سياسة قطاع الاتصالات الراديوية بشأن حقوق الملكية الفكرية

سياسة قطاع الاتصالات الراديوية بشأن حقوق الملكية الفكرية (IPR)

يرد وصف للسياسة التي يتبعها قطاع الاتصالات الراديوية فيما يتعلق بحقوق الملكية الفكرية في سياسة البراءات المشتركة بين قطاع تقييس الاتصالاتوقطاع الاتصالات الراديوية والمنظمة الدولية للتوحيد القياسي واللجنة الكهرتقنية الدولية(ITU T/ITU R/ISO/IEC) والمشار إليها في الملحق 1بالقرار ITU R 1. وترد الاستمارات التي ينبغي لحاملي البراءات استعمالها لتقديم بيان عن البراءات أو للتصريح عن منح رخص في الموقعالإلكتروني http://www.itu.int/ITU R/go/patents/en حيث يمكن أيضاً الاطلاع على المبادئ التوجيهية الخاصة بتطبيق سياسة البراءات المشتركة وعلى قاعدة بيانات قطاع الاتصالات الراديوية التي تتضمن معلومات عن البراءات.

سلاسل توصيات قطاع الاتصالات الراديوية

(يمكن الاطلاع عليها أيضاً في الموقع الإلكتروني http://www.itu.int/publ/R-REC/en)

السلسلة        العنـوان

BO   البث الساتلي

BR   التسجيل من أجل الإنتاج والأرشفة والعرض؛ الأفلام التلفزيونية

BS   الخدمة الإذاعية (الصوتية)

BT   الخدمة الإذاعية (التلفزيونية)

F      الخدمة الثابتة

M     الخدمة المتنقلة وخدمة الاستدلال الراديوي وخدمة الهواة والخدمات الساتلية ذات الصلة

P      انتشار الموجات الراديوية

RA   علم الفلك الراديوي

RS   أنظمة الاستشعار عن بُعد

S      الخدمة الثابتة الساتلية

SA   التطبيقات الفضائية والأرصاد الجوية

SF   تقاسم الترددات والتنسيق بين أنظمة الخدمة الثابتة الساتلية والخدمة الثابتة

SM   إدارة الطيف

SNG التجميع الساتلي للأخبار

TF    إرسالات الترددات المعيارية وإشارات التوقيت

V      المفردات والمواضيع ذات الصلة

ملاحظة: تمت الموافقة على النسخة الإنكليزية لهذه التوصية الصادرة عن قطاع الاتصالات الراديوية بموجب الإجراء الموضح في القرار ITU-R 1.

النشر الإلكتروني

جنيف، 2016

ITU 2016

جميع حقوق النشر محفوظة. لا يمكن استنساخ أي جزء من هذه المنشورة بأي شكل كان ولا بأي وسيلة إلا بإذن خطي منالاتحاد الدولي للاتصالات (ITU).

التوصيـةITU-RP.618-12

بيانات الانتشار وطرائق التنبؤ المطلوبة لتصميم

أنظمة الاتصالات أرض-فضاء

(2015-2013-2009-2007-2003-2001-1999-1997-1995-1994-1992-1990-1986)

مجال التطبيق

تتنبأ هذه التوصية بمختلف معلمات الانتشار اللازمة لتخطيط أنظمة الاتصالات أرض-فضاء العاملة في اتجاه أرض-فضاء أو فضاء-أرض.

إن جمعية الاتصالات الراديوية للاتحاد الدولي للاتصالات،

إذ تضع في اعتبارها

 أ )    أن من الضروري، لتخطيط مناسب للأنظمة أرض-فضاء، أن تتوفر بيانات عن الانتشار وتقنيات  تنبؤ مناسبة؛

ب)    أن ثمة طرائق وضعت تسمح بالتنبؤ بأهم معلمات الانتشار اللازمة لتخطيط الأنظمة أرض-فضاء؛

ج)     أن هذه الطرائق قد خضعت، بقدر الإمكان، لاختبارات على أساس البيانات المتيسرة وتبين أنها تحقق دقة متلائمة مع التغيرات الطبيعية لظواهر الانتشار ومناسبة كذلك لمعظم التطبيقات الحالية في مجال تخطيط الأنظمة،

توصـي

باعتماد طرائق التنبؤ بمعلمات الانتشار الموضحة في الملحق 1 من أجل تخطيط أنظمة الاتصالات أرض-فضاء في كل مدى من الصلاحية المقابلة المشار إليها في الملحق 1.

الملاحظة 1 - تتضمن التوصيات ITU R P.679 وITU R P.680 وITU R P.681 وITU R P.682 على التوالي، معلومات إضافية تتعلق بتخطيط الأنظمة الإذاعية الساتلية وكذلك الأنظمة الساتلية المتنقلة البحرية والبرية وللطيران.

