Three-Site Diversity at Ka-Band Satellite Links in Norway: Gain, Fade Duration, and the Impact of Switching Schemes

Rytir, Martin; Cheffena, Michael; Grotthing, Per Arne; Bråten, Lars Erling; Tjelta, Terje

doi:10.1109/tap.2017.2751667

Cited by 11 publications

(3 citation statements)

References 11 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…Sites at different locations experienced unlikely similar attenuation to the other site due to the inhomogeneity of rainfall types [ 17 ]. The spatial horizontal rain-cell span has been reaching at least 15 km, investigated in tropics by [ 18 ], and 10 km in the temperate region [ 19 ]. The site-separation distance has also been investigated using micro rain-cell site diversity, by which the predefined threshold classifying the smaller rain-cell (in meters) span was monitored [ 20 ], and multiple site diversity, which normally has a longer distance (in kilometers) between each site [ 21 ].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Horizontal Rain-Cell Span and Wind Impact on Multisite Diversity Scheme in a Tropical Region during El-Niño and La-Niña

Samat

Singh

Al-Jumaily

et al. 2023

Sensors

View full text Add to dashboard Cite

Site diversity is the most effective way to recover a signal lost during heavy downpours, especially in tropical regions since other mitigation techniques such as adaptive power control and code modulation may be unreliable during such. Duplicated links at diverse sites are deployed, and the least-attenuated signal of either site will be routed to the prime site for further operation. Since the deployment is costly, a diversity-gain model is used to estimate the appropriateness of selected sites. Diversity gain is known to depend on site-separation distance and elevation angle and, optionally, baseline angle and signal frequency, based on the region of research. In addition to these factors, the horizontal rain-cell span and the wind’s impact on the gain are ongoing investigations, especially in tropical regions. This article presented the rain analysis from the year 2014 to mid-July 2017 at eight sites in the Gombak and Sepang districts of Malaysia to investigate the dependency relevancies. The rain rates were then used to predict the attenuation using the ITU-R P.618-13 rain-attenuation model, and the inter- and cross-district gain characteristics were evaluated. The observation of diurnal rain during the northeast seasons yielded that the northeast wind stimulates intense rain at locations along its direction, thus, extending the horizontal rain-cell span to 15 km distant from a host. Meanwhile, sites located at 5 km distant, slightly perpendicular to the wind direction, and from 90° to 180° from due north of the host, experience less rain. The baseline angle variation establishes nonimpact to the gain and lengthening the site-separation distance presented equal chances to the shorter span towards diversity-gain increment. The research outcome is necessary to formulate a more reliable diversity-gain model to be used in the industry.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Horizontal Rain-Cell Span and Wind Impact on Multisite Diversity Scheme in a Tropical Region during El-Niño and La-Niña

Samat

Singh

Al-Jumaily

et al. 2023

Sensors

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Rain attenuation becomes more severe during heavy rain, which are more common in tropical climates than in temperate climates [8]. Some mitigation techniques, such as power control and adaptive waveforms, are not effective due to inducing interference, and in some conditions, there is a need to request permission from consumers to possibly reduce the bit rate [9][10] [11], which can cause further delay, compromised data quality, misleading content, and user dissatisfaction, especially in broadcasting industries or during the transmission of vital messages in the case of disasters. Therefore, one way to overcome this is to use diversity techniques, which include satellite diversity, frequency diversity, time diversity, and site diversity.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A Comprehensive Review of the Site Diversity Technique in Tropical Region: Evaluation of Prediction Models Using Site Diversity Gain of Greece and India

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

my).⁞ABSTRACT The satellite signal deteriorates as it propagates from the source to the ground antenna on the surface of the earth. While some losses involving the amplitude and energy of the signal are unavoidably recovered due to the long slant path through the atmosphere, the impairment due to precipitation, especially rain, can be mitigated. Site diversity is one of the ways to obtain a less rain-attenuated signal, simply by preparing the other site to receive a link similar to that of the main site. Dual site diversity is common in practice with a site separation distance of at least a rain cell extent. This article presents an overview of the site diversity concept and a description of all parameters involved regarding the factor that contributed to the gain, which has been used as a performance metric to measure the effectiveness of a site diversity scheme. A detailed assessment of the capability of the gain prediction model is presented using site diversity experimental data conducted in two different climatic groups, namely, Greece in a temperate region and India in a tropical climatic region. The models involved in the evaluation were the ITU-R, Hodge, and Panagopoulos models, which were validated using temperate regional data, and the Semire and Yeo models, which were validated using tropical regional data. The observations of model behavior revealed that the Semire and Yeo models of the tropics were consistent with the measured gain obtained from India and Greece, respectively; thus, this demonstrated that the direction of future prediction models should consider both climates in the validation process.⁞INDEX TERMS Signal degradation, model evaluation, tropical region, rain-induced attenuation, atmospheric effect.

