"Αρχιμήδης - Ενίσχυση ερευνητικών ομάδων στα Τ.Ε.Ι " του Β Ε.Π.Ε.Α.Ε.Κ.- Γ Κ.Π.Σ

"Αρχιμήδης - Ενίσχυση ερευνητικών ομάδων στα Τ.Ε.Ι " του Β Ε.Π.Ε.Α.Ε.Κ.- Γ Κ.Π.Σ Ενέργεια 2.2.3 ζ, Υποέργο 6, "Ακριβής χαρακτηρισμός του μέσου διάδοσης στην Ελληνική επικράτεια σε χιλιοστομετρικά μήκη κύματος από δεδομένα τοπικής κλιματολογίας, προσδιορισμός της επίδρασης της ατμόσφαιρας σε ασύρματα συστήματα επικοινωνιών και αξιολόγηση στατικών και δυναμικών τεχνικών για την βελτίωση της απόδοσής των". ΠΕ4: Προσδιορισμός του κέρδους διαφορικής προστασίας ασύρματων συστημάτων και διερεύνηση προσαρμοζόμενων δυναμικών τεχνικών καταπολέμησης των επιπτώσεων των παραγόντων διάδοσης. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Αναστάσιος Παπατσώρης Δεκέμβριος 2007

1-2

1 Διαφορική προστασία ασύρματων συστημάτων... 1-5 1.1 Εισαγωγή... 1-5 1.2 Συστήματα διαφορικής λήψεως... 1-6 2 Διαφορική λήψη για επίγεια συστήματα... 2-9 2.1 Εφαρμογή τεχνικών διαφορικής προστασίας...2-9 2.2 Απόσταση διαχωρισμού κεραιών σε συστήματα με χωρική διαφορική λήψη...2-11 2.3 Διαχωρισμός γωνίας σε διαφορικά συστήματα γωνίας και συνδυασμένα διαφορικά συστήματα χώρου/γωνίας... 2-16 2.4 Διαχωρισμός συχνότητας σε συστήματα διαφορικής λήψης συχνότητας... 2-18 2.5 Βελτίωση διαφορικής λήψης χώρου σε συστήματα στενής ζώνης2-21 2.6 Τεχνικές διαφορικής προστασίας σε ψηφιακά συστήματα...2-22 2.6.1 Πρόβλεψη μη διαθεσιμότητας χρησιμοποιώντας διαφορική λήψη χώρου...2-22 2.6.2 Πρόβλεψη μη διαθεσιμότητας χρησιμοποιώντας διαφορική λήψη συχνότητας...2-24 2.6.3 Πρόβλεψη μη διαθεσιμότητας χρησιμοποιώντας διαφορική λήψη γωνίας...2-25 2.6.4 Πρόβλεψη μη διαθεσιμότητας χρησιμοποιώντας διαφορική λήψη χώρου και συχνότητας (δύο δέκτες)...2-27 2.6.5 Πρόβλεψη μη διαθεσιμότητας χρησιμοποιώντας διαφορική λήψη χώρου και συχνότητας (τέσσερις δέκτες)...2-27 2.7 Εκτίμηση συνολικής μη διαθεσιμότητας...2-28 2.8 Απόσβεση βροχής σε δίκτυα πολλαπλών ραδιοβημάτων...2-29 2.8.1 Μήκος μεμονωμένων ραδιοβημάτων σε ένα διαδοχικό δίκτυο.2-30 2.8.2 Συσχετισμένη κατακρήμνιση σε ραδιοβήματα διαδοχικού δικτύου 2-30 2.8.3 Αποτελέσματα για την Ελληνική Επικράτεια...2-35 3 Διαφορική λήψη για δορυφορικά συστήματα... 3-37 3.1 Διαφορική λήψη θέσης... 3-37 3.1.1 Πρόβλεψη της πιθανότητας μη διαθεσιμότητας λόγω απόσβεσης βροχής με διαφορική λήψη θέσης...3-38 3.1.2 Κέρδος διαφορικής λήψης...3-40 3.1.3 Αποτελέσματα για την Ελληνική Επικράτεια...3-42 4 Αναφορές 4-43 1-3

1-4

1 Διαφορική προστασία ασύρματων συστημάτων 1.1 Εισαγωγή Μετά τον ακριβή χαρακτηρισμό του μέσου διάδοσης στην Ελληνική Επικράτεια, θα συζητηθούν συνήθεις τεχνικές διαφορικής προστασίας (χώρου, γωνίας, συχνότητας ή συνδυασμοί αυτών), αναφορικά στην βελτίωση της απόδοσης ασύρματων συστημάτων. Θα παρουσιαστεί κατάλληλη μεθοδολογία για τον υπολογισμό του διαφορικού κέρδους για τυπικές εφαρμογές στις επίγειες (fixed links, LMDS, MVDS) και δορυφορικές επικοινωνίες (VSAT star and meshed networks, feeder links). Καθότι κύριος στόχος του ερευνητικού έργου ήταν ο γεωγραφικός χαρακτηρισμός του μέσου διάδοσης στην Ελληνική Επικράτεια από δεδομένα τοπικής κλιματολογίας, έμφαση θα δοθεί στα επίγεια συστήματα δικτύων διαδοχικών ζεύξεων που καταλαμβάνουν μεγάλη γεωγραφική έκταση. Επίσης, στόχος του Πακέτου Εργασίας 4 (ΠΕ4) είναι και η διερεύνηση προσαρμοζόμενων δυναμικών τεχνικών, όπως και συνδυασμών αυτών με τεχνικές διαφορικής προστασίας για την καταπολέμηση των επιπτώσεων των παραγόντων διάδοσης στην επίγεια και δορυφoρική σταθερή υπηρεσία στα γεωγραφικά όρια της χώρας μας. Καθότι κύριος στόχος του ερευνητικού έργου ήταν ο γεωγραφικός χαρακτηρισμός του μέσου διάδοσης στην Ελληνική Επικράτεια από δεδομένα τοπικής κλιματολογίας, έμφαση θα δοθεί στα επίγεια συστήματα δικτύων διαδοχικών ζεύξεων που καταλαμβάνουν μεγάλη γεωγραφική έκταση, διότι στα συστήματα αυτά η διαφορετικότητα της τοπικής κλιματολογίας επηρεάζει σημαντικά τους προϋπολογισμούς ζεύξης. Αντίστοιχα, θα εξετάσουμε και θα αξιολογήσουμε τεχνικές διαφορικής προστασίας για δορυφορικά συστήματα που έχουν εγκατασταθεί ή πρόκειται να εγκατασταθούν στην χώρα μας. 1-5

1.2 Συστήματα διαφορικής λήψεως Με τον όρο συστήματα διαφορικής λήψεως, αναφερόμαστε σε συστήματα που λειτουργούν με τέτοιο τρόπο, ώστε να εξασφαλίζεται ταυτόχρονα η διαθεσιμότητα δύο ή περισσοτέρων δειγμάτων του επιθυμητού σήματος, τα οποία δείγματα έχουν την σημαντική ιδιότητα να είναι μεταξύ τους στατιστικά ανεξάρτητα. Η τεχνική αυτή χρησιμοποιείται ευρύτατα στην αντιμετώπιση των βαθέων διαλείψεων που παρουσιάζονται στη διάδοση. Δύο από τις πιο διαδεδομένες μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την υλοποίηση της διαφορικής λήψεως είναι η διαφορική λήψη συχνότητας (frequency diversity) και η διαφορική λήψη χώρου (site or space diversity). Στη διαφορική λήψη συχνότητας η ίδια πληροφορία μεταδίδεται σε περισσότερα από ένα ραδιο-κανάλια. Στην χωρική διαφορική λήψη, το σήμα φθάνει στο δέκτη δια μέσου περισσοτέρων της μιας διαδρομής μεταξύ των κεραιών μετάδοσης και λήψης. Η διαφορική λήψη συχνότητας εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι η πληροφορία μεταδίδεται ταυτόχρονα για το ίδιο σύστημα σε δύο ή περισσότερες συχνότητες που απέχουν αρκετά μεταξύ τους ώστε η συσχέτιση μεταξύ των αποσβέσεων των λαμβανομένων χωριστά σημάτων να είναι πολύ μικρή, ανεξάρτητα του μηχανισμού διαλείψεων. Στην περίπτωση που η ίδια πληροφορία μεταδίδεται σε δύο ή περισσότερες φέρουσες της ίδιας συχνότητας με τέτοιο τρόπο ώστε οι δίοδοι εκπομπής να είναι επαρκώς χωρισμένοι στον χώρο, τότε τα λαμβανόμενα σήματα έχουν στατιστικά ασυσχέτιστες διαλείψεις. Αυτή η τεχνική αντιμετώπισης διαλείψεων ονομάζεται διαφορική λήψη χώρου. Οι μέθοδοι υλοποίησης της χωρικής διαφορικής προστασίας χρήζουν ιδιαίτερης περιγραφής ανάλογα με το περιβάλλον διάδοσης στο οποίο εφαρμόζονται. Δια-οριζοντικά συστήματα συνήθως χρησιμοποιούν διαφορική προστασία τόσο στην πλευρά του πομπού, όσο και του δέκτη. Χρησιμοποιούν διαφορική προστασία πολλαπλής τάξης με πλήρη τρισδιάστατη ευελιξία στην τοποθέτηση των κεραιών και μερικές φορές 1-6

