы можете хотеть обеспечить непрерывную, высококачественную передачу речи, данных и телевизионных сигналов. В этих случаях можно использовать p618Config возразите, чтобы смоделировать тропосферные эффекты, такие как затухание дождя, газообразное затухание, облако и затухание вуали и затухание из-за тропосферной сцинтилляции. Можно затем использовать p618PropagationLosses функция, которая инициализирует настройки параметров конфигурации, чтобы вычислить потери распространения Земля-Космос, дискриминацию перекрестной поляризации и температуру шума неба антенны наземной станции.
Проливной дождь вызывает большие значения затухания на ссылке Наземного пробела. Разнообразие сайта позволяет перенаправлению трафика ссылки чередовать Наземные станции, который улучшает системную надежность. Системы разнообразия сайта классифицируются как одна из этих опций.
Сбалансированный: пороги затухания на двух ссылках равны.
Несбалансированный: пороги затухания на двух ссылках не равны.
В случае двух Наземных существующих станций можно использовать p618SiteDiversityConfig возразите, чтобы смоделировать параметры, требуемые для вычисления вероятности отключения электричества, должной литься затуханием. Интенсивный дождь может вызвать большие значения затухания на ссылке Наземного пробела. Затем можно использовать p618SiteDiversityOutage функция, которая инициализирует настройки параметров конфигурации, чтобы вычислить вероятность отключения электричества, должную литься затуханием с разнообразием сайта.
Потери распространения Земля-Космос
Этот пример требует MAT-файлов с цифровыми картами из документов Международного союза электросвязи (ITU). Если файлы не доступны на пути, выполните эти команды, чтобы загрузить и untar MAT-файлы.
if ~exist('ITURDigitalMaps.tar.gz','file') url = 'https://www.mathworks.com/supportfiles/spc/P618/ITURDigitalMaps.tar.gz'; websave('ITURDigitalMaps.tar.gz',url); untar('ITURDigitalMaps.tar.gz'); end
В этом примере показано, как параметрировать и вычислить потери распространения для проекта систем Наземного пробела.
Потери распространения вычисляются p618PropagationLosses функция:
Затухание атмосферными газами
Затухание дождем
Осадки и затухание облака
Затухание из-за тропосферной сцинтилляции
Общее атмосферное затухание
Потери распространения Земля-Космос моделируются, чтобы зависеть от частоты, географического положения и угла возвышения. На основе условий распространения, в углах возвышения выше 10 °, только причина затуханий атмосферными газами, дождем, облаком и тропосферной сцинтилляцией является значительной.
Сконфигурируйте параметры распространения наземного пробела
Создайте объект настройки P.618 по умолчанию. Измените значения свойств, и затем отобразите свойства объектов.
cfg = p618Config; cfg.Frequency = 25e9; % Signal frequency in Hz cfg.ElevationAngle = 45; cfg.Latitude = 30; % North direction cfg.Longitude = 120; % East direction cfg.TotalAnnualExceedance = 0.001; % Time percentage of excess for the total % Attenuation per annum cfg.AntennaEfficiency = 0.65; disp(cfg);
p618Config with properties:
Frequency: 2.5000e+10
ElevationAngle: 45
Latitude: 30
Longitude: 120
GasAnnualExceedance: 1
CloudAnnualExceedance: 1
RainAnnualExceedance: 1
ScintillationAnnualExceedance: 1
TotalAnnualExceedance: 1.0000e-03
PolarizationTiltAngle: 0
AntennaDiameter: 1
AntennaEfficiency: 0.6500
Вычислите потери распространения во время легкого ливня
Найдите потери распространения (pl), дискриминация перекрестной поляризации (xpd), и температура шума неба (tsky) во время легкого ливня 1 мм/час, задавая Наземную высоту станции 0,5 км.
Поля потерь распространения, pl, опишите эти затухания.
