الايونوسفير

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 1 GHz. 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 الديسمترية (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.

*         يستند هذا التقدير إلى محتوى كل من 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 10 GHz.
(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.


الجدول 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.
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 2.1.2.2 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 8500).
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.
الشكل 1
مخطط بياني لمسير أرض-فضاء يبين المعلمات اللازمة لعملية التنبؤ بالتوهين

A: هواطل متجمدة
B: ارتفاع الأمطار
C: هواطل سائلة
D: المسير أرض-فضاء
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 q                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:
         درجات
عندما تكون      تُستعمل المعادلة             
خلاف ذلك                             
إذا كانت |  |  36 تُستعمل المعادلة       36 – |  |  درجات
خلاف ذلك                                  0  درجات
                    
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 كان p  1% or |  |  36:          0
           وإذا كان p < 1% and |  | < 36 and   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       تدريج التردد والاستقطاب طويل الأمد لإحصاءات التوهين بالمطر
يمكن استعمال الطريقة المبينة في الفقرة 1.1.2.2 لتفحص علاقة إحصاءات التوهين بزاوية الارتفاع والاستقطاب والتردد، وعليه فإن هذه الطريقة أداة عامة مفيدة لتدريج التوهين وفقاً لهذه المعلمات.
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:
                            (9)
حيث:
                            (10a)
                            (10b)
تمثل A1 وA2 قيمتي تساوي احتمالات التوهين بالمطر الزائد عند الترددين f1 و(GHz) f2، على التوالي.
ويفضل تدريج الترددات المبني على بيانات توهين موثوقة، كلما أمكن تطبيقه، بدلاً من طرائق التنبؤ المبنية على بيانات الأمطار.
ويستحسن، عندما يكون تدريج الاستقطاب ضرورياً، استعمال المعلمتين k و مباشرة، مثلما يرد في التوصية ITU-R P.838. وتوفر هاتان المعلمتان أيضاً أساساً لتدريج الترددات في علم الأرصاد الجوية الراديوية.
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 r.m.s. %25.
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 20 كيلومتراً؛ 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   وهو الاحتمال المشترك (%) بأن يكون التوهين في المسير إلى الموقع الأول أكبر من   والتوهين في المسير إلى الموقع الثاني أكبر من  . والمقدار   هو جداء الاحتمالين المشتركين التاليين:
1         ، الاحتمال المشترك لهطول المطر في كلا الموقعين؛
2         و  الاحتمال المشترك المشروط لتجاوز التوهينين a1 وa2 على التوالي في حالة هطول المطر في كلا الموقعين؛ أي:
وPa وPr توزيعان عاديان ثنائيا المتغير ومتكاملان.
والمعلمة d الفاصل بين الموقعين (km). والعتبتان   و  حل المعادلة:
                            (16)
أي:
                            (17)
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:
                            (18)
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 موقع، يجري الضبط اللوغاريتمي العادي للتوهين بالمطر مقابل احتمال الحدوث كما يلي:
الخطوة 1:      إنشاء مجموعة أزواج [Pi, Ai] حيث Pi (% من الزمن) هو احتمال تجاوز التوهين  (dB
الخطوة 2:      تحويل مجموعة الأزواج إلى  ؛
الخطوة 3:      تحديد المتغيّرين   و  بالتقريب بطريقة المربعات الصغرى في المعادلة   لجميع قيم i.
(انظر التوصية ITU-R P.1057 للاطلاع على وصف مفصل.)
ويتيسر في موقع قطاع الاتصالات الراديوية على شبكة الويب الذي يتناول لجنة الدراسات 3 للاتصالات الراديوية تنفيذ لطريقة التنبؤ هذه في برمجية MATLAB ومرجع لتقريب التوزيع العادي ثنائي المتغيرات المكمل.
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 تكون   90.
الخطوة 1:      يحسب الكسب الذي يحققه الانفصال المكاني بواسطة المعادلة:
                            (19)
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    (20)
الخطوة 3:      يحسب الكسب المعتمد على زاوية الارتفاع بواسطة المعادلة:
                   G  =  1  +  0,006     (21)
الخطوة 4:      يحسب تعبير الخط الأساسي بواسطة المعادلة:
                   G  =  1  +  0,002     (22)
الخطوة 5:      يحسب كسب التنوع الصافي بوصفه الجداء:
                   G  Gd • Gf • G • G            dB (23)
5.2.2  خصائص حدوث الهواطل
1.5.2.2       مدة الخبو الفردي
تتوزع مدد الخبو بالمطر الذي يتجاوز سوية توهين محددة توزيعاً لوغاريتمياً عادياً تقريباً. وتكون المدد المتوسطة في حدود عدة دقائق. ولا يظهر أن هذه التوزيعات تتعلق إلى حد كبير بعمق الخبو في أكثرية القياسات الخاصة بخبو أقل من dB 20، ويعني ذلك أن النسبة المئوية الأكبر من الزمن الكلي للخبو المشاهد عند سويات خبو منخفضة أو عند ترددات أعلى تتألف من عدد أكبر من خبوات فردية لها نفس توزيع المدد تقريباً. ويبدو أن انحرافات لا بأس بها عن التوزيع اللوغاريتمي العادي تحدث لمدد من الخبو تقل عن نصف دقيقة تقريباً. وتميل مدة الخبو عند سوية خبو محددة إلى الزيادة بتناقص زاوية الارتفاع.
ويتطلب تخطيط توصيلات الشبكات الرقمية متكاملة الخدمات (ISDN) بالساتل توفير بيانات عن مساهمة أحداث التوهين الأقصر من s 10 في زمن الخبو الكلي. وهذه المعلومات ذات أهمية بالنسبة إلى سوية التوهين المقابلة لعتبة الانقطاع حيث تساهم أحداث تدوم أكثر من s 10 في زمن النظام غير المتيسر بينما تؤثر أحداث أقصر في أداء النظام أثناء الزمن المتيسر (انظر التوصية (ITU-R S.579. وتشير البيانات المتوفرة إلى أن زمن التجاوز في أثناء الزمن المتيسر يساوي، في أغلب الحالات، %2 إلى %10 من زمن التجاوز الصافي. إلا أنه عند زوايا ارتفاع منخفضة حيث تصبح التراوحات قصيرة الأجل للإشارة بسبب التلألؤ التروبوسفيري ذات دلالة إحصائية، ثمة حالات معينة يكون فيها تجاوز الزمن أثناء الزمن المتيسر أكبر بكثير مما هو عليه الحال في مسيرات أرض-فضاء عند ارتفاع أعلى.
