I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   10 ,   No .   2 May   201 8 ,   p p .   6 8 7 ~6 9 5   I SS N:  2502 - 4752 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 1 0 . i2 . p p 687 - 6 9 5          687       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Dispa rities in  t he   Indu ced  Ra in At t enua tion be tw een  Bea co (Narro w ba nd)  a n d Bro a dba nd Sa t ellite  Lin k s  in  Tr o pica Z o nes       I dris s a   A bu ba k a r 1 J a f ri  Din * 2 H o ng   Yin L a m 3   1 , W irele ss   Co m m u n ica ti o n s Ce n tre,  F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay si a ,   S k u d a 8 1 3 1 0 .     De p a rt m e n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   T e c h n o lo g y ,   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g   T e c h n o lo g y ,   Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a la y sia   P a rit   Ra ja,  Ba tu   P a h a 8 6 4 0 0   J o h o r,   M a lay sia .     1, 3   S a telli te Ne tw o rk   Op e ra ti o n s Ce n tre (NOC),  Nig e rian   Co m m u n ica ti o n   S a telli te L td ,   Ob a sa n jo   S p a c e   Ce n ter   A b u ja,  Nig e ria .     Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   N ov   1 9 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   J an   2 5 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Feb   1 2 ,   2 0 1 8       T h e   u ti li s a ti o n   o f   h ig h e f re q u e n c y   b a n d a b o v e   1 0   G Hz   b y   th e   sa telli te  in d u stries   to   p ro v i d e   th e   b a n d w id th   (BW re q u ired   f o b ro a d b a n d   m u lt i m e d ia   se rv ice s,  v id e o   c o n f e re n c in g ,   d irec t - to - h o m e   T V   p ro g ra m me a n d   I P   d a ta  re q u ires   th e   u n d e rsta n d in g   o f   a tm o s p h e ric  lo ss e a n d   g o o d   li n k   p lan n in g   f o sa telli te - to - e a rth   li n k s.  T h e   trad e - o f f   b e t w e e n   th e   se rv ice   a v a il a b il it y ,   d a ta  ra te  a n d   BW   d e ter m in e   th e   t y p e   o f   m o d u latio n   sc h e m e   a n d   e rro c o rre c ti o n to   b e   e m p lo y e d .   T h e s e   se r v ice a lso   d e p e n d   o n   th e   li n k   p e rf o rm a n c e   u n d e a d v e rse   a t m o sp h e ric  c o n d it io n s,   e sp e c iall y   ra in - in d u c e d   a tt e n u a ti o n .   I n   th is  re se a rc h ,   s tu d y   m e a su re m e n ts  w e r e   c o n d u c ted   o n   sp a c e - to - e a r th   sa telli te  li n k s   u sin g   th e   b e a c o n   n a rro w b a n d   a n d   b ro a d b a n d   I P   c a rrier  sig n a l s   o f   Nig c o m sa t - 1 sa telli te  o p e ra ti n g   a 4 2 . 5 ° E.   A   V S A re c e i v in g   ter m in a a latit u d e   of   7 . 4 ° N,  l o n g it u d e   of   9 . 0 4 ° a n d   a lt it u d e   o f   3 3 4   m   a b o v e   se a   lev e l   w a u ti li s e d   to   q u a n ti fy   th e   ra in - in d u c e d   a tt e n u a ti o n   o f   b o t h   t h e   b e a c o n   a n d   b ro a d b a n d   sig n a ls  d u ri n g   ra in   e v e n ts.  T h e   m e a su re m e n ts  w e r e   th e n   c o m p a re d   w it h   th e   l in k   p e rf o r m a n c e   u n d e c lea sk y   c o n d it i o n s .   T h e   p e rf o r m a n c e   re v e a led   th a t ,   w h e n   c o m p a re d   w it h   th e   b r o a d b a n d   s ig n a l ,   th e   in d u c e d   ra in   a tt e n u a ti o n   o n   b e a c o n   sig n a p re se n t ed   d isp a r it y   in   th e   re sp o n se s ,   re su lt in g   i n   sig n if ica n v a riatio n o f   1 0 . 1 4   d B   in   t h e   c a rrier - to - n o ise   ra ti o   (C/N)  a n d   1 7 . 4 2   d B   in   th e   re c e iv e d   sig n a lev e a Ku - b a n d   f re q u e n c y   o f   1 2 . 5 1 8   G Hz .   T h e se   o b se rv a ti o n w e re   a lso   c o m p a re d   w it h   th e   Cra n e   g lo b a ra in   m a p   a n d   IT U - P . 6 1 8 - 1 2 .   Bo t h   m o d e ls  d isa g re e d   w it h   th e   m e a su re m e n v a lu e s f o A b u ja,  Nig e ria.   K ey w o r d s :   Av ailab ilit y   B ea co n   s ig n al   B r o ad b an d   s ig n a l   R ain   Atten u atio n     VS A T s   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   J af r i D in   W ir eless   C o m m u n icatio n s   C e n tr e,   Facu l t y   o f   E lec tr ical  E n g in ee r in g ,   Un i v er s iti T ek n o lo g i M ala y s ia ,   Sk u d ai  8 1 3 1 0   E m ail:  j af r i @ u t m . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   B r o ad b an d   m u lti m ed ia  s atelli te  ap p licatio n   s er v ice s   r eq u ir th e   u s o f   a   h ig h   b a n d w i d th   ( B W )   ca p ac it y   to   d eli v er   t h e   r eq u i r ed   d ata  r ate,   esp ec iall y   f o r   w ir eles s   co m m u n icatio n s   s y s te m s   a n d   s atellite   co m m u n icatio n   n et w o r k s .   T h is   ca n   o n l y   b ac h ie v ed   a h i g h er   f r eq u e n c y   d u e   to   th h i g h - ca p ac it y   tr an s p o n d er   B W   in   s u c h   s y s te m .   C o n v er s el y ,   s ig n al   p r o p ag atio n   at   h i g h er   f r eq u en c i es  is   s u s ce p tib le   to   at m o s p h er ic  d eg r ad atio n   b ec au s o f   th e ir   s h o r ter   w a v ele n g t h s   w h e n   co llid in g   w it h   r ain   d r o p s   alo n g   th e   p r o p ag atio n   p ath ,   eit h er   b y   th e   s ca tter i n g   ef f ec t o r   to tal   ab s o r p tio n   o f   t h ca r r ier   s ig n al.   He n ce ,   t h er is   a   n ee d   f o r   ap p r o p r iate  m ig r atio n   te ch n iq u es  f o r   s i g n al s   at  f r eq u en cie s   ab o v 1 0   GHz .   Sev er al  p r o p ag atio n   ex p er i m e n ts   h a v b ee n   p er f o r m ed   to   m ea s u r o r   ch ar ac t er is an d   m o d el  th e s p r o p ag ati o n   ef f ec t s   i n   b o th   te m p er ate  an d   tr o p ical  r eg io n s h o w e v er ,   th c h alle n g es  r e m ai n   cr itical.   T h f ir s p r o p ag atio n   e x p er i m e n t   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :    6 8 7     6 9 5   688   u s i n g   s atellite  b ea co n s   w as  co n d u cted   b y   Natio n al  A er o n au t ic  an d   Sp ac A d m i n i s tr a tio n   ( NAS A )   w ith   Ap p licatio n   T ec h n o lo g y   Satel lite  A T S - 5   an d   A T S - 6   s a tellit es  in   th 1 9 7 0 s ,   w h i le  m an y   m o r ar s till   b ei n g   co n d u cted   b y   b o th   ac ad e m ic  r esear ch   g r o u p s   an d   telec o m m u n ica tio n s   in d u s tr y   d e v elo p m e n t g r o u p s .     P r o p ag atio n   ca m p ai g n s   h a v e   co n tin u ed   u s i n g   d if f er e n s at ellites ,   in c lu d i n g   I NT E L S AT   s atellite  f leets,  w h ic h   ar m o s tl y   e m p l o y ed   in   t h Un i ted   States ,   J ap an   an d   E u r o p e,   co v er in g   th e   te m p er ate  r eg io n .   