Progetto di collegamenti radio troposferici tra punti fissi - Evoluzione dei collegamenti radio

Progetto di collegamenti radio
       troposferici tra punti fissi

   Evoluzione dei collegamenti radio
• Fino ai primi anni 90 una parte della dorsale
  nazionale di TLC era realizzata in ponte radio
• Con gli anni 90 tutti i collegamenti a grande
  capacità e grande distanza sono migrati su
  fibra ottica
• Allo stato attuale i collegamenti radio
  troposferici trovano largo impiego laddove si
  richiede il trasferimento di una capacità
  limitata (n.2Mb/s, n≤4)
• Link tra nodi della rete radiomobile
• Link in rete di accesso

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Problematiche progettuali
•    La Banda di Coerenza per il canale radio troposferico
     tra punti fissi è stimata pari a 30 MHz
•    Per la tipologia di collegamenti attualmente in uso si
     è quindi in condizione di attenuazione piatta

                     Passi progettuali

1) Studio della geometria del collegamento per evitare
   la presenza di ostacoli
2) Individuazione dei requisiti di qualità del
   collegamento
3) Determinazione dell’attenuazione addizionale per
   cammini multipli
4) Determinazione dell’attenuazione addizionale per
   fenomeni meteo
5) Determinazione del link budget

    Studio della geometria del collegamento :
                  effetto di ostacoli

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Ellissoide di Fresnel

Il non intercettamento da parte di ostacoli del primo ellissoide di Fresnel
garantisce l’assenza di punti di riflessione che producono repliche del
segnale utile con differenza di percorso pari a /2

     Individuazione dei requisiti di qualità del
                  collegamento

  • Il fenomeno multipath troposferico è causato
    dalla dinamicità della troposfera
  • L’evanescenza meteo è causata dall’interazione
    delle formazioni meteorologiche con le onde
    elettromagnetiche
  • L’attenuazione addizionale indotta per cammini
    multipli o fenomeni meteo è studiabile
    solamente da un punto di vista statistico

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Individuazione dei requisiti di qualità del
              collegamento - 2

• Vengono fissate delle soglie di BER che devono
  essere rispettate ma possono essere superate
  per una prefissata percentuale di tempo

• Esempio: requisito di disponibilità (ITU-R):
  BER10-3 per t≤0.01% del tempo

       Determinazione dell’attenuazione
       addizionale per cammini multipli
• Studiando statisticamente il fenomeno multipath
  si perviene ad attribuire alla variabile aleatoria
  “ampiezza di campo ricevuto” una statistica di tipo
  Rayleigh

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Determinazione dell’attenuazione
     addizionale per cammini multipli - 2

Per evanescenze profonde (> 10 dB) è possibile utilizzare
una relazione approssimata

P{As>As*} = p0 . 10-As*/10

As* è espresso in dB

p0 è un coefficiente climatico

P0 = 1.4 . 10-8 fGHz d3.5Km

  Determinazione
  dell’attenuazione
   addizionale per
   fenomeni meteo

     Mappe di
     piovosità

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Tasso di piovosità
                        superato per non
                       più dello 0.01% del
                        tempo e fattore
                           correttivo

Determinazione dell’attenuazione
     specifica per pioggia
ITU-R P.837, ITU-R P.838 e ITU-R P.530.9

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Metodo grafico per
 la determinazione
  dell’attenuazione
specifica per pioggia

   Calcolo dell’attenuazione addizionale per
                     pioggia

  • Attenuazione superata per non più dello 0.01% del
    tempo

                        A001% =  . L . r

  • r è un fattore correttivo che tiene conto della non
    uniformità del fenomeno meteo su tutta la tratta

                     r = (1 + 0.045 . L)-1

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Link budget - Margine di collegamento

Schema a blocchi di un sistema radio troposferico

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Dati
tecnici 1

  Dati
tecnici 2

            9

Dati
tecnici
  3

 Dati
tecnici
  4

          10

Procedura di sovradimensionamento
• Calcolo del rapporto Eb/N0* corrispondente, per la modulazione
  utilizzata, alla desiderata BER di soglia
• Nota la rumorosità del ricevitore e la bit rate, calcolare la
  corrispondente potenza del segnale in ricezione PR*=C* (se è
  conosciuta si usa la sensibilità del ricevitore)
• Calcolare, in assenza di attenuazioni addizionali, le grandezze
  radioelettriche (PT, GT, GR)
• Valutare l’entità dell’attenuazione addizionale introdotta per
  multipath o per fenomeni meteo per non più della percentuale di
  tempo definita dalle specifiche di qualità; delle due considerare la più
  elevata AS*
• Incrementare le grandezze radioelettriche precedentemente
  ricavate proprio di AS*
• Questa operazione comporta un incremento di Eb/N0* proprio di AS*
  e fa sì che l’attenuzione addizionale introdotta dal canale ci sposti il
  punto di lavoro (Eb/N0) sotto la soglia di BER per non più della
  percentuale di tempo definita dalle specifiche di qualità

                   Procedura di sovradimensionamento

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Procedura di sovradimensionamento

   Procedura di verifica di soddisfacimento
  dei requisiti di qualità per un dato sistema
                      radio
• Dalle specifiche del costruttore del sistema radio che voglio
  utilizzare conosco la sensibilità del ricevitore Prmin (corrispondente,
  per la modulazione utilizzata, alla desiderata BER di soglia)
• Conosco le altre caratteristiche del sistema (PT, GT, GR)
• Note frequenza di lavoro e distanza determino la potenza ricevuta Pr
• Determino il margine di sistema, pari alla differenza tra la potenza
  ricevuta e la sensibilità del ricevitore M=Pr - Prmin
• Valuto l’entità dell’attenuazione addizionale introdotta per multipath
  o per fenomeni meteo per non più della percentuale di tempo definita
  dalle specifiche di qualità; delle due considerare la più elevata AS*
• Confronto il margine M con questa AS*; se M> AS* allora posso
  utilizzare questo sistema

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Procedura di verifica (d=2,5 km)

Procedura di verifica (d=2,5 km)

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Procedura di verifica (d=3,5 km)

Procedura di verifica (d=3,5 km)

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