2.5.2.2       معدلات تغيير التوهين (معدل الخبو)
من المتفق عليه عموماً أن توزيعات معدلات الخبو الموجبة والسالبة لوغاريتيمة عادية ومتشابهة كثيراً. ولم يتأكد أن معدل الخبو يتوقف على عمق الخبو.
3.5.2.2       الترابط بين قيم التوهين الآنية عند ترددات مختلفة
إن البيانات المتعلقة بالنسبة الآنية لقيم التوهين بسبب المطر عند ترددات مختلفة مفيدة لطائفة من تقنيات الخبو التكييفية. وتبين أن نسبة تدريج التردد موزعة توزيعاً لوغاريتمياً عادياً وأنها تتأثر بنمط الأمطار وبدرجة حرارتها. وتظهر البيانات أن التغيرات قصيرة الأجل لنسبة التوهين قد تكون ذات دلالة ويتوقع أن تتزايد بتناقص زاوية ارتفاع المسير.
3.2     التأثيرات في الجو الصافي
فيما عدا الامتصاص الجوي، من غير المحتمل أن تحدث تأثيرات الجو الصافي في غياب الهواطل خبواً مهماً في أنظمة الاتصالات الفضائية العاملة عند ترددات أدنى من GHz 10 تقريباً وعند زوايا ارتفاع أكبر من 10. غير أنه من الممكن، عند زوايا ارتفاع منخفضة () وعند ترددات أعلى من GHz 10 تقريباً، أن تسبب أحياناً التلألؤات التروبوسفيرية انحطاطاً كبيراً في الأداء. ويمكن، عند زوايا ارتفاع منخفضة جداً 4 ) في المسيرات داخل الأراضي، و5  في المسيرات فوق الماء أو المسيرات الساحلية)، أن يكون الخبو بسبب تأثيرات الانتشار عبر مسيرات متعددة خبواً شديداً جداً. وقد يكون التلألؤ الأيونوسفيري مهماً في بعض المواقع وعند ترددات أدنى من GHz 6 تقريباً (انظر التوصية (ITU-R P.531.
1.3.2  تناقص كسب الهوائي بسبب عدم تماسك جبهة الموجة
ينتج عدم تماسك جبهة موجة واردة على هوائي استقبال عن ظواهر عدم انتظام ضيقة النطاق في بنية دليل الانكسار للجو. وهي تتسبب، إلى جانب التراوحات السريعة للإشارة المذكورة في الفقرة 4.2، في خسارة من اقتران الهوائي بالوسط الحامل يمكن وصفها على أنها تناقص في كسب الهوائي.
ويتزايد هذا التأثير مع ارتفاع التردد وتناقص زاوية الارتفاع وهو دالة لقطر الهوائي. ورغم أن هذا التأثير لا يؤخذ في الاعتبار صراحة في نماذج الانكسار المبينة أدناه فإنه مهمل بالمقارنة بالتأثيرات الأخرى.
2.3.2  الخسارة بسبب تمديد الحزمة
يؤدي التناقص المنتظم لدليل الانكسار بتزايد الارتفاع إلى انحناء الشعاع ومن ثم إلى تأثير بإزالة التبئير عند زوايا ارتفاع منخفضة (التوصية (ITU-R P.834. ويكون مقدار خسارة إزالة التبئير لحزمة الهوائي مستقلاً عن التردد في المدى 1 إلى GHz 100.
ويمكن إهمال الخسارة Abs التي يسببها تمديد الحزمة في حالات الانكسار العادية عند زوايا ارتفاع أكبر من 3 تقريباً وخطوط عرض أدنى من 53 وزوايا أكبر من 6 تقريباً عند خطوط عرض أعلى.
وتقدر الخسارة بسبب تمديد الحزمة عند كل خطوط العرض في السنة المتوسطة وعند زوايا ارتفاع أصغر من 5 وفقاً للمعادلة:
                   Abs  =  2.27    1.16 log (1  +  q0)               dB               Abs  >  0      (24)
حيث 0 زاوية الارتفاع الظاهرة (mrad) مع مراعاة تأثيرات الانكسار. وتقدر الخسارة بسبب تمديد الحزمة في الشهر الأسوأ المتوسط عند خطوط عرض أدنى من 53، بواسطة المعادلة (24) أيضاً.
أما عند خطوط العرض الأعلى من 60، فتقدر الخسارة بسبب تمديد الحزمة عند زوايا ارتفاع أصغر من 6 في الشهر الأسوأ المتوسط بواسطة المعادلة التالية:
                   Abs  =  13    6.4 log (1  +  q0)               dB               Abs  >  0  (25)
ويمكن، عند خطوط العرض التي تتراوح بين 53 و60، أن يُقدر متوسط الخسارة بسبب تمديد الحزمة بواسطة الاستكمال الداخلي الخطي بين القيم المحسوبة وفقاً للمعادلة (24) (على أساس Abs ((53 >) ووفقاً للمعادلة (25) (على أساس Abs ((60 <) على النحو التالي:
                            (26)
حيث  Abs  Abs ( 60) – Abs ( 53).
4.2     التلألؤ والخبو بسبب تعدد المسيرات
يتوقف مقدار التلألؤات التروبوسفيرية على مقدار وبنية تغيرات دليل الانكسار، فيزداد وفقاً للتردد وطول المسير عبر الوسط الحامل، ويتناقص بتناقص عرض حزمة الهوائي بسبب القيم المتوسطة للفتحة. وثمة ترابط جيد بين القيم المتوسطة شهرياً للتراوحات r.m.s. وصيغة الرطوبة في الانكسار الراديوي، Nwet، التي تتوقف على محتوى بخار الماء في الجو. ويمكن تقدير Nwet لفترة شهر واحد أو أكثر انطلاقاً من بيانات الأرصاد الجوية المسجلة على السطح.
ويلاحظ عند نسب مئوية صغيرة جداً من الزمن، أو خلاف ذلك عند قيم كبيرة لعمق الخبو (أكبر من dB 10 تقريباً)، أن الخبو عند زوايا ارتفاع منخفضة جداً 4 ) و5  للوصلات الممتدة فوق الماء أو في المناطق الساحلية) خبو أشد بكثير من الخبو المتوقع بسبب التلألؤ. كما يلاحظ أن للخبو خصائص مماثلة للخبو بسبب تعدد المسيرات في الوصلات على الأرض. ومثلما هو الحال بالنسبة إلى التوزيع على وصلات الأرض، فإن التوزيع الخاص بالوصلات الساتلية عند زوايا ارتفاع منخفضة جداً مرتبط أيضاً على ما يبدو بإحصاءات تدرج الانكسارية. ويُظهر توزيع الخبو الإجمالي انتقالاً تدريجياً من توزيع للتلألؤ بنسب مئوية كبيرة للتجاوز إلى توزيع للخبو بسبب تعدد المسيرات (بميل قدره (decade/dB 10 بنسب مئوية صغيرة. وتستعمل الطريقتان المبينتان في الفقرتين 2.4.2 و3.4.2 والمتعلقتان بجزء الخبو العميق وجزء الخبو الضحل من التوزيع الإجمالي على التوالي، إحصاءات تدرج الانكسارية PL لوصف التغيرات المناخية داخل التوزيع.