 

الملحق 1

1      مقدمة

يجب أن يؤخذ في الاعتبار عدة تأثيرات لدى تصميم الوصلات أرض-فضاء لأنظمة الاتصالات. ويجب أن تراعى تأثيرات الجو غير المتأين عند كل الترددات ولكنها تصبح حرجة فوق 1 GHz تقريباً وعند زوايا الارتفاع المنخفضة. وتشمل هذه التأثيرات ما يلي:

 أ )    الامتصاص بالغازات الجوية؛ والامتصاص والانتثار وإزالة الاستقطاب بالماء الجوي (قطرات الماء والجليد في الهواطل والسحب وغيرها)؛ وضوضاء الإرسال الناتجة عن وسائط الامتصاص؛ وتعتبر كل هذه التأثيرات ذات أهمية خاصة عند ترددات أعلى من 10 GHz تقريباً؛

ب)    فقدان الإشارة بسبب انحراف حزمة هوائي المحطة الأرضية بحكم الانكسار العادي في الجو؛

ج)     التناقص في كسب الهوائي الفعال بسبب فك ارتباط الطور عبر فتحة الهوائي الناجم عن عدم الانتظام في بنية دليل الانكسار؛

د )     الخبو البطيء نسبياً بسبب انحناء الحزمة الذي تسببه تغييرات دليل الانكسار واسعة النطاق، والخبو الأسرع (التلألؤ) والتغيرات في زاوية الوصول الناجمة عن تغيرات ضيقة النطاق في دليل الانكسار؛

ﻫ )    التحديدات المحتملة لعرض النطاق بسبب الانتثار المتعدد أو تأثيرات تعدد المسيرات، لا سيما في الأنظمة الرقمية عالية السعة؛

و )    التوهين بسبب البيئة المحلية للمطراف على الأرض (مبان وأشجار وما إلى ذلك)؛

ز )    التغيرات قصيرة الأجل في نسبة التوهينات عند ترددي الوصلة الصاعدة والوصلة الهابطة والتي يمكن أن تنال من دقة الإجراءات التكييفية المعاكسة للخبو؛

ح)     تأثير تغير زاوية الارتفاع بالنسبة إلى الساتل في الأنظمة الساتلية غير المستقرة بالنسبة إلى الأرض (non-GSO).

وقد تكون التأثيرات الأيونوسفيرية (انظر التوصية ITU R P.531) هامة، وخصوصاً عند ترددات أدنى من 1GHz. ومن قبيل التسهيل، حددت في الجدول 1 قيمة هذه التأثيرات للترددات 0,1 و0,25 و0,5 و1 و3 و10 GHz من أجل الحصول على قيمة كبيرة للمحتوى الكلي من الإلكترونات (TEC). وتشمل هذه التأثيرات ما يلي:

ط)     دوران فاراداي: انتشار موجي مستقطب خطياً من خلال الأيونوسفير يخضع لدوران مستوي الاستقطاب تدريجياً؛

ي)     التشتت الذي يؤدي إلى تأخر تفاضلي في الانتشار عبر عرض نطاق الإشارة المرسلة؛

ك)     التأخر الزائد؛

ل)     التلألؤ الأيونوسفيري: يؤدي عدم تجانس كثافة الإلكترونات في الأيونوسفير إلى تبئير انعكاسي أو إزالة تبئير انعكاسي للموجات الراديوية، ويؤدي إلى تقلبات في الاتساع تسمى حالات التلألؤ. ويكون التلألؤ الأيونوسفيري أقصى ما يكون بالقرب من خط الاستواء المغنطيسي الأرضي وأدنى ما يكون في مناطق خطوط العرض الوسطى. ويكون التلألؤ كبيراً في المناطق الشفقية أيضاً. ويتوزع التلألؤ الشديد على أساس توزيع رايلي من حيث الاتساع، في حين يكاد يتوزع التلألؤ الأضعف توزيعاً لوغاريتمياً عادياً. وتقل هذه التقلبات بزيادة التردد وتتوقف على هندسة المسير والموقع وفصول السنة والنشاط الشمسي والتوقيت المحلي. ويستند الجدول 2 إلى البيانات الواردة في التوصية ITU R P.531 من أجل تصنيف بيانات عمق الخبو بالنسبة إلى الموجات المترية (VHF) والموجات الديسيمترية (UHF) في خطوط العرض الوسطى.

        كما يصاحب تقلب الاتساع أيضاً تقلباً في الطور. وتتناسب الكثافة الطيفية لتقلب الطور مع المقدار 1/f 3، حيث f تردد تقلب فورييه. وتماثل هذه الخاصية الطيفية الخاصية الناشئة عن وميض التردد في المذبذات ويمكن أن تسبب انحطاطاً كبيراً في أداء عتاد المستقبِل.

الجـدول 1

تقدير* التأثيرات الأيونوسفيرية لزوايا ارتفاع قدرها 30 درجة تقريباً باجتياز أحادي الاتجاه**

(مستمد من التوصية ITU-R P.531)

التأثير  اعتماد التردد  GHz 0,1   GHz 0,25 GHz 0,5   GHz 1      GHz 3      GHz 10

دوران فاراداي        1/f  2        30 دورة     4,8 دورة    1,2 دورة    °108 °12   °1,1

تأخر الانتشار 1/f  2        s 25      s 4 s 1 s 0,25   s 0,028 s 0,0025

الانكسار       1/f  2        1> °0,16>     '2,4       '0,6       "4,2       "0,36>

التغير في اتجاه الوصول (جذر متوسط التربيع)    1/f  2        '20   '3,2  "48   "12   "1,32        "0,12

الامتصاص (الشفقي و/أو القطبي)   1/f  2     dB 5 dB 0,8     dB 0,2     dB 0,05   dB 3–10  6  dB 4–10  5

الامتصاص (عند خطوط العرض الوسطى) 1/f  2        dB 1 >     dB 0,16 > dB 0,04 > dB 0,01 >      dB 0,001 >      dB 4–10  1 >