χρησιμοποιούν και διαφορική προστασία γωνίας στην οποία πολλαπλές δέσμες ή κατευθυντικοί λοβοί παράγονται από μια μόνο κεραία. Η διαφορική προστασία γωνίας εξασφαλίζει σχετικά ασυσχέτιστες εκδόσεις του σήματος, εκμεταλλευόμενη τις παραλλαγές της γωνίας άφιξης της σκεδαζόμενης ενέργειας στο δέκτη. Στην περίπτωση ζεύξεων οπτικής επαφής, η διαφορική λήψη χώρου υλοποιείται συνήθως χρησιμοποιώντας δύο κεραίες στο δέκτη με αρκετή απόσταση μεταξύ τους κατά την κάθετη διεύθυνση, ώστε να διασφαλιστεί ότι οι επιπτώσεις λόγω εξασθένησης πολυόδευσης είναι επαρκώς ασυσχέτιστες. Στην περίπτωση αυτή ως επιπτώσεις εννοούνται η αλλοίωση του σήματος και η απώλεια της ισχύος του σήματος. Ο προβληματισμός για την επίδοση ψηφιακών ραδιοζεύξεων, για τις οποίες η αλλοίωση του σήματος είναι η κυριαρχούσα επίπτωση διάδοσης, είχε ως αποτέλεσμα στην εισαγωγή μεθόδων διαφορικής προστασίας που βασίζονται στη μη ομοιογενή δομή του προσπίπτοντος ηλεκτρομαγνητικού κύματος κοντά στην κεραία κύριας λήψης για την αποσυσχέτιση των επιπτώσεων στο σήμα, αντί να βασίζονται παραδοσιακά στη μεγάλη απόσταση μεταξύ διαφορετικών κεραιών λήψης. Σε αυτές τις μεθόδους, που ονομάζονται διαφορική λήψη διαγράμματος ακτινοβολίας ή γωνίας, το διαφορικό σήμα λαμβάνεται από μια δεύτερη κεραία ή δέσμη που έχει διαφορετικό διάγραμμα ακτινοβολίας ή γωνία εύρους δέσμης κατά την κάθετη διεύθυνση και/ή σκοπευτική γωνία ανύψωσης. Αυτές οι μέθοδοι διαφορικής λήψης, οι οποίες μπορούν να υλοποιηθούν με κεραίες που ευρίσκονται στο ίδιο ή περίπου στο ίδιο ύψος, ή με πολλαπλές τροφοδοσίες εντός της ίδιας κεραίας, επιτρέπουν την υλοποίηση διαφορικής προστασίας σε ένα υφιστάμενο ραδιοκυματικό βήμα χωρίς να απαιτείται επέκταση του πυργίσκου/ιστού στήριξης προκειμένου να εξασφαλιστεί διάκενο διαδρομής για διαφορική λήψη. Σε ορισμένες σπουδές επιχειρείται ο διαχωρισμός των όρων διαφορική λήψη διαγράμματος ακτινοβολίας και διαφορική λήψη γωνίας, αλλά πολύ συχνά στην επιστημονική βιβλιογραφία οι δύο όροι χρησιμοποιούνται εναλλάξιμα. 1-7

Είναι φανερό, ότι από τη στιγμή που κάθε σύστημα διαφορικής προστασίας εξαρτάται από τη συσχέτιση των επιπτώσεων στα σήματα, οι μετατοπίσεις στο χώρο, στις γωνίες σκόπευσης και στη συχνότητα είναι θεμελιώδους σημασίας για τον καθορισμό της απόδοσης ενός συστήματος. 1-8

2 Διαφορική λήψη για επίγεια συστήματα Για τις περιοχές συχνότητας που αφορούν στα μικροκυματικά συστήματα, δύο είναι οι κύριοι μηχανισμοί διαλείψεων: α) Η διάδοση μέσω πολλαπλών οδεύσεων (multipath propagation) που αναφέρεται στην κατώτερη περιοχή του φάσματος των μικροκυμάτων, και β) Οι ατμοσφαιρικές κατακρημνίσεις και ιδίως η βροχή για συχνότητες άνω των 10 GHz, που αποτελούν και αντικείμενο του παρόντος ερευνητικού έργου. Έτσι, παρακάτω θα συζητηθεί η εφαρμογή τεχνικών διαφορικής λήψης στα πλαίσια της σταθερής υπηρεσίας ξηράς, και ειδικότερα αναφορικά σε ζεύξεις πολλαπλών ραδιοβημάτων (multiple hops), οι οποίες εκτείνονται σε μεγάλες συνήθως αποστάσεις. Υφιστάμενα συστήματα χρησιμοποιούν διαφορική λήψη χώρου, γωνίας και συχνότητας, είτε αποκλειστικά είτε σε συνδυασμούς των παραπάνω προκειμένου να εξασφαλίσουν στατιστικά ασυσχέτιστες εκδόσεις του μεταδιδόμενου σήματος. 2.1 Εφαρμογή τεχνικών διαφορικής προστασίας Όπως έχουμε ήδη πει οι τεχνικές διαφορικής προστασίας περιλαμβάνουν διαφορική λήψη χώρου, γωνίας και συχνότητας. Στην ενότητα αυτή θα δοθούν οδηγίες για την εφαρμογή των τεχνικών διαφορικής προστασίας και παράλληλα θα αναπτυχθεί η μεθοδολογία προσδιορισμού του διαφορικού κέρδους συστημάτων της σταθερής υπηρεσίας ξηράς που αφορούν σε μικροκυματικές ζεύξεις μονού ραδιοβήματος και είναι εγκατεστημένα ή πρόκειται να εγκατασταθούν στη χώρα μας. Καθότι κανένας τηλεπικοινωνιακός πάροχος στη χώρα μας δε διατηρεί αρχείο με τα στατιστικά στοιχεία διαθεσιμότητας των μικροκυματικών του ζεύξεων, δεν κατέστη δυνατή η σύγκριση της παρακάτω αναπτυχθείσας μεθοδολογίας με πειραματικά δεδομένα. Ίσως, η παρακολούθηση σχετικών παραμέτρων μικροκυματικών ζεύξεων στη χώρα μας και η στατιστική ανάλυσή τους, με σκοπό την επαλήθευση και προσαρμογή των μεθόδων που περιγράφονται στην ενότητα αυτή, να αποτελεί αντικείμενο νέου ερευνητικού έργου. 2-9

Κατά κανόνα, η διαφορική λήψη συχνότητας θα πρέπει να αποφεύγεται προς όφελος της διαφορικής λήψης χώρου ή γωνίας, ή συνδυασμού αυτών. Αυτό δεν είναι προτιμητέο μόνον διότι το φάσμα ραδιοσυχνοτήτων χρησιμοποιείται πιο αποτελεσματικά με αυτόν τον τρόπο, αλλά και γιατί οι τεχνικές αυτές είναι ενδογενώς ανώτερες. Πιο συγκεκριμένα, η διαφορική λήψη χώρου βοηθά στην καταπολέμηση της επίπεδης εξασθένησης (όπως αυτή που προκαλείται από την απώλεια διάχυσης δέσμης, και όχι από ατμοσφαιρική πολυόδευση με μικρή σχετικά καθυστέρηση), όπως επίσης και στην από συχνότητα εξαρτώμενη επίπεδη εξασθένηση, ενώ η διαφορική λήψη συχνότητας βοηθά μόνο στην καταπολέμηση της από συχνότητα εξαρτώμενης επίπεδης εξασθένησης (όπως αυτή που προκαλείται από επιφανειακή πολυόδευση ή/και ατμοσφαιρική πολυόδευση). Η διαφορική λήψη συχνότητας θα πρέπει να αποφεύγεται οποτεδήποτε δυνατόν, έτσι ώστε να εξοικονομείται το πολύτιμο φάσμα ραδιοσυχνοτήτων. Όποτε δε χρησιμοποιείται διαφορική λήψη χώρου, θα πρέπει να χρησιμοποιείται και διαφορική λήψη γωνίας στρέφοντας τις κεραίες προς διαφορετικές γωνίες κατά την κάθετη κατεύθυνση και με φορά προς τα επάνω. Η διαφορική λήψη γωνίας μπορεί να υιοθετηθεί και σε περιπτώσεις όπου η διαφορική λήψη χώρου δεν επαρκεί, ή επιθυμούμε να ελαττώσουμε το ύψος των πυργίσκων/ιστών των κεραιών. Ο βαθμός βελτίωσης που εξασφαλίζεται από την υιοθέτηση αυτών των τεχνικών εξαρτάται από το βαθμό στον οποίο τα σήματα στους διαφορικούς κλάδους είναι ασυσχέτιστα. Για αναλογικά συστήματα στενής ζώνης, είναι αρκετό να προσδιορίσουμε την βελτίωση στη στατιστική του βάθους κατακρήμνισης σε μια συγκεκριμένη συχνότητα. Για ευρυζωνικά ψηφιακά συστήματα, ο βαθμός βελτίωσης (ή ισοδύναμα, το διαφορικό κέρδος) εξαρτάται επίσης και από τη στατιστική της αλλοίωσης εντός του εύρους ζώνης λειτουργίας. Ο παράγοντας βελτίωσης διαφορικής λήψης, I, για βάθος κατακρήμνισης A, ορίζεται ως: 2-10

I = p ( A ) / p d ( A ) (2.1) όπου p d (A) είναι το ποσοστό του χρόνου στον συνδυασμένο κλάδο διαφορικής λήψης με βάθος κατακρήμνισης μεγαλύτερο από A και p(a) είναι το αντίστοιχο ποσοστό για την απροστάτευτη ζεύξη. Ο παράγοντας βελτίωσης για ψηφιακά συστήματα ορίζεται ως το πηλίκο των χρόνων υπέρβασης για δεδομένο ποσοστό και ρυθμό εμφάνισης σφαλμάτων BER με και χωρίς διαφορική λήψη. 2.2 Απόσταση διαχωρισμού κεραιών σε συστήματα με χωρική διαφορική λήψη Η κατάλληλη απόσταση διαχωρισμού των κεραιών σε συστήματα διαφορικής λήψης χώρου καθορίζεται από τρεις παράγοντες: από την ανάγκη να διατηρηθεί η καθαρότητα (clearance) της χαμηλότερης κεραίας όσο το δυνατόν χαμηλά, έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθεί το ενδεχόμενο της επιφανειακής κατακρήμνισης πολυόδευσης από την ανάγκη να επιτευχθεί ένας συγκεκριμένος παράγοντας βελτίωσης διαφορικής χωρικής λήψης από την ανάγκη να ελαχιστοποιηθεί το ενδεχόμενο το σήμα στην κεραία διαφορικής λήψης να εξασθενήσει λόγω επιφανειακής πολυόδευσης όταν το σήμα στην άλλη κεραία εξασθενεί. Η διαδικασία για τον υπολογισμό της απόστασης διαχωρισμού βήμα προς βήμα έχει ως εξής: Βήματα 1-4: Εφαρμογή των βημάτων 1-4 της παραγράφου 6.1.2.3 της Σύστασης ITU-R P.530-12 για να διαπιστωθεί εάν: υπάρχουν περιοχές για τις οποίες η κατοπτρική ανάκλαση είναι σημαντική και αν 2-11