وينبغي تطبيق الطريقتين المحددتين في الفقرتين 2.4.2 و3.4.2، إلى جانب الطريقة المبينة في الفقرة 1.4.2 على المسيرات الممتدة فوق الماء والمسيرات الساحلية عندما تكون زوايا الارتفاع في المدى 4-5، ثم تستعمل الطريقة التي يُحصل منها على أكبر قيم لعمق الخبو في تقديرات إحصاءات الخبو على المسير.
ويكون توزيع الخبو الصافي بسبب تأثيرات الانكسار التروبوسفيري Aref (p) توليفة مكونة من تأثيرات تمديد الحزمة والتلألؤ وتأثيرات الخبو بسبب تعدد المسيرات الموصوفة أعلاه. ويمكن الجمع بين توزيعات التلألؤ التروبوسفيري والتلألؤ الأيونوسفيري بواسطة جمع النسب المئوية المقابلة من الزمن التي يتم أثناءها تجاوز سويات خبو محددة.
1.4.2  حساب إحصاءات مقادير التلألؤ الشهرية وطويلة الأجل عند زوايا ارتفاع أكبر من 4
ترد أدناه تقنية عامة للتنبؤ بالتوزيع التراكمي للتلألؤ التروبوسفيري عند زوايا ارتفاع أكبر من 4. وترتكز التقنية إلى قيم متوسطة لدرجة الحرارة (C) t والرطوبة النسبية، H، لشهر واحد أو لمدد أطول، وهي تعكس ظروف الموقع المناخية. ونظراً لأن القيم المتوسطة من t وH تتغير بتغير فصول السنة فإن توزيعات عمق الخبو بسبب التلألؤ تظهر تغيرات موسمية يمكن التنبؤ بها أيضاً بواسطة متوسط قيم t وH الموسمية في إطار الطريقة المطبقة. ويمكن الحصول على قيم t وH من معلومات الأرصاد الجوية في الموقع أو المواقع المعنية.
وقد خضعت الطريقة للاختبار عند ترددات تتراوح بين 7 وGHz 14 ولكن يوصى باستعمالها في تطبيقات تصل تردداتها إلى GHz 20 على الأقل.
وتشمل المعلمات اللازمة لهذه الطريقة ما يلي:
           t:      متوسط درجة الحرارة المحيطة على سطح الأرض (C) في الموقع لفترة شهر أو أكثر
           H:    متوسط الرطوبة النسبية على سطح الأرض (%) في الموقع لفترة شهر أو أكثر
                   (الملاحظة 1 - إذا لم تتوفر بيانات تجريبية بشأن t وH، يمكن استعمال خرائط Nwet المبينة في التوصية ITU-R P.453.)
           f:      التردد (GHz) حيث GHz 20  f  GHz 4
           :    زاوية ارتفاع المسير، حيث 4  
           D:    القطر المادي (m) لهوائي المحطة الأرضية
           :    كفاءة الهوائي؛ وإذا كانت غير معروفة يكون 0,5 = تقديراً متحفظاً.
الخطوة 1:      يحسب ضغط تشبع بخار الماء، es، (hPa)، للقيمة t على النحو المحدد في التوصية ITU-R P.453.
الخطوة 2:      تحسب قيمة الرطوبة في الانكسارية الراديوية، Nwet، المقابلة لقيمة es وt وH على النحو المحدد في التوصية ITU-R P.453. (لا داعي للخطوتين 1 و2 إذا أخذت Nwet مباشرة من التوصية المذكورة.)
الخطوة 3:      يحسب الانحراف النمطي لاتساع الإشارة، ref، المستعمل كمرجع من المعادلة:
                            (27)
الخطوة 4:      يحسب طول المسير الفعال L وفقاً للمعادلة:
                            (28)
حيث hL ارتفاع طبقة الاضطراب؛ ويجب أن تستعمل القيمة m 1 000 = hL.
الخطوة 5:      يقدر القطر الفعال للهوائي، Deff، انطلاقاً من القطر الهندسي D، وكفاءة الهوائي :
                            (29)
الخطوة 6:      يحسب عامل متوسط فتحة الهوائي بواسطة المعادلة:
                            (30)
على أساس:
                    
حيث f تردد الموجة الحاملة (GHz).
وإذا كان متغير الجذر التربيعي سالباً (أي عندما يكون 7,0 < x)، فإن عمق خبو التلألؤ المتنبأ به لأي نسبة مئوية من الزمن يساوي الصفر، ولا داعي لاتباع الخطوات التالية.
الخطوة 7:      يحسب الانحراف النمطي للإشارة في الفترة ومسير الانتشار المعنيين:
                            (31)
الخطوة 8:      يحسب عامل النسبة المئوية من الزمن a(p) للنسبة المئوية من الزمن p، المعنية، في المدى 50  P  0,01 بالمعادلة:
                   a( p)  =  – 0.061 (log10 p)3  +  0.072 (log10 p)2  – 1.71 log10 p  +  3.0    (32)
الخطوة 9:      يحسب عمق الخبو بسبب التلألؤ للنسبة المئوية من الزمن p على النحو التالي:
                   As ( p)  a( p) •             dB          (33)
2.4.2  حساب جزء الخبو العميق من توزيع الخبو بسبب التلألؤ أو تعدد المسيرات لزوايا ارتفاع أدنى من 5
يُقدر بموجب هذه الطريقة المدى الكبير للخبو العميق (عادة خبو أكبر من dB 25 تقريباً) في التوزيع المختلط Aref للخبو بسبب تمديد الحزمة والخبو بسبب التلألؤ والخبو بسبب تعدد المسيرات في الشهر الأسوأ المتوسط والسنة المتوسطة (تستخلص التنبؤات للسنة المتوسطة من التنبؤات للشهر الأسوأ المتوسط). وتستخدم الطريقة أيضاً بمثابة أساس في إجراء الاستكمال الداخلي المذكور في الفقرة 3.4.2 للتنبؤ بمدى الخبو الضحل للتوزيع. وفيما يلي تفاصيل الإجراء خطوة خطوة:
الخطوة 1:      تحسب زاوية ارتفاع التسديد الظاهرية (mrad) 0 (مع مراعاة تأثيرات الانكسار) لموقع المسير المعني (انظر التوصية (ITU-R P.834.
