Multiple, large separation site diversity

Abstract

[ANGLÈS] Nowadays, it is usual that Earth-Space communications make use of high frequency bands like the Ka-band and above due to the fact that lower bands are saturated and higher capacities are needed. However, at these frequencies the Earth-Space path is strongly affected by atmospheric phenomena, especially by rain attenuation, limiting the Earth-Satellite link availability. One of the best fade mitigation techniques against rain is site diversity which takes advantage of the spatial structure of rain to counteract it. In this work, three different scenarios are studied through simulations with time-series of rain attenuation at 20 GHz in order to evaluate the effectiveness in terms of propagation of multiple-site diversity from a small-scale to large-scale. Results show that technical requirements in terms of transmit power or antenna gain of ground stations can be relaxed in order to maintain a reliable communication more than 99.99% of the time thanks to the significant improvement in terms of diversity advantage or achieve higher availability for the equipment use.

[CASTELLÀ] Hoy en día es habitual que las comunicaciones Tierra-Espacio hagan uso de bandas de frecuencia elevadas tales como la banda Ka y superiores debido a que las bandas inferiores están saturadas y se necesitan mayores capacidades. Sin embargo, a estas frecuencias el camino Tierra-Espacio se ve fuertemente afectado por fenómenos atmosféricos, especialmente por la atenuación de la lluvia, limitando la disponibilidad del enlace Tierra-Satélite. Una de las mejores técnicas de mitigación de desvanecimientos contra la lluvia es la diversidad de lugar la cual aprovecha la estructura espacial de la lluvia para contrarrestar sus efectos. En este trabajo, tres escenarios diferentes son estudiados a través de simulaciones con time-series de atenuación de lluvia a 20 GHz para evaluar la eficacia de la diversidad de lugar múltiple en términos de propagación desde una pequeña escala hasta una gran escala. Los resultados muestran que los requerimientos técnicos en términos de potencia transmitida o ganancia de antena de las estaciones terrestres se pueden relajar para mantener una comunicación fiable más del 99.99 % del tiempo gracias a la significativa mejora introducida por la diversidad o alcanzar mayor disponibilidad con el uso del equipo.

[CATALÀ] Avui en dia, és habitual que les comunicacions Terra-Espai facin ús de bandes freqüencials elevades tals com la banda Ka i superiors atès que les bandes inferiors estan saturades i es requereixen majors capacitats. No obstant, a aquestes freqüències, el camí Terra-Espai es veu greument afectat per fenòmens atmosfèrics, especialment per l'atenuació de la pluja, limitant la disponibilitat de l'enllaç Terra-Satèl·lit. Una de les millors tècniques de mitigació d'esvaïments contra la pluja és la diversitat de lloc, la qual aprofita l'estructura espacial de la pluja per contrarestar els seus efectes. En aquest treball, s'estudien tres escenaris diferents mitjançant simulacions amb time-series d'atenuació de pluja a 20 GHz per tal d'avaluar l'eficàcia de la diversitat de lloc múltiple en termes de propagació des d'una petita escala fins a una gran escala. Els resultats mostren que els requeriments tècnics en termes de potència transmesa o guany d'antena de les estacions terrestres es poden relaxar per mantenir una comunicació fiable més del 99.99 % del temps gràcies a la significativa millora introduïda per la diversitat o aconseguir major disponibilitat amb l'ús del equip.