διαφορική λήψη χώρου είναι απαραίτητη για την καταπολέμηση κατακρημνίσεων επιφανειακής πολυόδευσης. (Για την περίπτωση ζεύξεων δύο ραδιοβημάτων, όπου ένας ή περισσότεροι ανακλαστήρες ευρίσκονται σε κοντινή απόσταση ο ένας από τον άλλο, συνίσταται ότι κάθε ραδιοβήμα να θεωρηθεί αρχικά ως ανεξάρτητη ζεύξη για τον προσδιορισμό της απόστασης διαχωρισμού των κεραιών διαφορικής λήψης σε κάθε άκρο. Εάν δεν υφίστανται εμφανείς ανακλάσεις επιφάνειας, τότε η απόσταση διαχωρισμού που προσδιορίστηκε για το μακρύτερο ραδιοβήμα θα πρέπει να υιοθετηθεί και για το μικρότερο.) Εάν δεν υφίστανται σημαντικές ανακλάσεις επιφάνειας, τότε προχωρήστε στο βήμα 8. Βήμα 5: Για το ίδιο εύρος τιμών της μεταβλητής k στο Βήμα 3, υπολογίζονται οι αποστάσεις μεταξύ των γειτονικών ελαχίστων, ή, μεγίστων σε επίπεδο σήματος (που οφείλονται στην παρεμβολή μεταξύ της συνιστώσας του απευθείας κύματος και της συνιστώσας του επιφανειακού κύματος λόγω πολυόδευσης, όπως φαίνεται στην Εικόνα 2-1) από τη σχέση: 150d θ 2 = m (2.2) f h d /12.74k ( 2 1 1 ) Η απόσταση θ 1 στην τοποθεσία 1 μπορεί να υπολογιστεί αντικαθιστώντας τα h 1 και d 1 στην εξίσωση (2.2) με τα h 2 και d 2, αντίστοιχα. 2-12

Εικόνα 2-1. Μέτρηση της παραμέτρου ΔΕ (db) από το διάγραμμα ακτινοβολίας ύψους κεραίας. Το βήμα αυτό συνεχίζεται για κάθε πιθανή επιφάνεια που μπορεί να συνεισφέρει κατοπτρική ανάκλαση. Βήμα 6: Υπολογίζουμε τις πιθανές βέλτιστες τιμές αποστάσεων διαχωρισμού των κεραιών διαφορικής λήψης για το ίδιο εύρος τιμών k, από τη σχέση: S 1 = θ 1 / 2, 3θ 1 / 2, 5θ 1 / 2, κλπ. S 2 = θ 2 / 2, 3θ 2 / 2, 5θ 2 / 2 κλπ. m, (2.3) Και πάλι το βήμα αυτό επαναλαμβάνεται για κάθε πιθανή επιφάνεια που μπορεί να συνεισφέρει κατοπτρική ανάκλαση. Βήμα 7: διαδρομές με εμφανείς επιφανειακές κατοπτρικές ανακλάσεις: Υπολογίζεται αρχικά μια προσεγγιστική τιμή της κεραίας διαφορικής λήψης από τα βήματα 2-3 της παραγράφου 2.2.2.2 της Σύστασης ITU-R P. 530-12, και η προκύπτουσα προσεγγιστική τιμή της απόστασης διαχωρισμού S 1 των κεραιών. Ακολούθως οι προσεγγιστική τιμή απόστασης διαχωρισμού συγκρίνεται με τις βέλτιστες τιμές απόστασης διαχωρισμού που προέκυψε από το βήμα 6 για το κατάλληλο εύρος ισοδύναμων τιμών της παραμέτρου k. 2-13

Για διαδρομές για τις οποίες η στάθμη σήματος του ανακλωμένου από τις επιφάνειες σήματος αναμένεται να προσεγγίσει αυτή του κατευθείαν σήματος κάτω από φυσιολογικές συνθήκες ατμοσφαιρικής διάθλασης, (δηλαδή k = 4/3), τότε η ελάχιστη απόσταση διαχωρισμού που προκύπτει από το Βήμα 6 (δηλαδή, S 1 = θ 1 / 2) για τη διάμεσο τιμή του k θα πρέπει να επιλεγεί ως η πραγματική απόσταση διαχωρισμού 1. Αυτό θα δώσει διαφορική προστασία χώρου για τις μεγαλύτερες τιμές του k. (Στις χαμηλές συχνότητες, μπορεί να είναι αναγκαίο να αυξηθεί το ύψος της άνω κεραίας ώστε να επιτευχθεί αυτή η βέλτιστη ελάχιστη απόσταση διαχωρισμού.) Για διαδρομές για τις οποίες η στάθμη σήματος του ανακλωμένου από τις επιφάνειες σήματος δεν αναμένεται να ξεπεράσει αυτή του κατευθείαν σήματος κάτω από φυσιολογικές συνθήκες ατμοσφαιρικής διάθλασης, μια διαφορετική μεθοδολογία σχεδιασμού είναι δυνατόν να εφαρμοστεί. Η μέθοδος αυτή συνίσταται στην επιλογή μιας από τις μεγαλύτερες αποστάσεις διαχωρισμού από την Εξίσωση (2.3) (π.χ., S 1 = 3θ 1 / 2 or 5θ 1 / 2) για την διάμεσο τιμή του k, έτσι ώστε να προσεγγίζει, αλλά να εξακολουθεί να παραμένει μικρότερη από την S 1. Αυτό θα ελαττώσει το ενδεχόμενο πολυοδευτικής επιφανειακής κατακρήμνισης, και θα εξασφαλίσει υπολογίσιμη χωρική διαφορική προστασία για την καταπολέμησή της όταν αυτή συμβεί. Το πλεονέκτημα της μείωσης του ενδεχομένου της πολυοδευτικής επιφανειακής κατακρήμνισης πρέπει να αντισταθμιστεί ως προς το μειονέκτημα της χρήσης μιας απόστασης διαχωρισμού που δεν είναι η βέλτιστη για ένα όχι τόσο μεγάλο εύρος ισοδύναμων τιμών του k 2. 1 Οι διαδρομές αυτές είναι κυρίως αυτές όπου το ανακλώμενο κύμα ανακλάται στο νερό και δεν εμποδίζεται κάτω από τυπικές συνθήκες, και η γωνία μεταξύ του κατευθείαν και του ανακλώμενου κύματος στις κεραίες είναι εντός 3 db του εύρους ημισείας ζώνης. Επίσης, αυτό μπορεί να ισχύει και για διαδρομές πάνω από ξηρά για τις οποίες η ανάκλαση λαμβάνει χώρα σε πολύ λεία επιφάνεια (π.χ. σε επίπεδο περιοχή καλυμμένη από νερό ή χιόνι). 2 Θεωρείται ότι το πλεονέκτημα της μείωσης του ενδεχόμενου πολυοδευτικής επιφανειακής κατακρήμνισης είναι το σπουδαιότερο εδώ. Αναμένεται, ότι εάν συμβεί σημαντική πολυοδευτική επιφανειακή κατακρήμνιση, θα οφείλεται στην παρουσία ενός ατμοσφαιρικού αγωγού εδάφους ή διαφορετικά ενός ακραίου στρώματος με μεγάλη αρνητική κλίση διαθλαστικότητας που ευρίσκεται μόλις κάτω από τη διαδρομή ή μερικώς κάτω από τη 2-14

Όπως σημειώνεται στην παράγραφο 2.2.2.2, της Σύστασης ITU-R P. 530-12, μερικές μεγάλου μήκους διαδρομές (τυπικά πάνω από θάλασσα) μπορεί περιστασιακά να απαιτούν τη χρήση τριών κεραιών διαφορικής λήψης χώρου. Σ αυτήν την περίπτωση η απόσταση διαχωρισμού μεταξύ της άνω και της μεσαίας κεραίας θα πρέπει να λαμβάνει την ελάχιστη βέλτιστη τιμή που προκύπτει από την Εξίσωση (2.3). Το ύψος της χαμηλότερα τοποθετημένης κεραίας θα πρέπει να βασίζεται στον κανόνα καθαρότητας της παραγράφου 2.2.2.2 της Σύστασης ITU-R P. 530-12 3. Βήμα 8: για διαδρομές χωρίς προφανείς κατοπτρικές ανακλάσεις επιφανείας: Υπολογίζεται το ύψος της διαφορικής κεραίας από τα Βήματα 2-3 της παραγράφου 2.2.2.2 της Σύστασης ITU-R P.530-12. Για την διαφορική απόσταση διαχωρισμού κεραιών που υπολογίστηκε, μπορεί να εκτιμηθεί η διαφορική βελτίωση καθώς και ο χρόνος μη διαθεσιμότητας κάνοντας χρήση των μεθόδων που περιγράφονται στις ενότητες 2.2 και 2.3. Εάν η διαφορική απόσταση διαχωρισμού είναι μεγαλύτερη από το όριο S = 23 m της εξίσωσης (2.3), ο υπολογισμός θα πρέπει να γίνει λαμβάνοντας υπόψη αυτήν την τιμή, καθότι η πραγματική βελτίωση με τη μεγαλύτερη απόσταση διαχωρισμού θα ήταν μεγαλύτερη. Εάν είναι απαραίτητο, θα πρέπει να υπολογιστεί νέο ύψος για την άνω κεραία προκειμένου να ικανοποιηθούν τα κριτήρια διαθεσιμότητας. Στις περισσότερες περιπτώσεις, εάν η απόσταση καθαρότητας για την χαμηλότερη κεραία έχει επιλεχθεί έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται το ενδεχόμενο της διασποράς της απευθείας δέσμης και κατά συνέπεια η επιφανειακή πολυοδευτική κατακρήμνιση, δεν κρίνεται αναγκαίο να αυξηθεί το ύψος της άνω κεραίας. διαδρομή. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, τιμές της ισοδύναμης παραμέτρου k μικρότερες από τη διάμεση τιμή δεν είναι σχετικές. Σε κάθε περίπτωση, η εκτιμώμενη βέλτιστη απόσταση διαχωρισμού των κεραιών θα πρέπει να βασίζεται στην ισοδύναμη διάμεση τιμή του k. 3 Εάν η απόσταση διαχωρισμού μεταξύ της μεσαίας και της χαμηλότερης κεραίας μπορεί να ρυθμιστεί έτσι ώστε να αντιστοιχεί στις Εξισώσεις (2.3), με μικρή απόκλιση από τον κανόνα καθαρότητας της παραγράφου 2.2.2.2 της Συστάσεως ITU-R P.530-12, τότε ενδέχεται να εξασφαλιστεί επιπρόσθετο πλεονέκτημα διαφορικής προστασίας. 2-15