الخطوة 2:      يحسب العامل المناخي الجغرافي، Kw، لموقع المسير المعني والذي يطبق على الشهر الأسوأ المتوسط بواسطة المعادلة:
                   Kw  100.1(C0  CLat) pL1.5        (34)
والمتغير pL هو النسبة المئوية من الزمن التي تكون درجة ميل الانكسارية أثناءها في أدنى m 100 من الجو أقل من N 100 وحدة/km في الشهر الذي تكون فيه أقصى قيمة pL من بين الأشهر الأربعة الممثلة للفصول، فبراير ومايو وأغسطس ونوفمبر، والتي لها خرائط في الأشكال من 8 إلى 11 في التوصية ITU-R P.453.
وينبغي، من قبيل الاستثناء، أن يقتصر استعمال الخرائط الخاصة بشهري مايو وأغسطس على خطوط العرض الأكبر من 60 شمالاً أو 60 جنوباً.
ويلخص الجدول 3 قيم المعامل C0 في المعادلة (34) وشروط تطبيقها. وتعطي الصيغ التالية المعامل CLat لخط العرض (بالدرجات شمالاً أو جنوباً):
                   CLat  =  0  عندما   53 S    53 N   (35)
                   CLat  =  –53 +           عندما   53 N or S    60 N or S      (36)
                   CLat  =  7  عندما     60 N or S  (37)
الجدول 3
قيم المعامل C0 في المعادلة (34) لأنماط مختلفة من مسيرات الانتشار
نمط المسير     C0
مسيرات انتشار(1) فوق البر بكاملها حيث يكون هوائي المحطة الأرضية المقابلة لها على ارتفاع أدنى من m 700 فوق متوسط مستوى البحر(2)        76
مسيرات انتشار يكون هوائي المحطة الأرضية المقابلة لها على ارتفاع أعلى من m 700 فوق متوسط مستوى البحر   70
مسيرات انتشار تكون بكاملها، أو في جزء منها، فوق الماء أو فوق مناطق ساحلية قريبة من مساحات كبيرة من المياه (انظر الحاشية(1) لتعريف مسير الانتشار والمناطق الساحلية وتعريف (r      76 + 6r
(1)      مسير الانتشار هو أدنى جزء من المسير أرض-فضاء يعتقد أن آليات الخبو التروبوسفيري ذات الصلة تحدث فوقه. وتعطي المعادلة التالية الطول التقريبـي لمسير الانتشار:
                   deff  = 14 000(1  0)–1.3           km           deff   300 km        (38)
           حيث 0 زاوية ارتفاع التسديد (mrad).
           ويعتبر أن مسير الانتشار يعبر منطقة ساحلية إذا كان جزء من المظهر الجانبي للمسير (أي المظهر الجانبي لارتفاعات التضاريس الأرضية على مسافة ممتدة على طول المسير مساوية للمسافة التي تعطيها المعادلة ((38) أقل من m 100 فوق متوسط مستوى البحر (أو متوسط مستوى مساحات كبيرة من المياه داخل الأراضي) أو في حدود مسافة km 50 من الشاطئ، وإذا لم يكن ثمة ارتفاع للأرض فوق m 100 بين مسير الانتشار والساحل.
           والمتغير r في عبارة المعامل C0 هو جزء مسير الانتشار الذي يعبر مساحة من المياه أو مناطق ساحلية مجاورة.
(2)      تصنَّف مسيرات الانتشار التي تمر فوق بحيرة صغيرة أو نهر بأنها فوق البر بكاملها. ومع أنه من الممكن إدراج هذه المساحات من المياه في حساب r، فإن ذلك يؤدي إلى زيادات مهملة في قيمة المعامل C0 بالنسبة إلى القيم فوق البر للمسيرات غير الساحلية.
الخطوة 3:      تحسب النسبة المئوية من الزمن التي يتم أثناءها تجاوز عمق الخبو (dB) Aref في الشهر الأسوأ المتوسط انطلاقاً من التعبير التالي للقانون الأسِّي:
                   %                         (39)
ويحسب أيضاً عمق الخبو، Aref، الذي يتم تجاوزه أثناء نسبة %p من الزمن عند التردد، f، في الشهر الأسوأ المتوسط بواسطة المعادلة:
                   Aref   Gw  92  9 log f – 55 log (1   0) – 10 log p            dB  (40)
حيث Gw هو العامل المناخي الجغرافي اللوغاريتمي للشهر الأسوأ المتوسط المبين بواسطة المعادلة:
                   Gw  10 log Kw – 92           dB    (41)
الخطوة 4:      تحسب النسبة المئوية من الزمن الذي يتم أثناءه تجاوز عمق الخبو (dB) Aref للسنة المتوسطة انطلاقاً من المعادلة (39) على أساس Ka بدلاً من Kw حيث:
                            (42)
على أساس:
                            (43)
وتستعمل العلامة الموجبة في المعادلة (43) لخط العرض:   45 (شمالاً أو جنوباً) والعلامة السالبة لخط العرض   45. ويحسب أيضاً عمق الخبو Aref الذي يتم تجاوزه لنسبة %p من الزمن عند التردد f وفي السنة المتوسطة انطلاقاً من المعادلة (40) مع الاستعاضة عن Gw بالعبارة Ga  Gw – G.
والمعادلتان (39) و(40) صالحتان لقيمة Aref أكبر من dB 25 تقريباً. وقد وضعتا انطلاقاً من بيانات في مدى الترددات 6 إلى GHz 38 وعند زوايا ارتفاع في المدى من 1 إلى 4. ويتوقع أن تكونا صالحتين على الأقل في مدى الترددات من 1 إلى GHz 45 وعند زوايا ارتفاع في المدى 0,5 إلى 5.