show abstract

“…ALPHASAT satellite has led many experimenter groups around Europe to initiate new propagation campaigns. Other similar experimental campaigns are ongoing around the globe [27]- [37].…”

mentioning

confidence: 99%

Design and implementation of receivers and measurement equipment for next-generation satellite networks

Παπαφραγκάκης¹

View full text Add to dashboard Cite

Οι ολοένα αυξανόμενες απαιτήσεις για υψηλότερους ρυθμούς μετάδοσης σε συνδυασμό με την εξάντληση του διαθεσίμου φάσματος για δορυφορικές επικοινωνίες επιβάλλουν τη μετάβαση των συστημάτων και υπηρεσιών σε ανώτερες φασματικές ζώνες όπως η Ka και οι Q/V. Η μετάβαση αυτή θα δώσει τη δυνατότητα για ανάπτυξη νέων δορυφορικών συστημάτων υψηλής ρυθμαπόδοσης (High Throughput Satellites, HTS), παρέχοντας αξιοσημείωτα μεγαλύτερη χωρητικότητα δικτύου και ρυθμούς μετάδοσης δεδομένων σε δορυφορικές ζεύξεις τροφοδοσίας (feeder links) τάξεως δεκάδων Tbps. Ωστόσο, η διάδοση του σήματος στις ζώνες αυτές είναι πολύ πιο ευαίσθητη στα διάφορα ατμοσφαιρικά φαινόμενα και κυρίως στις ατμοσφαιρικές κατακρημνίσεις-βροχή (έντονη εξασθένηση - τάξεως δεκάδων dB) εγείροντας έτσι ζητήματα αξιοπιστίας και διαθεσιμότητας των ζεύξεων. Η χρήση ενός απλού περιθωρίου διαλείψεων (fade margin) ή ελέγχου ισχύος, τεχνικές που χρησιμοποιούνται με επιτυχία σε συστήματα με χαμηλότερες συχνότητες λειτουργίας, κρίνεται τόσο ασύμφορη όσο και ανεπαρκής στη συγκεκριμένη περίπτωση. Είναι επομένως απαραίτητη η χρήση εξειδικευμένων τεχνικών άμβλυνσης διαλείψεων (Fading Mitigation Techniques, FMTs) οι οποίες με τη σειρά τους προϋποθέτουν ακριβή μοντελοποίηση του καναλιού διάδοσης. Τα τελευταία χρόνια, με πρωτοβουλία και υπό τον συντονισμό του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (European Space Agency, ESA) έγιναν διαθέσιμα σήματα-beacons για τη διεξαγωγή νέων μετρήσεων στις ζώνες Ka και Q (19.701 και 39.402 GHz) από τον δορυφόρο ALPHASAT (25.0oE). Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με την ωρίμανση της τεχνολογίας και τις νέες τεχνικές Software Defined Radio (SDR), αποτέλεσε το κίνητρο για την ανάπτυξη δεκτών για διεξαγωγή μετρήσεων σε αυτές τις φασματικές ζώνες, για πρώτη φορά σε ελληνικό έδαφος. Οι αναπτυχθέντες δέκτες αποτελούν πλέον μέρος του πανευρωπαϊκού δικτύου μετρήσεων του Alphasat Aldo Paraboni Propagation Experimenters (ASAPE) καθώς και του ερευνητικού προγράμματος της ESA «ASALASCA». Λίγο αργότερα, με σκοπό τη συλλογή περισσοτέρων δεδομένων προστέθηκαν άλλοι δύο δέκτες στις φασματικές ζώνες Ku (11.699 GHz) και Ka-band (19.680 GHz) χρησιμοποιώντας τους δορυφόρους Arabsat BADR-5 (26.0oE) και Eutelsat KaSat (9.0oE) αντίστοιχα. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική των σχεδιασθέντων δεκτών και οι βασικές αρχές λειτουργίας τους. Δίνεται έμφαση στους παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη σε μια τέτοια προσπάθεια, στις προκλήσεις που αντιμετωπίστηκαν πριν και κατά την εγκατάστασή των δεκτών αλλά και κατά τη διάρκεια της λειτουργίας τους καθώς και οι λύσεις που δόθηκαν. Μετά από εκτεταμένη στατιστική επεξεργασία των συλλεγέντων μετρητικών δεδομένων παρουσιάζονται τα στατιστικά πρώτης τάξης τόσο για την εξασθένηση όσο και για το ρυθμό βροχόπτωσης ανά περιοχή. Ακολούθως, παρουσιάζονται τα στατιστικά δεύτερης τάξης/δυναμική συμπεριφορά των φαινομένων απόσβεσης και πιο συγκεκριμένα ο ρυθμός μεταβολής της απόσβεσης, η διάρκεια διαλείψεων και το πλήθος αυτών ανά κατώφλι εξασθένησης καθώς και το μεσοδιάστημα μεταξύ διαλείψεων (inter-fade durations). Τέλος, χρησιμοποιώντας το σύνολο των χρονοσειρών απόσβεσης επιχειρείται εκτίμηση απόδοσης των διαφόρων σχημάτων FMTs (χωρικός διαφορισμός, χρονικός διαφορισμός, διαφορισμός τροχιάς), μελέτη της κλιμάκωσης συχνότητας και των σπινθηρισμών αλλά και εξέταση ενός σεναρίου χωρικού διαφορισμού μεγάλης κλίμακας μεταξύ Μεγάλης Βρετανίας και Ελλάδας με εντυπωσιακά αποτελέσματα. Η παρούσα εργασία συνιστά την πρώτη και πιο ολοκληρωμένη προσπάθεια συγκέντρωσης και ανάλυσης μετρητικών δεδομένων διάδοσης για τις δορυφορικές ζώνες συχνοτήτων Ku, Ka και Q στην Ελλάδα αλλά και στην ευρύτερη περιοχή της νοτίου Μεσογείου. Μέχρι πρότινος, η συντριπτική πλειοψηφία των διαθεσίμων μοντέλων στη βιβλιογραφία για την περιοχή αυτή βασιζόταν σε παραδοχές ή μετρήσεις άλλων, υποτιθέμενα παρόμοιων κλιματικών περιοχών. Στην πράξη, όπως άλλωστε αποδεικνύεται και από την ανάλυση των ληφθέντων μετρήσεων και την αντιπαραβολή τους με παρόμοιες προσπάθειες ανά την Ευρώπη, υπάρχουν σημαντικές αποκλίσεις. Οι μετρήσεις αποδεικνύουν ότι εάν δε ληφθούν σημαντικά αντίμετρα, η διαθεσιμότητα συστημάτων με συχνότητες λειτουργίας στις ζώνες Ka ή Q θα είναι σημαντικά περιορισμένη. Από την άλλη, η εφαρμογή τεχνικών FMT και ειδικά σχημάτων χωρικού διαφορισμού φαίνεται εξαιρετικά αποδοτική (αν και κοστοβόρα) και θα μπορούσε να αυξήσει θεαματικά τη διαθεσιμότητα των συστημάτων.

show abstract

Three-Site Diversity at Ka-Band Satellite Links in Norway: Gain, Fade Duration, and the Impact of Switching Schemes

Cited by 11 publications

References 11 publications

The Horizontal Rain-Cell Span and Wind Impact on Multisite Diversity Scheme in a Tropical Region during El-Niño and La-Niña

The Horizontal Rain-Cell Span and Wind Impact on Multisite Diversity Scheme in a Tropical Region during El-Niño and La-Niña

A Comprehensive Review of the Site Diversity Technique in Tropical Region: Evaluation of Prediction Models Using Site Diversity Gain of Greece and India

Design and implementation of receivers and measurement equipment for next-generation satellite networks

Contact Info

Product

Resources

About