التشتت 1/f  3        ps/Hz 0,4 ps/Hz 0,026     ps/Hz 0,0032   ps/Hz 0,0004   ps/Hz  5–10  1,5  ps/Hz 7–104

التلألؤ(1)     انظر التوصية ITU R P.531    انظر التوصية ITU R P.531    انظر التوصية ITU R P.531      انظر التوصية ITU R P.531    dB 20 <

ذروة إلى ذروة        dB 10 

ذروة إلى ذروة        dB 4 

ذروة إلى ذروة

*       يستند هذا التقدير إلى محتوى كلمن الإلكترونات (TEC) بمقدار 1018 electrons/m2، وهي قيمة عالية لهذا المحتوى تواجه عند خطوط العرض المنخفضة أثناء النهار وبوجود نشاط ش‍مسي مرتفع.

**     يمكن إهمال التأثيرات الأيونوسفيرية الأعلى من 10GHz.

(1)    القيم الملاحظة بالقرب من خط الاستواء المغنطيسي الأرضي أثناء الساعات الأولى من الليل (بالتوقيت المحلي) في وقت الاعتدال الربيعي أو الخريفي وفي ظروف كلف ش‍مسي مرتفع.

الجـدول 2

توزيع أعماق الخبو بسبب التلألؤ الأيونوسفيري (dB) عند خطوط العرض الوسطى

النسبة المئوية من الزمن

(%)  التردد

(GHz)

لا يعالج هذا الملحق إلا تأثيرات التروبوسفير في الإشارة المطلوبة بالنسبة إلى تخطيط الأنظمة، بينما تُعالج جوانب التداخل في توصيات مستقلة:

-       التداخل بين المحطات الأرضية ومحطات الأرض (التوصية (ITU R P.452؛

-       التداخل الصادر عن المحطات الفضائية والتداخل الذي تتعرض له (التوصية (ITU R P.619؛

-       التنسيق ثنائي الاتجاه للمحطات الأرضية (التوصية (ITU R P.1412.

وثمة استثناء ظاهر هو إزالة استقطاب المسير والذي يتعلق مباشرة بانحطاط الإشارة المباشرة متحدة الاستقطاب بسبب الانتشار، وإن كانت أهميته من حيث التداخل فقط (بين إرسالات الإشارة باستقطاب متعامد مثلاً).

وترتب المعلومات وفقاً لمعلمات الوصلة قيد النظر في التخطيط الفعلي للنظام بدلاً من ترتيبها وفقاً للظواهر المادية التي تسبب التأثيرات المختلفة. وتوفر، قدر الإمكان، طرائق تنبؤ بسيطة تشتمل تطبيقات عملية، مع بيان مدى صلاحيتها. وتعطي هذه الطرائق البسيطة نسبياً نتائج مرضية في معظم التطبيقات العملية رغم التغيرات الكبيرة في شروط الانتشار (من سنة إلى أخرى ومن موقع إلى آخر).

وقد خضعت طرائق التنبؤ المبينة في هذا الملحق، كلما أمكن ذلك، إلى الاختبار بالنسبة إلى بيانات القياس المستمدة من بنوك بيانات لجنة الدراسات 3 للاتصالات الراديوية (انظر التوصية (ITU R P.311.

2      خسارة الانتشار

خسارة الانتشار في مسير أرض-فضاء، بالنسبة إلى الخسارة في الفضاء الحر، هي مجموع مساهمات مختلفة على النحو التالي:

-       التوهين بسبب الغازات الجوية؛

-       التوهين بسبب المطر والهواطل الأخرى والسحب؛

-       التبئير وإزالة التبئير؛

-       التناقص في كسب الهوائي بسبب عدم تماسك جبهة الموجة؛

-       التلألؤ وتأثيرات تعدد المسيرات؛

-       التوهين بسبب العواصف الرملية والغبارية.

ولكل من هذه المساهمات خصائصها المميزة وفقاً للتردد والموقع الجغرافي وزاوية الارتفاع. وكقاعدة عامة، لا تكون قيم التوهين عند زوايا الارتفاع أكبر من 10 درجات قيماً كبيرة، إلا إذا كان التوهين ناجماً عن الغازات الجوية والمطر والسحب وربما عن التلألؤ، وذلك رهناً بشروط الانتشار. وفيما يخص الأنظمة غير المستقرة بالنسبة إلى الأرض (non GSO)، ينبغي إدراج التغير في زاوية الارتفاع في الحسابات، على النحو المبين في الفقرة 8.

(من الممكن أن تؤدي تراكمات الثلوج والجليد على سطوح عواكس الهوائيات ومصادر تغذيتها في بعض المناطق المناخية إلى فترات مطولة من التوهين الشديد الذي قد يهيمن حتى على التوزيع التراكمي السنوي للتوهين.)

1.2   التوهين بسبب الغازات الجوية

يتوقف التوهين بسب الغازات الجوية، والذي يعزى بكامله إلى الامتصاص، بالدرجة الأولى على التردد وزاوية الارتفاع والارتفاع فوق مستوى سطح البحر وكثافة بخار الماء (الرطوبة المطلقة). ويمكن عادة تجاهل هذا التوهين عند الترددات الأدنى من GHz 10، في حين تتزايد أهميته في الترددات الأعلى من GHz 10، وخصوصاً عند زوايا الارتفاع المنخفضة. ويبين الملحق 1 للتوصية ITU R P.676 طريقة كاملة لحساب التوهين الناجم عن الغازات الجوية، بينما يبين الملحق 2 للتوصية نفسها طريقة تقريبية بالنسبة للترددات التي تصل إلى GHz 350.