3.4.2  حساب جزء الخبو الضحل من توزيع الخبو بسبب التلألؤ أو تعدد المسيرات عند زوايا ارتفاع أصغر من 5
الخطوة 1:      يقدر عمق الخبو (%63) Aref الذي يتم تجاوزه أثناء %63 من الشهر الأسوأ المتوسط أو السنة المتوسطة (المُشار إليها بتعبير (A63، وفقاً للحاجة، على النحو التالي: تستعمل، عند خطوط عرض أكبر من 60 في الشهر الأسوأ المتوسط، المعادلة:
                   A63  9.4 – 4.5 log (1  0)           dB           for Abs  0  (44)
حيث 0 زاوية الارتفاع الظاهرة (mrad). ويُستعمل التعبير الوارد في المعادلة (24) عند خطوط عرض أدنى من 53. أما عند خطوط العرض التي تتراوح بين 53 و60، فيُجرى استكمال داخلي خطي كالمبين في المعادلة (26). وتستعمل في حسابات السنة المتوسطة المعادلة (24) لكل خطوط العرض.
الخطوة 2:      تحسب، لتنبؤات الشهر الأسوأ المتوسط، النسبة المئوية من الزمن pt التي يتم أثناءها تجاوز عمق خبو قدره dB 25 = At في ذيل المسيرات المتعددة من التوزيع بواسطة المعادلة (39). أما فيما يتعلق بتنبؤات السنة المتوسطة، فيستعاض عن Kw في المعادلة (39) بقيمة Ka من المعادلة (40) في هذا الحساب.
الخطوة 3:      تحسب النسبة المئوية الجديدة من الزمن p من المعادلة:
                            (45)
الخطوة 4:      تحسب قيمة المعلمة   المقابلة لعمق الخبو At والنسبة المئوية من الزمن p من المعادلة:
                            (46)
الخطوة 5:      تحسب قيم عامل الشكل qt من المعادلة:
                            (47)
حيث:
                            (48)
على أساس:
           f:      التردد (GHz)
           0:  زاوية الارتفاع الظاهرة (mrad).
الخطوة 6:      إذا كانت qt  0 تكرر الخطوات من 2 إلى 5 بشأن dB 35 = At للحصول على قيمة qt النهائية.
الخطوة 7:      فيما يخص A63  Aref ( p)  25  A63 dB أو A63  Aref ( p)  35  A63 dB، ووفقاً للقيمة المطلوبة At، تحسب النسبة المئوية من الزمن p التي يتم أثناءها تجاوز القيمة Aref باستعمال المعادلة:
                            (49)
حيث q دالة للقيمة Aref أيضاً وتحسب من المعادلة:
           (50)
وتكون هنا قيمة المعلمة qt القيمة المحسوبة في الخطوة 5 أو الخطوة 6، وفقاً للحالة.
وفيما يخص Aref   25  A63 dB أو Aref   35  A63 dB، ورهناً بالقيمة المطلوبة At، تحسب النسبة المئوية من الزمن p التي يتم أثناءها تجاوز القيمة Aref، بواسطة المعادلة (39).
الخطوة 8:      بالنسبة إلى Aref  ( p)  Aref  (63%)، ومدى تعزيز التوزيع، يعبر عن التعزيز بالنسبة إلى Aref (%63)، بواسطة المعادلة:
                   Eref ( pe)  Aref (63%) – Aref ( p)            dB (51)
ويمكن تقريب هذا التعزيز الذي يتم تجاوزه أثناء نسب مئوية pe من الزمن (لا يتم تجاوزها أثناء p  100 – pe% من الزمن)، بالطريقة المبينة في الفقرة 3.3.2 من التوصية ITU-R P.530، وذلك كالآتي:
-          عند تطبيق هذه الطريقة على الشهر الأسوأ المتوسط، ينبغي أن يُحسب عمق الخبو A0,01 الذي يتم تجاوزه أثناء %0,01 من الشهر الأسوأ المتوسط بواسطة المعادلة (40) بدلاً من المعادلات الخاصة بالوصلات في الأرض.
-          وعند تطبيق الطريقة على السنة المتوسطة، ينبغي استعمال المعادلة (40) والاستعاضة عن Gw بالقيمة Ga المحسوبة في الخطوة 4 التي تلي المعادلة (40).
وتجدر الإشارة إلى أن هذه الطريقة قد تخطئ التنبؤ بالتعزيز النسبي نقصاناً بمقدار يصل إلى %78 عند %10 = pe، وإلى %47 عند %1 = pe. ويمكن تحقيق دقة معقولة في النسب المئوية الصغيرة %0,1 > pe موضع الاهتمام الكبير.
وتعتبر الطريقة في الخطوات من 1 إلى 7 صالحة لقيم qt الأكبر من 1,5، والتي تشمل عملياً جميع الأمداء المتوالفة من K وf و0 الأكثر احتمالاً في ظروف التشغيل. أما بالنسبة إلى قيم qt الأدنى من 1,5، فلا يوصى باستعمال هذه الطريقة. وتشمل الطريقة ضمناً الخسارة بسبب تمديد الحزمة التي ورد ذكرها في الفقرة 2.3.2.
5.2     تقدير التوهين الكلي الناجم عن عدة مصادر لتوهين جوي يحدث في آن معاً
يجب مراعاة أثر المصادر المتعددة للتوهين الجوي الذي يحدث في آن معاً بالنسبة للأنظمة العاملة بترددات أعلى من GHz 18 تقريباً، وخصوصاً تلك العاملة بزوايا ارتفاع و/أو هوامش منخفضة.
ويمثل التوهين الكلي (dB) الأثر المركب للمطر والغازات الجوية والسحب والتلألؤ ويتطلب معلمة واحدة أو أكثر من معلمات الدخل التالية:
           AR ( p):    توهين بسبب المطر لاحتمال ثابت (dB)، كما هو مقدر بواسطة Ap في المعادلة (8)
           AC  ( p):   توهين بسبب السحب لاحتمال ثابت (dB)، بحسب تقدير التوصية ITU-R P.840
           AG ( p):    توهين غازي بسبب بخار الماء والأوكسجين لاحتمال ثابت (dB)، بحسب تقدير التوصية ITU-R P.676
           AS ( p):     توهين بسبب التلألؤ التروبوسفيري لاحتمال ثابت (dB)، بحسب التقدير بواسطة المعادلة (33)
حيث p احتمال تجاوز التوهين في مدى تتراوح نسبته من %50 إلى %0,001.
ويمكن حساب التوهين الغازي كدالة للنسبة المئوية من الزمن، باستعمال الفقرة 2.2 من الملحق 2 للتوصية ITU-R P.676 إذا توفرت بيانات الأرصاد الجوية المحلية أثناء النسبة المئوية المطلوبة من الزمن. وإذا لم تتوفر هذه البيانات أثناء النسبة المئوية المطلوبة من الزمن ينبغي حساب متوسط التوهين الغازي واستعماله في المعادلة (52).
