[論文レビュー] Rain Attenuation Prediction for Terrestrial Microwave Link in Bangladesh

Sakir Hossain|arXiv (Cornell University)|Jun 19, 2014

Precipitation Measurement and Analysis参考文献 2被引用数 14

ひとこと要約

本研究では、測定された降雨データと ITU-R 降雨損失モデルを用いてバングラデシュにおける地上マイクロ波回線の降雨損失を予測した。シルヘットでは、ラージシャヒーよりも20%高い損失が生じ、水平偏波は垂直偏波よりも15%高い損失を受けることが判明し、高降水量地域のシステム設計に影響を与える。

ABSTRACT

Rain attenuation is a major shortcoming of microwave transmission. As a subtropical country, Bangladesh is one of the highest rainy areas of the world. Thus, designing a terrestrial microwave link is a serious challenge to the engineers. In this paper, the annual rain rate and monthly variation of rate are predicted for different percentage of time of the year from the measured rainfall data. Using ITU rain model for terrestrial microwave communication, the rain attenuation is predicted for five major cities of Bangladesh, namely Dhaka, Chittagong, Rajshahi, Sylhet, and Khulna. It is found that rain attenuation is the most severe in Sylhet and least in Rajshahi. The attenuation is estimated for different frequency and polarization. A horizontally polarized signal encounters 15% more rain attenuation than that of vertically polarized signal. It is also found that attenuation in Rajshahi is about 20% lesser than that in Sylhet. Thus, the horizontally polarized transmission in Rajshahi experiences about 5% less attenuation than the vertically polarized transmission in Sylhet.

研究の動機と目的

• バングラデシュにおける強力なモンスーン降雨が地上マイクロ波通信に与える影響を評価すること。
• 5つの主要都市におけるさまざまな時間割合を想定した年間および月間降雨量の予測を行うこと。
• ITU-R モデルを用いて周波数および偏波依存の降雨損失を推定すること。
• 設計上の意思決定を支援するため、都市間および偏波タイプ間の損失レベルを比較すること。

提案手法

• ダッカ、atcher、ラージシャヒ、シルヘット、クゥルナの5つのバングラデシュ都市から得られた年間および月間降雨量分布の測定データを分析した。
• 降雨による路損失を推定するために、ITU-R の降雨損失予測に関する勧告を適用した。
• さまざまな周波数および偏波状態（水平および垂直）に対して降雨損失を計算した。
• 降雨強度および持続時間の統計的分析を用いて、特定の降雨量を超える時間割合を推定した。
• 都市間および偏波タイプ間の損失を比較することで、地域的および信号固有の脆弱性を特定した。
• 熱帯バングラデシュの実際の伝搬状態と照合することで、結果の妥当性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バングラデシュの主要都市における年間および月間の降雨量分布はどのようなものであり、マイクロ波回線の信頼性にどのように影響するか？
• RQ2 バングラデシュの亜熱帯気候下で、周波数および偏波状態に応じて降雨損失はどのように変化するか？
• RQ3 バングラデシュで最も高い降雨損失を受ける都市はどこであり、5つの主要都市間での比較的損失レベルはどのようになるか？
• RQ4 水平偏波は垂直偏波と比較して、降雨による信号劣化の面でどの程度悪影響を受けるか？
• RQ5 ITU-R モデルは、バングラデシュのような高降水量地域において、降雨損失をどれほど正確に予測できるか？

主な発見

• 5つの都市の中で、シルヘットが最も高い降雨損失を受ける。
• ラージシャヒの降雨損失は、シルヘットの約20%低い。
• 同じ条件下で、水平偏波信号は垂直偏波信号よりも15%高い損失を受ける。
• ラージシャヒにおける水平偏波の組み合わせは、シルヘットの垂直偏波と比較して約5%低い損失を示す。
• ITU-R 降雨損失モデルは、バングラデシュのような高降水量熱帯地域における路損失予測の信頼できるフレームワークを提供する。
• 月ごとの降雨変動は、特にモンスーンに影響を受ける地域では、回線障害が発生する時間割合に顕著な影響を与える。