Modeling the path reduction factor for the prediction of rain attenuation affecting EHF terrestrial links

This work has analysed the behaviour of the Path Reduction Factor (PRF), a central element in the prediction of the attenuation due to rain, introduced in order to compensate for the spatial inhomogeneities caused by the rain itself. The study concerns the case of terrestrial links that exploit high frequencies. In particular, to obtain the results, EXCELL synthetic cells have been modelled with the same exponential analytical profile but with characteristics, such as the radius and the maximum rain rate, different from each other and made to interact with a set of relatively short terrestrial links. It is possible to observe how the behaviour of the PRF is dependent on different parameters such as the operational frequency, the measured rain rate in transmission and the length of the link that crosses the cell. The work was done using different pixel lengths that make up the single cell, different frequencies, and different link lengths: in this way we showed how the PRF values that are obtained are dependent on all variables. Thanks to these results, it was then possible to obtain a simple analytical expression able to provide an estimate of the Path Reduction Factor (PRF) demonstrating the existence of a theoretical maximum threshold of this value.

In questo lavoro viene analizzato il comportamento del Path Reduction Factor (PRF), un elemento centrale nella predizione dell’attenuazione dovuta alla pioggia, introdotto al fine di compensare le inomogeneità spaziali causate dalla pioggia stessa. Lo studio riguarda il caso di link terrestri che sfruttano alte frequenze. In particolare, per ottenere i risultati, sono state modellizzate celle sintetiche EXCELL con lo stesso profilo analitico esponenziale ma con caratteristiche, come il raggio ed il rain rate massimo, diverse tra loro e fatte interagire con un set di link terrestri relativamente corti. Si nota come il comportamento del PRF sia dipendente da diversi parametri come la frequenza operazionale, il rain rate misurato in trasmissione e la lunghezza del link che attraversa la cella. Il lavoro è stato svolto usando diverse lunghezze dei pixel che compongono la singola cella, diverse frequenze e diverse lunghezze del link: così facendo abbiamo dimostrato come i valori del PRF che si ottengono siano dipendenti da tutte le variabili. Grazie a tali risultati è stato possibile poi arrivare ad ottenere un’espressione analitica semplice in grado di fornire una stima del Path Reduction Factor (PRF) dimostrando l’esistenza di una soglia massima teorica di questo valore.