وثمة طريقة عامة لحساب التوهين الكلي لاحتمال معين AT(p) تبينها المعادلة التالية:
                            (52)
حيث:
           AC ( p)  AC (1%)     عندما   p  1.0%   (53)
           AG ( p)  AG (1%)     عندما   p  1.0%   (54)
وتأخذ المعادلتان (53) و(54) في الحسبان أن جزءاً كبيراً من التوهين بسبب السحب والتوهين بسبب الغازات محتسب أصلاً في التنبؤ بالتوهين بسبب المطر للنسب المئوية من الزمن الأدنى من %1.
ولدى اختبار كامل طريقة التنبؤ المذكورة أعلاه بتطبيق الإجراء المبين في الملحق 1 للتوصية ITU-R P.311، تبين أن نتائج الاختبار تتفق تماماً مع بيانات القياس المتوفرة لجميع خطوط العرض وفي مدى الاحتمال الذي تتراوح نسبته بين %0,001 و%1، وبخطأ r.m.s. كلي نسبته %35 تقريباً، وذلك عند استعمالها مع الخرائط الكفافية للأمطار المبينة في التوصية
ITU-R P.837. ولدى اختبار الطريقة بالاستناد إلى البيانات أرض-فضاء لعدة سنوات تبين أن نسبة خطأ r.m.s. الكلي %25 تقريباً. ونظراً لهيمنة تأثيرات مختلفة في إطار احتمالات مختلفة ونظراً لعدم توفر بيانات الاختبار بشكل متسق عند مختلف سويات الاحتمال فإن بعض التغيير في خطأ r.m.s. يحدث عبر توزيع الاحتمالات.
6.2     التوهين بسبب العواصف الرملية والغبارية
لا يُعرف الكثير عن تأثير العواصف الرملية والغبارية في الإشارات الراديوية في المسيرات المائلة. وتشير البيانات المتيسرة إلى أن التركيزات العالية من الجسيمات و/أو المحتوى العالي من الرطوبة عند ترددات أدنى من GHz 30، ضرورية لإحداث تأثيرات كبيرة في الانتشار.
3         درجة حرارة الضوضاء
كلما ازداد التوهين ازدادت ضوضاء الإرسال. وقد يكون لهذا التزايد في درجة حرارة الضوضاء في المحطات الأرضية ذات المطاريف الأمامية منخفضة الضوضاء تأثير في نسبة الإشارة إلى الضوضاء يفوق تأثير التوهين بالذات.
ويمكن تقدير مساهمة الجو في ضوضاء الهوائي في محطة على الأرض بواسطة المعادلة:
                   Ts  =  Tm ( 1    10 – A / 10 )        (55)
حيث:
           Ts:   درجة حرارة الضوضاء السماوية (K) المرئية من الهوائي
           A:    التوهين في المسير (dB)
           Tm: درجة الحرارة الفعالة (K) للوسط الحامل.
وتتوقف درجة الحرارة الفعالة على مساهمة الانتثار في التوهين وعلى حجم السحب وخلايا المطر والتغير الرأسي في درجة الحرارة الطبيعية لمصادر الانتثار وتتوقف، بدرجة أقل، على عرض حزمة الهوائي. وقد تبيّن، لدى مقارنة قياسات الرصد الإشعاعية وقياسات التوهين الصُوَّات المتآون أن درجة الحرارة الفعالة للوسط الحامل تتراوح في المدى K 280-260 في وجود المطر والسحب على طول المسير عند ترددات تتراوح بين 10 وGHz 30.
وعندما يكون التوهين معروفاً يمكن استعمال درجتي الحرارة الفعالة الواردتين أدناه للوسائط وذلك للحصول على حد أعلى لدرجة حرارة الضوضاء السماوية عند ترددات أدنى من GHz 60:
                   K 280 = Tm في وجود السحب
                   K 260 = Tm في وجود المطر
وتعالج التوصية ITU-R P.372 بالتفصيل بيئة الضوضاء الخاصة بالمحطات على سطح الأرض وفي الفضاء.
أما بالنسبة إلى أنظمة الاتصالات الساتلية التي تستعمل مدار السواتل المستقرة بالنسبة إلى الأرض، فإن الشمس وبقدر أقل القمر، مصدر ضوضاء كبيرة للمحطات الأرضية عند كل الترددات بينما يحتمل أن تكون ضوضاء خلفية المجرَّة كبيرة عند ترددات أقل من GHz 2 تقريباً (انظر التوصية (ITU-R P.372. ويمكن، إضافة إلى ذلك، أن تساهم مجرّات الدجاجة A وX (Cygnus A and X) وذات الكرسي A (Cassiopeia A) والثور (Taurus) وسديم السرطان (Crab nebula) في درجة حرارة ضوضاء الخلفية السماوية.
ويمكن استعمال معادلات التوصية ITU-R P.372 لاستخراج درجة حرارة ضوضاء نظام المحطات الأرضية من درجات حرارة اللمعان المشار إليها أعلاه.
4         تأثيرات الاستقطاب المتقاطع
غالباً ما يستخدم إجراء إعادة استعمال التردد بواسطة الاستقطابات التعامدية لزيادة سعة أنظمة الاتصالات الفضائية. إلا أن هذه التقنية مقيدة بإزالة الاستقطاب في مسيرات الانتشار الجوية. وهناك آليات شتى ضرورية لإزالة الاستقطاب في التروبوسفير، وخصوصاً تأثيرات الماء الجوي.
وتناقش التوصية ITU-R P.531 دوران فاراداي لمستوي الاستقطاب الذي يسببه الأيونوسفير. وقد يحدث عند تردد GHz 10 دوران يصل إلى 1 ويتزايد عند ترددات أدنى. وتدور مستويات الاستقطاب، كما ترى من المحطة الأرضية، في الاتجاه نفسه على الوصلات الصاعدة والوصلات الهابطة. ومن ثم لا يمكن التعويض عن دوران فاراداي من خلال دوران نظام تغذية الهوائي عندما يستعمل الهوائي نفسه للإرسال والاستقبال.
1.4     حساب الإحصاءات طويلة الأجل للاستقطاب المتقاطع المستحث بالماء الجوي
لحساب الإحصاءات طويلة الأجل لإزالة الاستقطاب استناداً إلى إحصاءات التوهين بالمطر يجب أن تتوفر المعلمات التالية:
           Ap:  التوهين بسبب المطر (dB) الذي يتم تجاوزه أثناء النسبة المئوية المطلوبة من الزمن، p، في المسير المعني، والذي يسمى عادة التوهين متحد الاستقطاب (CPA)
           :    زاوية الميل التدريجي لمتجه المجال الكهربائي المستقطب خطياً بالنسبة إلى المستوي الأفقي (للاستقطاب الدائري يستعمل 45 = )
           f:      التردد (GHz)
           :    زاوية ارتفاع المسير (درجات).