وتتسم مساهمة الأوكسجين في الامتصاص الجوي باستقرار نسبي عند ترددات معينة، غير أن كثافة بخار الماء متغايرة جداً في حد ذاتها وبحكم الارتفاع. ويحدث عادة أقصى توهين بالغازات الجوية أثناء موسم هطول الأمطار الغزيرة (انظر التوصية ITU R P.836).

2.2   التوهين بالهواطل والسحب

1.2.2        التنبؤ بإحصاءات التوهين في سنة متوسطة

تبين الفقرة 1.1.2.2 الطريقة العامة للتنبؤ بالتوهين بسبب الهواطل والسحب على طول مسير انتشار مائل.ويرد شرح طريقة التنبؤ باحتمال وجود توهين غير صفري بسبب المطر على طول مسير مائل في الفقرة 2.1.2.2.

وعندما تتوفر بيانات موثوقة طويلة الأجل عن التوهين المقيس عند زاوية ارتفاع وعند تردد (أو ترددات) مختلفين عن الزاوية والتردد المطلوب التنبؤ بهما، يستحسن في أغلب الأحوال تدريج هذه البيانات نسبة إلى زاوية الارتفاع والتردد المعنيين بدلاً من تطبيق الطريقة العامة. وترد في الفقرة 3.1.2.2 طريقة تدريج الترددات الموصى بها.

ويمكن تقدير تأثيرات اختلاف المواقع بواسطة الطريقة المحددة في الفقرة 4.2.2.

1.1.2.2     حساب إحصاءات التوهين بالمطر على المدى الطويل وفقاً لمعدل هطول المطر في نقطة معينة

يوفر الإجراء التالي تقديرات لإحصاءات طويلة الأجل للتوهين بالمطر في مسير مائل في موقع معين وعند ترددات تصل إلى GHz 55. ويتطلب هذا الإجراء المعلمات التالية:

        R0,01:     معدل هطول المطر في نقطة معينة من الموقع أثناء %0,01 من سنة متوسطة (mm/h)

        hs:   ارتفاع المحطة الأرضية (km) فوق متوسط مستوى البحر

        :    زاوية الارتفاع (درجات)

        :    خط عرض المحطة الأرضية (درجات)

        f:      التردد (GHz).

        Re:  نصف قطر الأرض الفعلي (km 8 500).

وإذا لم تتوفر بيانات محلية عن ارتفاع المحطة الأرضية فوق متوسط مستوى البحر، يمكن الحصول على تقدير له من خرائط الارتفاع الطبوغرافي المبينة في التوصية ITU R P.1511.

ويوضح الشكل 1 هندسة المسير.

الشـكل 1

مخطط بياني لمسير أرض-فضاء يبين المعلمات اللازمة لعملية التنبؤ بالتوهين

الخطوة 1:    يحسب ارتفاع الأمطار، hR، كما هو مبين في التوصية ITU R P.839

الخطوة 2:    يحسب طول المسير المائل، Ls، تحت ارتفاع المطر للمقدار 5   بواسطة المعادلة التالية:

                (1)

وتستعمل المعادلة التالية للمقدار 5  >:

                (2)

وإذا كان hR – hs أقل من صفر أو يساويه فإن التوهين بالمطر المتنبأ به لأي نسبة مئوية من الزمن هو صفر، ولا داعي لتطبيق الخطوات المبينة أدناه.

الخطوة 3:    يحسب الإسقاط الأفقي، LG، لطول المسير المائل بواسطة المعادلة التالية:

        LG = Ls cos                 km    (3)

الخطوة 4:    يحسب معدل هطول المطر R0,01 الذي يتم تجاوزه في أثناء %0,01 من سنة متوسطة (مع زمن تكامل قدره دقيقة واحدة). وإذا تعذر الحصول على هذه الإحصاءات طويلة الأجل من مصادر البيانات المحلية، يمكن تقديرها من خرائط معدل هطول الأمطار المبينة في التوصية ITU R P.837. وإذا كان R0.01 يساوي صفراً، يكون التوهين المتنبأ به بسبب المطر صفراً لأي نسبة مئوية من الزمن، ولا داعي لتطبيق الخطوات المبينة أدناه.

الخطوة 5:    يحسب التوهين النوعي R، بواسطة المعاملات المعتمدة على التردد المبينة في التوصية ITU-R P.838 ومعدل هطول المطر R0,01 المحدد في الخطوة 4 بواسطة المعادلة التالية:

        R = k (R0,01)             dB/km     (4)

الخطوة 6:    يحسب عامل التنقيص الأفقي r0,01، للنسبة %0,01 من الزمن بواسطة المعادلة التالية:

                (5)

الخطوة 7:    يحسب عامل الضبط العمودي v0,01، للنسبة %0,01 من الزمن بواسطة المعادلة التالية:

 بالدرجات

عندما تكون  تُستعمل المعادلة         

خلاف ذلك   

وإذا كانت |  |  36تُستعمل المعادلة بالدرجات      36 – |  |

خلاف ذلك    بالدرجات        0

الخطوة 8:    طول المسير الفعلي:

