RF Engineering2026년 3월 8일8분 읽기

위성 링크 예산: 비, 흡수량 및 이용 가능 여부

런던의 Ka 대역 다이렉트 투 홈 다운링크는 위성 링크 예산 분석기를 통해 작동했습니다. 현장의 ITU-R 기후, P.618 비, 가스 및 구름, 가용성.

10GHz 이상의 위성 링크가 다른 이유

경로 손실이 확인되면 두 타워 사이를 오가는 지상 마이크로파 점프는 거의 지루할 지경입니다. 몇 dB의 빗물마진을 추가하면 작업이 완료됩니다.10GHz 이상의 위성 다운링크는 그렇지 않습니다.신호는 대류권 전체를 경사지게 가로지르며 빗물 감쇠는 빈도에 따라 가파르게 증가하며 가용성 목표 (예: 연중 99.9%, 여전히 8.76시간의 정전이 허용됨) 는 특정 지역에서 최악의 몇 시간 동안 날씨가 지속된다는 것을 의미합니다.

마지막 시점은 다른 어떤 지점보다도 중요합니다.비, 구름, 수증기는 현장의 특성이지 해당 지역이 위치한 위도 대역의 특성이 아닙니다.이 안내에서는 런던에 있는 60cm 크기의 접시를 위한 Ka 대역 다이렉트 투 홈 다운링크를 설계하고 Satellite Link Budget Analyzer가 도중에 사용하는 모든 숫자를 보여줍니다.

도구가 계산하는 것

분석기는 ITU-R 디지털 맵에서 현장의 기후를 읽고 해당 맵에서 ITU-R 예측 방법을 실행합니다.

수량	권장 사항
강우량이 연도의 0.01% 를 초과함, $R_{0.01}$	ITU-R P.837-7
강우 높이	ITU-R P.839-4
클라우드 리퀴드 워터	ITU-R P.840-8
표면 수증기 밀도 및 함량	ITU-R P.836-6
평균 표면 온도	ITU-R P.1510-1
스테이션 높이	ITU-R P.1511-1
특정 트레인 감쇠량 $k$ , $\alpha$	ITU-R P.838-3
경사 경로 트레인 감쇠	ITU-R P.618-13
기체 흡수	ITU-R P.676-12 부록 2
클라우드 어테뉴에이션	ITU-R P.840-8
손실의 조합	ITU-R P.618-13 섹션 2.5

이 구현은 오픈 소스 ITU-Rpy 라이브러리의 포트이며 12개 테스트 사이트에서 0.001% 이내로 일치합니다.대류권 신틸레이션은 포함되어 있지 않습니다. P.618에는 수신 안테나의 직경과 효율이 필요한데, 결과는 그렇습니다.

예: Ka 대역 다이렉트 투 홈 다운링크

파라미터	값
주파수	20.0 GHz
위성 EIRP	52 dBW
사이트	런던, 북위 51.5°, 서향 0.1°
고도 각도	30°
경사 범위	38,612 km
편광	원형
접시 받기	0.60m, 효율성 65%
시스템 소음 온도	150 K
G/T	18.4 dB/K
파형	DVB-S2 8PSK 3/4 at 45 Msym/s = 101.25 Mbit/s
필수 Eb/N0	4.4 dB
대상 가용성	99.9 %

이 중 세 개의 숫자가 파생되었으므로 한 번 직접 해보는 것이 좋습니다. 경사 범위. 적도 상공 35,786km 떨어진 GEO 위성은 하위 위성 지점 외에는 고도보다 더 멀리 떨어져 있습니다.지구 반경

R_E

= 6378km이고 궤도 반경

r

= 42,164km인 경우:

d = \sqrt{r^2 - (R_E \cos\theta)^2} - R_E \sin\theta = 38{,}612\ \text{km at}\ \theta = 30°

G/T. 효율이 65% 인 0.60m 접시는 20GHz에서

10\log_{10}\left(0.65\,(\pi D f/c)^2\right)

= 40.1dBi의 게인을 제공합니다.시스템 온도가 150K (21.8dBK) 인 경우 G/T = 18.4dB/K입니다. 필수 Eb/N0. ETSI EN 302 307-1은 8PSK 3/4의 경우 7.91dB의 이상적인 Es/N0을 제공합니다.각 심볼에는 3 × 0.75 = 2.25개의 정보 비트가 포함되므로

E_b/N_0 = 7.91 - 10\log_{10}(2.25) = 4.4

dB입니다.

사이트의 기후

이 도구는 감쇠량을 계산하기 전에 51.5° N, 0.1° W의 기후를 읽고 사용한 모든 값을 나열합니다.