والطريقة الموضحة أدناه لحساب إحصاءات قيم تمييز الاستقطاب المتقاطع (XPD) استناداً إلى إحصاءات التوهين بالمطر في المسير نفسه صالحة لكل من 8  f  35 GHz و  60. ويرد في الفقرة 3.4 إجراء التدريج بحسب التردد حتى GHz 4 (انظر أيضاً الخطوة 8 أدناه).
الخطوة 1:      تحسب علاقة التردد:
                   Cf   30 log f                  عندما  8  f  35 GHz         (56)
الخطوة 2:      تحسب علاقة التوهين بالمطر:
                   CA  V ( f ) log Ap      (57)
حيث:
                   V(f ) = 12,8 f 0,19        عندما  8   f   20  GHz
                   V(f ) = 22,6         عندما  20 <  f   35  GHz
الخطوة 3:      يحسب عامل تحسين الاستقطاب:
                   C  –10 log [1 – 0.484 (1  cos 4)]    (58)
ويكون عامل التحسين  0  C عندما تكون  45، ويصل إلى قيمة قصوى قدرها dB 15 عندما تكون  0 أو 90.
الخطوة 4:      تحسب علاقة زاوية الارتفاع:
                   C  –40 log (cos )    عندما      60         (59)
الخطوة 5:      تحسب علاقة زاوية الميلان:
                   C  0.0052 2         (60)
الانحراف النمطي الفعال لتوزيع زاوية ميلان قطرات المطر معبراً عنه بالدرجات؛ ويأخذ الانحراف قيم 0 و5 و10 و15 مقابل %1 و%0,1 و%0,01 و%0,001 من الزمن، على التوالي.
الخطوة 6:      يحسب التمييز XPD بسبب المطر الذي لا يتم تجاوزه أثناء نسبة %p من الزمن:
                   XPDrain  Cf  – CA  C  C  C              dB         (61)
الخطوة 7:      تحسب علاقة البلورات الثلجية:
                   Cice  XPDrain  (0.3  0.1 log p)2              dB       (62)
الخطوة 8:      يحسب التمييز XPD الذي لا يتم تجاوزه أثناء نسبة %p من الزمن، بما في ذلك تأثيرات الجليد:
                   XPDp  XPDrain – Cice              dB      (63)
في طريقة التنبؤ هذه وفي نطاق الترددات 4 إلى GHz 6 حيث يكون التوهين في المسير منخفضاً، لا تكون إحصاءات Ap مفيدة جداً من أجل التنبؤ بإحصاءات XPD. ويمكن، بالنسبة للترددات الأدنى من GHz 8، استعمال صيغة التدريج بحسب التردد الواردة في الفقرة 3.4 لتدريج إحصاءات الاستقطاب المتقاطع، المحسوبة للتردد GHz 8، لتكون صالحة في النطاق 6 إلى GHz 4.
2.4     الإحصاءات المشتركة للتمييز XPD والتوهين
يمكن نمذجة توزيع الاحتمال المشروط للتمييز XPD لقيمة معينة للتوهين Ap بافتراض أن نسبة التوتر متقاطع الاستقطاب إلى التوتر متحد الاستقطاب، r  10–XPD/20، موزعة عادياً. وتكون معلمتا التوزيع: القيمة المتوسطة rm القريبة جداً من 10 XPDrain/20، على أساس XPDrain، في المعادلة (61)، والانحراف النمطي r الذي يتخذ قيمة شبه ثابتة قدرها 0,038 عندما يكون التوهين 3 dB  Ap  8 dB.
3.4     التدريج طويل الأجل للتردد والاستقطاب في إحصاءات الاستقطاب المتقاطع المستحث بالماء الجوي
يمكن تدريج إحصاءات التمييز XPD طويلة الأجل المسجلة عند تردد معين وزاوية معينة لميلان مستوي الاستقطاب لتكون صالحة في تردد آخر وزاوية ميلان أخرى باستعمال المعادلة شبه التجريبية التالية:
        عندما   (64)
حيث XPD1 وXPD2 قيمتان لا يتم تجاوزهما أثناء النسبة المئوية نفسها من الزمن عند الترددين f1 وf2 وزاويتي ميلان مستوي الاستقطاب 1 و2، على التوالي.
وتستند المعادلة (64) إلى الصياغة النظرية نفسها المستخدمة في طريقة التنبؤ المبينة في الفقرة 1.4، ويمكن أن تستعمل في تدريج بيانات XPD التي تشمل تأثيرات إزالة الاستقطاب بسبب المطر والجليد على حد سواء، إذ لوحظ أن لكلتا الظاهرتين نفس العلاقة تقريباً بالتردد عند ترددات أدنى من GHz 30 تقريباً.
4.4     البيانات المتعلقة بإلغاء الاستقطاب المتقاطع
أثبتت بعض التجارب أن ثمة ترابطاً وثيقاً بين إزالة الاستقطاب بسبب المطر عند 6 وGHz 4 في مسيرات أرض-فضاء، سواء على المدى الطويل أم على أساس حدث منفرد، ويبدو من الممكن تعويض إزالة الاستقطاب في الوصلة الصاعدة باستعمال قياسات إزالة الاستقطاب المقابل في الوصلة الهابطة. ولم تظهر إلا تأثيرات الطور التفاضلي، حتى عند هطول الأمطار الكثيفة، ويبدو أن تعويضاً بمعلمة واحدة (أي في الطور التفاضلي) يكفي عند التردديين 6 وGHz 4.
وأظهرت أيضاً قياسات مأخوذة عند 6 وGHz 4 أن %99 من تغيرات التمييز XPD أبطأ من dB/s 4 أو، على السواء، أقل من 1,5 درجة/ثانية بالنسبة إلى متوسط زحزحة الطور التفاضلي في المسير. ومن ثم يكفي أن يكون ثابت الزمن لنظام تعويض إزالة الاستقطاب عند هذين الترددين مجرد ثانية واحدة تقريباً.
5         تأخر الانتشار
تبين التوصية ITU-R P.834 طرائق مبنية على بيانات علم الأرصاد الجوية الراديوي لتقدير متوسط تأخر الانتشار أو خطأ المسافة، والتغيرات المقابلة، في المسيرات أرض-فضاء عبر التروبوسفير. ويجب أن يعرف تغير التأخر من أجل قياس مسافة الساتل وتحقيق تزامن الإشارات لأنظمة الاتصالات الساتلية الرقمية. ويكون التأخر الأيونوسفيري، عند ترددات أعلى من GHz 10 (انظر التوصية (ITU-R P.531، أصغر عموماً من التأخر في التروبوسفير، ولكن قد يتعين مراعاته في حالات خاصة.