        LE = LR 0,01             km      (6)

الخطوة 9:    يحسب التوهين المتنبأ تجاوزه أثناء %0,01 من سنة متوسطة من المعادلة:

        A0,01 = R LE            dB       (7)

الخطوة 10:  يحدد التوهين المقدر تجاوزه أثناء نسب مئوية أخرى من سنة متوسطة، في المدى %0,001 إلى %5، انطلاقاً من التوهين الذي يتم تجاوزه أثناء %0,01 من سنة متوسطة:

        إذا كانp 1%  أو |  |  36:      0

        وإذا كان p< 1% و|  | < 36 و: 25        –0,005(|  | – 36)

        وبخلاف ذلك:  –0,005(|  | – 36) + 1,8 – 4,25 sin 

                (8)

توفر هذه الطريقة تقديراً للإحصاءات طويلة الأجل للتوهين بسبب المطر. وعند مقارنة الإحصاءات المقيسة مع التنبؤات، ينبغي مراعاة قدر من التفاوت الكبير نسبياً في إحصاءات معدل هطول الأمطار من سنة لأخرى (انظر التوصية ITU R P.678).

2.1.2.2     احتمال وجود توهين بسبب المطر على مسير مائل

تحسب الخطوات التالية احتمال وجود توهين غير صفري بسبب المطر على مسير مائل محدد، P (A > 0). وتعتمد هذه الخطوات على معلمات الدخل التالية:

        P0(Lat,Lon):    احتمال المطر عند المحطة الأرضية، (0 ≤ P0 ≤ 1) حيث:

        :    زاوية الارتفاع

و

        LS:   طول المسير المائل من المحطة الأرضية إلى ارتفاع المطر (km).

الخطوة 1:    تقدير احتمال المطر، P0(Lat,Lon)، عند المحطة الأرضية إما من التوصية ITU-R P.837 أو من بيانات معدل هطول المطر المقاسة محلياً.

الخطوة 2:    حساب المعلمة :

        α=Q^(-1) (P_0),       (9)

حيث:

        Q(x)= 1/√2π ∫_x^∞▒〖e^(-t^2/2) dt〗      (10)

الخطوة 3:    حساب دالة الارتباط المكاني، ρ:

        ρ=0,59e^(-|d|/31)+0,41e^(-|d|/800),        (11)

حيث:

        d=L_S.cos⁡θ  (12)

ويحسب Lsفي المعادلة (2).

الخطوة 4:    حساب التوزيع العادي ثنائي المتغير التكميلي، c_B :

        c_B=1/(2π√(1-ρ^2 )) ∫_α^∞▒〖∫_α^∞▒e^(-(x^2-2ρxy+y^2)/2(1-ρ^2 ) )  dxdy〗    (13)

الخطوة 5:    حساب احتمال التوهين بسبب المطر على المسير المائل:

                (14)

3.1.2.2     إحصاءات التدريج طويل الأجل للتردد والاستقطاب للتوهين بسبب المطر

المقياس الترددي هو التنبؤ بتأثير من تأثيرات الانتشار (مثل التوهين بالمطر) عند تردد معين بمعرفة هذا التأثير عند تردد مختلف. وعادةً ما يكون تردد الانتشار المتنبأ به أكبر من تردد تأثير الانتشار المعروف. ويمكن للنسبة بين التوهين بالمطر عند الترددين أن تتغير أثناء حدث من أحداث المطر وتزيد تغيرية النسبة عادةً بزيادة التوهين بالمطر.

وتقدم في الفقرات التالية طريقتان للتنبؤ:

(1     القسم 1.3.1.2.2، يقدم طريقةً للتنبؤ بالتغاير الإحصائي للتوهين بالمطر عند التردد f2 المشروط بتوهين المطر عند التردد f1. وتحتاج هذه الطريقة إلى التوزيعات التراكمية للتوهين بالمطر عند الترددين.

(2     القسم 2.3.1.2.2، يقدم طريقةً مبسطة للتنبؤ بالتوهين بالمطر متساوي الاحتمال عند التردد f2 المشروط بتوهين المطر عند التردد f1. ولا تحتاج هذه الطريقة إلى التوزيعات التراكمية للتوهين بالمطر عند أي من الترددين.

ويمكن تطبيق طريقتي التنبؤ هاتين على التحكم في قدرة الوصلة الصاعدة وعلى التشفير التكيفي والتشكيل، مثلاً:

 أ )    تتنبأ الطريقة الأولى بالتوهين اللحظي بالمطر للوصلة الصاعدة عند التردد f2 استناداً إلى التوهين اللحظي بالمطر المقاس للوصلة الهابطة عند التردد f1 بقيمة مخاطر %p لأن تتجاوز القيمة الفعلية للتوهين بالمطر للوصلة الصاعدة القيمة المتنبأ بها.

ب)    تتنبأ الطريقة الثانية بالتوهين بالمطر للوصلة الصاعدة عند التردد f2 استناداً إلى معرفة التوهين بالمطر للوصلة الهابطة عند التردد f1 عند نفس الاحتمال الخاص بالتجاوز.

1.3.1.2.2  التوزيع المشروط لنسبة المقياس الترددي للتوهين بالمطر

تستند طريقة التنبؤ هذه إلى العلاقة التالية بين (dB) A2، التوهين اللحظي بالمطر عند التردد f2 و(dB) A1، التوهين اللحظي بالمطر عند التردد f1.

