[论文解读] 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 14

一句话总结

本研究利用实测降雨数据和 ITU-R 降雨衰减模型，预测孟加拉国陆地微波链路的降雨衰减。研究发现，锡尔赫特的衰减最高（比拉杰沙希高出20%），水平极化比垂直极化衰减高15%，对高降雨量地区的系统设计产生影响。

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.

研究动机与目标

• 评估孟加拉国季风强降雨对陆地微波通信的影响。
• 预测五个主要城市不同时间百分比下的年均和月均降雨速率。
• 利用 ITU-R 模型估算频率和极化相关的降雨衰减。
• 为工程设计比较不同城市和极化类型下的衰减水平。

提出的方法

• 分析了孟加拉国五个城市（达卡、吉大港、拉杰沙希、锡尔赫特、库尔纳）的实测降雨数据，以确定年均和月均降雨速率分布。
• 应用 ITU-R 的降雨衰减预测建议，估算降雨引起的路径损耗。
• 计算了不同频率和极化状态（水平和垂直）下的降雨衰减。
• 通过降雨持续时间和强度的统计分析，估算超过特定降雨速率的时间百分比。
• 对不同城市和极化类型下的衰减进行了对比分析，以识别区域性和信号特定的脆弱性。
• 将结果与热带孟加拉国的实际传播条件进行验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 孟加拉国主要城市的年均和月均降雨速率分布如何？它们如何影响微波链路的可靠性？
• RQ2 在孟加拉国的亚热带气候条件下，降雨衰减如何随不同频率和极化状态变化？
• RQ3 孟加拉国哪个城市经历最高的降雨衰减？五个主要城市之间的衰减水平如何比较？
• RQ4 在降雨引起的信号衰减方面，水平极化与垂直极化相比如何？
• RQ5 ITU-R 模型在高降水量地区（如孟加拉国）能否准确预测降雨衰减？

主要发现

• 锡尔赫特是五个城市中降雨衰减最高的城市，拉杰沙希的衰减最低。
• 拉杰沙希的降雨衰减比锡尔赫特低约20%。
• 在相同条件下，水平极化信号的衰减比垂直极化信号高15%。
• 拉杰沙希的水平极化与锡尔赫特的垂直极化相比，衰减约低5%。
• ITU-R 降雨衰减模型为预测孟加拉国等高降水量热带地区的路径损耗提供了可靠框架。
• 月度降雨变化显著影响链路中断的时间百分比，尤其在季风多发地区。