ويتطلب تحديد المسافات بدقة تصل إلى السنتيمتر الواحد أن تدرس بعناية المساهمات المختلفة لخطأ المسافات الزائد. فيصل الخطأ بسبب مكوَّنة بخار الماء إلى cm 10 في مسير سمتي وفي جو مرجعي يكون فيه تركيز بخار الماء على السطح بقيمة g/m3 7,5 وارتفاع المقياس بقيمة km 2 (انظر التوصية (ITU-R P.676. وتشكل هذه المساهمة أهم مصدر لعدم اليقين، على الرغم من أن الجو الجاف يضيف مسافة m 2,3 إلى الخطأ الزائد في المسير السمتي.
أما بالنسبة إلى التطبيقات الحالية للاتصالات الساتلية فإن مساهمة الهواطل في تأخر إضافي للانتشار صغيرة بحيث يمكن إهمالها.
6         تحديدات عرض النطاق
يؤدي التشتت الشاذ بجوار خطوط امتصاص الغازات الجوية إلى تغييرات طفيفة في دليل الانكسار. غير أن هذه التغييرات في دليل الانكسار تبقى صغيرة في النطاقات الموزعة على الاتصالات أرض-فضاء ولا تقيد عرض نطاق الأنظمة.
ويمكن أن يحد تعدد الانتثار في المطر من عرض نطاق أنظمة الإرسال غير المتماسكة بسبب تغير التأخر للإشارات المتأثرة بانتثار متعدد؛ غير أن التوهين نفسه يشكل في هذه الظروف مشكلة أخطر بكثير. وقد أثبتت دراسة مشكلة تحديدات عرض النطاق التي تفرضها علاقة التوهين وزحزحة الطور بسبب المطر بالتردد في أنظمة الإرسال المتماسكة أن هذه التحديدات لعرض النطاق تزيد عن GHz 3,5 في جميع الحالات التي يمكن أن تحدث. وهي أكبر من أي عرض نطاق موزع للاتصالات أرض-فضاء أقل من GHz 40، ومن ثم يكون التوهين بالمطر ذا تأثير أكبر بكثير من علاقتها بالتردد.
7         زاوية الوصول
تناقش التوصية ITU-R P.834 الأخطاء في زاوية الارتفاع بسبب الانكسار. ويصل الانكسار الزاوي الكلي (الزيادة في الارتفاع الظاهري) إلى 0,65 و0,35 و0,25 تقريباً في زوايا الارتفاع البالغة 1 و3 و5، على التوالي، وفي جو بحري مداري. أما في المناخ القطبي القاري، فتكون القيم المقابلة 0,44 و0,25 و0,17. وفي المناخات الأخرى تكون القيم بين هذين المجالين. ويكون ترتيب مقدار التغير في الارتفاع الظاهري من يوم إلى آخر في حدود 0,1 (r.m.s.) عند ارتفاع 1، لكن التغير يتناقص بسرعة بتزايد زاوية الارتفاع.
وتناقش التوصية ITU-R P.834 تراوحات زاوية الوصول قصيرة الأجل. ويمكن أن تكون التغيرات قصيرة الأجل الناجمة عن تغييرات في علاقة الانكسارية بدلالة الارتفاع، من رتبة 0,02 (r.m.s.) عند ارتفاع 1 وتتناقص أيضاً بسرعة مع تزايد زاوية الارتفاع. ومن الصعب عملياً التمييز بين تأثير التغيرات قصيرة الأجل في توزيع الانكسارية بدلالة الارتفاع وتأثير عدم الانتظام العشوائي الذي يضاف إلى هذا التوزيع. ويبين التحليل الإحصائي لتراوحات زاوية الوصول قصيرة الأجل عند GHz 19,5 وعند زاوية ارتفاع قدرها 48، أن الانحرافات النمطية لتراوحات زاوية الوصول، في اتجاهي الارتفاع والسمت على حد سواء، تبلغ نحو 0,002 أثناء النسبة المئوية التراكمية من الزمن بقيمة %1. ويشير التغير الموسمي لتراوحات زاوية الوصول إلى زيادة التراوحات في الصيف وتناقصها في الشتاء. أما التغيرات النهارية، فتوحي بأن التراوحات تزداد في أثناء النهار وتتناقص في الصباح الباكر وفي المساء على حد سواء.
8         حساب الإحصاءات طويلة الأجل للمسيرات غير المستقرة بالنسبة إلى الأرض (non-GSO)
طرائق التنبؤ الموصوفة أعلاه مستخرجة من أجل تطبيقات تبقي فيها زاوية الارتفاع ثابتة. أما في أنظمة غير مستقرة بالنسبة إلى الأرض (non-GSO)، حيث تتغير زاوية الارتفاع، فيمكن حساب مدى تيسر الوصلة لساتل وحيد باتباع الطريقة التالية:
 أ )       تحسب زاويتا الارتفاع الدنيا والقصوى اللتين من المتوقع أن يعمل النظام بينهما؛
ب)       يقسم المدى التشغيلي للزوايا إلى زيادات صغيرة (بمقدار  مثلاً)؛
ج)       تحسب النسبة المئوية من الزمن التي يكون فيها الساتل مرئياً كدالة لزاوية الارتفاع في كل زيادة؛
د )       تحدد النسبة المئوية من الزمن، بالنسبة إلى سوية معينة لانحطاط الانتشار، حيث يتم تجاوز السوية مقابل كل زيادة في زاوية الارتفاع؛
ﻫ )       تضرب نتائج ج) ود) مقابل كل زيادة في زاوية الارتفاع ثم تقسم على 100، للحصول على النسبة المئوية من الزمن التي يتم أثناءها تجاوز سوية الانحطاط عند زاوية الارتفاع هذه؛
و )       تجمع قيم النسبة المئوية من الزمن المحسوبة في ﻫ ) للحصول على النسبة المئوية الكلية من الزمن في النظام التي يتم أثناءها تجاوز سوية الانحطاط.
وفي حالة كوكبات السواتل متعددة الرؤية التي تستخدم تنوع مسير الساتل (أي التحول إلى أقل المسيرات انحطاطاً)، يمكن إجراء حساب تقريبـي بافتراض استخدام أعلى زاوية ارتفاع في أي مركبة فضائية.
ـــــــــــ