Dif f er en t   r esear ch   ca m p a ig n s   h a v al s o   b ee n   co n d u c ted   u s in g   o th er   s atel lite  s o u r ce s ;   h o w e v er ,   t h ese   co u ld   n o p r o v id to tal  g lo b al  co v er ag e.   Am o n g   t h s atelli tes  u s ed   f o r   p r o p ag atio n   s tu d ie s   ar th C OM ST A R ,   E T S - I I ,   SIRIO ,   C S,  OL YM P US,  A ST R A - 2 B ,   SES,  KO R E A S A T s ,   W I NDS  an d   S AR A C US  s atel lites .   Si m i lar   ca m p aig n s   h a v b ee n   u n d er tak e n   w it h   s o m co m m er cial  s atellites,  w it h   eit h er   o n - b o ar d   o r   g r o u n d - b ased   g e n er ated   b ea co n   s i g n al s   f r o m   t h co n tr o s t atio n s ;   f o r   in s tan ce ,   SIN O S A T s ,   I NDOS A T ,   NI GC OM S A T s ,   T UKS A T   an d   B E L I NT E L S A T - 1   h a v b ee n   i n v o l v ed   i n   p r o p ag atio n   m ea s u r e m en t   m is s io n s .   Am o n g   co m m er cial  s a tellite  co m p a n ies,  b ea co n   s i g n als  ar m o s tl y   u s ed   as  th r ef er e n ce   s ig n als,  w it h   a n   u n m o d u lated   o r   co n ti n u o u s   wav ( C W )   ca r r ier   w ith   f i x e d   f r eq u en c y   a n d   p o w er .   I n   o p p o s itio n   to   b ea co n   s atellite s ,   b r o ad b an d   a p p licati o n   ca r r ier s   ar g en er all y   in f o r m atio n - m o d u lated   s i g n al s   w i th   ce r ta in   d ef i n ed   tr an s m is s io n   r ates  ( T R )   in   b it s   p er   s ec o n d   ( b p s )   o cc u p y i n g   ce r tain   B W   at  an   ass ig n ed   t r an s m it  p o w er .   Fo r   th is   r ea s o n ,   it  is   n ec e s s ar y   to   ev alu a te  th p er f o r m a n ce   o f   b o th   th b ea co n   an d   b r o ad b an d   s ig n al  r elati v to   th s a m at m o s p h er ic  co n d iti o n s   to   co m p ar th i n d u ce d   atten u atio n   f o r   th ap p r o p r iate  lin k   m ar g i n .   T h is   w il h elp   t h s atelli te  o p er ato r s   in   d eter m in i n g   t h t y p o f   f ad m it ig at io n   tech n iq u e   a n d   p r o v id f o r   th e   ap p r o p r iate  lin k   d esi g n   r elati v to   th B W   ca p ac ity   r eq u ir e m en ts .     Sev er a r ai n   a tten u atio n   m o d els  h av e   b ee n   p r o p o s ed ,   in clu d i n g   t h o s r ec o m m e n d ed   b y   I T U - R   s tu d y   g r o u p s   f o r   t h p r ed ictio n   o f   r ain   at ten u atio n   i n   s atellite   s y s te m   d esi g n n ev er t h eles s ,   m o s o f   th e s m o d els   d is ag r ee   w i th   th e   r ea l - ti m p er f o r m an ce   m ea s u r e m e n t s   i n   tr o p ical  r eg io n s   w it h   h ea v y   r ain f all.   I n   p r ac tice,   s atellite  co m m u n icatio n   s i g n a ls   ar m o d u lated   ca r r ier s ,   d if f er in g   f r o m   b ea co n   C W   ca r r ier s   in   th r eq u ir ed   B W   an d   p o w er   f o r   ce r tai n   d ata  r ate  to   b ac h ie v ed .   T h p er ce n tag o f   s er v ice  a v ailab ili t y   ab o v 9 9 %   a n d   th q u al it y   o f   s er v ice,   m o d u l atio n   s c h e m an d   er r o r   co r r ec tio n s   ar o f   eq u al  co n ce r n   i n   b r o ad b an d   s ig n als,   w h ic h   ar n o t c o n s id er ed   f o r   b ea co n s .     Satellite  s er v ice  ap p licatio n s   ar g en er all y   co n ce r n ed   w it h   th d eliv er y   o f   in f o r m at io n   tr af f ic,   s u c h   as  v o ice   co n n ec tiv it y   i n   v o ice  o v er   I P   ( VOI P ) ,   d ir ec t - to - h o m T V,   v id eo   o n   d e m an d   f o r   r ea l - ti m e   co n f er en c in g   a n d   i n ter ac ti v m u lti m ed ia  s e s s io n s .   T h ese   c an   o n l y   b ac h ie v ed   u s i n g   b r o ad b an d ,   an d   h en ce ,   th er is   n ee d   f o r   lin k   p er f o r m a n ce   ass e s s m e n t.  A   b ea co n   s ig n al,   in   co n tr ast,  is   n ar r o w b an d   s i g n al  tr an s m is s io n   at  s i n g le   p o in t   f r eq u e n c y .   Satell ite  b ea co n s   h a v v ital  ap p licatio n s   i n   s a tellite  tr ac k in g   a n d   tele m etr y   s er v ices  i n   m i s s i o n - cr itical  o p er atio n s ,   n av ig atio n   s y s te m s ,   f leet  m a n ag e m en an d   g lo b al   pos itio n in g ,   esp ec iall y   w h e n   u s ed   in   t h L - b an d   f r eq u en c y .   I n   m o s ca s es,  s ate llit b ea co n s   p er f o r m   r eliab l y   ev en   in   b ad   w ea t h er   co n d itio n s ,   i n cl u d in g   r ai n .   Ho w e v er ,   t h e y   m a y   n o b r eliab le  en o u g h   f o r   li n k   a n al y s is   ca r r y i n g   b r o ad b an d   d ata  tr af f ic.     Stu d ies   h av e   also   s h o w n   th a li n k   av a ilab ilit y   i s   cr itica f o r   th e   o v er all   p er f o r m a n ce   o f   s ate llit e   co m m u n icatio n s   s y s te m s ,   w h i ch   is   eq u all y   f u n c tio n   o f   ca r r ier   p o w er   to   t h s y s te m s   s p ec tr al  n o is d e n s it y   r atio   ( ca r r ier - to - n o is r atio ,   C /N)   r elatin g   to   in f o r m at i o n   q u alit y   f o r   r ad io f r eq u en c y   ( R F)  s ig n al s   in   ter m s   o f   th d ata  r ate,   v id eo   q u alit y   o r   au d io   f id elit y   [ 1 ] .   T h u s ,   t h c h alle n g e s   o f   r ai n   at ten u a tio n   w il r eq u ir a   d if f er e n t a p p r o ac h ,   s in ce   p r ed ictio n   an d   m ea s u r e m e n ts   u s in g   b ea co n s   h as  n o t p er f o r m ed   o p ti m al l y   to   m iti g ate   th p r o p ag atio n   i m p air m en ts   en o u g h   to   co m p e n s ate  f o r   t h r ain   ef f ec t   [ 2 ] .   B ea co n   s i g n al s   f r o m   AC T s atellite s   w er s i m ilar l y   u s ed   f o r   p r o p ag atio n   r esear c h   e x p er im en ts ,   w h ile   b ea co n s   h a v p r in cip all y   b ee n   u s e d   f o r   p o in ti n g   a n d   tr ac k in g   in   co m m er cial  s ate llit ap p lica tio n s .   T h e y   ar also   u s ed   f o r   th 1 - d B   p o w er   co m p r es s io n   r ef er en ce   d u r i n g   u p lin k   p o w er   co n tr o ( U P C )   s y s te m s   a n d   h ig h - p o w e r   a m p li f ier   ( HP A )   s atu r atio n   co n tr o ( i n p u t   an d   o u tp u b ac k - o f f )   f o r   b r o ad b an d   d ata  tr an s m is s io n ,   a s   p r o v id ed   in   t h e   Nig C o m Sa t - 1 R   s atelli te.       Nig er ia  a n d   t h W es Af r ica n   s u b - r eg io n   ar co v er ed   b y   t h e   f o o tp r in t   o f   th e   Ni g co m s at - 1 R   s a tellite,   an d   th e y   ar s itu ated   i n   t h h e av y   r ai n   zo n e   s h o w n   in   Fig u r 2 in   t h g lo b al  r ain   m ap s   r ain   zo n e s   a n d   P .   