                (15)

حيث n، التوزيع العادي بقيمة متوسطة تساوي صفر وتغاير بالوحدة. وفيما يلي إجراء خطوة بخطوة للتنبؤ بالدالة  ، دالة التوزيع التراكمي التكميلي للتوهين بالمطر عند التردد f2 مشروطاً بالتوهين بالمطر عند التردد f1.

وتفترض هذه الطريقة دالتي التوزيع   و ، التوزيع التراكمي التكميلي للتوهين بالمطر المشروط بحدوث توهين بالمطر بقيمة غير صفرية على المسير عند الترددين f1 وf2، وتتسمان بتوزيع عادي طويل بالمعلمات  و :

                (16a)

                (16b)

حيث:         (17)

وتشتق المعلمات 1 و1 و2 و2 من إحصاءات التوهين بالمطر عند الترددين f1 وf2 على نفس مسير الانتشار. ويمكن حساب إحصاءات التوهين بالمطر هذه من بيانات التوهين بالمطر المقاس محلياً (أي التوهين الزائد بالإضافة إلى التوهين بالغازات والتوهين بالسحاب والخبو بالتلألؤ) أو من طريقة التنبؤ بالتوهين بالمطر الواردة في الفقرة 1.1.2.2 بالنسبة للموقع المطلوب وزاوية الارتفاع المطلوبة للمسير. وينبغي اشتقاق إحصاءات التوهين بالمطر عند الترددين f1 وf2 من نفس المصدر.

وقد تم اختبار هذا الإجراء عند ترددات بين 19 وGHz 50 بيد أنه يوصى بهذا الإجراء عند ترددات تصل إلى GHz 55.

ومن الضروري معرفة المعلمات التالية:

        f1:    التردد الأدنى المعروف عنده التوهين بالمطر (GHz)

        f2:    التردد الأعلى المتنبأ عنده بالتوهين بالمطر (GHz)

        Prain:      احتمال المطر (%)

        1:  متوسط التوزيع العادي الطويل للتوهين بالمطر عند التردد f1

        2:  متوسط التوزيع العادي الطويل للتوهين بالمطر عند التردد f2

        1:  الانحراف المعياري للتوزيع العادي الطويل للتوهين بالمطر عند التردد f1

        2:  الانحراف المعياري للتوزيع العادي الطويل للتوهين بالمطر عند الترددf2

وبالنسبة لكل تردد من الترددين f1 وf2، يجري استكمال عادي طويل لمنحنى التوهين بالمطر إزاء احتمال الحدوث كالتالي:

الخطوة 1:    يحسب الاحتمال Prain(%)، النسبة المئوية الزمنية للمطر على المسير. ويمكن التنبؤ بالاحتمال Prain بواسطة الاحتمال P0(Lat, Lon) من التوصية ITU R P.837 لخطي الطول والعرض للموقع المعن‍ي.

الخطوة 2:    بالنسبة للتردد fi ، حيث i= 1 و2، تكون مجموعات الأزواج [Pi, Ai,1] و [Pi, Ai,2] حيث Pi (%)، النسبة المئوية للزمن التي يتم فيها تجاوز التوهين (dB) Ai,1 حيث Prain ≥ Pi. وينبغي اختيار القيمة المحددة للاحتمال Pi بحيث تغطي مدى الاحتمال المطلوب، لذا يقترح المجموعة التالية للنسب المئوية من الزمن 0,01 و0,02 و0,03 و0,05 و0,1 و0,2 و0,3 و0,5 و1 و2 و3 و%5 بشرط Prain ≥ Pi.

الخطوة 3:    تتم قسمة جميع النسب المئوية للزمن، Pi، على احتمال المطر، Prain، للحصول على الاحتمالات المشروطة للتوهين بالمطر  .

الخطوة 4:    يتم تحويل سلسلت‍ي الأزواج [pi, Ai,1] و[pi, Ai,2] إلى   و .

الخطوة 5:    يتم تقدير المعلمات 1 و1 و2 و2 بإجراء الاستكمال بطريقة المربعات الصغرى للسلسلتين   و . راجع الملحق 2 بالتوصية ITU R P.1057 للاطلاع على وصف الإجراء خطوة بخطوة لتقريب توزيع تراكمي تكميلي باستخدام توزيع تراكمي تكميلي عادي لوغاريتمي.

الخطوة 6:    يحسب معامل الاعتماد على التردد،  :

                (18)

الخطوة 7:    يحسب المتوسط المشروط،  ، والانحراف المعياري المشروط   كالتالي:

                (19)

                (20)

وبالتالي يكون  ، التوزيع التراكمي التكميلي للتوهين بالمطر A2 عند التردد f2 مشروطاً بالتوهين بالمطر A1=a عند التردد f1:

                (21)

حيث (dB) a1، التوهين بالمطر عند التردد f1 و0 <P< 1. وتمثل   احتمال أن يتجاوز التوهين بالمطر (dB) A2 عند التردد f2 القيمة (dB) a2 (أي المخاطر)، حيث (dB) a1 التوهين بالمطر عند التردد f1.

