La lluvia se desvanece

El desvanecimiento por lluvia se refiere principalmente a la absorción de una señal de radiofrecuencia (RF) de microondas por la lluvia , la nieve o el hielo atmosféricos , y a las pérdidas que son especialmente frecuentes en frecuencias superiores a 11 GHz . También se refiere a la degradación de una señal causada por la interferencia electromagnética del frente de una tormenta. El desvanecimiento por lluvia puede ser causado por la precipitación en la ubicación de enlace ascendente o descendente. No es necesario que esté lloviendo en una ubicación para que se vea afectada por el desvanecimiento por lluvia, ya que la señal puede atravesar la precipitación a muchos kilómetros de distancia, especialmente si la antena parabólica tiene un ángulo de visión bajo . Entre un 5 % y un 20 % de desvanecimiento por lluvia o atenuación de la señal satelital también puede ser causado por la lluvia, la nieve o el hielo en el reflector de la antena de enlace ascendente o descendente, el radomo o la bocina de alimentación. El desvanecimiento por lluvia no se limita a los enlaces ascendentes o descendentes satelitales, ya que también puede afectar a los enlaces de microondas terrestres punto a punto (los que se encuentran en la superficie de la Tierra).

La atenuación por lluvia en la comunicación satelital se puede predecir utilizando modelos de predicción de atenuación por lluvia que conducen a una selección adecuada de la Técnica de Mitigación de Desvanecimiento (FMT). ^{[ 1 ]} Los modelos de predicción de atenuación por lluvia requieren datos de tasa de lluvia que, a su vez, se pueden obtener de los mapas de predicción de lluvia, que pueden reflejar predicciones de rendimiento de lluvia inexactas, o de datos de lluvia medidos reales que brindan una predicción más precisa y, por lo tanto, la selección apropiada de FMT. La altitud de la tierra sobre el nivel del mar es sustancialmente un factor esencial que afecta el rendimiento de atenuación por lluvia. ^{[ 2 ]} Los diseñadores de sistemas satelitales y proveedores de canales deben tener en cuenta las deficiencias de lluvia en su configuración de canal.

Las posibles maneras de superar los efectos del desvanecimiento por lluvia son la diversidad de emplazamientos , el control de la potencia de enlace ascendente, la codificación de tasa variable y el uso de antenas receptoras de mayor tamaño que el requerido para condiciones climáticas normales.

La forma más sencilla de compensar el efecto de atenuación por lluvia en las comunicaciones por satélite es aumentar la potencia de transmisión: esta contramedida dinámica contra la atenuación se denomina control de potencia de enlace ascendente (UPC). ^{[ 3 ]} Hasta hace poco, el control de potencia de enlace ascendente tenía un uso limitado, ya que requería transmisores más potentes, que normalmente podían funcionar a niveles más bajos y cuyo nivel de potencia podía aumentarse a demanda (es decir, automáticamente). Además, el control de potencia de enlace ascendente no podía proporcionar márgenes de señal muy amplios sin comprimir el amplificador de transmisión. ^{[ 4 ]} Los amplificadores modernos, junto con sistemas avanzados de control de potencia de enlace ascendente que ofrecen controles automáticos para evitar la saturación del transpondedor, hacen de los sistemas de control de potencia de enlace ascendente una solución eficaz, asequible y sencilla para la atenuación por lluvia en las señales por satélite. ^{[ 5 ]}

En sistemas terrestres de microondas punto a punto que van desde 11  GHz hasta 80  GHz, se puede instalar un enlace de respaldo paralelo junto con una conexión de mayor ancho de banda propensa a la atenuación por lluvia. ^{[ 6 ]} En esta configuración, se puede calcular que un enlace principal, como un puente de microondas dúplex completo de 80  GHz y 1  Gbit/s, tenga una tasa de disponibilidad del 99,9 % durante un año. ^{[ 7 ]} La tasa de disponibilidad calculada del 99,9 % significa que el enlace puede estar inactivo durante un total acumulado de diez o más horas al año cuando los picos de las tormentas pasan por la zona. ^{[ 7 ]} Se puede instalar un enlace secundario de menor ancho de banda, como un puente de 5,8  GHz y 100  Mbit/s, en paralelo al enlace principal, con enrutadores en ambos extremos que controlan la conmutación automática al  puente de 100 Mbit/s cuando el enlace principal de 1  Gbit/s se cae debido a la atenuación por lluvia. Mediante esta configuración, se pueden instalar enlaces punto a punto de alta frecuencia (23  GHz o más) para dar servicio a ubicaciones situadas a muchos kilómetros de distancia de las que se podrían cubrir con un único enlace que requiera un tiempo de actividad del 99,99 % durante un año. ^{[ 8 ]}

Es posible extrapolar la distribución de atenuación acumulativa en una ubicación determinada utilizando la fórmula de interpolación CCIR: ^{[ 9 ]}

A _p = A ₀₀₁ 0.12 p ^{− (0.546 − 0.0043 log ₁₀ p )} .

donde A _p es la atenuación en dB superada durante un p por ciento del tiempo y A ₀₀₁ es la atenuación superada durante el 0,01% del tiempo.

Según la UIT-R, ^{[ 10 ]} las estadísticas de atenuación de la lluvia se pueden escalar en frecuencia en el rango de 7 a 55  GHz mediante la fórmula

${\displaystyle {\frac {A_{2}}{A_{1}}}=\left({\frac {b_{2}}{b_{1}}}\right)^{1-1.12\cdot 10^{-3}{\sqrt {b_{2}/b_{1}}}(b_{1}A_{1})^{0.55}}}$

dónde

${\displaystyle b_{i}={\frac {f_{i}^{2}}{1+10^{-4}f_{i}^{2}}}}$

y f es la frecuencia en GHz.

• Zona de Fresnel
• Plan de diversidad
• distribución del tamaño de las gotas (DSD)
• IndoStar-1 , el primer satélite de transmisión directa que utilizó la banda S, capaz de reducir eficazmente la atenuación por lluvia.
• Banda S