2.3 Διαχωρισμός γωνίας σε διαφορικά συστήματα γωνίας και συνδυασμένα διαφορικά συστήματα χώρου/γωνίας Η διαφορική λήψη γωνίας μπορεί να συνδυαστεί με διαφορική λήψη χώρου για περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης αν υπάρχει ανάγκη. Οι κεραίες διαφορικής λήψης χώρου κλίνονται κατάλληλα ώστε να εξασφαλιστεί η πρόσθετη βελτίωση. Η διαδικασία προσδιορισμού των κατάλληλων γωνιών κλίσης είτε σε ένα ζεύγος κεραιών διαφορικής λήψης είτε σε ένα ζεύγος παρακείμενων κεραιών διαφορικής λήψης γωνίας, έχει ως εξής: Βήμα 1: Η κύρια (δηλαδή η άνω) κεραία του διαφορικού ζεύγους λήψης χώρου (ή μια εκ των δύο κεραιών του ζεύγους των παρακείμενων κεραιών διαφορικής λήψης γωνίας) και η μεταδίδουσα κεραία (στην πλευρά του πομπού) πρέπει να κλιθεί προς τα πάνω κατά γωνίες υπολογιζόμενες από τις διαδικασίες που περιγράφονται στην παράγραφο 6.1.2.5 της Σύστασης ITU-R P.530-12 4. Η συνέπεια είναι η απώλεια περιθωρίου επίπεδης κατακρήμνισης από 2.5 έως 6 db, με το μέγεθος της απώλειας να εξαρτάται από το αν η κλίση είναι βελτιστοποιημένη για ελαχιστοποίηση κατακρήμνισης ή αλλοίωσης πλάτους. Εάν είναι απαραίτητο, η χρήση μεγαλύτερης κεραίας μπορεί να αντισταθμίσει την απώλεια στο περιθώριο επίπεδης κατακρήμνισης. Βήμα 2: Η κεραία διαφορικής λήψης (δηλαδή η χαμηλότερη) του διαφορικού ζεύγους λήψης χώρου (ή μια εκ των δύο κεραιών του ζεύγους των παρακείμενων κεραιών διαφορικής λήψης γωνίας) πρέπει να κλιθεί προς τα κάτω σε σχέση με τον τοπικό ορίζοντα κατά γωνία, η οποία είναι η ελάχιστη εκ των ακόλουθων γωνιών: 4 Πρέπει να τονιστεί ότι οι βέλτιστες γωνίες κλίσης για την μεταδίδουσα και τη λαμβάνουσα κεραία δεν θα είναι οι ίδιες εκτός εάν τα ύψη των κεραιών πάνω από το σημείο της επιφάνειας κατά μήκος της όδευσης είναι όμοια. Η μεγαλύτερη γωνία κλίσης αντιστοιχεί στην κεραία με την μεγαλύτερη γωνία προς την κατεύθυνση της επιφάνειας ανάκλασης. 2-16

της γωνίας προς την κατεύθυνση της κυριαρχούσας κατοπτρικής ανάκλασης κατά μήκος της όδευσης (κάτω από συνθήκες k = ) και της γωνίας που δίδει απώλεια 3 db σχετικά με τη ευθεία σκόπευσης 5 (η ευθεία που ενώνει τα κέντρα των κεραιών). Εάν υπάρχουν περισσότερες τις μιας κατοπτρικές ανακλάσεις κατά μήκος της όδευσης, θα πρέπει να επιλεχθεί μια γωνία σκόπευσης κατά συμβιβασμό. Εάν δεν υπάρχει προφανής κατοπτρική ανάκλαση, θα πρέπει να επιλεχθεί μια γωνία προς την κατεύθυνση της ισχυρότερης εκτιμώμενης ανάκλασης διάχυσης (π.χ. από έδαφος ή βλάστηση). Διαφορετικά, η κεραία αυτή θα πρέπει να σκοπεύει προς την κατεύθυνση οπτικής επαφής, ή τον ορίζοντα εάν η οπτική επαφή εμποδίζεται. Το όριο των 3 db ορίζεται ώστε να αποφευχθεί η μεγάλη μείωση της στάθμης απευθείας σήματος στην διαφορική κεραία λήψης, ιδιαίτερα όταν η κυριαρχούσα κατοπτρική ανάκλαση ευρίσκεται πολύ κοντά στην κεραία. Να σημειωθεί ότι η προκύπτουσα γωνίας κλίσης μπορεί να είναι θετικού προσήμου αναφορικά στην κατεύθυνση οπτικής επαφής κάτω από κανονικές συνθήκες, και ιδιαίτερα εάν το απευθείας σήμα που λαμβάνεται από την διαφορική κεραία λήψης υφίσταται σημαντικές απώλειες περίθλασης κάτω από κανονικές συνθήκες (π.χ. θαμμένη κεραία). 5 Ο κύριος στόχος εδώ είναι διπλός: να δημιουργηθεί ένας συνδυασμός στάθμης απευθείας και ανακλώμενου σήματος ο οποίος είναι σημαντικά διαφορετικός από αυτόν στην άνω κεραία, έτσι ώστε να μεγιστοποιηθεί το φαινόμενο της διαφορικής λήψης γωνίας να δημιουργηθεί πρόσθετη διαφορική προστασία για συνθήκες επίπεδης κατακρήμνισης λόγω διασποράς δέσμης του απευθείας κύματος εντός μιας ή και περισσοτέρων ατμοσφαιρικών αγωγών κατά μήκος της όδευσης. 2-17

2.4 Διαχωρισμός συχνότητας σε συστήματα διαφορικής λήψης συχνότητας Όπως ήδη ελέχθη, η διαφορική λήψη συχνότητας θα πρέπει να αποφεύγεται. Για την περίπτωση όμως που ενδεχομένως απαιτηθεί να υιοθετηθεί λόγω αναγκαιότητας, βολικότητας ή ίσως και σε συνδυασμό με διαφορική λήψη χώρου ή γωνίας, ακολουθεί η παρακάτω μεθοδολογία προσδιορισμού του διαχωρισμού συχνότητας σε συστήματα που την υλοποιούν. Ο κατάλληλος διαχωρισμός συχνότητας μεταξύ του κύριου και των καναλιών προστασίας καθορίζεται από τρεις παράγοντες: Το εφαρμοζόμενο σχέδιο συχνοτήτων (Συστάσεις της σειράς F της ITU-R) Την ανάγκη να επιτευχθεί συγκεκριμένο κέρδος διαφορικής λήψης συχνότητας για οδεύσεις πάνω από ξηρά Την επιθυμία να ελαττωθεί η πιθανότητα το σήμα να κατακρημνιστεί την ίδια χρονική στιγμή που κατακρημνίζεται αυτό που λαμβάνεται στην άλλη συχνότητα λόγω της διαδρομής του πάνω από ιδιαίτερα ανακλαστικές επιφάνειες. Η διαδικασία προσδιορισμού του διαχωρισμού συχνότητας έχει ως εξής: Βήματα 1-4: Εφαρμόζονται τα Βήματα 1-4 της παραγράφου 6.1.2.3 της Σύστασης ITU-R P.530-12 προκειμένου να διαπιστωθεί: Εάν υπάρχουν περιοχές κατά τη διαδρομή διάδοσης όπου η κατοπτρική ανάκλαση μπορεί να είναι σημαντική και Εάν η διαφορική λήψη συχνότητας είναι αναγκαία για την καταπολέμηση κατακρήμνιση πολυόδευσης. Σε περίπτωση που δεν υφίστανται περιοχές με σημαντική κατοπτρική ανάκλαση προχωρούμε στο Βήμα 8. 2-18

