Total signal degradation due to rain precipitation in the troposphere in the area of Kielce city

• Autorzy: Wilk J. Ł.

Warianty tytułu

PL

Całkowita degradacja sygnału wskutek wystąpienia opadów deszczu w obszarze miasta Kielce

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article discusses the different effects contributing to the overall loss of signal propagation due to rain along Earth-space paths and analyses atmospheric attenuation. It deals with propagation concerns for satellite communications systems in the troposphere. The presence of rainfall has a considerable influence on the quality of microwaves links, especially due to absorption and reflection by raindrops, as rain acts as a rather strong source of noise. The discussion includes signal attenuation due to precipitation, an increase in noise due to precipitation and total signal degradation due to precipitation. In practice, statistical description is the only satisfactory way to show the results of modelling of microwave links in rainy weather in the area of Kielce city. The theoretical results were compared with real-time data (e.g. rain attenuation as a function of the rain rate). The data were used to determine the impact of rain intensity, polarization and radio waves frequency on the received satellite signal quality and finally to provide information about signal attenuation due to rain and suggests ways to improve the design of communication systems. The research results presented in the article can be useful to satellite communications engineers as they can improve the design and performance of satellite links and minimize the interruption or lack of communication between the terminal and the satellite to deliver the satellite services at the highest level.

PL

W artykule omówiono różne efekty przyczyniające się do całkowitej degradacji sygnału, wskutek wystąpienia opadów deszczu na drodze propagacji fali radiowej oraz przeanalizowano tłumienie atmosferyczne. Skupiono się na analizie propagacji fal radiowych w systemach łączności satelitarnej w troposferze ziemskiej. W praktyce, obecność opadów znacząco wpływa na jakość sygnałów mikrofalowych, szczególnie ze względu na zjawisko absorpcji i refrakcji występujące na kroplach deszczu, stanowiących silne źródło szumów. Analizy dotyczą tłumienia sygnału wskutek wystąpienia opadów deszczu, towarzyszącego ich wystąpieniu wzrostu szumów systemowych i całkowitej degradacji sygnału. W ujęciu praktycznym, tylko poprzez statystyczny opis możliwe staje się pokazanie wyników modelowania mikrofalowych łączy satelitarnych w warunkach opadów deszczu w obszarze miasta Kielce. Otrzymane wyniki porównano z danymi rzeczywistymi, dotyczącymi np. tłumienia fal radiowych w zależności od intensywności opadów deszczu. Dane te posłużyły do określenia wpływu intensywności opadów, polaryzacji i częstotliwości fal radiowych na jakość odbieranego sygnału satelitarnego oraz poprzez przekazanie informacji – do optymalnego projektowania systemów telekomunikacyjnych. Wyniki badań są przydatne dla inżynierów łączności satelitarnej, ponieważ mogą przyczynić się optymalizacji i poprawy wydajności łączy satelitarnych oraz zminimalizowania ryzyka utraty sygnału lub przerw w ciągłości świadczenia usług, co umożliwia zaoferowanie usług satelitarnych na najwyższym poziomie.

Słowa kluczowe

EN

atmospheric attenuation; signal attenuation due to precipitation; increase in noise due to precipitation; total signal degradation due to precipitation; application of polynomial regressions; radio wave propagation in troposphere

PL

tłumienie atmosferyczne; tłumienie sygnału wskutek wystąpienia opadów deszczu; wzrost szumów systemowych wskutek wystąpienia opadów deszczu; całkowita degradacja sygnału wskutek wystąpienia opadów deszczu; zastosowanie regresji wielomianowej; propagacja fal radiowych w troposferze ziemskiej

• Wydawca: Wydawnictwa Uczelniane Politechniki Bydgoskiej im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Telekomunikacja i Elektronika / Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy
• Rocznik: 2013
• Tom: z. 17
• Strony: 5--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Wilk J. Ł.

• Division of Telecommunications, Department of Telecommunications, Photonics and Nanomaterials, Faculty of Electrical Engineering, Automatics and Computer Science al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Poland

Bibliografia

• [1] Memorandum of Understanding for the implementation of a European Concerted Research Action designated as COST Action IC0802 ‘Propagation tools and data for integrated Telecommunication, Navigation and Earth Observation systems’, http://w3.cost.eu/fileadmin/domain_files/ICT/Action_IC0802/mou/IC0802-e.pdf
• [2] Wilk J.Ł., 2010. Naturalne źródła szumów w transmisji satelitarnej. [W:] Rola Informatyki w Naukach Ekonomicznych i Społecznych. Innowacje i implikacje interdyscyplinarne, t. II, pod red. T. Grabiński. Wyd. Wyższej Szkoły Handlowej im. B. Markowskiego w Kielcach.
• [3] Wilk J.Ł., 2011. The impact of radiowave polarization, frequency and rain intensity on the satellite signal reception in the area of Kielce city. [W:] TRANSCOM 2013, 10th European Conference of Young Research and Scientific Workers, Proceedings, Section 3 – Information And Communication Technologies. EDIS-Žilina University publisher, Žilina.
• [4] Wilk J.Ł., 2010. The influence of the antenna aperture on the quality of a satellite signal. [w:] XII International PhD Workshop OWD 2010, pod red. G. Kapyty. PTETiS, vol. 28, Wisła.
• [5] Wilk J.Ł., 2011. The influence of the antenna parameters on a digital satellite signal reception, CEEPUS CII-CZ-0404-01-1011-M-43894, Brno.
• [6] Wilk J.Ł., 2011. The influence of the dish efficiency on the quality of a satellite signal, [W:] TRANSCOM 2011, 9th European Conference of Young Research and Scientific Workers, Proceedings, Section 3 – Information And Communication Technologies, EDIS-Žilina University publisher, Žilina.
• [7] Wilk J.Ł., 2011. The measurment processing of satellite signal, CEEPUS CII-CZ-0404-01-1011-M-43894, Brno.
• [8] Wilk J.Ł., 2012. Współpraca naukowa w ramach Projektu Europejskiego COST IC0802. [W:] Wschód i Zachód w wymiarze globalnym. Doświadczenia z przeszłości a perspektywy na przyszłość, pod red. M. Miłek, G. Wilk-Jakubowski, R.S. Brzoza. Wyd. Stowarzyszenia Współpracy Polska-Wschód. Oddział Świętokrzyski, Kielce.
• [9] Wilk J.Ł., 2010. Wybrane zagadnienia dotyczące szumów w komunikacji satelitarnej. [W:] Rola Informatyki w Naukach Ekonomicznych i Społecznych. Innowacje i implikacje interdyscyplinarne, t. II, pod red. T. Grabiński. Wyd. Wyższej Szkoły Handlowej im. B. Markowskiego w Kielcach