T h ese  zo n es  m o s tl y   ex p er ie n c co m b in at io n   o f   co n v ec ti v an d   s tr atif o r m   r ai n   t y p es,  g i v in g   r is to   h i g h   r ain   r ate,   lo n g er   ev e n d u r ati o n   an d   w id er   co v er ag e   r ad iu s   [ 3 ] .   W h ile  s o m m ea s u r e m en ts   a g r ee   w it h   t h e   m o d el s   i n   s o m s t u d ies,  n o n h av e   b ee n   co m p ar ed   w i th   in d u s t r y   p r ac tice  f o r   eith er   lin k   b u d g et s   o r   b r o ad b an d   ap p licatio n   s er v ices.  T h er ef o r e,   co m p ar is o n s   f o r   f ad m i ti g atio n s   s h o u ld   b b ased   o n   t h s i m ilar it y   i n   t h e   ap p licatio n   an d   t y p o f   s er v ice s   p r o v id ed .     1 . 1   Ra in At t enua t io n a nd   Sa t ellit L in ks   S atellite  li n k s   r esp o n s e   to   r ain   atte n u at io n   d ef i n e s   th p er f o r m a n ce   s tab il it y   a n d   p er ce n t ag o f   ti m e   av ailab ilit y .   Satel lite - to - ea r t h   C W   b ea co n   s ig n al s   an d   b r o ad b an d   d o w n li n k   atten u atio n   m ea s u r e m e n t s   u s i n g   VS A T   ter m in a ls   at   Ku - b a n d   f r eq u en c y   w er s et   u p   f o r   ev alu a tio n.   T h p ar a m eter s   a f f ec ted   b y   t h r ai n   d u r in g   s i g n al  p r o p ag atio n   ar th C /N  f o r   th R s i g n al,   w h er h i g h er   v a lu e s   o f   C /N  p r o v id b etter   lin k   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Dis p a r ities   in   th I n d u ce d   R a in   A tten u a tio n   b etw ee n   B ea c o n   ( N a r r o w b a n d )   and    ( I d r is s a   A b u b a ka r )   689   p er f o r m a n ce ,   an d   b it  er r o r   r ate  ( B E R )   f o r   d ig ital  s y s te m s   d u to   th lo s s   o f   e n er g y   in   t h lin k ,   in   w h ic h   lo w er   B E R   r esu lts   i n   b etter   lin k   p er f o r m a n ce .   [ 4 ] .     I n   s at elli te  in d u s tr y   p r ac tic e,   l in k   av aila b i lity ,   r ain   at ten u ati o n   an d   d u r at io n   o f   o u t ag d et er m in th e   ter m s   o f   s e r v ic w h en   s u b s cr i b in g   t o   s a tel lit t r an s p o n d e r s   o p e r a tin g   at  h ig h e r   f r e q u en ci es  o f   th Ku - b an d   an d   ab o v e .   T h e   u p l in k   to   d o w n lin k   co m p o s ite  lo s s es f r o m   r ain   ef f ec ts   v a r i es w ith   th g eo g r a p h ic   lo ca t io n   an d   l o ca l   w ea th er   p r o f il r el ativ t o   th e   p o in r a in   r at an d   d is t r i b u ti o n   [ 4 ] .     1 . 2   T he  I T U - P . 6 1 8 - 1 2   Ra i n At t enua t io n M o del   T h I T U - R   P . 6 1 8 - 12  r ain   atte n u at io n   m o d el  r eq u ir e s   t h c o m p u tatio n   o f   r ai n f all  r ate   at  0 . 1 to   0 . 0 0 1 o f   ti m e   av ai lab ilit y   wh en   t h li n k   i s   i n ter r u p ted   b y   r ain   e v e n f o r   g i v en   lo ca ti o n   f o r   co m p ar i s o n   b et w ee n   th p r ed ictio n   a n d   m ea s u r e m e n r es u lt s   to   esti m ate  atten u atio n   d u to   r ai n   [ 5 ] .   T h esti m a tes  o f   atten u atio n   f o r   th lo n g - ter m   s tatis t ics  alo n g   t h s la n t   p ath   o f   s atellite - to - ea r th   atte n u atio n   at  an y   lo ca tio n   f o r   f r eq u en c ies  f r o m   4 5 5   GHz   ar m ad u s i n g   th f o llo w i n g   eq u atio n :     0 . 0 1 ( ) [ / ] R k R d B k m .                               ( 1 )     1 . 3   I T U - P . 8 3 7 - 7   Ra in Ra t M o del   T h is   p r ed ictio n   m et h o d   ca lcu l ates  th r ai n f all  r ate  ex ce ed ed   f o r   d esire d   an n u al  av er a g p r o b ab ilit y   f o r   ti m e   ex ce ed a n ce   an d   g i v en   lo ca tio n   o n   t h s u r f ac e   o f   t h E ar th   u s in g   d i g ital  m ap s   o f   t h m o n t h l y   to tal   r ain f al an d   m o n th l y   m ea n   s u r f ac te m p er atu r e.   T h a n n u al  r ai n f al r ate  d ata  ex ce ed e d   f o r   0 . 0 1 o f   an   av er ag y ea r ,   R 0 . 0 1   ( m m / h ) ,   is   also   an   i n te g r al  p ar o f   th i s   r ec o m m e n d atio n ,   an d   t h ese  d ata  ar av ailab le  as   d ig ital  m ap s .   I n p u t p ar a m et er s   1.   p : D esire d   an n u al  p r o b ab ilit y   o f   ex ce ed an ce   ( %);   2.   L at:  L atit u d o f   t h d esire d   lo ca tio n   ( d eg r ee s ,   N) ; a n d   3.   L o n L o n g it u d o f   t h d esire d   lo ca tio n   ( d eg r ee s ,   E ) .     Ou tp u t p ar a m eter : Rp : Rai n f al l r ate  ex ce ed ed   f o r   th d esire d   p r o b a b ilit y   o f   ex ce ed a n ce   ( m m / h ) .   Fo r   ea ch   m o n t h   n u m b er   ii,  co n v er t T ii ( K)   to   tii ( °C ) .   Fo r   ea ch   m o n t h   n u m b er   ii,  ca lcu late  r ii a s   f o llo w s :   Fo r   ea ch   m o n t h   n u m b er   ii,  ca lcu late  t h m o n th l y   p r o b ab ilit y   o f   r ain   as  f o llo w s :     0 100 2 4 * * ii ii i i i i MT P Nr    ( %) .                            ( 2 )     Fo r   ea ch   m o n t h   n u m b er   ii,  wh er ii  {0 1 ,   0 2 ,   0 3 ,   0 4 ,   0 5 ,   0 6 ,   0 7 ,   0 8 ,   0 9 ,   1 0 ,   1 1   an d   1 2 } ,   th m o n th l y   m ea n   to tal  r ain f al l,  MT ii ( m m ) ,   at  th d esire d   lo ca tio n   ( L at,   L o n )   h as b ee n   d eter m i n ed   f r o m   lo n g - ter m   lo ca l d ata.     1 . 4   Appl ica t io n o f   Sa t ellit B ea co ns     A   s ate llit b ea co n   is   s in g le  p o in f i x ed - f r eq u en c y ,   f i x ed - p o w er ,   u n m o d u la ted   C W   ca r r ie r   r ad iated   f r o m   th s a tellite.  B ea co n s   ar u s ed   f o r   d if f er en ap p licatio n s ,   r an g in g   f r o m   tele m e tr y   an d   tr ac k in g   i n   s p ac e   m is s io n s   to   E ar th   at m o s p h er ic  ef f ec t s   an d   m i tig a tio n   s t u d ies.  C o m m er cial  co m m u n ic atio n   s atellite s   u s e   b ea co n   s ig n al s   f o r   p o in tin g   an d   tr ac k in g   s atelli te  p o s itio n ,   n av i g atio n ,   f leet  m an a g e m en an d   o p tical   ex p er i m e n ts   f o r   m ed ical  r esear ch   in   d ee p   s p ac m i s s io n s   [ 9 ] .   W h en   ac ce s s i n g   s atellite   r eso u r ce s ,   b ea co n   s ig n al s   ar g e n er all y   u s ed   f o r   p o in tin g   t h ea r th - s tatio n   ter m in al  to   t h s atel lite o f   in ter es t.  B ea co n   s ig n al s   ca n   also   id en ti f y   t h p r esen ce   o f   r ain   f ad f o r   au to m at ic  u p li n k   p o w er   co n tr o l ( A UP C )   f o r   r ef er en ce   [ 1 0 ] .       A   s a tellite  b ea co n   ca n   b an   on - b o ar d   C W   s ig n al  o r   g r o u n d   b ased ,   as  in   th ca s o f   th N i g C o m Sat - 1 R   s y s te m ,   w h er t h b ea co n   w a s   tr a n s m itted   a s   C W   ( R F)  ca r r ier   at  14 - GHz   u p li n k   u s i n g   an   Ag ile n t   E 8 2 5 7 s ig n al   g e n er ato r .   