Βήμα 5: Για το ίδιο εύρος ισοδύναμων τιμών k του Βήματος 3, υπολογίζεται ο ελάχιστος βέλτιστος διαχωρισμός συχνότητας μεταξύ των κυρίων καναλιών και των καναλιών προστασίας από τη σχέση: 4 7.5 10 d Δf min = MHz (2.4) 2 2 d1 d h 2 1 h2 12.74 12.74 k k όπου h 1 και h 2 δίδονται σε μέτρα και d, d 1 και d 2 σε χιλιόμετρα. Το Βήμα αυτό πρέπει να επαναληφθεί για κάθε πιθανή επιφάνεια κατοπτρικής ανάκλασης. Βήμα 6: Ο υπολογισμός των πιθανών βέλτιστων διαχωρισμών συχνοτήτων των κυρίων καναλιών και των καναλιών προστασίας πραγματοποιείται από τη σχέση : Δ f = Δf min 3Δf, etc. MHz (2.5), min Και πάλι, το Βήμα αυτό πρέπει να επαναληφθεί για κάθε πιθανή επιφάνεια κατοπτρικής ανάκλασης. Βήμα 7: διαδρομές με προφανείς κατοπτρικές επιφάνειες ανάκλασης: Για διαδρομές για τις οποίες η στάθμη του κυρίως ανακλώμενου σήματος αναμένεται να προσεγγίσει αυτή του απευθείας σήματος κάτω από κανονικές συνθήκες διάθλασης (δηλαδή, διάμεσος τιμή k ή k = 4/3), ο ελάχιστος βέλτιστος διαχωρισμός συχνότητας που προκύπτει από το Βήμα 5 είναι και η ιδανική τιμή διαχωρισμού 6. Αυτό θα δώσει διαφορική προστασία συχνότητας για τις μεγαλύτερες τιμές της παραμέτρου k. Φυσικά, η πρακτικά επιλεγμένη τιμή του διαχωρισμού συχνότητας θα αποτελεί συμβιβασμό μεταξύ αυτής της 6 Οι διαδρομές είναι κυρίως αυτές όπου το ανακλώμενο κύμα ανακλάται στο νερό και δεν εμποδίζεται κάτω από τυπικές συνθήκες, και η γωνία μεταξύ του κατευθείαν και του ανακλώμενου κύματος στις κεραίες είναι εντός 3 db του εύρους ημισείας ζώνης. Επίσης, αυτό μπορεί να ισχύει και για διαδρομές πάνω από ξηρά για τις οποίες η ανάκλαση λαμβάνει χώρα σε πολύ λεία επιφάνεια (π.χ. σε επίπεδο περιοχή καλυμμένη από νερό ή χιόνι). Και στις δύο περιπτώσεις οι ελάχιστες βέλτιστες τιμές διαχωρισμού ισχύουν για μικρού μήκους διαδρομές με μεγάλα ύψη κεραιών πάνω από την επιφάνεια ανάκλασης. 2-19

ιδανικής τιμής και αυτής που είναι διαθέσιμη από το σχετικό διαθέσιμο πλάνο συχνοτήτων. Οι όποιες αποκλίσεις από την ιδανική τιμή που οφείλονται στην συμμόρφωση με το διαθέσιμο πλάνο συχνοτήτων θα πρέπει να κατευθύνονται προς την κατεύθυνση της ελάχιστης τιμής που προσδιορίζονται από την εξίσωση (2.4) με k =. Εξάλλου, πρέπει να υπογραμμιστεί ότι η πραγματική τιμή του διαχωρισμού συχνότητας δεν πρέπει να είναι ίση με την βέλτιστη τιμή προκειμένου να εξασφαλιστεί κάποια έστω διαφορική προστασία συχνότητας. Η μέθοδος της παραγράφου 6.2.5.2 της Σύστασης ITU-R P.530-12 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως οδηγός ακόμα και για ανακλώμενες διαδρομές. Για διαδρομές για τις οποίες η στάθμη του κυρίως ανακλώμενου σήματος δεν αναμένεται να προσεγγίσει αυτή του απευθείας σήματος κάτω από κανονικές συνθήκες διάθλασης, μια εναλλακτική προσέγγιση σχεδίασης είναι εφαρμόσιμη σε σπάνιες περιπτώσεις. Κατά τη προσέγγιση αυτή επιλέγεται μία εκ των μεγαλύτερων τιμών διαχωρισμού συχνότητας της εξίσωσης (2.5) για την διάμεσο τιμή της παραμέτρου k εάν το πλάνο συχνοτήτων και οι παράμετροι της διαδρομής (όπως π.χ. αναπόφευκτα μεγάλα ύψη κεραιών, h 1 και/ή h 2, πάνω από την επιφάνεια ανάκλασης) το επιτρέπουν, διαφορετικά διαφορική προστασία μεταξύ διαφορετικών ζωνών συχνοτήτων θα πρέπει να υιοθετηθεί. Το μειονέκτημα της χρήσης μιας τιμής διαχωρισμού συχνότητας μεγαλύτερης της βέλτιστης τιμής είναι ότι δεν θα είναι τόσο αποτελεσματικό για ευρύ φάσμα τιμών της παραμέτρου k 7. Για ραδιοβήματα με ένα ή περισσότερους παθητικούς αναμεταδότες που δίδουν δύο ή περισσότερους κλάδους η εξίσωση (2.4) θα πρέπει να εφαρμοστεί ξεχωριστά στους κλάδους που έχουν προφανείς κατοπτρικές ανακλάσεις και οι προκύπτουσες συνεισφορές να αθροιστούν για να 7 Για διαδρομές με περισσότερες από μία σημαντικές ανακλάσεις του σήματος, και ειδικότερα για αυτές που οι στάθμες είναι σχεδόν συγκρίσιμες, κάποιος συμβιβασμός θα πρέπει να ευρεθεί μεταξύ των διάφορων ιδανικών διαχωρισμών συχνότητας που προβλέπονται και αυτών που υπαγορεύονται από το διαθέσιμο πλάνο συχνοτήτων. Και πάλι τονίζεται ότι και μικρότερες τιμές διαχωρισμού θα εξασφαλίσουν κάποιο επίπεδο διαφορικής προστασίας. 2-20

προσδιοριστεί η συνολική τιμή του Δf min. Κλάδοι για τους οποίους δεν υφίσταται προφανής κατοπτρική ανάκλαση θα πρέπει να αγνοηθούν κατά την άθροιση. Βήμα 8: διαδρομές χωρίς προφανείς κατοπτρικές επιφάνειες ανάκλασης: Στην περίπτωση αυτή υπολογίζουμε τη διαφορική βελτίωση χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της παραγράφου 6.2.5.2 της Σύστασης ITU-R P.530-12, και ρυθμίζουμε το διαχωρισμό συχνότητας ώστε να ελαχιστοποιήσουμε το ποσοστό της μη διαθεσιμότητας λαμβάνοντας υπόψη τους περιορισμούς που απορρέουν από το πλάνο συχνοτήτων. 2.5 Βελτίωση διαφορικής λήψης χώρου σε συστήματα στενής ζώνης Ο παράγοντας κάθετης διαφορικής λήψης χώρου για σήματα στενής ζώνης για διαδρομές πάνω από ξηρά μπορεί να εκτιμηθεί από τη σχέση: I 0.87 0.12 0.48 1.04 ( A V ) / 10 ( 0.04 S f d p ) 10 = 1 exp 0 (2.6) όπου: V = G 1 G 2 (2.7) με: A : p 0 : S : f : βάθος κατακρήμνισης (db) για τη μη προστατευμένη διαδρομή παράγοντας ύπαρξης πολυόδευσης (%), προσδιοριζόμενος από τις Εξισώσεις (10) ή (11) της παραγράφου 2.3.2 της Σύστασης ITU-R P.530-12 κάθετη απόσταση διαχωρισμού κεραιών λήψης (από κέντρο σε κέντρο) (m) συχνότητα (GHz) 2-21

d : G 1, G 2 : μήκος διαδρομής (km) κέρδη των δύο κεραιών (dbi). Η εξίσωση (2.6) βασίζεται σε δεδομένα που ευρίσκονται στις βάσεις δεδομένων του Radiocommunication Study Group 3 για τα ακόλουθα εύρη τιμών μεταβλητών: 43 d 240 km, 2 f 11 GHz, and 3 S 23 m. Υπάρχουν δε βάσιμοι λόγοι να πιστεύεται ότι η παραπάνω εξίσωση είναι έγκυρη και για μήκη διαδρομών τόσο μικρά όσο και 25 km. Το ποσοστό υπέρβασης p w μπορεί να υπολογιστεί από τις εξισώσεις (7) ή (8) της παραγράφου 2.3.1 της Σύστασης ITU-R P.530-12, κατά περίπτωση. Η εξίσωση (2.6) είναι έγκυρη και για το εύρος βαθέων κατακρημνισμών για το οποίο οι εξισώσεις (7) ή (8) της παραγράφου 2.3.1 της Σύστασης ITU-R P.530-12είναι έγκυρες. 2.6 Τεχνικές διαφορικής προστασίας σε ψηφιακά συστήματα Διάφορες μέθοδοι είναι διαθέσιμες για την πρόβλεψη της πιθανότητας μη διαθεσιμότητας και της βελτίωσης διαφορικής λήψης για συστήματα διαφορικής προστασίας χώρου, συχνότητας και γωνίας, αλλά και για συστήματα που υιοθετούν συνδυασμό διαφορικής λήψης χώρου και συχνότητας. Πιο αναλυτικά οι μέθοδοι αυτοί παρουσιάζονται ακολούθως. 2.6.1 Πρόβλεψη μη διαθεσιμότητας χρησιμοποιώντας διαφορική λήψη χώρου Σε συστήματα χωρικής διαφορικής προστασίας έχουν μέχρι σήμερα χρησιμοποιηθεί εκτεταμένα συνδυαστές μέγιστης ισχύος. Η μεθοδολογία βήμα προς βήμα που έπεται, έχει εφαρμογή σε συστήματα που κάνουν χρήση συνδυαστή μέγιστης ισχύος. Άλλοι συνδυαστές υιοθετούν μια πιο περίπλοκη προσέγγιση, κάνοντας χρήση τόσο της ελάχιστης παραμόρφωσης 2-22

