Predizione dell'attenuazione da pioggia per futuri sistemi di telecomunicazioni via satellite operanti in banda W

In this thesis, performed in the framework of the Alphasat experiment, a model based on frequency scaling technique is proposed and developed to the aim of predicting rain attenuation in future W-band satellite links. The specific objective is to obtain a reliable methodology, able to estimate the negative effects of attenuation that hydrometeors cause on high frequency signals, for which no experimental data are available at the moment. The proposed frequency scaling model is based on the combination of the SST (Synthetic Storm Technique) and SC-EXCELL models. The performance of the model is studied by providing as input information with increasing precision and accuracy, starting from instantaneous rain-rate, mean yearly zero degree isotherm height and wind speed, up to instantaneous specific attenuation derived from DSD (Drop Size Distribution) data, and zero degree isotherm height and wind speed derived from numerical wheater prediction provided by ECMWF (European Centre for Medium Range Weather Forecast). The model is first tested, with excellent results, using real attenuation collected at Ka and Q bands at the Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano, and it is afterwards applied to estimate the attenuation along Earth-satellite links operating in the W band.

In questo lavoro di tesi, svolto nell'ambito dell'esperimento Alphasat, è proposto e sviluppato un modello, basato sulla tecnica del frequency scaling, per la stima dell'attenuazione da pioggia su futuri collegamenti satellitari operanti in banda W. L'obiettivo è quello di definire una tecnica di predizione affidabile che sia in grado di stimare al meglio gli effetti negativi che le idrometeore causano su segnali ad alta frequenza, per cui, al momento, non esistono dati sperimentali. Il modello di frequency scaling proposto si basa sulla combinazione dei modelli SST (Synthetic Storm Techinque) e SC-EXCELL. Sono studiate le prestazioni del modello fornendogli in ingresso informazioni sempre più puntuali, partendo dall'intensità piovosa istantanea e da dati annuali di altezza dello zero termico e di velocità del vento, fino a informazioni istantanee di attenuazione specifica ricavata da dati di DSD (Drop Size Distribution) e informazioni di altezza dello zero termico e velocità del vento, estratte dai prodotti meteorologici forniti da ECMWF (European Centre for Medium Range Weather Forecast). Il modello è dapprima testato, con ottimi risultati, utilizzando dati di attenuazione raccolti nelle bande Ka e Q presso il Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano, ed è poi applicato per la stima dell'attenuazione lungo collegamenti Terra-satellite operanti in banda W.