Ag: Газообразное затухание (в дБ)Ac: Облако и затухание вуали (в дБ)Ar: Лейтесь затуханием (в дБ)As: Затухание из-за тропосферной сцинтилляции (в дБ)At: Общее атмосферное затухание (в дБ)
[pl,xpd,tsky] = p618PropagationLosses(cfg, ... 'StationHeight',0.5, ... 'WaterVaporDensity',2.8, ... 'TotalColumnarContent',1.4, ... 'RainRate',1)
pl = struct with fields:
Ag: 1.6393
Ac: 1.2010
Ar: 0.0811
As: 0.3010
At: 6.6514
xpd = 73.1657
tsky = 214.6132
Вероятность отключения электричества, должная Литься Затуханием с Разнообразием Сайта
Этот пример требует MAT-файлов с цифровыми картами из документов ITU. Если файлы не доступны на пути, выполните эти команды, чтобы загрузить и untar MAT-файлы.
if ~exist('ITURDigitalMaps.tar.gz','file') url = 'https://www.mathworks.com/supportfiles/spc/P618/ITURDigitalMaps.tar.gz'; websave('ITURDigitalMaps.tar.gz',url); untar('ITURDigitalMaps.tar.gz'); end
В этом примере показано, как вычислить вероятность отключения электричества, должную литься затуханием с разнообразием сайта.
p618SiteDiversityOutage функция применяется к несбалансированным и сбалансированным системам и вычисляет объединенную вероятность чрезмерных порогов затухания.
Сконфигурируйте параметры разнообразия сайта P.618
Создайте объект настройки разнообразия сайта P.618 по умолчанию. Измените значения свойств, и затем отобразите свойства объектов.
cfgSD = p618SiteDiversityConfig; cfgSD.Frequency = 25e9; % Signal frequency in Hz cfgSD.Latitude = [30 60]; % North direction cfgSD.Longitude = [120 150]; % East direction cfgSD.PolarizationTiltAngle = [-90 90]; cfgSD.AttenuationThreshold = [7 7]; % Attenuation threshold on the two links cfgSD.SiteDistance = 50; % Separation between the two sites disp(cfgSD);
p618SiteDiversityConfig with properties:
Frequency: 2.5000e+10
ElevationAngle: [52.4099 52.4852]
Latitude: [30 60]
Longitude: [120 150]
PolarizationTiltAngle: [-90 90]
SiteDistance: 50
AttenuationThreshold: [7 7]
Вычислите вероятность отключения электричества
Вычислите вероятность отключения электричества, должную литься затуханием для заданной настройки разнообразия сайта.
outage = p618SiteDiversityOutage(cfgSD, ... 'RainAnnualExceedances',[0.01 0.01 0.03 0.05 0.1 0.2], ... 'RainProbability1',0.3, ... 'RainProbability2',0.4); disp(outage);
0.0030
Затухание из-за Атмосферных Газов
Этот пример требует MAT-файлов с цифровыми картами из документов ITU. Если файлы не доступны на пути, выполните эти команды, чтобы загрузить и untar MAT-файлы.
if ~exist('ITURDigitalMaps.tar.gz','file') url = 'https://www.mathworks.com/supportfiles/spc/P618/ITURDigitalMaps.tar.gz'; websave('ITURDigitalMaps.tar.gz',url); untar('ITURDigitalMaps.tar.gz'); end
В этом примере показано, как вычислить газообразное затухание для заданной области частот при разработке систем Наземного пробела.
Газообразное затухание моделируется, чтобы зависеть от частоты сигнала, угла возвышения, Наземной высоты станции и плотности водяного пара. На основе условий распространения газообразные затухания могут быть значительными с частотами выше 10 ГГц и пропущенные на частотах ниже 10 ГГц.