και της μέγιστης ισχύος ανάλογα με την επιτηρούμενη απόδοση του καναλιού. Βήμα 1: Υπολογίζεται ο παράγοντας δραστηριότητας πολυόδευσης, η, όπως στο Βήμα 2 της παραγράφου 4.1 της Σύστασης ITU-R P.530-12. Βήμα 2: Υπολογίζεται το τετράγωνο του μη επιλεκτικού συντελεστή συσχέτισης, k ns, από: 2 I = ns P k ns ns 1 η (2.8) όπου ο παράγοντας βελτίωσης, I ns, μπορεί να εκτιμηθεί από την εξίσωση can be evaluated from equation (2.6) για βάθος κατακρήμνισης A (db) που αντιστοιχεί σε επίπεδο περιθώριο εξασθένησης F (db) (όρα παράγραφο 2.3.6 της Σύστασης ITU-R P.530-12) και P ns από την εξίσωση (29) της Σύστασης ITU-R P.530-12. Βήμα 3: Υπολογίζεται το τετράγωνο του επιλεκτικού συντελεστή συσχέτισης, k s, από: 0.8238 for rw 0.5 2 0.109 0.13 log (1 r ) ks = 1 0.195 ( 1 r ) w w for 0.5 < rw 0.9628 (2.9) 0.5136 1 0.3957 ( 1 rw ) for rw > 0.9628 όπου ο συντελεστής συσχέτισης, r w, των σχετικών πλατών δίδεται από: ( ) 2.170 1 0.9746 1 k 2 for 2 = ns k 0.26 r ns w (2.10) 1.034 1 0.6921( 1 k 2 ) for 2 ns kns > 0.26 Βήμα 4: Υπολογίζεται η μη επιλεκτική πιθανότητα μη διαθεσιμότητας, P dns, από: P P ns dns = (2.11) Ins 2-23

όπου P ns είναι η μη προστατευμένη πιθανότητα μη διαθεσιμότητας που δίδεται από την εξίσωση (29) της Σύστασης ITU-R P.530-12. Βήμα 5: Υπολογίζεται η επιλεκτική πιθανότητα μη διαθεσιμότητας, P ds, από: P ds 2 Ps = (2.12) η ( 1 k 2 s ) όπου P s είναι η μη προστατευμένη πιθανότητα μη διαθεσιμότητας που δίδεται από την εξίσωση (74) της Σύστασης ITU-R P.530-12. Βήμα 6: Τέλος, υπολογίζεται η συνολική πιθανότητα μη διαθεσιμότητας, P d, από: 4 / 3 0.75 0.75 d = P + P ds dns P (2.13) 2.6.2 Πρόβλεψη μη διαθεσιμότητας χρησιμοποιώντας διαφορική λήψη συχνότητας Η μέθοδος που παρουσιάζεται παρακάτω εφαρμόζεται για σύστημα 1 + 1. Η ίδια διαδικασία όπως και στη χωρική διαφορική προστασία μπορεί να χρησιμοποιηθεί, χρησιμοποιώντας στο Βήμα 2 τη σχέση: I ns 80 Δ f F /10 = 10 (2.14) fd f όπου: Δ f : f : διαχωρισμός συχνότητας (GHz). If Δf > 0.5 GHz, χρησιμοποιείστε Δf = 0.5. συχνότητα φορέα (GHz) F: επίπεδο βάθος κατακρήμνισης (db). 2-24

Η εξίσωση αυτή είναι έγκυρη για το ακόλουθο εύρος παραμέτρων: 2 f 11 GHz 30 d 70 km Δf / f 5% 2.6.3 Πρόβλεψη μη διαθεσιμότητας χρησιμοποιώντας διαφορική λήψη γωνίας Βήμα 1: Εκτιμάται η μέση γωνία άφιξης, μ θ, από: μ 5 G m = 2,89 10 d degrees (2.15) θ όπου G m είναι η μέση τιμή της κλίσης της διαθλαστικότητας (N-unit/km). Στην περίπτωση που είναι εμφανώς παρούσα ισχυρή ανάκλαση από το έδαφος, η μ θ μπορεί να εκτιμηθεί από τη γωνία άφιξης της ανακλώμενης ακτίνας κάτω από κανονικές συνθήκες διάδοσης. Βήμα 2: Υπολογίζεται η μη επιλεκτική παράμετρος μείωσης, r, από: 0.113 sin 150 ( δ / Ω) + 30 + 0.963 for q > 1 r = (2.16) q for q 1 όπου: ( δ / Ω) ( ε / δ) q = 2505 0.0437 0.593 (2.17) και δ : ε : η γωνία διαχωρισμού μεταξύ των δύο διαγραμμάτων ακτινοβολίας κεραιών γωνία ανύψωσης της άνω κεραίας (μετρούμενη θετικά προς το έδαφος) 2-25

Ω : το εύρος ημίσειας ισχύος των διαγραμμάτων ακτινοβολίας των κεραιών. Βήμα 3: Υπολογίζεται ο μη επιλεκτικός συντελεστής συσχέτισης, Q 0, από: ( ) ( δ Ω) 1.978( ε δ) ( δ Ω) 2.152 δ Ω ( ε δ) = μθ 24.58 μ 2 / / / / θ 1.879 / Q 0 r 0.9399 10 2.469 3.615 4. 601 (2.18) 2 Βήμα 4: Υπολογίζεται ο παράγοντας δραστηριότητας πολυόδευσης, η, όπως στο Βήμα 2 της παραγράφου 4.1 της Σύστασης ITU-R P.530-12. Step 5: Υπολογίζεται η μη επιλεκτική πιθανότητα μη διαθεσιμότητας, από: / 6.6 = η (2.19) P dns Q 0 10 F Step 6: Υπολογίζεται το τετράγωνο του επιλεκτικού συντελεστή συσχέτισης, k s, από: 2 ( 0.211 0.188 μ 0.638 μ ) Ω 2 μ μ = θ 23.3 k θ s 1 0.0763 0.694 10 δ θ θ 2 (2.20) Βήμα 7: Η επιλεκτική πιθανότητα μη διαθεσιμότητας, P ds, προσδιορίζεται από: P ds 2 Ps = (2.21) η ( 1 k 2 s ) όπου P s είναι το μη προστατευμένο ποσοστό μη διαθεσιμότητας. Βήμα 8: Τέλος η συνολική πιθανότητας μη διαθεσιμότητας P d, υπολογίζεται από: 2-26

4 / 3 0.75 0.75 P d = P + P ds dns (2.22) 2.6.4 Πρόβλεψη μη διαθεσιμότητας χρησιμοποιώντας διαφορική λήψη χώρου και συχνότητας (δύο δέκτες) Βήμα 1: Ο μη επιλεκτικός συντελεστής συσχέτισης, k ns, υπολογίζεται από: k ns kns, s kns, f = (2.23) όπου k ns,s και k ns, f είναι οι μη επιλεκτικοί συντελεστές συσχέτισης που έχουν υπολογιστεί για διαφορική προστασία χώρου και συχνότητας, όπως παραπάνω, αντίστοιχα. Τα επόμενα βήματα είναι τα ίδια με αυτά που ισχύουν για την χωρική διαφορική προστασία. 2.6.5 Πρόβλεψη μη διαθεσιμότητας χρησιμοποιώντας διαφορική λήψη χώρου και συχνότητας (τέσσερις δέκτες) Βήμα 1: Υπολογίζεται το η όπως στο Βήμα 2 της παραγράφου 4.1 της Σύστασης ITU-R P.530-12. Βήμα 2: Υπολογίζεται η παράμετρος διαφορικής λήψης, m ns, ως εξής: m ns 3 ( k ) ( 1 k ) 1 2 2 ns, s ns, f = η (2.24) όπου τα k ns,s και k ns, f έχουν εκτιμηθεί όπως στις παραγράφους 2.6.1 και 2.6.2. Βήμα 3: Υπολογίζεται η μη επιλεκτική πιθανότητα μη διαθεσιμότητας, P dns, από: 2-27

Pdns 4 Pns mns = (2.25) όπου η παράμετρος P ns είναι η μη προστατευμένη πιθανότητα μη διαθεσιμότητας που δίδεται από την εξίσωση (29) της Σύστασης ITU-R P.530-12. Βήμα 4: Υπολογίζεται το τετράγωνο του ισοδύναμου μη επιλεκτικού συντελεστή συσχέτισης, k ns, από: k 2 ns 2 ( 1 k ) ( 1 kns, ) 2 1 η ns, s f = (2.26) Βήμα 5: Υπολογίζεται ο ισοδύναμος επιλεκτικός συντελεστής, k s, χρησιμοποιώντας την ίδια διαδικασία όπως στη χωρική διαφορική λήψη συσχέτισης (Βήμα 3). Βήμα 6: Η επιλεκτική πιθανότητα μη διαθεσιμότητας, P ds, προσδιορίζεται από: 2 P 2 (1 ) s P ds = (2.27) η ks 2 όπου P s είναι το μη προστατευμένο ποσοστό μη διαθεσιμότητας που δίδεται από την εξίσωση (74) της της Σύστασης ITU-R P.530-12. Βήμα 7: Τέλος η συνολική πιθανότητας μη διαθεσιμότητας P d, υπολογίζεται από την εξίσωση (2.22). 2.7 Εκτίμηση συνολικής μη διαθεσιμότητας Η εκτίμηση της συνολικής πιθανότητας μη διαθεσιμότητας λόγω φαινομένων καθαρής ατμόσφαιρας προκύπτει από τον τύπο: 2-28