T h u p li n k   i n   h o r izo n tal  p o lar i s at io n   is   at  1 4   GHz ,   an d   t h v er t i ca d o w n li n k   is   at   1 2   GHz   [ 9 - 1 0 ] .   T h b ea co n   s i g n al   e v en   o p er ates  o p ti m all y   in   ad v er s w ea t h er   co n d itio n s,   m a k i n g   it  a   g o o d   r ef er en ce   f o r   ea r th - s tatio n   p o i n ti n g   a n d   tr ac k i n g .   R ai n - i n d u ce d   atten u atio n   in   Ku - b an d   b ea co n   is   u s u all y   esti m ated   at  1 5   d B ;   h o w ev e r ,   d u to   th lo ca clim a to lo g y   a n d   r ain   r ate  ( R 0 . 0 1 ) ,   th is   is   n o r ea lis tic  f o r   tr o p ical  r ain   r eg io n s   [ 9 ] .   T h b ea co n   s ig n al  s tab ilit y   i n   Fi g u r 1   is   in   t h r a n g o f   ± 2   d B ;   th is   w as  m ea s u r ed   at  th p r o p ag atio n   s ite  o f   th U n i v er s it y   T ek n o lo g i M ala y s ia  ( UT M)   ca m p u s .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :    6 8 7     6 9 5   690       Fig u r 1 C o n ti n u o u s   w a v e   ( CW )   B ea c o n   Sig n al  S h o w i n g   Stab ilit y   o f   2   d B ,   Me asu r e d   at  Un i v er s it y   T ek n o lo g i M ala y s ia  ( UT M) ,   J o h o r   B ah r u ,   Ma la y s ia .       T h r ec eiv ed   b ea co n   s ig n al  i n   Fig u r 1   s h o w s   t h s tab il it y   o f   th b ea co n   s i g n al  d u r i n g   r ain   ev e n t s   m ea s u r ed   at  UT M,   J o h o r   B ah r u ,   Ma la y s ia,   s a m p led   at  r ate s   o f   0 . 5   Hz  an d   1   Hz  f o r   f ad d y n a m ic  an al y s is .   T h is   s h o w s   t h s tab ilit y   o f   th e   b ea co n   w ith in   2   d B ,   ev en   d u r in g   w et  ev e n t s   [ 1 0 ] ,   illu s tr atin g   t h at  th le v el  o f   atten u atio n   i s   lo w   co m p ar ed   w ith   t h lin k   o u ta g e s   o f   d ir ec t b r o ad ca s t satellite ( DB S)  telev i s io n   s er v ices.     1 . 5   I nd uced  At t enua t io n o n a   Co m po s it L in k   A   co m p o s ite  li n k   co m p r is e s   u p lin k   a n d   d o w n li n k   lo o p s   alo n g   t h r et u r n   p at h   o f   t h s atellite   tr an s m is s io n   n et w o r k .   T h p ath   lo s s es  i n d u ce d   alo n g   t h e   r etu r n   li n k   d u to   at m o s p h e r ic  n o is e ,   i n clu d i n g   th er m a an d   s y s te m   s o u r ce s   [ 7 ] ,   also   co n tr ib u te  to   lin k   d eg r a d atio n s   an d   in d u ce d   atten u atio n   w h e n   co m p ar in g   m ea s u r e m e n t s   a n d   p r ed ictio n s   f o r   t h li n k   b u d g et.   SatMa s ter - P r o   is   li n k   b u d g et  s o f t war p r o g r am   th at   is   co m m o n l y   u s ed   to   ca lcu late  t h lin k   b u d g et  a n d   p ath   lo s s e s   to   p r o v id th lin k   m ar g in   b y   s a tellite  i n ter n et   s er v ice   p r o v id er s   ( I SP s ) .   T h ese  co m b i n e d   p r o p ag atio n   p ath   ef f ec t s   ar p r esen ted   i n   T ab le s   1 ,   2   an d   3 ,   u s in g   th I T U - R   r ain   r ate  m o d el  v alu e ,   C r an g lo b al  m ap   r ain   zo n e s   a n d   r ain   g au g e m ea s u r ed   r ain   r ate ,   r esp ec tiv el y .   T h o u tp u s h o w s   co n s id er ab le  v ar iatio n s   in   r ain - i n d u ce d   atte n u atio n ,   a s   f o llo w s :   2 1 . 8 4   d B ,   1 8 . 7 5   d B   an d   2 6 . 5 7   d B .   T h is   also   d e m o n s tr ate s   th a t r ain - i n d u ce d   atten u atio n   v ar ies  w i th   t h r ain   r ate.   Fo r   th Ni g co m s at - 1 R   co m p o s ite  li n k s,   t h f o llo w in g   s a tell ite  p ar a m eter s   w er co n s id er ed   r elativ e   to   th l o ca l c li m ato lo g y   [ 8 ] :   1.   Nig co m s at - 1 R   p ar a m eter s :   s at ellite  p o s itio n   =   4 2 . 5 ° E ,   o p er a tin g   f r eq u e n c y   =   1 4 /1 2   GHz ,   p o lar i s atio n   =   9 0   2.   R ain   m o d els  u s ed I T U - R   =   1 0 0   m m / h ,   c r an 9 0   m m / h ,   r ain   g au g m ea s u r ed   =   1 4 0 . 0   m m / h ,   p er ce n tag a v a ilab ilit y   9 9 . 9 8 %;  an d   3.   T o tal  s y s te m   n o is e:  2 9 0   K;  l o o k   an g le   =   4 7 . 8 3 ° t r u s atellite  a zi m u t h   =   1 0 2 . 7 2 ° p a th   d is ta n ce   to   s atellite   =   3 7 , 2 1 7 . 4 1   k m .   T h I T U - R   P . 837 - 7   r ain   m o d el  p r esen ted   r ai n   r ate  o f   1 0 0   m m / h ,   w h ile  ac co r d in g   to   t h C r an e   g lo b al  r ai n   m ap ,   it  i s   9 0   m m / h   ( Fi g u r e   lb ) .   Ho w ev er ,   t h m ea s u r ed   r ai n   r ate  u s i n g   th e   R G3 - r ai n   g au g p r ese n t s   140  m m /h ,   w h ic h   s h o w s   t h at  b o th   th I T U - R   an d   C r a n m o d el s   u n d er esti m ate   th r ai n   r ate   f o r   A b u j a ,   Nig er ia.   Si m i lar   d is p ar it y   w as  o b s er v e d   w it h   ( Fi g u r 2 a)   s h o w i n g   v ar iatio n   f r o m   9 0   m m / h   to   1 4 0   m m /h   ( F ig u r 2 b ) .   T h is   d is p ar it y   m o ti v ated   th p r esen s t u d y ,   a s   th eir   p r ed ictio n   d id   n o t sh o w   s a tis f ac to r y   co n s i s te n c y .                   F ig u r 2 a.   Glo b al  R ain   Ma p   S h o w in g   Ni g er ia  at  90   m m / h .   Fig u r 2 b .   C C DF o f   Me a s u r ed   R ain   r ate  S h o w in g   140  m m /h ,   a g ai n s t t h I T U - Mo d el  o f   1 0 0   m m / h .   0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 R a i n r a t e   m m / h E x c e e d a n c e   p r o b a b i l i t y     M e a s u r e m e n t K u a l a   L u m p u r   3   y e a r s J o h o r   B a h r u   1   y e a r I T U - R   P . 8 3 7 - 5   A b u j a - N i g e r i a Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Dis p a r ities   in   th I n d u ce d   R a in   A tten u a tio n   b etw ee n   B ea c o n   ( N a r r o w b a n d )   and    ( I d r is s a   A b u b a ka r )   691   Fro m   th e   co m p le m en tar y   cu m u lati v d is tr ib u t io n   f u n ctio n   ( C C DF )   i n   Fi g u r 2 b ,   I T U - R   P . 8 3 7 - p r o v id ed   an   esti m ate  o f   1 0 0   m m /h   f o r   A b u j a ,   Nig er ia ,   w h i le  th m ea s u r e m en t s   p r esen te d   1 4 0   m m /h .   T h es e   p ar am eter s   w er th e n   ap p lied   to   th SatMa s ter - P r o   s atellite  in d u s tr y   s i m u la tio n   s o f t w ar e ,   an d   th r es u lt s   ar e   p r esen ted   in   T ab le 1 ,   2   an d   3 ,   w it h   h ig h er   atte n u at io n   v a lu es  co r r esp o n d in g   to   h ig h er   r ain   r ate s .   Fo r   th e   s atellite - to - ea r th   e v alu a tio n ,   o n l y   t h d o w n li n k   s i g n al  w as  m ea s u r ed   f o r   b o th   th b ea co n   an d   b r o a d b an d   lin k .         T ab le  1 .   