地空间传播损失
传播环境对卫星通信系统的地-空链路设计有重要影响。电离层对地-空链路的影响在1 GHz以下显著。在1 GHz以上和低仰角时，非电离大气的影响变得至关重要。建议ITU-R P.618[1]预测传播参数，这是在规划地球-空间或空间-地球方向上运行的地球-空间系统所需要的。P.618只涉及对流层的影响，例如雨的衰减、气体的衰减、降水和云的衰减以及对流层闪烁造成的衰减。
在某些情况下，您可能希望提供语音、数据和电视信号的连续、高质量传输。在这些情况下，您可以使用p618Config对象模拟对流层效应，如雨的衰减、气体的衰减、云和雾的衰减以及对流层闪烁造成的衰减。然后您可以使用p618PropagationLosses函数，初始化配置参数设置，计算地面站天线的地空传播损耗、交叉极化分辨和天空噪声温度。
强降雨在地球-空间链路上造成很大的衰减值。站点多样性可以使链路流量改道到备用的地面站，从而提高系统的可靠性。站点多样性系统被归类为这些选项之一。
均衡:两端链路的衰减阈值相等。
不平衡:两端链路的衰减阈值不相等。
在有两个地面站的情况下，您可以使用p618SiteDiversityConfig对象为计算由于降雨衰减而导致的中断概率所需的参数建模。强降雨会在地球-空间链路上造成很大的衰减值。然后，您可以使用p618SiteDiversityOutage函数，该函数初始化配置参数设置，以计算由于站点多样性的降雨衰减而导致的中断概率。
地空间传播损失
本示例需要mat文件，其中包含来自国际电信联盟(ITU)文档的数字地图。如果该路径上没有可用的文件，则执行以下命令下载并解压mat文件。
地图=存在(“maps.mat”，“文件”）;p836 =存在(“p836.mat”，“文件”）;p837 =存在(“p837.mat”，“文件”）;p840 =存在(“p840.mat”，“文件”）;matFiles = [maps p836 p837 p840];如果~所有(matFiles)如果~ (“ITURDigitalMaps.tar.gz”，“文件”) url =“//www.ru-cchi.com/supportfiles/spc/P618/ITURDigitalMaps.tar.gz”；websave (“ITURDigitalMaps.tar.gz”url);将(解压“ITURDigitalMaps.tar.gz”）;其他的将(解压“ITURDigitalMaps.tar.gz”）;结束目录(cd);结束
这个例子展示了如何参数化和计算地球-空间系统设计的传播损耗。
计算的传播损耗p618PropagationLosses函数是:
大气气体的衰减
衰减被雨水
降水和云层衰减
对流层闪烁引起的衰减
总大气衰减
地球-空间传播损失的模型取决于频率、地理位置和仰角。从传播条件来看，在10°仰角以上，只有大气气体、降雨、云和对流层闪烁引起的衰减显著。
配置地球-空间传播参数
创建一个默认的P.618配置对象。更改属性值，然后显示对象属性。
cfg = p618Config;cfg。频率= 25 e9;%信号频率，单位为Hzcfg。ElevationAngle = 45;cfg。纬度= 30;%北方向cfg。经度= 120;%东方向cfg。TotalAnnualExceedance = 0.001;超出总数的时间百分比每年衰减%cfg。AntennaEfficiency = 0.65;disp (cfg);
p618配置与属性:频率:2.5000e+10海拔角:45纬度:30经度:120燃气年超:1云年超:1雨年超:1闪烁年超:1总年超:1.0000e-03极化倾角:0天线直径:1天线效率:0.6500
计算小雨的传播损失
查找传播损失(pl)、交叉极化鉴别(xpd)、天空噪音温度(tsky)以每小时1毫米的小雨计算，指定地面站高度为0.5公里。
传播损失领域，pl，描述这些衰减。
Ag):气体衰减(单位:dB)交流:云雾衰减(分贝)基于“增大化现实”技术:雨的衰减(分贝)作为:对流层闪烁造成的衰减(分贝)在:大气总衰减(分贝)
(pl, xpd tsky] = p618PropagationLosses (cfg,.．.“StationHeight”, 0.5,.．.“WaterVaporDensity”, 2.8,.．.“TotalColumnarContent”, 1.4,.．.“RainRate”, 1)
pl =结构体字段:Ag: 1.6393 Ac: 1.2010 Ar: 0.0811 As: 0.3010 At: 6.6514
xpd = 73.1657
tsky = 214.6132
由于降雨衰减和站点多样性而导致的中断概率
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地图=存在(“maps.mat”，“文件”）;p836 =存在(“p836.mat”，“文件”）;p837 =存在(“p837.mat”，“文件”）;p840 =存在(“p840.mat”，“文件”）;matFiles = [maps p836 p837 p840];如果~所有(matFiles)如果~ (“ITURDigitalMaps.tar.gz”，“文件”) url =“//www.ru-cchi.com/supportfiles/spc/P618/ITURDigitalMaps.tar.gz”；websave (“ITURDigitalMaps.tar.gz”url);将(解压“ITURDigitalMaps.tar.gz”）;其他的将(解压“ITURDigitalMaps.tar.gz”）;结束目录(cd);结束
这个例子展示了如何计算由于站点多样性的降雨衰减导致的中断概率。
的p618SiteDiversityOutage函数适用于不平衡和平衡系统，计算超过衰减阈值的联合概率。
配置P.618站点多样性参数
创建一个默认的P.618站点多样性配置对象。更改属性值，然后显示对象属性。
cfgSD = p618SiteDiversityConfig;cfgSD。频率= 25 e9;%信号频率，单位为HzcfgSD。Latitude = [30 60];%北方向cfgSD。经度= [120 150];%东方向cfgSD。极化倾角= [-90 90];cfgSD。在tenuationThreshold = [7 7];两条链路的衰减阈值cfgSD。SiteDistance = 50;两个站点之间的分离。disp (cfgSD);