P t P + P + P = Pd + PXP ns s XP εάν χρησιμοποιείται διαφορική προστασία (2.28) όπως περιγράφηκε παραπάνω. Η συνολική πιθανότητα μη διαθεσιμότητας λόγω βροχής υπολογίζεται από την μέγιστη τιμή εκ των P rain και P XPR, όπως αυτές προκύπτουν από την εφαρμογή των μεθόδων των παραγράφων 2.4.7 and 4.2.2 της Σύστασης ITU-R P.530-12. Οι συγκεκριμένες μέθοδοι πρόβλεψης της μη διαθεσιμότητας για ψηφιακά συστήματα ραδιοεπικοινωνιών έχουν αναπτυχθεί σύμφωνα με τον τρόπο που περιγράφεται στη Σύσταση ITU-T G.821, δηλαδή ορίζοντας τη μη διαθεσιμότητα ως μια τιμή BER που υπερβαίνεται (π.χ., 1 x 10 3 ). Ο χρόνος μη διαθεσιμότητας συσχετίζεται με τον ρυθμό εμφάνισης σφαλμάτων και τη διαθεσιμότητα. (Συστάσεις ITU-R F.594, ITU-R F.634, ITU-R F.695, ITU-R F.696, ITU-R F.697, ITU-R F.1092, ITU-R F.1189 and ITU-R F.557). Η απώλεια της ζεύξης λόγω φαινομένων καθαρής ατμόσφαιρας επηρεάζει κυρίως την επίδοση, ενώ η απώλεια ζεύξης λόγω βροχής επηρεάζει κυρίως την διαθεσιμότητα. Παρόλα αυτά είναι πιθανόν να υπάρξουν συνεισφορές στην διαθεσιμότητα από τα φαινόμενα καθαρής ατμόσφαιρας και συνεισφορές στην επίδοση από τη βροχόπτωση. 2.8 Απόσβεση βροχής σε δίκτυα πολλαπλών ραδιοβημάτων Υπάρχουν πολλές τοπολογίες ζεύξεων πολλαπλών ραδιοβημάτων που παρουσιάζουν ενδιαφέρον σε δίκτυα σημείο-προς-σημείο, στα οποία η ανομοιογενής δομή των υδρομετεωριτών παίζει ρόλο. Αυτές περιλαμβάνουν μια σειρά από ραδιοβήματα σε ένα διαδοχικό (tandem) δίκτυο και περισσότερες τέτοιες σειρές ραδιοβημάτων σε δίκτυα διαφορικής δρομολόγησης. 2-29

2.8.1 Μήκος μεμονωμένων ραδιοβημάτων σε ένα διαδοχικό δίκτυο Η συνολική ποιότητα μετάδοσης σε ένα διαδοχικό δίκτυο επηρεάζεται εν πολλοίς από τα χαρακτηριστικά διάδοσης των μεμονωμένων ραδιοβημάτων. Σε ορισμένες περιπτώσεις είναι δυνατό να επιτευχθεί η ίδια φυσική σύνδεση χρησιμοποιώντας διαφορετικούς συνδυασμούς μηκών ραδιοβημάτων. Αυξάνοντας το μήκος ενός ραδιοβήματος, αναπόφευκτα έχει ως αποτέλεσμα στην αύξηση της πιθανότητας μη διαθεσιμότητας για αυτό το ραδιοβήμα. Από την άλλη πλευρά όμως, μια τέτοια ενέργεια θα είχε ως συνέπεια την μείωση του συνολικού αριθμού ραδιοβημάτων που θα απαιτούνταν και επομένως η συνολική ποιότητα του δικτύου tandem θα μπορούσε να μην χειροτερέψει. 2.8.2 Συσχετισμένη κατακρήμνιση σε ραδιοβήματα διαδοχικού δικτύου Εάν το ενδεχόμενο βροχής ήταν στατιστικά ανεξάρτητο από την τοποθεσία, τότε η συνολική πιθανότητα κατακρήμνισης για μια γραμμική σειρά ζεύξεων σε διαδοχή, θα δινόταν με καλή προσέγγιση από τον τύπο: n P T = P i i = 1 (2.29) όπου P i είναι η πιθανότητα κατακρήμνισης για την i-th ζεύξη από τις συνολικά στον αριθμό n ζεύξεις. Από την άλλη πλευρά, εάν τα γεγονότα βροχόπτωσης είναι συσχετισμένα εντός μιας πεπερασμένης περιοχής, τότε και η εξασθένιση σε δύο ή περισσότερες ζεύξεις ενός συστήματος αναμετάδοσης πολλαπλών ραδιοβημάτων, θα είναι συσχετισμένη. Σε αυτήν την περίπτωση η συνδυασμένη πιθανότητα κατακρήμνισης μπορεί να γραφεί ως: P = K n T P i i = 1 (2.30) 2-30

όπου K είναι ένας τροποποιητικός συντελεστής που περιλαμβάνει το συνολικό αποτέλεσμα της συσχέτισης βροχόπτωσης. Λίγες μελέτες έχουν πραγματοποιηθεί αναφορικά σε αυτό το ζήτημα. Μια τέτοια μελέτη εξέτασε την στιγμιαία συσχέτιση βροχόπτωσης κατά μήκος μιας διαδρομής από Ανατολή προς Δύση, σχεδόν παράλληλης προς την κυριαρχούσα κατεύθυνση της κίνησης της καταιγίδας. Μια άλλη μελέτη εξέτασε την απόσβεση σε μια σειρά από ραδιοβήματα κοντινών αποστάσεων με προσανατολισμό από Βορρά προς Νότο, δηλαδή σχεδόν κάθετα προς την κυριαρχούσα κατεύθυνση της κίνησης της καταιγίδας κατά τη διάρκεια της εποχής με τη μέγιστη βροχόπτωση. 2-31

Εικόνα 2-2. Τροποποιητικός παράγοντας Κ για μικτή απόσβεση λόγω βροχής σε μια σειρά διαδοχικών ραδιοβημάτων ίσου μήκους, l, για πιθανότητα μη διαθεσιμότητας 0.03% για κάθε ζεύξη. Για την περίπτωση των ζεύξεων με κατεύθυνση παράλληλη προς την κίνηση της καταιγίδας, η συσχέτιση για ραδιοβήματα κάθε ένα εκ των οποίων είχε μήκος l, περισσότερο από 40 km ήταν ασθενής. Ο τροποποιητικός παράγοντας, K, σε αυτήν την περίπτωση υπερέβη την τιμή 0.9 για μη διαθεσιμότητα οφειλόμενη στη βροχή ποσοστού 0.03% και συνεπώς δύναται να αγνοηθεί (Συμβουλευτείτε την Εικόνα 2-2). Για μικρότερου μήκους ραδιοβήματα οι συνέπειες είναι πιο σοβαρές: η συνολική πιθανότητα μη διαθεσιμότητας για 10 ζεύξεις μήκους 20, 10 και 5 km χιλιομέτρων η καθεμιά, εγγίζει προσεγγιστικά το 80%, 65% και 40% της ασυσχέτιστης αναμενόμενης τιμής, αντίστοιχα. Η επίδραση της συσχέτισης βροχόπτωσης εμφανίζεται κάπως εντονότερη για τα λίγα πρώτα ραδιοβήματα και στη συνέχεια εξασθενίζει προοδευτικά καθώς το συνολικό μήκος της αλυσίδας αυξάνεται. Οι τροποποιητικοί παράγοντες για την περίπτωση της διάδοσης κατά την κάθετη προς την κατεύθυνση της κίνησης της καταιγίδας, δίδονται στην Εικόνα 2-3 για διάφορες πιθανότητες μη διαθεσιμότητας. Στην περίπτωση αυτή, οι τροποποιητικοί παράγοντες μειώνονται με γοργότερο ρυθμό στα λίγα πρώτα ραδιοβήματα (καταδεικνύοντας πιο ισχυρή συσχέτιση για κοντινές αποστάσεις από ότι για την περίπτωση όπου η κατεύθυνση διάδοσης είναι παράλληλη στην κατεύθυνση της καταιγίδας) και έκτοτε διατηρούν σχετικά σταθερές τιμές. (υποδηλώνοντας ασθενέστερη συσχέτιση στις μακρινότερες αποστάσεις). 2-32

Εικόνα 2-3. Τροποποιητικός παράγοντας Κ για μικτή απόσβεση λόγω βροχής σε μια σειρά διαδοχικών ραδιοβημάτων μήκους 4.6 km το καθένα, για διάφορες πιθανότητες μη διαθεσιμότητας για κάθε ζεύξη. 2.8.2.1 Δίκτυα διαφορικής δρομολόγησης Κάνοντας χρήση της ιδιότητας ότι η οριζόντια δομή της βροχόπτωσης μπορεί να αλλάξει σημαντικά εντός του χώρου κλάσματος του χιλιομέτρου, δίκτυα διαφορικής δρομολόγησης δύνανται να εμπλέκουν δύο η περισσότερα ραδιοβήματα σε σειρά ή περισσότερες διαφορικές οδεύσεις. Παρά το γεγονός ότι γενικά δεν υπάρχουν στοιχεία αναφορικά στη βελτίωση που επιτυγχάνεται σε πλήρη δίκτυα διαφορικής δρομολόγησης, υπάρχουν κάποια πληροφορία για στοιχεία τέτοιων δικτύων. Στα στοιχεία αυτά συγκαταλέγονται α) δύο οδεύσεις που συγκλίνουν σε δικτυακό κόμβο, και β) με σχεδόν παράλληλες οδεύσεις σε οριζόντια απόσταση το ένα από το άλλο. 2.8.2.1.1 Συγκλίνουσες οδεύσεις 2-33