I T U - R ain   M o d el  with   R ai n   R a te  o f   1 0 0   m m / h   P a r a me t e r   V a l u e   U n i t   R a i n   a t t e n u a t i o n   2 1 . 8 4   dB   T o t a l   a t t e n u a t i o n   2 3 . 1 4   dB   A v a i l a b i l i t y   ( a v e r a g e   y e a r )   9 9 . 9 9   %       T ab le  2 .   C r an G lo b al  R ain   M o d el  w ith   R ai n   R ate  o f   9 0   m m / h   P a r a me t e r   V a l u e s   U n i t   R a i n   a t t e n u a t i o n   1 8 . 7 5   dB   T o t a l   a t t e n u a t i o n   2 0 . 0 5   dB   A v a i l a b i l i t y   ( a v e r a g e   y e a r )   9 9 . 9 9   %       T ab le  3 .   R ain   Gau g e m ea s u r e d   P o in R ain   R ate  o f   1 4 0   m m / h     P a r a me t e r   V a l u e   U n i t   R a i n   a t t e n u a t i o n   2 6 . 5 7   dB   T o t a l   a t t e n u a t i o n   2 7 . 8 7   dB   A v a i l a b i l i t y   ( a v e r a g e   y e a r )   9 9 . 9 9   %       I n   t h co m p ar i s o n ,   t h e   r ain   att en u at io n   v ar ies   w it h   th e   r ain   r ate .   T h I T U - R   m o d el  w it h   r ain   r ate   o f   1 0 0   m m /h   p r o d u ce s   atte n u ati o n   o f   2 1 . 8 4   d B ,   C r an w it h   r ain   r ate  o f   9 0   m m /h   p r ese n t s   1 8 . 7 5   d B   an d   th r ain   g a u g e m ea s u r ed   p o in t r ain   r ate  o f   1 4 0   m m / h   p r o d u ce s   an   atten u atio n   o f   2 6 . 5 7   d B .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   T w o   s ep ar ate  ex p er i m e n tal   s etu p s   w er e   co n s id er ed ,   as  s h o w n   i n   F ig u r 3 ,   to   asce r tain   t h e   p er f o r m a n ce   o f   b ea co n   C W   s ig n a ls   in   ter m s   o f   t h C /N  a n d   r ec eiv s i g n al  le v el   ( R x ) .   A ll   t h at m o s p h er i c   co n d itio n s   f o r   co m p o s i te  li n k s   w er co n s id er ed   to   allo w   f o r   th li n k   m ar g i n   a n d   u p li n k   p o w er   co n tr o l   to   co m p e n s ate  f o r   th lo s s es e x p er ien ce d   b y   t h b r o ad b an d   VSA T .   T h Nig C o m Sat  g r o u n d   f ac il it y   an d   Ni g co m s at - 1 R   s atelli t w er u til is ed   f o r   th i s   s t u d y ,   w it h   th e   f o llo w in g   p ar a m eter s Nig c o m s at - 1 R   o r b ital  p o s itio n   o f   4 2 . 5 °E,   u p lin k   f r eq u en c y   o f   1 4   GHz ,   d o w n li n k   f r eq u en c y   o f   1 2   G Hz  a n d   Ho r izo n tal/Ver tical   p o lar is atio n .   T h m ea s u r e m e n t   s et u p   co m p r is ed   t w o   u n i ts   o f   in d ep en d en V S A T s   co - lo ca ted   in   th s a m r ain   ce ll.  T h ese  in d ep en d en u n its   w er as   f o llo w s b ea co n - r ec eiv in g   ter m i n al  o n   r ec eiv e - o n l y   m o d an d   b r o ad b an d   ter m in a f o r   tr a n s m it  a n d   r ec ei v ch a n n els   in   th e   DVB - S2   n et w o r k   o p er atin g   i n   ti m d iv i s io n   m u ltip le  ac ce s s   ( T DM A )   s ch e m w it h   o th er   VS A T s   [ 1 1 ] .     T ab le  4   p r esen ts   th r ec ei v i n g   an ten n p ar a m eter s   u s ed   f o r   b o th   th b ea co n   a n d   b r o ad b an d .   T h e   b ea c o n   VS A T   w as  co n f i g u r ed   to   r ec eiv o n l y   f o r   s atel l ite  d o w n lin k ,   w h ile  t h b r o ad b an d   VSA T   w a s   co n f i g u r ed   f o r   b o th   tr an s m it  an d   r ec eiv m o d es  u s ed   f o r   r ea l - ti m I P   s er v ice s .   T h is   w a s   to   allo w   f o r   th e   m ea s u r e m e n o f   r ain   a tten u ati o n   in   n o r m al  o p er atio n s   co m p ar ed   w it h   th e   b ea co n   n ar r o w b an d   s i g n al.   Fi g u r 3   s h o w s   t h o u td o o r   u n it  o f   V S A T   an ten n co n n ec ted   to   th e   in d o o r   u n it  v ia  an   i n ter f ac ilit y   l in k   u s i n g   co ax ia ca b le  ( ca t6 )   to   m i n i m i s th c ab le  lo s s .   Fig u r 4   s h o w s   t h b ea co n   r ec eiv in g   ter m in al  s ch e m atic .       T ab le  4 .   E ar th   Statio n   P ar am e ter s   f o r   th B ea co n   C o n tin u o u s   W av ( C W )   an d   B r o ad b an d   C ar r ier   A n t e n n a     P a r a me t e r   V a l u e s   V S A T   A n t e n n a   Ty p e   O f f se t   D i a me t e r   1 . 8   m   F r e q u e n c y   1 2 . 5 1 8   G H z   P o l a r i s a t i o n   V e r t i c a l   A z i mu t h     1 0 2   L a t i t u d e   7 . 1 4 ° N   L o n g i t u d e   9 . 0 2 ° E   A l t i t u d e   3 3 4   m     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :    6 8 7     6 9 5   692           F ig u r 3 .   B r o a d b an d   VSA T   O u td o o r   Un it   R ec eiv in g   o n   t h Ku - B an d   Fre q u en c y   f r o m   Nig co m s at - 1 R .   Fig u r 4 .   Ku - B a n d   B ea co n   R ec eiv er   Set u p   C o n n ec ted   to   th Nig co m s at - 1 R   Sp ec tr u m   An al y s er .       T h b ea co n   s ig n al r ec ei v in g   t er m in a w as i n s tal led   w i th   cl ea r   lin o f   s i g h t ( L O S)  to   th s atellite  f ield   o f   v ie w .   T h m ax i m u m   r ec eiv ed   C W   ca r r ier   w as  m o n i t o r ed   o n   s p ec tr u m   a n al y s er   c o n n ec ted   to   an   R s ig n al  s p lit ter ,   as sh o w n   i n   Fi g u r 4 .   T h o u td o o r   u n it  w as  f it ted   w it lo w   n o is b lo ck   ( L NB )   to   r ec eiv th s atellite  s ig n al  a n d   co n v er t   it   t o   an   in ter m ed iate  f r eq u e n c y   ( I F)  o f   1 5 0 0   MH z.   T h s ig n al  was  th e n   a m p li f ied   as d ep icted   in   Fig u r 5 u n d er   clea r   s k y   w it h   t h b r o ad b an d   an d   b ea co n   ca r r ier s ;   Fig u r 5 b   s h o w s   o n l y   th b ea co n   d u r in g   r ai n   ev e n t ,   wh en   t h b r o ad b an d   w as c o m p l etel y   ab s o r b ed   d u to   r ain   atten u at io n .   T h b r o a d b an d   VSA T   s ig n al  w a s   o b s er v ed   o n   th s p ec tr u m   an al y s er   ( Fig u r 5 a );   it  is   t y p i ca ll y   u s ed   f o r   in ter n et  co n n ec tiv i t y   w it h   s e v er al  ca r r ier s   s h ar in g   tr an s p o n d er   [ 1 2 ] .   T h r ain - i n d u ce d   atte n u atio n   m ea s u r ed   f r o m   th i s   ter m i n al  w a s   u s ed   as  an   i n p u f o r   th li n k   d esi g n .   Fi g u r 5 b   co n f ir m s   th p er f o r m a n ce   o f   th b ea co n   d u r in g   r ai n   e v en t s .   T h p er f o r m a n ce   o f   t h s ate llit li n k s   i n   Fig u r e s   5 a n d   5 b   u n d er   cl ea r   s k y   an d   w et/r ai n   co n d itio n s ,   r esp e ctiv el y ,   ca n   b r elate d   to   t h r ain   e f f ec t a n d   t h e   lev e l o f   atte n u at io n   e x p er ien ce d   b y   t h s y s te m s   u n d er   test i n g .               Fig u r 5 a.   C lear   Sk y   S h o w in g   Mu ltip le  B r o ad b an d   C ar r ier s   o n   Nig co m s at - 1 R   T r a n s p o n d er s   an d   B ea co n   Sig n als  i n   Delta  Ma r k er   1.   