Measurements of low angle fading in the Canadian arctic

Abstract

In July 1974, an experiment was conducted at Eureka, Canada (80° N, 86° W), to measure the tropospheric fading of satellite signals at 4 and 6 GHz. At Eureka, the 4.6 m antenna was located on a hill 250 m above sea level providing a clear path at an elevation angle of 1° to the Anik II satellite. The 4 GHz downlink signal strength was recorded at Eureka. Fading of the 6 GHz uplink signal from Eureka was measured at the Communications Research Centre, Ottawa. The uplink and downlink fading contributions for the entire experimental period are nearly identical, indicating that the fading distributions are essentially frequencyindependent over the 4–6 GHz range. For the 18 days period of the experiment, the link margins are 10.8 dB and 20.3 dB for 99 % and 99.9 % reliability, respectively. For the worst twohour period, the margins are 18 dB and 28 dB, corresponding to those for a Rayleigh distribution. No marked diurnal effect is discernible. Distributions of the fade durations indicate, for example, that 90 % of all fades exceeding 6 dB do not exceed 36 seconds duration. Although fading at 4 GHz is always accompanied by fading at 6 GHz, their correlation is sometimes poor, yielding correlation coefficients as low as 0.34. The amplitude correlation of two 6 GHz signals separated by up to 10 MHz always exceeds 0.90, indicating minimal amplitude distortion across the band. The implications of these results on the design of a satellite link are discussed.

Analyse

A Eureka (Canada) (80° nord, 86° ouest), on a procédé en juillet 1974 à une expérience ayant pour but de mesurer l’évanouissement troposphérique des signaux à 4 et à 6 GHz de télécommunications par satellite. A Eureka, l’antenne de 4,6 m était située sur une côte à 250 m audessus du niveau de la mer, fournissant un trajet libre jusqu’au satellite Anik II à un angle de site de 1°. On a enregistré l’intensité du signal du trajet descendant à 4 GHz à Eureka. L’évanouissement du signal du trajet montant à 6 GHz partant de Eureka a été mesuré au Centre de recherches sur les communications, Ottawa. Les contributions à l’évanouissement sur le trajet montant et sur le trajet descendant étaient presque identiques au cours de la période expérimentale complète, ce qui indique que les distributions de l’évanouissement sont essentiellement indépendantes de la fréquence pour la gamme 4–6 GHz. Au cours des 18 jours qu’a duré l’expérience, les marges entre le signal normalement reçu et le niveau de bruit de la liaison ont été de 10,8 dB et de 20,3 dB pour une fiabilité respectivement de 99 % et de 99,9 %. En ce qui concerne la période de deux heures la plus favorable, les marges étaient de 18 dB et de 28 dB, ce qui correspond à celles de la distribution de Rayleigh. Aucun effet diurne d’importance n’est perceptible. Les distributions de la durée de l’évanouissement indiquent que, par exemple, 90 % de tous les évanouissements de plus de 6 dB ne durent pas plus de 36 secondes. Quoique l’évanouissement à 4 GHz est toujours accompagné de l’évanouissement à 6 GHz, leur corrélation est parfois médiocre, donnant des coefficients de corrélation aussi faibles que 0,34. La corrélation d’amplitude de deux signaux à 6 GHz séparés par un maximum de 10 MHz dépasse toujours 0,90, indiquant une distorsion d’amplitude minimale sur la bande. On discute des implications de ces résultats sur la conception d’une liaison par satellite.