Сконфигурируйте параметры распространения P.618
Создайте объект настройки P.618 по умолчанию. Измените значения свойств, и затем отобразите свойства объектов.
cfg = p618Config; cfg.Latitude = 51.5; % North direction cfg.Longitude = -0.14; % West direction cfg.GasAnnualExceedance = 10; % Time percentange of excess for the gaseous attenuation per annum cfg.ElevationAngle = 31.076;
Установите частотный диапазон сигнала на интервал от 5 до 55 ГГц.
freq_range = 5e9:1e9:55e9;
Вычислите газообразное затухание
Вычислите затухание из-за атмосферных газов для заданных параметров конфигурации.
gaseous_attenuation = zeros(size(freq_range)); for n = 1:numel(freq_range) cfg.Frequency = freq_range(n); pl = p618PropagationLosses(cfg, ... 'StationHeight',0.031, ... 'Temperature',283.6, ... 'Pressure',1009.48, ... 'WaterVaporDensity',13.79); gaseous_attenuation(n) = pl.Ag; end
Постройте газообразное затухание
На логарифмическом масштабе постройте газообразные затухания для данной области значений частот.
loglog(freq_range,gaseous_attenuation); grid on; xlabel('Signal Frequency (Hz)'); ylabel('Gaseous Attenuation (dB)'); title('Gaseous Attenuation for Specified Range of Frequencies');
Потери распространения для заданной области угла возвышения
Этот пример требует MAT-файлов с цифровыми картами из документов ITU. Если файлы не доступны на пути, выполните эти команды, чтобы загрузить и untar MAT-файлы.
if ~exist('ITURDigitalMaps.tar.gz','file') url = 'https://www.mathworks.com/supportfiles/spc/P618/ITURDigitalMaps.tar.gz'; websave('ITURDigitalMaps.tar.gz',url); untar('ITURDigitalMaps.tar.gz'); end
В этом примере показано, как параметрировать и вычислить потери распространения Земля-Космос для заданной области углов возвышения при разработке систем Наземного пробела.
Сконфигурируйте параметры распространения P.618
Создайте объект настройки P.618 по умолчанию. Измените значения свойств, и затем отобразите свойства объектов.
cfg = p618Config; cfg.Frequency = 14.25e9; % Signal frequency in Hz cfg.Latitude = 51.5; % North direction cfg.Longitude = -0.14; % West direction
Установите область значений угла возвышения на интервал от 5 до 90 градусов.
elev_range = 5:5:90;
Вычислите потери распространения Земля-Космос
Вычислите потери распространения Земля-Космос для заданных параметров конфигурации.
elevation_angle = size(elev_range); gaseous_attenuation = zeros(elevation_angle); cloud_attenuation = zeros(elevation_angle); rain_attenuation = zeros(elevation_angle); scintillation_attenuation = zeros(elevation_angle); total_attenuation = zeros(elevation_angle); for n = 1:numel(elev_range) cfg.ElevationAngle = elev_range(n); pl = p618PropagationLosses(cfg, ... 'StationHeight',0.031, ... 'Temperature',283.6, ... 'Pressure',1009.48, ... 'WaterVaporDensity',13.79); gaseous_attenuation(n) = pl.Ag; cloud_attenuation(n) = pl.Ac; rain_attenuation(n) = pl.Ar; scintillation_attenuation(n) = pl.As; total_attenuation(n) = pl.At; end
Постройте потери распространения Земля-Космос
Постройте различные потери распространения (в дБ) для заданной области углов возвышения.
plot(elev_range,gaseous_attenuation,'--'); hold on; plot(elev_range,cloud_attenuation,'--'); hold on; plot(elev_range,rain_attenuation,'--'); hold on; plot(elev_range,scintillation_attenuation,'--'); hold on; plot(elev_range,total_attenuation); legend('Gaseous','Cloud','Rain','Scintillation','Total'); grid on; xlabel('Elevation Angle (degrees)'); ylabel('Attenuation (dB)'); title('Earth-Space Propagation Losses Versus Elevation Angle');
Потери распространения с процентом времени Exceedance
Этот пример требует MAT-файлов с цифровыми картами из документов ITU. Если файлы не доступны на пути, выполните эти команды, чтобы загрузить и untar MAT-файлы.
if ~exist('ITURDigitalMaps.tar.gz','file') url = 'https://www.mathworks.com/supportfiles/spc/P618/ITURDigitalMaps.tar.gz'; websave('ITURDigitalMaps.tar.gz',url); untar('ITURDigitalMaps.tar.gz'); end
В этом примере показано, как параметрировать и вычислить потери распространения Земля-Космос, когда процент значения затухания времени превышен при разработке систем Наземного пробела.