Fig u r 5 b .   R ain   E v e n t S h o w i n g   No   B r o ad b an d   C ar r ier ,   w it h   O n l y   B ea co n   Si g n als  o n   t h S p ec tr u m   A n al y s er ,   w it h   th B ea co n   i n   Delta  Ma r k er   1.       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S     Fro m   th s i m u la tio n   r es u lt s ,   th I T U - R   P . 6 1 8 - 1 2   an d   C r an m o d el s   b o th   s h o w ed   clea r   d iv er g e n ce   f r o m   o n a n o th er ,   as  w ell  a s   th r ain   g au g e m ea s u r ed   r ain   r ate.   W h ile  th C r a n m o d el   s h o w ed   r elativ el y   clo s ag r ee m e n w ith   t h ITU - R   m o d el,   b o th   u n d er esti m ated   th r ain   r ate  f o r   th g r o u n d   s tatio n   o f   t h Nig co m s at - 1 R   s ate llit e ;   h en ce ,   th atten u atio n   w as a ls o   u n d e r esti m ated ,   lead in g   to   lo w er   lin k   m ar g i n .     3 . 1 .     L ink   P er f o r m a nce   T h o v er all  p er f o r m an ce   o f   s a tellite  co m m u n icat io n   n et w o r k s   is   g en er all y   p r esen ted   in   te r m s   o f   t h C /N  r atio ,   illu s tr ati n g   t h i n f o r m atio n   q u a lit y ,   o r   th B E R ,   v id eo   i m p air m e n t s   an d   au d io   f id elit y .   Si n ce   r ain   atten u atio n   i n cr ea s es  w i th   t h e   f r eq u en c y   an d   r a in   r ate,   an   ad d itio n al  f ad m ar g in   i s   r eq u ir ed   b ased   o n   th s tatis t ics  o f   t h lo ca r ai n f a ll  r ate  [ 1 3 ] .   T h o b s er v atio n s   f r o m   t h s p ec tr u m   a n al y s er   in   Fig u r 5 s h o w   t h e   ca r r ier   p o w er   ab o v th n o is e   lev el  o f   1 2 . 5 6   d B   f o r   th b ea co n   s ig n al  ( d elta  m ar k er   1 )   an d   1 2 . 0 2   d B   f o r   th Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Dis p a r ities   in   th I n d u ce d   R a in   A tten u a tio n   b etw ee n   B ea c o n   ( N a r r o w b a n d )   and    ( I d r is s a   A b u b a ka r )   693   b r o ad b an d   s ig n al  o n   1 0   d B   p er   d iv is io n   s ca le.   F ig u r 5 d ep icts   b o th   th b ea co n   an d   b r o ad b an d   s ig n als  a t   ap p r o x im a tel y   th e   s a m le v el   u n d er   clea r   s k y   w ea t h er   co n d itio n s   f r o m   t h s a m e   tr an s p o n d er   o f   Ni g co m s at - 1 R .   Ho w ev er ,   d u r in g   th e   r ain   ev en t   s h o w n   i n   Fig u r 5 b ,   w i t h   t h r ai n   e v e n last i n g   f o r   ab o u t 1 , 2 0 0   s ec o n d s   at  h i g h er   r ate  e x ce ed in g   1 0 0   m m / h ,   t h b r o ad b an d   ca r r ier   is   co m p lete l y   ab s o r b ed   b y   t h r a in   e f f ec t,  w h ile   t h e   b ea co n   is   s till   av ai lab le.   T h is   s h o w s   t h m u ch   h i g h er   ca p ac it y   o f   t h b ea co n   to   w it h s t an d   th r ain   ef f ec t   co m p ar ed   w it h   th b r o ad b an d   ca r r ier .     T h ex tr e m ef f ec o f   r ain   att en u at io n   o n   th b r o ad b an d   s ig n al  i n   tr o p ical  zo n es  u s u all y   m a k e s   it   i m p o s s ib le   to   r ec eiv e   t h s a m s i g n al   w h en   t h C /N  d r o p s   b y   6   d B ,   as  p r ed ic ted   b y   s ev e r al  r ain   at ten u atio n   p r ed ictio n   m o d els,  in cl u d i n g   t h I T U - R   P . 8 3 7 - 7 .   Sim ilar l y ,   Fig u r es  6   an d   7   s h o w   t h o b s e r v atio n s   co n d u cted   o n   1 4   J u n 2 0 1 6   in   ter m s   o f   th s tatu s   o f   t h b ea co n   an d   b r o ad b an d   s ig n al s   u n d er   clea r   s k y ,   w h ile  Fi g u r es  8   an d   9   p r esen th r ain s   ef f ec ts   o n   b o th   b r o ad b an d   an d   n ar r o w   b an d   b ea co n   s i g n al s   m e asu r ed   o n   1 5   J u n 2016.               Fig u r 6 .   C lear   S k y   B r o ad b an d   S ig n al  w ith   C ar r ier - to - No i s R atio   ( C / N )   ab o v 1 2   d B .   Fig u r 7 .   C lear   Sk y   Nar r o w b a n d   B ea co n   Sig n al  w it h   Stab ilit y   o f   2   d B .       Fig u r 6   s h o w s   th b r o ad b an d   s i g n al ’s   r esp o n s to   t h a t m o s p h er ic  v ar iatio n ,   w h ile  t h at  o f   t h b ea co n   is   s h o w n   i n   Fi g u r 7 .   T h lin k   d eg r ad atio n   f o r   th e   b r o ad b an d   last ed   u p   to   7 8 0   s ec o n d s ,   s h o w n   i n   b o t h   tr an s m it a n d   r ec eiv p o w er   le v el ,   w h i le  th n ar r o w   b an d   b ea co n   s ig n al   e x h ib ited   r elativ s tab ilit y .               Fig u r 8 .   B r o a d b an d   Sig n al  with   A   C ar r ier - to - No is R atio   ( C /N)   o f   5 . 6 8   d B   B elo w   th T h r esh o ld w it h   A b o u 700  Seco n d s   o f   Fa d C o n d itio n .   Fig u r 9 .   Nar r o w b a n d   B ea co n   Sig n al  Se n s it iv i t y   of   d B   u n d er   A   R ai n   E v en t .       T h s ig n i f ican ce   o f   t h B W s   ca p ac it y   ca n   b ex p r ess ed   i n   E q u atio n s   3   an d   4   w h e n   1 - Hz  BW   is   ap p lied   to   ca lcu late   th e   r eq u ir ed   C /N  f o r   t h th r es h o ld   li m it .   T h ef f ec o f   t h B W   f o r   t h d eter m i n atio n   o f   th r eq u ir ed   C /N  s h o w s   t h r o b u s tn es s   o f   t h B W   p o w er   s h o w n ,   as   ill u s tr ated   in   th e   b r o ad b an d   s ig n al ’s   p er f o r m a n ce .   T h is   is   s h o w n   i n   Fig u r e s   5 an d   5 b   f o r   p o w e r   as  r atio   o f   th s atellite  tr an s p o n d er   f o r   h ig h   d ata  r ate  tr an s m i s s io n ,   as e x p r ess ed   b y   E q u atio n   5 :     Re 1 0 l o g ( ) b R q o w E T C N N B  ,                               ( 3 )   0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 - 4 0 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 10 20 30 T i m e   S e c C a r r i e r   P o w e r   L e v e l   d B N C S   I T   J u n e   1 4   C L R   S K Y     C / N   R A T I O T X P O W E R R X P O W E R 0 50 100 150 200 250 - 4 0 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 10 20 30 T i m e   M i n C a r r i e r   P o w e r   L e v e l   d B K u   B e a c o n   E v e n t 2     C / N   R a t i o R x   P o w e r 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 - 4 0 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 10 20 30 T i m e   S e c C a r r i e r   P o w e r   L e v e l   d B N C S   I T   J u n e   1 5   R   E V E N T   2     C / N   R A T I O T X P O W E R R X P O W E R 0 50 100 150 200 250 - 4 0 - 3 0 - 2 0 - 1 0 0 10 20 30 T i m e   M i n C a r r i e r   P o w e r   L e v e l   d B K u   B e a c o n   E v e n t 2     C / N   R a t i o R x   P o w e r Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  10 ,   No .   