Περίληψη
Στην παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάζονται τα χαρακτηριστικά που αφορούν την αξιόπιστη σχεδίαση των δορυφορικών συστημάτων επικοινωνίας που λειτουργούν σε συχνότητες πάνω από 10 GHz (Ku, Ka και V ζώνες συχνοτήτων). Η απόσβεση λόγω βροχής είναι η κυριότερη αιτία διαλείψεων σε αυτές τις ζώνες συχνοτήτων. Προτείνονται μοντέλα διάδοσης αναλυτικά και εύκολα εφαρμόσιμα από τους μηχανικούς. Η διαφορική λήψη δορυφορικής γεωστατικής τροχιάς έχει τελευταία εισαχθεί σαν μια αποδοτική τεχνική για να μειωθεί ο χρόνος εκτός λειτουργίας σε ένα δορυφορικό τηλεπικοινωνιακό σύστημα. Στη συγκεκριμένη διατριβή εξετάζονται η διπλή και η τριπλή διαφορική λήψη. Για ένα ισοσταθμισμένο σύστημα διπλής διαφορικής λήψης δορυφορικής τροχιάς, ένας απλός τύπος, κατάλληλος για χρήση από τον σχεδιαστή του συστήματος, δημιουργήθηκε για την εκτίμηση του κέρδους της διαφορικής λήψης, σαν συνάρτηση της γωνιακής απόστασης των δύο δορυφόρων, της συχνότητας της ζεύξης, της γωνίας ανύψωσης και της στάθμης ισχύος της απόσβε ...
Στην παρούσα διδακτορική διατριβή εξετάζονται τα χαρακτηριστικά που αφορούν την αξιόπιστη σχεδίαση των δορυφορικών συστημάτων επικοινωνίας που λειτουργούν σε συχνότητες πάνω από 10 GHz (Ku, Ka και V ζώνες συχνοτήτων). Η απόσβεση λόγω βροχής είναι η κυριότερη αιτία διαλείψεων σε αυτές τις ζώνες συχνοτήτων. Προτείνονται μοντέλα διάδοσης αναλυτικά και εύκολα εφαρμόσιμα από τους μηχανικούς. Η διαφορική λήψη δορυφορικής γεωστατικής τροχιάς έχει τελευταία εισαχθεί σαν μια αποδοτική τεχνική για να μειωθεί ο χρόνος εκτός λειτουργίας σε ένα δορυφορικό τηλεπικοινωνιακό σύστημα. Στη συγκεκριμένη διατριβή εξετάζονται η διπλή και η τριπλή διαφορική λήψη. Για ένα ισοσταθμισμένο σύστημα διπλής διαφορικής λήψης δορυφορικής τροχιάς, ένας απλός τύπος, κατάλληλος για χρήση από τον σχεδιαστή του συστήματος, δημιουργήθηκε για την εκτίμηση του κέρδους της διαφορικής λήψης, σαν συνάρτηση της γωνιακής απόστασης των δύο δορυφόρων, της συχνότητας της ζεύξης, της γωνίας ανύψωσης και της στάθμης ισχύος της απόσβεσης λόγω βροχής της απλής ζεύξης. Τα αριθμητικά αποτελέσματα που προκύπτουν από εφαρμογή των μοντέλων εξετάζονται με διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα από την Ιταλία και την Ιαπωνία. Η σύμπτωση των θεωρητικών αποτελεσμάτων με τα πειραματικά είναι πολύ ενθαρρυντική. Περαιτέρω εξετάζεται, η επίδραση των παρεμβολών στον υπολογισμό του χρόνου της μη διαθεσιμότητας ενός δορυφορικού συστήματος που βρίσκεται σε μια υποτροπική/τροπική περιοχή. Η κυριότερη αιτία παρεμβολής μεταξύ δύο γειτονικών δορυφορικών συστημάτων θεωρείται ότι είναι η διαφορική απόσβεση λόγω βροχής. Εάν τα δορυφορικά συστήματα είναι διπλής πόλωσης, άλλες πηγές παρεμβολής είναι επίσης η διασταυρούμενη