Сконфигурируйте параметры распространения наземного пробела
Создайте объект настройки P.618. Измените значения свойств, и затем отобразите свойства объектов.
cfg = p618Config; cfg.Frequency = 19.5e9; % Signal frequency in Hz cfg.ElevationAngle = 36.6142654; cfg.Latitude = 46.2208; % North direction cfg.Longitude = 6.137; % East direction cfg.AntennaDiameter = 1.2; cfg.AntennaEfficiency = 0.65;
Установите процент времени избытка для газообразного затухания, затухания облака, затухания дождя, сцинтилляции и общего атмосферного затухания.
annual_exceedance =[5 3 2 1 0.5 0.3 0.2 0.1 0.05 0.03 0.02 0.01 0.005 0.003 0.002 0.001];
Вычислите потери распространения Земля-Космос
Вычислите потери распространения Земля-Космос для заданных параметров конфигурации.
excess=size(annual_exceedance); gaseous_attenuation = zeros(excess); cloud_attenuation = zeros(excess); rain_attenuation = zeros(excess); scintillation=zeros(excess); total_attenuation = zeros(excess); for n = 1:numel(annual_exceedance) exceedance_value = annual_exceedance(n); cfg.GasAnnualExceedance = max(exceedance_value,0.1); % Supported range is 0.1% to 99% cfg.CloudAnnualExceedance = max(exceedance_value,0.1); % Supported range is 0.1% to 99% cfg.RainAnnualExceedance = exceedance_value; % Supported range is 0.001% to 5% cfg.ScintillationAnnualExceedance = max(exceedance_value,0.01); % Supported range is 0.01% to 5% cfg.TotalAnnualExceedance = exceedance_value; % Supported range is 0.001% to 50% pl = p618PropagationLosses(cfg,'StationHeight',0.412); gaseous_attenuation(n) = pl.Ag; cloud_attenuation(n) = pl.Ac; rain_attenuation(n) = pl.Ar; scintillation(n) = pl.As; total_attenuation(n) = pl.At; end
Постройте потери распространения Земля-Космос
Постройте различные потери распространения (в дБ), когда процент значения затухания времени будет превышен.
loglog(annual_exceedance,gaseous_attenuation,'--'); hold on; loglog(annual_exceedance,cloud_attenuation,'--'); hold on; loglog(annual_exceedance,rain_attenuation,'--'); hold on; loglog(annual_exceedance,scintillation,'--'); hold on; loglog(annual_exceedance,total_attenuation); legend('Gaseous','Cloud','Rain','Scintillation','Total'); grid on; xlabel('Exceedance Probability (%)'); ylabel('Attenuation (dB)'); title('Atmospheric Losses for Time Percentage of Excess per Annum');
Ссылки
[1] Международный союз электросвязи, рекомендация P.618 (12/2017) ITU-R
[2] Международный союз электросвязи, рекомендация P.676 (08/2019) ITU-R
[3] Международный союз электросвязи, рекомендация P.1511 (08/2019) ITU-R
[4] Международный союз электросвязи, рекомендация P.1510 (06/2017) ITU-R
[5] Международный союз электросвязи, рекомендация P.835 (12/2017) ITU-R
[6] Международный союз электросвязи, рекомендация P.836 (12/2017) ITU-R
[7] Международный союз электросвязи, рекомендация P.840 (08/2019) ITU-R
[8] Международный союз электросвязи, рекомендация P.837 (06/2017) ITU-R
[9] Международный союз электросвязи, рекомендация P.453 (08/2019) ITU-R
[10] Международный союз электросвязи, рекомендация P.839 (09/2013) ITU-R
[11] Международный союз электросвязи, рекомендация P.838 (03/2005) ITU-R
[12] Примеры валидации для Исследовательской группы 3 метода предсказания распространения Наземного Пробела, Версия: 5.0 (P), Исследовательские группы Радиосвязи ITU.