기후 값	런던	출처
$R_{0.01}$	26.5 mm/h	P.837-7
강우 높이	2.45 km	P.839-4
스테이션 높이	0.069 km	P.1511-1
구름 액체 물 (연도의 1% 초과)	1.26 kg/m²	P.840-8
표면 수증기 밀도	13.6 g/m³	P.836-6
총 수증기 함량	33.3 kg/m²	P.836-6
평균 표면 온도	283.6 K	P.1510-1

싱가포르에서도 동일한 분석 결과가

R_{0.01}

= 100 mm/h입니다. 마드리드에서는 25.1mm/h로 나타나 거의 런던에 가까운 수치이지만, 앞으로 보게 되겠지만 강우 높이, 구름 기후 및 해발 각도가 다르기 때문에 답이 달라질 수 있습니다.

99.9% 의 예산

라인	가치
EIRP	+52.0 dBW
G/T	+18.4 dB/K
자유 공간 경로 손실	−210.2 dB
빗물 감쇠 (P.618-13)	−4.20 dB
기체 흡수율 (P.676-12)	−1.03 dB
클라우드 감쇠 (P.840-8)	−0.91 dB
포인팅 및 편광	−0.30 dB
C/N0	82.37 dBHz
필수 C/N0 = 4.4 + 10·log₁₀(101.25×10⁶)	84.45 dBHz
링크 여백	−2.09 dB

C/N_0 = \text{EIRP} + G/T - L_{fs} - A_T - L_{misc} + 228.6

링크는 99.9% 에서 닫히지 않습니다.비는 가장 큰 대기 용어이지만 민담에서 암시하는 만큼은 아닙니다. 가스와 구름 사이에 1.94dB가 더 추가됩니다.

목표값이 0.1% 인데 왜 가스와 구름이 1% 로 떨어지나요?P.618-13 섹션 2.5에 그렇게 나와 있기 때문입니다.기체와 구름은 가장 희귀한 시기에 비가 내리는 것처럼 성장하지 않으므로, 1% 초과 시 기체와 구름은 1% 값을 유지하고 목표 확률에서의 빗물 감쇠량과 합산합니다.

A_T(p) = A_G(1\,\%) + \sqrt{\left(A_R(p) + A_C(1\,\%)\right)^2 + A_S(p)^2}

여기서 $A_S$ = 0인 이유는 섬광이 모델링되지 않았기 때문입니다.

가용성 곡선

이 도구는 목표뿐만 아니라 가용성이 있는 모든 상황에서 전체 예산을 평가합니다.

가용성	비	전체 대기	마진
99.0 %	1.01 dB	2.95 dB	+1.10 dB
99.5 %	1.61 dB	3.55 dB	+0.50 dB
99.7 %	2.23 dB	4.16 dB	−0.11 dB
99.9 %	4.20 dB	6.14 dB	−2.09 dB
99.95 %	6.02 dB	7.96 dB	−3.91 dB
99.99 %	12.29 dB	14.23 dB	−10.18 dB

이 60cm 터미널은 일년 중 약 99.66% 에 가깝습니다.99.9% 에서 99.99% 까지 오르면 8.1dB의 빗물 감쇠 비용이 더 들며, 9dB를 추가할 때마다 기존보다 훨씬 더 비쌉니다.

몬테카를로: 명목 예산에 대한 불확실성

유료 계정의 경우 이 도구는 적은 예산으로 100,000회 평가판을 실행합니다 (프리 티어의 경우 10,000회).EIRP와 G/T (각 σ = 0.3dB) 에 차이가 있고, 포인팅 손실 (지수, 평균 0.2dB) 이 추가되고, 로그 정규 강우 속도 스프레드 (σ = 0.5) 로 빗물 감쇠량을 스케일링하고, 페이딩 기간 (|normal|, σ = 0.4 dB) 이 추가됩니다.이는 툴이 ITU-R 결과에 적용하는 불확실성 모델이며, 그 자체로는 ITU-R 방법이 아닙니다.

99.9% 의 60cm 설계의 경우:

백분위수	마진
p5	−8.02 dB
p50	−2.63 dB
p95	−0.07 dB

포인팅과 페이딩은 빼기만 하므로 중앙값은 공칭 -2.09dB보다 낮습니다.p5 꼬리가 긴 이유는 강우량 스프레드에 이미 4.2dB에 달하는 감쇠량이 곱해지기 때문입니다. 예측보다 비가 많이 오는 해는 건조한 해보다 훨씬 더 아프기 때문입니다.

링크 닫기

변경	99.9% 의 마진	p5
60cm, 8PSK 3/4 (베이스라인)	−2.09 dB	−8.02 dB
75cm 접시 (G/T 20.3 dB/K)	−0.19 dB	−6.12 dB
90cm 접시 (G/T 21.9 dB/K)	+1.41 dB	−4.52 dB
60 cm, QPSK 3/4 at 45 Msym/s (67.5 Mbit/s, Eb/N0 2.3 dB)	+1.77 dB	−4.16 dB

90cm 접시를 사용하거나 QPSK 3/4로 떨어뜨리면 링크가 정상적으로 닫힙니다.둘 다 p5 마진이 양수인 것도 아닙니다. 평균보다 습한 해에도 99.9% 를 충족하기 위해 터미널의 95% 가 필요하다면 더 많은 것이 필요합니다.DVB-S2 기능이 지원하는 적응형 코딩 및 변조 기능은 바로 이를 위해 존재합니다. 맑은 하늘에서 8PSK를 실행하고 순식간에 QPSK로 돌아오는 것이죠.