p618SiteDiversityConfig属性:频率:2.5000e+10仰角:[52.4099 52.4852]纬度:[30 60]经度:[120 150]极化倾角:[-90 90]SiteDistance: 50衰减阈值:[7 7]
计算故障概率
计算指定站点分集配置因降雨衰减导致的中断概率。
停机= p618SiteDiversityOutage (cfgSD,.．.“RainAnnualExceedances”，[0.01 0.01 0.03 0.05 0.1 0.2]，.．.“RainProbability1”, 0.3,.．.“RainProbability2”, 0.4);disp(停机);
0.0030
大气气体引起的衰减
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地图=存在(“maps.mat”，“文件”）;p836 =存在(“p836.mat”，“文件”）;p837 =存在(“p837.mat”，“文件”）;p840 =存在(“p840.mat”，“文件”）;matFiles = [maps p836 p837 p840];如果~所有(matFiles)如果~ (“ITURDigitalMaps.tar.gz”，“文件”) url =“//www.ru-cchi.com/supportfiles/spc/P618/ITURDigitalMaps.tar.gz”；websave (“ITURDigitalMaps.tar.gz”url);将(解压“ITURDigitalMaps.tar.gz”）;其他的将(解压“ITURDigitalMaps.tar.gz”）;结束目录(cd);结束
这个例子展示了在设计地球-空间系统时，如何计算特定频率范围的气体衰减。
气体衰减模型取决于信号频率、仰角、地面站高度和水蒸气密度。根据传播条件，气体衰减在10 GHz以上可以很明显，在10 GHz以下可以忽略。
配置P.618传播参数
创建一个默认的P.618配置对象。更改属性值，然后显示对象属性。
cfg = p618Config;cfg。纬度= 51.5;%北方向cfg。经度= -0.14;%西方向cfg。GasAnnualExceedance = 10;%每年气体衰减过量的时间百分比cfg。ElevationAngle = 31.076;
设置信号频率范围为5ghz ~ 55ghz之间的间隔。
freq_range = 5 e9:1e9:55e9;
计算气体衰减
计算指定配置参数下大气气体的衰减。
gaseous_attenuation = 0(大小(freq_range));为N = 1:numel(freq_range) cfg。频率= freq_range (n);pl = p618PropagationLosses (cfg,.．.“StationHeight”, 0.031,.．.“温度”, 283.6,.．.“压力”, 1009.48,.．.“WaterVaporDensity”, 13.79);gaseous_attenuation (n) = pl.Ag;结束
情节气体衰减
在对数刻度上，绘制给定频率范围的气体衰减。
重对数(freq_range gaseous_attenuation);网格在；包含(“信号频率(赫兹)”）;ylabel (“气体衰减(dB)”）;标题(“特定频率范围的气体衰减”）;
指定仰角范围内的传播损耗
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地图=存在(“maps.mat”，“文件”）;p836 =存在(“p836.mat”，“文件”）;p837 =存在(“p837.mat”，“文件”）;p840 =存在(“p840.mat”，“文件”）;matFiles = [maps p836 p837 p840];如果~所有(matFiles)如果~ (“ITURDigitalMaps.tar.gz”，“文件”) url =“//www.ru-cchi.com/supportfiles/spc/P618/ITURDigitalMaps.tar.gz”；websave (“ITURDigitalMaps.tar.gz”url);将(解压“ITURDigitalMaps.tar.gz”）;其他的将(解压“ITURDigitalMaps.tar.gz”）;结束目录(cd);结束
这个例子展示了在设计地球-空间系统时，如何参数化和计算指定仰角范围内的地球-空间传播损失。
配置P.618传播参数
创建一个默认的P.618配置对象。更改属性值，然后显示对象属性。
cfg = p618Config;cfg。频率= 14.25 e9;%信号频率，单位为Hzcfg。纬度= 51.5;%北方向cfg。经度= -0.14;%西方向
将仰角范围设置为5到90度的区间。
elev_range = 5:5:90;
计算地球-空间传播损失
计算指定配置参数的地球-空间传播损失。
elevation_angle =大小(elev_range);gaseous_attenuation = 0 (elevation_angle);cloud_attenuation = 0 (elevation_angle);rain_attenuation = 0 (elevation_angle);scintillation_attenuation = 0 (elevation_angle);total_attenuation = 0 (elevation_angle);为N = 1:numel(elev_range) cfg。ElevationAngle = elev_range (n);pl = p618PropagationLosses (cfg,.．.“StationHeight”, 0.031,.．.“温度”, 283.6,.．.“压力”, 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;结束
绘制地球-空间传播损失图
绘制指定仰角范围内的各种传播损失(以dB为单位)。