ويمكن حساب القيمة (dB) a2 بالنسبة لقيمة مفترضة للاحتمال P كالتالي:

         =     (22)

وبالرغم من أن هذا الإجراء خاص بتقديم التوهين بالمطر، فإنه يمكن استعماله أيضاً للتنبؤ بالتوزيع التراكمي التكميلي للتوهين الكلي (التوهين بالغازات والتوهين بالمطر والتوهين بالسحاب والخبو بالتلألؤ). بيد أنه لم يتم التحقق من دقة هذا الإجراء.

2.3.1.2.2  المقياس الترددي طويل الأمد لإحصاءات التوهين بالمطر

وعندما تتوفر عند تردد معين بيانات موثوقة لقياس التوهين يمكن تطبيق المعادلة التجريبية الواردة أدناه التي تعطي نسبة للتوهين مباشرة بدلالة التردد والتوهين على تدريج التردد في المسير نفسه في مدى التردد من 7 إلى GHz 55:

                (23)

حيث:

                (24a)

                (24b)

تمثل A1 وA2 قيمتي تساوي احتمالات التوهين بالمطر الزائد عند الترددين f1 و(GHz) f2، على التوالي.

ويفضل المقياس الترددي للتوهين من بيانات توهين مقاسة على المدى الطويل بدلاً من بيانات مقاسة على المدى الطويل للمطر.

2.2.2        التغيرات الموسمية - الشهر الأسوأ

غالباً ما يتطلب تخطيط الأنظمة قيمة التوهين التي يتم تجاوزها أثناء نسبة مئوية من الزمن، pw، من الشهر الأسوأ. ويستعمل الإجراء التالي لتقدير التوهين الذي يتم تجاوزه أثناء نسبة مئوية محددة من الشهر الأسوأ.

الخطوة 1:    تحسب النسبة المئوية السنوية من الزمن، p، المقابلة للنسبة المئوية من الزمن pw المرغوب فيها للشهر الأسوأ، بواسطة المعادلة المحددة في التوصية ITU R P.841 وبتطبيق أي ضبط مطلوب على القيمة p على النحو المحدد في التوصية.

الخطوة 2:    يحسب التوهين، (dB) A، للمسير المعني والذي يتم تجاوزه أثناء النسبة المئوية السنوية من الزمن، p، باتباع الطريقة المبينة في الفقرة 1.1.2.2 أو من إحصاءات التوهين المقيسة أو من تدريج التردد. وتمثل قيمة A هذه التوهين المقدر أثناء pw في المائة من الزمن أثناء الشهر الأسوأ.

وترد في التوصية ITU R P.678 المنحنيات التي تبين تغير قيم الشهر الأسوأ بالنسبة إلى قيمها المتوسطة.

3.2.2        تغير الإحصاءات بحكم المكان والزمان

قد تُظهر توزيعات التوهين بسبب الهواطل، المقيسة في نفس المسير عند نفس التردد والاستقطاب، تغيرات ملموسة من سنة إلى أخرى. ويلاحظ، في المدى %0,001 إلى %0,1 من السنة، أن قيم التوهين عند سوية ثابتة من الاحتمال تتغير بنسبة تزيد على %20 r.m.s.. وعندما تستعمل نماذج التنبؤ بالتوهين أو نماذج التدريج المبينة في الفقرة 1.2.2 لتدريج المشاهدات عند موقع معين، في تقدير مسير آخر عند الموقع نفسه، ترتفع نسبة التغير إلى أكثر من%25r.m.s..

4.2.2        اختلاف المواقع

قلّما تتجاوز الأبعاد الأفقية لخلايا المطر الشديد التي تسبب توهيناً كبيراً على الوصلة أرض-فضاء بضعة كيلومترات. ويمكن لأنظمة التنوع القادرة على إعادة تسيير الحركة نحو محطات أرضية أخرى، أو الأنظمة التي لها نفاذ إلى الساتل مع موارد إضافية على متنه متيسرة لتوزيع مؤقت، أن تحسن من اعتمادية النظام إلى حد كبير. وتُصنَّف أنظمة اختلاف المواقع على أنها متوازنة إذا تساوت عتبتا التوهين على الوصلتين وغير متوازنة إذا لم تتساوَ عتبتا التوهين على الوصلتين. ويمكن أيضاً أن تؤثر حالات انحطاط المسير، غير تلك الناجمة عن المطر، على أداء اختلاف المواقع عند ترددات أعلى من GHz 20.

وهناك نموذجان لتنبؤات اختلاف المواقع:

-       طريقة التنبؤ الموصوفة في الفقرة 1.4.2.2 القابلة للتطبيق على أنظمة غير متوازنة وعلى أنظمة متوازنة والتي يُحسب بموجبها الاحتمال المشترك لتجاوز عتبات التوهين؛

-       وطريقة التنبؤ الموصوفة في الفقرة 2.4.2.2 القابلة للتطبيق على أنظمة متوازنة بمسافات قصيرة والتي يُحسب بموجبها كسب التنوع.

وطريقة التنبؤ الموصوفة في الفقرة 1.4.2.2 هي المفضلة والأكثر دقة. ويمكن استعمال طريقة التنبؤ الموصوفة المحددة في الفقرة 2.4.2.2 لمسافات فصل لا تتجاوز 20km؛ بيد أن‍ها أقل دقة.

1.4.2.2     التنبؤ باحتمال الانقطاع بسبب التوهين بالمطر مع اختلاف المواقع

تفترض طريقة التنبؤ بالتنوع توزيعاً لوغاريتمياً عادياً لشدة المطر والتوهين بالمطر.