그리고 99.99% 라고요?90cm 크기의 접시도 6.68dB 짧고 비가 12.29dB에 달하죠.

사이트는 위도보다 더 중요합니다

동일한 60cm, 8PSK 3/4 터미널을 다른 곳에서 실행하십시오 (각 사이트는 자체 GEO 고도에 위치).

사이트	고도	$R_{0.01}$	99.9% 의 강우	마진
런던	30°	26.5 밀리미터/시간	4.20 dB	−2.09 dB
마드리드	43°	25.1 밀리미터/시간	3.25 dB	+0.06 dB
싱가포르	60°	100.2 mm/h	21.07 dB	−19.12 dB

마드리드와 런던은

R_{0.01}

지역이 거의 같지만 마드리드의 고도가 높고 구름 기후가 건조하기 때문에 2.15dB 앞섰습니다.위성이 거의 머리 위에 있는 싱가포르의 경우 여전히 19dB 단위가 짧습니다. 열대 Ka 대역 링크는 전혀 다른 설계가 필요합니다.

지상파 모드

링크 유형을 지상파로 전환하면 도구가 경로를 레인 레이어를 통과하는 경사로 처리하지 않습니다.비는 경로 길이에 걸쳐 ITU-R P.530-17 경로 감소 방법을 따르며, 가스는 지면별 감쇠 시간을 해당 길이에 곱한 값입니다.동일한 런던 사이트에서 23GHz, 15km 홉을 주행하는 경우:

사용 가능 여부	레인 (P.530-17)
99.0 %	2.71 dB
99.9 %	9.97 dB
99.99 %	26.43 dB

기체 흡수는 15km 동안 5.1dB 증가합니다. 23GHz는 22.2GHz 수증기 라인 바로 옆에 위치합니다.지상 결과에는 이 도구에 없는 지형 및 지형 데이터에서 P.530이 예측한 멀티패스 페이딩 (Multipath Fading) 이 포함되어 있지 않은 부분도 나와 있습니다.

이것이 운영상 의미하는 바

방송 서비스의 경우 일반적으로 99.9% (연간 8.76시간의 정전) 가 발생하며 Ka 대역에서는 99.7% 가 허용되는 경우가 많습니다.항공 또는 금융 연결에는 99.99% (52.6분/년) 이상이 필요하며, 런던의 경우 20GHz에서 99.9% 설계 이상으로 8.1dB의 대기 손실이 추가로 발생합니다.

접시 크기를 조정하기 전에 해당 사이트에 맞게 시나리오를 실행해 보세요.위도와 강우 “구역”만으로는 충분하지 않습니다. 도구에 나열된 기후 값에 따라 정전 시간이 결정됩니다.

업데이트됨 2026-09-19.이 문서의 이전 버전에서는 우천 지역 기후, 오래된 P.838 계수 표, 그리고 도구에 맞지 않는 맑은 하늘 예산을 사용했습니다.이제 위의 모든 수치는 수정된 분석기에서 가져온 것입니다. 위성 링크 버짓 분석기

자주 묻는 질문

런던에서 99.9% 가용도에서 20GHz 다운링크의 빗물 감쇠량은 어느 정도입니까?

30° 고도에서 원형 편광을 적용하고 런던의 P.837-7 강우율(연중 0.01% 초과 강우율 26.5mm/h)을 사용하면, ITU-R P.618-13은 연중 0.1% 초과 강우 감쇠량으로 4.2dB를 제공합니다. 가스와 구름이 1.9dB를 더해 총 대기 손실은 6.1dB입니다.

위성 링크 버짓은 어떤 ITU-R 모델을 사용합니까?

비: P.618-13, P.838-3 계수.가스: P.676-12 부록 2.클라우드: P.840-8.현장의 ITU-R 지도에서 P.837-7 강우량, P.839-4 강우 높이, P.836-6 수증기, P.1510-1 기온 및 P.1511-1 지형 등의 기후를 확인할 수 있습니다.P.618-13 섹션 2.5에 명시된 바와 같이 손실은 합산됩니다.신틸레이션은 모델링되지 않았습니다.

연간 정전 시간 동안 99.9% 의 위성 링크 가용성은 무엇을 의미할까요?

99.9% 의 가용성은 운영 중단이 발생한 연도의 0.1%, 즉 8.76시간을 허용합니다. 99.99% 는 52.6분을 허용하고, 99.999% 는 5.3분을 허용합니다.

목표값이 0.1% 일 때 가스 및 구름 감쇠가 1% 로 적용되는 이유는 무엇입니까?

ITU-R P.618-13 섹션 2.5는 초과 확률이 1% 미만인 경우 기체 및 구름 감쇠를 1% 값으로 유지합니다.비와 달리 희귀한 시기에 계속 자라지 않기 때문에 0.1% 까지 더하면 전체 손실이 더 커집니다.