πόλωση λόγω βροχής καθώς και η αποπόλωση λόγω παγοκρυστάλλων. Αναπτύσσεται μια διαδικασία για την πρόβλεψη της στατιστικής κατανομής του λόγου ισχύος φέροντος προς θερμικό θόρυβο και συνολική παρεμβολή, σε περιόδους βροχής. Η μέθοδος βασίζεται σε κατάλληλες υποθέσεις για την κατανομή του σημειακού ρυθμού βροχόπτωσης καθώς και του μεγέθους της σταγόνας βροχής και την χωρική δομή του μέσου βροχής που έχουν εφαρμογή στις υποτροπικές και τροπικές περιοχές. Τα αριθμητικά αποτελέσματα συγκεντρώνονται στην αναλυτική εξέταση διαφόρων λειτουργικών χαρακτηριστικών που έχουν σχέση με την στατιστική κατανομή του λόγου φέροντος προς θερμικό θόρυβο και παρεμβολή καθώς και την επακόλουθη ανάλυση μη διαθεσιμότητας του δορυφορικού συστήματος. Το προτεινόμενο μοντέλο συγκρίνεται με ένα ήδη υπάρχον, που έχει προταθεί για περιοχές με σχετικά ήπιες καιρικές συνθήκες, και η αναγκαιότητα της παρούσας διαδικασίας για εφαρμογή σε τροπικές και υποτροπικές περιοχές γίνεται προφανής. Σε επόμενη ενότητα προτείνεται μια μέθοδος για την πρόβλεψη της στατιστικής κατανομής της χωρητικότητας ενός συνεχούς δορυφορικού καναλιού, παρουσία διαλείψεων λόγω βροχής και παρεμβολών που οφείλονται σε ατμοσφαιρικές κατακρημνίσεις. Υποθέτοντας ανεξάρτητα, ζωνοπερατά, κανονικά σήματα παρεμβολών να εισέρχονται μέσα στο εύρος ζώνης του επιθυμητού σήματος, βρίσκεται μια έκφραση για την μέγιστη χωρητικότητα καναλιού που λειτουργεί σε τέτοιο περιβάλλον. Λόγω της χωρικής ανομοιογένειας της βροχής και της συνεπαγόμενης διαφορικής απόσβεσης η χωρητικότητα καναλιού δεν παραμένει σταθερή αλλά έχει στατιστικές ιδιότητες, οι οποίες και μελετώνται. Τέλος, εισάγεται ένα νέο δυναμικό μοντέλο της απόσβεσης λόγω βροχής. Χρησιμοποιείται μια χωροχρονική ανάλυση του ρυθμού βροχόπτωσης με σκοπό να υπολογιστεί το φάσμα ισχύος της απόσβεσης λόγω βροχής ενός κεκλιμένου ραδιοδρόμου. Προτείνεται μια χωροχρονική δομή για τη συνάρτηση συνδιακύμανσης. Περαιτέρω παρουσιάζεται μια αναλυτική σχέση του φάσματος ισχύος της απόσβεσης λόγω βροχής και συγκρίνεται με πειραματικά δεδομένα. Εξάγονται επίσης ασυμπτωτικές εκφράσεις για μικρές και μεγάλες τιμές της συχνότητας. Βασιζόμενοι σε μια χωροχρονική ανάλυση του ρυθμού βροχόπτωσης, προτείνεται επιπλέον μια μέθοδος για την μετατροπή της κατανομής της διάρκειας των χρόνων υπέρβασης μιας στάθμης του ρυθμού βροχόπτωσης, σε κατανομή της διάρκειας των διαλείψεων λόγω βροχής. Η προτεινόμενη κατανομή της διάρκειας των διαλείψεων συγκρίνεται με διαθέσιμα πειραματικά δεδομένα από την Βόρεια Ιταλία. Η συμφωνία μεταξύ τους κρίνεται αρκετά ικανοποιητική. Τέλος, παρουσιάζονται αριθμητικά αποτελέσματα για διάφορες κλιματικές ζώνες, γωνίες ανύψωσης και συχνότητες, και εξάγονται κάποια πολύ χρήσιμα συμπεράσματα.
περισσότερα