情节(elev_range gaseous_attenuation,“——”）;持有在；情节(elev_range cloud_attenuation,“——”）;持有在；情节(elev_range rain_attenuation,“——”）;持有在；情节(elev_range scintillation_attenuation,“——”）;持有在；情节(elev_range total_attenuation);传奇(“气体”，“云”，“雨”，“闪烁”，“总”）;网格在；包含(的高度角(度)）;ylabel (“衰减(dB)”）;标题(“地球-空间传播损失与仰角”）;
超出时间百分比的传播损耗
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地图=存在(“maps.mat”，“文件”）;p836 =存在(“p836.mat”，“文件”）;p837 =存在(“p837.mat”，“文件”）;p840 =存在(“p840.mat”，“文件”）;matFiles = [maps p836 p837 p840];如果~所有(matFiles)如果~ (“ITURDigitalMaps.tar.gz”，“文件”) url =“//www.ru-cchi.com/supportfiles/spc/P618/ITURDigitalMaps.tar.gz”；websave (“ITURDigitalMaps.tar.gz”url);将(解压“ITURDigitalMaps.tar.gz”）;其他的将(解压“ITURDigitalMaps.tar.gz”）;结束目录(cd);结束
这个例子展示了在设计地球-空间系统时，当超过时间衰减值百分比时，如何参数化和计算地球-空间传播损失。
配置地球-空间传播参数
创建P.618配置对象。更改属性值，然后显示对象属性。
cfg = p618Config;cfg。频率= 19.5 e9;%信号频率，单位为Hzcfg。ElevationAngle = 36.6142654;cfg。纬度= 46.2208;%北方向cfg。经度= 6.137;%东方向cfg。AntennaDiameter = 1.2;cfg。AntennaEfficiency = 0.65;
设置气体衰减、云衰减、雨衰减、闪烁和大气总衰减的过量时间百分比。
annual_exceed =[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];
计算地球-空间传播损失
计算指定配置参数的地球-空间传播损失。
过剩=大小(annual_exceedance);gaseous_attenuation = 0(多余的);cloud_attenuation = 0(多余的);rain_attenuation = 0(多余的);闪烁= 0(多余的);total_attenuation = 0(多余的);为N = 1:numel(annual_exceed) exceedance_value = annual_exceed (N);cfg。GasAnnualExceedance = max (exceedance_value, 0.1);%支持范围为0.1% ~ 99%cfg。CloudAnnualExceedance = max (exceedance_value, 0.1);%支持范围为0.1% ~ 99%cfg。RainAnnualExceedance = exceedance_value;%支持范围为0.001% ~ 5%cfg。ScintillationAnnualExceedance = max (exceedance_value, 0.01);%支持范围:0.01% ~ 5%cfg。TotalAnnualExceedance = exceedance_value;%支持范围为0.001% ~ 50%pl = p618PropagationLosses (cfg,“StationHeight”, 0.412);gaseous_attenuation (n) = pl.Ag;cloud_attenuation (n) = pl.Ac;rain_attenuation (n) = pl.Ar;闪烁(n) = pl.As;total_attenuation (n) = pl.At;结束
绘制地球-空间传播损耗图
绘制当超过时间衰减值百分比时的各种传播损失(以dB为单位)。
重对数(annual_exceedance gaseous_attenuation,“——”）;持有在；重对数(annual_exceedance cloud_attenuation,“——”）;持有在；重对数(annual_exceedance rain_attenuation,“——”）;持有在；重对数(annual_exceedance闪烁,“——”）;持有在；重对数(annual_exceedance total_attenuation);传奇(“气体”，“云”，“雨”，“闪烁”，“总”）;网格在；包含(“超过数概率(%)”）;ylabel (“衰减(dB)”）;标题(“大气损失的时间百分比每年过剩”）;
参考文献
[1]国际电信联盟，ITU-R建议P.618 (12/2017)
[2]国际电信联盟，ITU-R建议P.676 (08/2019)
[3]国际电信联盟，ITU-R建议P.1511 (08/2019)
[4]国际电信联盟，ITU-R建议P.1510 (06/2017)
[5]国际电信联盟，ITU-R建议P.835(2017年12月)
[6]国际电信联盟，ITU-R建议P.836(2017年12月)
[7]国际电信联盟，ITU-R建议P.840 (08/2019)
[8]国际电信联盟，ITU-R建议P.837 (06/2017)
[9]国际电信联盟，ITU-R建议P.453 (08/2019)
[10]国际电信联盟，ITU-R建议P.839(2013年9月)
[11]国际电信联盟，ITU-R建议P.838(2005年3月)
[12]第3研究组地-空传播预测方法验证示例，版本:5.0 (P)，国际电联无线电通信研究组
另请参阅
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