Πληροφορίες σχετικά με τον διαφορικό παράγοντα βελτίωσης για συγκλίνοντες οδεύσεις στο χαμηλό τμήμα της ζώνης συχνοτήτων EHF ευρίσκονται στην Σύσταση ITU-R P.1410. Παρά το γεγονός ότι στη Σύσταση περιέχεται πληροφορία για εφαρμογές διανομής ευρυζωνικών υπηρεσιών από σημείο-προς-περιοχή, μπορούν να δώσουν μια γενική ένδειξη για τη βελτίωση που μπορεί να επιτευχθεί για στοιχεία ενός δικτύου διαφορικής δρομολόγησης του οποίου η γεωμετρία είναι βέβαια από σημείο-σε-σημείο. Λόγω της τυχαίας χρονικής και χωρικής κατανομής του ρυθμού βροχόπτωσης, συγκλίνουσες ζεύξεις σημείο-προς-σημείο, στιγμιαία θα υποστούν διαφορετικές τιμές εξασθένισης. Ως αποτέλεσμα, δύναται να υπάρξει μια υποβάθμιση στον λόγο S/I μεταξύ ζεύξεων από χρήστες που ευρίσκονται σε διαφορετικούς τομείς όποτε το επιθυμητό σήμα εξασθενείται από βροχή κατά μήκος της όδευσής του, ενώ το παρεμβάλον σήμα όχι. Η αθροιστική κατανομή της διαφορικής εξασθένησης λόγω βροχόπτωσης για δύο συγκλίνουσες ζεύξεις λειτουργούσες στην ίδια συχνότητα, μπορεί να εκτιμηθεί από τη σχέση 8 : [ ]( θ ) 12 1 2 023. 225. 04. A ( p) = A( p ) 0. 34 A ( p ) 2. 65 + 0. 004 Δ d f db (2.31) όπου p είναι το ποσοστό του χρόνου, μεταξύ 0.01% και 1%, f (GHz) είναι η συχνότητα, Δd (km) η διαφορά των διαδρομών όδευσης και θ (rad) είναι η γωνία μεταξύ των ζεύξεων, κυμαινόμενη από 0 έως 180. A 1 (p) και A 2 (p) είναι οι τιμές της απόσβεσης λόγω βροχής που υπερβαίνεται για ποσοστό p% του χρόνου, υπολογιζόμενη με τη μέθοδο της παραγράφου 2.4.1 της Σύστασης ITU-R P. 530-12, όπως έχει ήδη περιγραφεί στο ΠΕ3. 2.8.2.1.2 Παράλληλες οδεύσεις διαχωριζόμενες οριζοντίως Πειραματικά δεδομένα τα οποία ελήφθησαν στο Ηνωμένο Βασίλειο στο εύρος 8 Η εξίσωση (3) βασίζεται στα αποτελέσματα μετρήσεων 36 ζευγών συγκλινόντων ζεύξεων με λειτουργούσες συχνότητες εντός του εύρους από 15 έως 38 GHz και αποστάσεις ραδιοβήματος που κυμαίνονταν από 1 έως 23 km. 2-34

συχνοτήτων 20-40 GHz παρέχουν μια ένδειξη της βελτίωσης αναφορικά στην αξιοπιστία ζεύξης, η οποία μπορεί να επιτευχθεί με την υιοθέτηση στοιχείων παράλληλης όδευσης σε δίκτυα διαφορικής δρομολόγησης. Το διαφορικό κέρδος (δηλαδή, η διαφορά μεταξύ της απόσβεσης σε (db) που υπερβαίνεται για ένα συγκεκριμένο ποσοστό χρόνου σε μια μονή ζεύξη και εκείνης που αντιστοιχεί ταυτόχρονα σε δύο παράλληλες ζεύξεις): Τείνει να ελαττώνεται καθώς το μήκος της διαδρομής αυξάνεται πάνω από 12 km για δεδομένο ποσοστό χρόνου, και για δεδομένη πλευρική απόσταση, Είναι γενικά μεγαλύτερο για οριζόντια απόσταση διαχωρισμού ίση με 8 km από ότι για 4 km, αν και αυξάνοντας την απόσταση στα 12 km δεν προκύπτει περαιτέρω βελτίωση, Δεν εμφανίζει εξάρτηση στη συχνότητα στο εύρος συχνοτήτων 20-40 GHz, για δεδομένη γεωμετρία, και Κυμαίνεται από περίπου 2.8 db σε ποσοστό 0.1% του χρόνου σε 4.0 db σε ποσοστό 0.001% του χρόνου, για οριζόντια απόσταση διαχωρισμού 8 km, και μήκος ραδιοβημάτων περίπου της ίδιας τιμής (δηλαδή 8 km). Οι τιμές για οριζόντια απόσταση διαχωρισμού 4 km κυμαίνονται περίπου μεταξύ 1.8 και 2.0 db, για αντίστοιχα ποσοστά χρόνου. 2.8.3 Αποτελέσματα για την Ελληνική Επικράτεια Εφαρμόζοντας τις παραπάνω αναλυτικές μεθοδολογίες μπορούν να προκύψουν αποτελέσματα του κέρδους διαφορικής προστασίας με τη χρήση των διαφόρων τεχνικών, δηλαδή, χώρου, συχνότητας, γωνίας αλλά και συνδυασμών αυτών. Προκειμένου βέβαια να προκύψουν συγκεκριμένες τιμές για συγκεκριμένες ζεύξεις απαιτείται αναλυτική γνώση των στοιχείων της ζεύξης που κρατά στο αρχείο της η Εθνική Επιτροπή Τηλεπικοινωνιών και Ταχυδρομείων καθώς και ιστορικά στοιχεία διαθεσιμότητας των ζεύξεων. Η εφαρμογή των παραπάνω μεθοδολογιών εκτελέστηκε σε λίγες επιλεγμένες ζεύξεις του Εθνικού Μητρώου μετά από συνεννόηση με το προσωπικό του Τμήματος Διαχείρισης Φάσματος Ραδιοσυχνοτήτων. Οι προκύπτουσες 2-35

εκτιμήσεις ευρίσκονται γενικά σε ικανοποιητική συμφωνία με τα στοιχεία θεωρητικής ανάλυσης που έχουν υποβάλλει οι εταιρείες στις οποίες ανήκουν οι ζεύξεις, αλλά δυστυχώς λόγω της έλλειψης διατήρησης στατιστικών στοιχείων διαθεσιμότητας των ζεύξεων, δεν κατέστη δυνατή η αντιπαραβολή με πειραματικά δεδομένα. Η αντιπαραβολή των προβλέψεων που προκύπτουν από την εφαρμογή των μεθοδολογιών που αναπτύχθηκαν στο παρόν παραδοτέο με πειραματικά δεδομένα ζεύξεων αποτελεί ένα μελλοντικό σημαντικό έργο στα πλαίσια της αξιολόγησης των στατικών και δυναμικών τεχνικών διαφορικής προστασίας ασύρματων επίγειων συστημάτων. 2-36

3 Διαφορική λήψη για δορυφορικά συστήματα 3.1 Διαφορική λήψη θέσης Έντονοι όγκοι βροχής οι οποίοι προκαλούν μεγάλες τιμές απόσβεσης σε μια επίγεια-δορυφορική ζεύξη, πολύ συχνά έχουν οριζόντιες διαστάσεις που δεν ξεπερνούν λίγα χιλιόμετρα. Συστήματα διαφορικής λήψης που δύνανται να δρομολογήσουν την τηλεπικοινωνιακή κίνηση σε εναλλακτικούς επίγειους σταθμούς, ή έχοντας πρόσβαση σε δορυφόρο με επιπλέον δυνατότητες διαθέσιμες για προσωρινή αξιοποίηση, μπορούν να βελτιώσουν την αξιοπιστία του συστήματος σημαντικά. Ανάλογα με το αν τα κατώφλια απόσβεσης στις δύο ζεύξεις είναι ίσα ή άνισα, τα συστήματα διαφορικής λήψης θέσης κατηγοριοποιούνται ως ισοβαρή ή ετεροβαρή, αντίστοιχα. Σε συχνότητες μεγαλύτερες των 20 GHz, άλλοι παράγοντες επιβάρυνσης εκτός της βροχής μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση της διαφορικής λήψης θέσης. Υπάρχουν δύο μοντέλα πρόβλεψης διαφορικής λήψης θέσης: Η μεθοδολογία πρόβλεψης που περιγράφεται στην παράγραφο 3.1.1, η οποία εφαρμόζεται σε ισοβαρή και ανισοβαρή συστήματα και υπολογίζει της μικτής πιθανότητας να υπερβούμε τα κατώφλια απόσβεσης και Η μεθοδολογία πρόβλεψης που περιγράφεται στην παράγραφο 3.1.2, η οποία εφαρμόζεται σε ισοβαρή συστήματα με μικρές αποστάσεις και υπολογίζει το διαφορικό κέρδος λήψης. Η μεθοδολογία που περιγράφεται στην παράγραφο 3.1.1 είναι η πλέον ακριβής και θα πρέπει να προτιμάται. Η απλοποιημένη μεθοδολογία που περιγράφεται στην παράγραφο 3.1.2 δύναται να χρησιμοποιηθεί γι αποστάσεις διαχωρισμού των επίγειων σταθμών μικρότερες των 20 km Εν τούτοις, είναι λιγότερο ακριβής. 3-37

3.1.1 Πρόβλεψη της πιθανότητας μη διαθεσιμότητας λόγω απόσβεσης βροχής με διαφορική λήψη θέσης Αυτή η μεθοδολογία πρόβλεψης διαφορικής λήψης υποθέτει μια λογαριθμική-κανονική κατανομή τόσο της έντασης όσο και της απόσβεσης της βροχής. Η μεθοδολογία υπολογίζει την πιθανότητα P r (A 1 a 1, A 2 a 2 ), δηλαδή την μικτή πιθανότητα (%) η απόσβεση στη διαδρομή προς την πρώτη θέση επίγειου σταθμού να είναι μεγαλύτερη από a 1 και η απόσβεση στη διαδρομή προς την δεύτερη θέση επίγειου σταθμού να είναι μεγαλύτερη από το a 2. Η πιθανότητα P r (A 1 a 1, A 2 a 2 ) είναι το γινόμενο των δύο μικτών πιθανοτήτων: 1 P r, η μικτή πιθανότητα ότι και στις δύο τοποθεσίες βρέχει, και 2 P a, the δεσμευμένη μικτή πιθανότητα ότι οι αποσβέσεις υπερβαίνουν τις τιμές a 1 και a 2, αντίστοιχα, δεδομένου ότι βρέχει και στις δύο θέσεις, ήτοι: P r (A 1 a 1, A 2 a 2 ) = 100 P r P a % (3.1) Οι πιθανότητες αυτές δίδονται από: P r = 2π 1 1 ρ 2 r RR 1 2 r exp 2 1 2ρ 2 r 1 2 2 dr 2 1dr2 ( ρ ) 2 1 r r r + r (3.2) όπου: ρ r = 0.7 exp 2 ( d / 60) + 0.3exp[ ( d / 700) ] (3.3) και P = 2π 1 a 1 ρ 2 a ln a m 1 σ ln A1 ln A1 ln a 2 σ m ln A2 ln A2 a exp 2 1 2ρ 2 a 1 2 2 da 2 1da2 ( ρ ) 2 1 a a a + a (3.4) όπου: 3-38