2 Ma y   2 0 1 8   :    6 8 7     6 9 5   694     Fo r   u n it y   BW   in   th ca s o f   b ea co n   s ig n al ,   th ca r r ier - to - n o is s p ec tr al  d en s it y   b ec o m e s   1 0 l o g ( ) b R oo E C T NN                                ( 4 )     T h o v er all  C /N  ca n   b ca lcu l ated   f r o m     1 0 l o g w O c c o CC B NN  .                               ( 5 )     E q u atio n   5   also   s h o w s   th s ig n i f ican ce   o f   t h B W   r eq u ir em en ts   ( B w )   i n   b r o ad b an d   s er v ices ,   w h ic h   is   n o cr itical  in   t h b ea co n   s ig n al s   o f   C W   ca r r ier .   T h T R   d eter m i n es  th o v er al th r o u g h p u an d   q u alit y   o f   s er v ice,   w h ic h   i s   al s o   cr i tic al  v ar iab le   f o r   t h tr ad e - o f f s   b et w ee n   t h tr a n s p o n d e r   BW ,   p o w er   a n d   m o d u latio n   s c h e m e.   T ab le  5   p r esen ts   t h at m o s p h er ic  e f f ec t s   o n   b o th   s i g n a ls .       T ab le  5 .   B ea co n   an d   B r o a d b a n d   Sig n al s   R esp o n s u n d er   C lear   S k y   a n d   R ai n   E v e n L o s s es   V a r i a b l e   C l e a r - s ky   C/N   ( d B )   R a i n   C / N   ( d B )   C l e a r - s ky   R x   ( d B   R a i n   R x   ( d B )   R x   l o ss   d B   ( c l e a r   sk y / r a i n )   B e a c o n   s i g n a l   1 8 . 3 5   1 5 . 8 2   - 2 8 . 4 6   - 3 5 . 4 9   7 . 0 3   B r o a d b a n d   s i g n a l   1 3 . 1 0   5 . 6 8   - 2 8 . 1 9   - 4 5 . 6 1   1 7 . 4 2   V a r i a n c e   5 . 2 5   1 0 . 1 4   0 . 2 7   1 0 . 1 2   1 0 . 3 9       3 . 2 .     Ana ly s is   T ab le   5   s h o w s   th p er f o r m a n ce   o f   b o th   s ig n als  u n d er   clea r   s k y   an d   r ain y   co n d itio n s,   w it h   b r o ad b an d   s ig n al  atte n u a tio n   o f   ab o u t 1 7 . 4 2   d B ;   th b ea co n   o n l y   e x p er i en ce d   lo s s   o f   7 . 0 3   d B .   Sim ilar l y ,   t h e   o b s er v ed   b r o ad b an d   r ec eiv ed   s ig n al  v ar ia n ce   co m p ar ed   w it h   t h be ac o n   w as   1 0 . 1 2   d B   d u to   th e   r ain   ef f ec t .   T h is   co n f ir m ed   t h r elatio n   i n   E q u atio n   5   a s   f ac to r   n ec e s s ar y   f o r   t h q u a lit y   o f   s er v ice   an d   p er f o r m a n ce   o f   s atellite  li n k s .   T h th r es h o ld   li m it  i s   th r eq u ir ed   C / ( C /N R eq ) ,   ex p r ess ed   in   ter m s   o f   e n er g y   p er   b it  to   T R ,   an d   t h B W .   T h C / v ar ian ce   o f   1 0 . 1 4   d B   an d   r ec eiv ed   s ig n al   p o w er   ( R x )   o f   1 0 . 1 2   d B   b et w ee n   t h c lear   s k y   a n d   r ai n   e v en t s   ca lls   f o r   s er io u s   p r o p ag atio n   i m p air m en m iti g atio n   tec h n iq u e   to   b co n s id er ed .   T h d if f er e n ce   b et w ee n   t h b ea co n   a n d   b r o ad b a n d   d o wn li n k   s i g n al   w as   u s ed   to   e s ti m ate  t h e   atten u atio n   o n   t h u p lin k   s i g n al  d u to   th lo ca l a t m o s p h er ic  atte n u atio n .       4.   CO NCLU SI O N     T h is   s tu d y   r ev ea led   t h at  t h s i zin g   o f   li n k   b u d g et  p ar a m e ter s   r eq u ir es  w id r an g o f   f ac to r s   to   b co n s id er ed ,   esp ec iall y   w h e n   d if f er e n ap p licatio n s   ar to   b u tili s ed .   T h m ea s u r e m e n t   co n d u cted   f o r   th i s   ev alu a tio n   is   in   ac co r d an ce   with   E q u atio n   5 .   T h is   p o i n t s   to   th f ac t   t h at  b ea co n   s i g n al   ( n ar r o w b an d )   ca n   p er f o r m   m u c h   b etter   in   b ad   wea th er ,   d u to   it s   h i g h er   g ai n   co m p ar ed   w it h   b r o ad b an d .   T h n ar r o w ,   f o cu s s ed   r ad io - w a v b ea m s   o f   t h h i g h   g ai n   ar o p ti m al  f o r   lo n g - d i s tan ce   co m m u n icatio n   d u to   t h b ea co n s   h i g h er   ef f ec tiv i s o tr o p ic  r ad iated   p o w er   ( E I R P )   an d   lo w er   lo s s es  [ 1 4 ]   co m p ar ed   w ith   t h b r o ad b an d   s ig n al.   T h u s e   o f   n ar r o w   b an d   s ig n al s   f o r   r ain   atte n u a tio n   a n al y s i s   f o r   esti m atio n   o f   l in k   m ar g in   ap p lica tio n   i n   VS A T s   w i ll   r eq u ir f u r t h er   s t u d y   in   ter m s   o f   co m p ar is o n s   a n d   d if f er en ap p licatio n s .   T h r ain   r ate  d et er m in e s   th le v el  o f   atten u atio n   an d   p o w er   m ar g i n   f o r   li n k   ca lc u latio n s u n d er esti m atio n   o f   r ain   atten u atio n   w ill   r esu lt  i n   less   m ar g i n   allo ca tio n ,   w h ic h   m a y   n o ad eq u atel y   co m p en s ate  f o r   th is   lo s s .   Hen ce ,   t h er is   n ee d   f o r   m o r r o b u s p r o p ag atio n   i m p air m e n m iti g atio n   tech n iq u e s   ( P I MT s ) .       ACK NO WL E D G E M E NT S     T h is   w o r k   i s   b ee n   f u n d ed   b y   Min is tr y   o f   E d u ca tio n   Ma la y s ia  ( MO E )   an d   UT u n d er   HI C OE   R esear ch   Gr a n t”  Vo t.  No .   R . J . 1 3 0 0 0 0 . 7 8 2 3 . 4 J 2 2 1 ,   th au th o r s   ar v er y   g r atef u f o r   all  th s u p p o r an d   en co u r ag e m e n ts .       RE F E R E NC E S     [1 ]   O.  O.  Ob i y e m i ,   e a l ,   Ra in f a ll   v a riab il it y   a n d   i m p a c o n   Co m m u n ica ti o n   In f ra stru c tu re   in   Nig e r ia”   J o u rn a o f   T e lec o mm u n ica ti o n s,   v o l. 2 5   issu e   1 ,   m a y ,   2 0 1 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       Dis p a r ities   in   th I n d u ce d   R a in   A tten u a tio n   b etw ee n   B ea c o n   ( N a r r o w b a n d )   and    ( I d r is s a   A b u b a ka r )   695   [2 ]   J.  S .   M a n d e e p ,   e a l ,   Ra in f a ll   e ffe c o n   Ku - b a n d   sa telli te  li n k   d e sig n   i n   ra in y   T ro p ica Cli m a te”   J o u rn a o f   Ge o g ra p h ica l   Res e a rc h   v o l.   1 1 3 ,   2 0 0 8 .   [3 ]   A .   D.  P a n a g o p o u lo s,  e a l,   S a t e ll it e   c o mm u n ica t io n a Ku ,   K a ,   a n d   V - b a n d s:  Pro p a g a ti o n   i mp a irme n ts  a n d   miti g a t io n   tec h n iq u e s,”   IEE E   Co m m u n ica ti o n s S u rv e y T u to rials,   v o l.   6 ,   n o .   3 ,   p p .   2 - 1 4 ,   2 0 0 4 .   [4 ]   A .   Id rissa ,   e a l,   I m p le m e n tatio n   o f   A d a p ti v e   Co d in g   a n d   M o d u la ti o n   f o S a telli te  Co m m u n ica ti o n   li n k in   h e a v y   ra in   re g io n a n   o p e ra to r’s  p e rsp e c ti v e   J o u rn a o En g i n e e rin g   a n d   A p p l ied   S c ien c e ( AR PN) , V o 1 1   No   1 2 ,   p p . 7 8 5 8 - 7 8 6 1 ,     Ju n e ,   2 0 1 6   [5 ]   IT U - R   P . 6 1 8 - 12   P ro p a g a ti o n   d a ta  a n d   p re d ictio n   m e th o d re q u ired   f o th e   d e sig n   o f   Earth - sp a c e   tele c o m m u n ica ti o n   sy st e m s”   2 0 1 5 .   [6 ]   IT U - P . 8 3 7 - 7   Ch a ra c teristics   o f   p re c ip it a ti o n   f o p r o p a g a ti o n   m o d e ll i n g   2 0 1 3 .   I n tern a ti o n a tele c o m m u n ica ti o n   Un io n   Re c o m m e n d a ti o n   o n   Ra d i o   Co n f e re n c e ,   G e n e v a .     [7 ]   D.Y.  Ch o i ,   e a l ,   C o m p a riso n   o f   m e a su re d   ra in   a tt e n u a ti o n   in   th e   1 2 . 2 5   G Hz   b a n d   w it h   p re d icti o n u sin g   IT U - R   m o d e l”  In ter n a ti o n a J o u rn a o f   An ten n a   a n d   Pr o p a g a ti o n ,   Hi n d a wi  Pu b li sh i n g   c o rp o ra ti o n ,   2 0 1 2 .   [8 ]   Av a d h   Na n d ra   e t   a l ,   O p ti m iza ti o n   o S a telli te  L in k   De si g n   IEE E   In tern a ti o n a C o n f e re n c e s.   DO I:   1 0 . 1 1 0 9 / S ECON.   2 0 0 8   [9 ]   S e lv a c h a n d ra n   Ko g u lan   In f lu e n c e   o f   we a th e o n   Be a c o n   p o w e lev e l”,  www.so u rc e fo rg e . isa e . fr/ p ro jec ts 2 0 1 5 .   [1 0 ]   F é li x   Cu e rv o   e a l ,   Ka - b a n d   p ro p a g a ti o n   c a m p a ig n   in   M a la y sia   -   f irst   m o n th o f   o p e ra ti o n   a n d   site  d iv e rsit y     a n a ly sis”   IEE   Exp lo re   -   A n ten n a s   a n d   Pro p a g a ti o n   ( Eu CAP ),   2 0 1 6 .   [1 1 ]   L .   G a n g   M e th o d   o T DM Hig h lyM o b il e   S a tco mS ta ti o n   Ne tw o rk   S y n c h ro n iz a ti o n   4 th   I n tern a ti o n a Co n f e re n c e   o n   I n f o rm a ti c s,  En v iro n m e n t,   En e rg y   a n d   A p p li c a ti o n V o lu m e   8 2   o f   IP CBEE   2 0 1 5 .   [1 2 ]   J.  Bo rd e P e rf o rm a n c e   En h a n c in g   P ro x ies   In ten d e d   t o   M it ig a te L i n k - Re late d   De g r a d a ti o n s”   In ter n a ti o n a Ne two r k   W o rk in g   Gr o u p   NA S Gle n n   Res e a rc h   Ce n ter   M o n ten e g ro ,   2 0 0 7 .   [1 3 ]   G .   I m m a d i,   e a l,   M e a su re m e n o f   Ra in   A tt e n u a ti o n   f o Ku   Ba n d   sa telli te  sig n a in   tr o p ica e n v iro n m e n u sin g   DA H,  S A M   m o d e ls”   J o u rn a o e n g in e e rin g   a n d   a p p li e d   sc ien c e s,  Asia n   Res e a rc h   Pu b li sh i n g   Ne two rk   ( AR PN),   v o l. 1 0 ,   No .   4 ,   M a rc h   2 0 1 5 .   [1 4 ]   Ka n e k o ,   Ka z u m a ,   e a l.   " An   e v a l u a ti o n   o f   fl e x ib le   fre q u e n c y   u ti l iza ti o n   i n   h i g h   th r o u g h p u t   sa telli te   c o mm u n ica ti o n   sy ste ms   wit h   d ig i ta l   c h a n n e li ze r."   Co m m u n ica ti o n (ICC),   2 0 1 7   IE EE   In ter n a ti o n a Co n f e re n c e   o n .   I EE E 2 0 1 7 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       Id rissa   A b u b a k a r,   Ob tain e d   (B . En g -   De g re e   in   El e c tri c a &   El e c tr o n ics ,   U n iv e rsity   o f   M a id u g u ri ,   Nig e ria 2 0 0 1 .   P o stg ra d u a te   Ce rti f ica te i n   S p a c e   S y ste m   &   Co m m u n ica ti o n   S a tell i te  P a y lo a d ,   f ro m   Ch in a   A c a d e m y   o S p a c e   T e c h n o lo g y   (C A S T ) ,   S h e n z h o u   I n stit u te,  Be ij i n g ,   2 0 0 7 .   M a ste o f   En g in e e rin g   De g re e   (M . En g in   El e c tro n ic an d   In f o rm a ti o n   E n g in e e rin g ,   Be i h a n g   Un iv e rsit y ,   Be ij in g   Ch in a ,   2 0 0 1 2 .   R e se a rc h   stu d y   in   S p a c e   to   E a rt h   S a telli te   P r o p a g a ti o n   u n d e th e   su p e rv isio n   o f   P r o f .   M a d y a   D r.   Ja f ri  Din .   W o rk e d   a Nig e rian   Na ti o n a S p a c e   Re se a rc h   a n d   D e v e lo p m e n A g e n c y ,   A b u ja.  Cu rre n tl y   w o rk in g   w it h   N e tw o rk   O p e ra ti o n C e n ter an d   S a telli te  A p p li c a ti o n Div isio n   o f   Nig e rian   Co m m u n ica ti o n s S a telli te   ( Nig C o m S a t )   L td ,   A lso   w o rk e d   w it h   a s f ield   e n g in e e w it h   In te r C   Ne tw o rk   Ni g e ria P L C , a   M o b il e / F ix e d   W irele ss   T e le c o m m u n ica ti o n C o m p a n y   o ff e rin g   b o th   G S M   a n d   CDMA   w ir e les s se r v ice s in   Nig e ria.         Ja f ri  Bin   Din   re c e iv e d   h is BS EE   i n   El e c tri c a En g i n e e rin g   f ro m   T ri - S tate   Un iv e rsity ,   In d ian a   USA   in   1 9 8 8   a n d   h is  P h . D f ro m   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay sia ,   Jo h o r,   M a lay sia   in   1 9 9 7 .   He   h a b e e n   He a d   o f   De p a rtm e n ts,  Un d e rg ra d u a te A c a d e m ic M a n a g e De p u ty   De a n   ( De v e lo p m e n t)  in   F a c u lt y   o f   El e c tri c a En g in e e rin g   (F KE)  UT M   f ro m   2 0 0 8   ti ll   2 0 1 3 .   He   is cu rre n tl y   th e   De p u ty   Dire c to o f   W irele ss   Co m m u n ica t io n   Ce n ter (W CC)  UT M .   His res e a rc h   a c ti v it ies   h a v e   b e e n   c o rre late d   to   th e   f ield   o f   ra d io   w a v e   p ro p a g a ti o n ,   sa telli te  p r o p a g a ti o n   a n d   c o m m u n ica ti o n s,  Hig h   A lt it u d e   p latf o rm   sta ti o n s ( HA P S ),   S a telli te T V   b r o a d c a stin g ,   W e a th e Ra d a a n d   so u n d   tec h n iq u e   f o f ish e ries   In d u stry .         Ho n g   Yin   L a m   re c e iv e d   th e   M .   E n g .   a n d   th e   P h . D.  d e g re e s in   e lec tri c a e n g in e e rin g   a n d   tele c o m m u n ica ti o n   f ro m   th e   Un iv e rsiti   T e k n o lo g M a lay sia   (UT M ) ,   Jo h o r,   M a lay si a ,   in   2 0 0 9   a n d   2 0 1 3 ,   re sp e c ti v e ly .   He   th e n   se rv e d   a s a   p o std o c t o ra f e ll o w   in   t h e   De p a rtm e n t   o f   Co m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g   (UT M ),   Jo h o r,   M a lay sia .   He   is cu rre n tl y   a   lec tu re a F a c u lt y   o f   En g in e e rin g   T e c h n o lo g y ,   Un iv e rs it T u n   Hu ss e in   On n ,   M a lay sia ,   sin c e   2 0 0 7 .   His res e a rc h   a c ti v it ies   h a v e   b e e n   re lativ e   to   th e   f ield   o f   ra d io   w a v e   p ro p a g a ti o n   t h ro u g h   th e   a tm o sp h e re ,   w it h   sp e c if ic  f o c u s o n   ra in   (ra in   d ro p   s ize   d istri b u ti o n   a n d   str u c tu re s c h a ra c teriz a ti o n f o p ro p a g a ti o n   a p p li c a ti o n s.  L a m   is a re c ip ien o f   th e   Yo u n g   S c ien t ist  A wa rd s a th e   In tern a ti o n a S y m p o siu m   o n   A n ten n a s a n d   P r o p a g a ti o n   (IS A P ),   J a p a n ,   in   2 0 1 2 ,   a n d   A sia   P a c if ic Rad io   S c ien c e   Co n f e re n c e ,   T a i wa n ,   in   2 0 1 3 .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.