وتتنبأ هذه الطريقة باحتمال Pr (A1a1, A2a2) وهو الاحتمال المشترك (%) بأن يكون التوهين في المسير إلى الموقع الأول أكبر من a1 والتوهين في المسير إلى الموقع الثاني أكبر من a2. والمقدار Pr (A1a1, A2a2) هو جداء الاحتمالين المشتركين التاليين:

(1     Pr، الاحتمال المشترك لهطول المطر في كلا الموقعين؛

(2     Pa، الاحتمال المشترك المشروط لتجاوز التوهينين a1 وa2 على التوالي في حالة هطول المطر في كلا الموقعين؛ أي:

        Pr (A1a1, A2a2)  100 PrPa%    (25)

وهذه الاحتمالات هي:

                (26)

حيث:

                (27)

و

                (28)

حيث:

                (29)

وPa وPr توزيعان عاديان ثنائيا المتغير ومتكاملان .

والمعلمة d الفاصل بين الموقعين (km). والعتبتان   و  حل المعادلة:

                (30)

أي:

                (31)

حيث:

         :      عتبة الموقع ذي الترتيب k، على التوالي

         :      احتمال المطر (%)

        Q:    التوزيع العادي التراكمي المكمل

        Q-1: عكس التوزيع العادي التراكمي المكمل

         :      يمكن الحصول عليه لموقع معيّن باتباع الخطوة 3 في الملحق 1 من التوصية ITU-R P.837 باستعمال إما البيانات المحلية أو خرائط معدلات هطول المطر لقطاع الاتصالات الراديوية.

وتُحدد قيم المعلمات   و و  و بضبط كل توهين بالمطر لكل موقع Ai مقابل احتمال الحدوث Pi، على أساس توزيع لوغاريتمي عادي:

                (32)

ويمكن الحصول على هذه المعلمات لكل موقع من المواقع أو يمكن استعمال موقع واحد. ويمكن التنبؤ بالتوهين بالمطر مقابل احتمال الحدوث السنوي باستعمال الطريقة الموصوفة في الفقرة 1.1.2.2.

وبالنسبة لكل مسار، يجري الضبط اللوغاريتمي العادي للتوهين بالمطر مقابل احتمال الحدوث كما يلي:

الخطوة 1:    تحديد الاحتمال   (النسبة المئوية من الزمن)، وهو احتمال هطول المطر على المسار k.

الخطوة 2:    إنشاء مجموعة أزواج [Pi, Ai] حيث Pi (% من الزمن) هو احتمال تجاوز التوهين  (dB)، مع مراعاة أن Pi  . والقيم المحددة للاحتمال Pi ينبغي أن تراعي مدى الاحتمال المعني؛ بيد أنه يقترح مجموعة للنسب المئوية للزمن كالتالي: %0,01 و%0,02 و%0,03 و%0,05 و%0,1 و%0,2 و%0,3 و%0,5 و%1 و%2 و%3 و%5 و%10، مع الشرط Pi  .

الخطوة 3:    تحويل مجموعة الأزواج[Pi, Ai] إلى      (33)

حيث:

                (34)

الخطوة 4:    تحديد المتغيّرين   و  بالتقريب بطريقة المربعات الصغرى في المعادلة:  لجميع قيم i. ويمكن تحديد التقريب بطريقة المربعات الصغرى باستعمال إجراء خطوة بخطوة لتقريب توزيع تراكمي مكمل بواسطة التوزيع التراكمي المكمل اللوغاريتمي العادي الموصوف في التوصية ITU R P.1057.

2.4.2.2     كسب التنوع

مع أن طريقة التنبؤ الموصوفة في الفقرة 1.4.2.2 طريقة مفضلة، يمكن استعمال طريقة مبسطة بديلة لحساب التنبؤ بكسب التنوع،G(dB)، بين أزواج المواقع بواسطة المعادلة التجريبية الواردة أدناه. ويمكن استعمال هذه الطريقة البديلة لمسافات فصل بين المواقع لا تتجاوز 20 كيلومتراً. والمعلمات اللازمة لحساب كسب التنوع هي:

        d:     الفصل (km) بين الموقعين

        A:     التوهين بالمطر في المسير (dB) من أجل موقع واحد

        f:      التردد (GHz)

        :    زاوية ارتفاع المسير (درجات)

        :    الزاوية (درجات) التي يشكلها سمت مسير الانتشار مع الخط الأساسي بين الموقعين ويتم اختيارها بحيث تكون90 ≥ °.

الخطوة1:     يحسب الكسب الذي يحققه الانفصال المكاني بواسطة المعادلة:

                (35)

حيث:

        a = 0,78 A – 1,49 (1 – e-0,11 A)

        b = 0,59 (1 – e-0,1 A)

الخطوة 2:    يحسب الكسب المعتمد على التردد بواسطة المعادلة:

        Gf = e0,025 f   (36)

الخطوة 3:    يحسب الكسب المعتمد على زاوية الارتفاع بواسطة المعادلة:

        G = 1 + 0,006    (37)

الخطوة 4:    يحسب تعبير الخط الأساسي بواسطة المعادلة:

        G = 1 + 0,002    (38)

الخطوة 5:    يحسب كسب التنوع الصافي بوصفه الجداء:

        G = Gd • Gf • G • G            dB   (39)