I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   8 ,   No .   4 A u g u s t   201 8 ,   p p .   2 6 0 8 ~ 2 6 1 3   I SS N:  2088 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 8 i 4 . p p 2 6 0 8 - 2613           2608       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 / I JE C E   Ana ly sis  of Ti m Div ersity Gain  f o r Satellit e Co mm unica tion  Link   b a sed o K u - Ba nd Rain  A tt e n ua tion Da ta M ea sured in   M a la y sia       I s la m   M d.  Ra f iqu l 1 ,   Ali K a dh i m   L w a s 2 ,   M o ha m e d H a di  H a ba ebi 3 ,   M M o k t a rul A la m 4 ,   J a lel  Che bil 5 J it   Sin g h M a nd ee p 6 ,   Alha re t Z y o u d 7   1 ,2 ,3 ,4 ,7 De p a rtm e n o f   El e c tri c a a n d   Co m p u ter E n g in e e rin g ,   F a c u lt y   o f   En g in e e rin g   In tern a ti o n a Isla m ic Un iv e rsit y   M a la y sia ,   Ja lan   G o m b a k ,   5 3 1 0 0   Ku a la L u m p u r ,   M a lay sia   5 De p a rtme n o f   T e c h n o lo g y   a n d   En g in e e rin g   in   T ra n sp o rt,   U n iv e rsity   o f   S o u ss e ,   T u n isia   6 F a c u lt y   o f   En g in e e rin g   a n d   Bu il t   En v iro n m e n Un iv e rsit y   Ke b a n g sa a n   M a la y sia ,   M a la y sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   11 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   A p r   2 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A p r   9 ,   2 0 1 8     T h is  p a p e re p o rts  a   stu d y   o n   m it ig a ti o n   o f   p ro p a g a ti o n   im p a irme n ts  o n   Earth sp a c e   c o m m u n ica ti o n   li n k s.  T h e   stu d y   u se ti m e   d iv e r sity   a a   tec h n iq u e   f o m it ig a ti n g   ra in   p ro p a g a ti o n   im p a irm e n in   o r d e to   r e c ti fy   r a in   f a d e .   Ra in   a tt e n u a ti o n   ti m e   se ries   a lo n g   e a rth - to - sa telli te  l in k   w e re   m e a su re d   f o tw o   y e a rs  p e rio d   a 1 2 . 2 5 5   G Hz   in   M a la y sia .   T h e   ti m e   d iv e rsit y   tec h n iq u e   w a a p p li e d   o n   m e a s u re d   ra in   f a d e   to   in v e stig a te  th e   lev e o p o ss ib le   im p ro v e m e n in   sy ste m .   T ime   d iv e rsit y   g a in   f ro m   m e a su re d   o n e - m in u te  ra in   a tt e n u a ti o n   f o t w o   y e a rs   p e rio d   w a s   e sti m a ted   a n d   sig n if ica n im p ro v e m e n w a o b se rv e d   w it h   d if fe re n d e lay o f   ti m e .   T h e s e   f i n d i n g w il b e   u ti li z e d   a a   u se f u to o f o li n k   d e sig n e rs  to   a p p l y   ti m e   d iv e rsit y   a s   a   ra in   f a d e   m it ig a ti o n   tec h n iq u e   in   E a rt h - sa telli te co m m u n ica ti o n s sy ste m s.   K ey w o r d :   E ar th - s atellite  l in k s   R ain   at ten u atio n   T im d iv er s it y   g ai n   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 :   Md   R af iq u l I s la m ,   Dep ar t m en t o f   E lectr ical  an d   C o m p u ter   E n g in ee r i n g ,   I n ten at io n al  I s la m ic  U n i v er s it y   Ma la y s ia ,   E 1   b u ild in g ,   K h u lli y ah   o f   E n g in ee r in g ,   I I UM ,   Go m b ak   5 3 1 0 0 ,   Selan g o r ,   Ma la y s ia .   E m ail:  r a f iq @ ii u m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   Du to   t h h i g h   d e m a n d s   o n   h ig h er   f r eq u e n c y   r a n g e,   th e   I n ter n at io n al  T elec o m m u n icati o n   Un io n   ( I T U)   r elea s ed   r ec en tl y   n e w   b r o ad ca s ti n g   b a n d s   o p er atin g   at  2 1 . 4 - 2 2   GHz   f o r   r eg io n   1   an d   r eg io n   3   [ 1 ] .   T r o p ical  co u n tr ies  s u c h   as  M ala y s ia  th at  is   lo ca ted   in   I T r eg io n   3   ex p er ien ce   m a n y   o f   h ea v y   r ai n   ev e n t s   d u r in g   t h y ea r .   T h is   w ill   ca u s e   h u g at ten u atio n   to   t h e   s atelli te  s ig n al  d u r in g   th e   r ai n in g   ev e n ts   [ 2 ] .   I n   o r d er   to   m it ig ate   th e   s i g n al  d eg r ad atio n ,   eit h er   lar g f ad m ar g in   s h o u ld   b i n cl u d ed   in   t h tr a n s m i s s io n   s y s te m   o r   m i tig a tio n   tec h n iq u s h o u ld   b ap p lied .   I is   n o p r ac tical  w a y   to   i n cl u d lar g f ad m ar g i n   in   lin k   b u d g et.   T h u s ,   u s i n g   m iti g atio n   tech n iq u is   m o r s ig n i f ica n to   o v er co m t h s i g n al  s tr e n g t h   d eg r ad atio n .   Sev er al  f ad m iti g atio n   tech n iq u es  h a v b ee n   p r o p o s ed   in   th o p en   liter at u r to   h an d le  th s i g n al   atten u atio n   d u r in g   r ain   in   tr o p ical  r eg io n .   T ec h n iq u e s   s u ch   as  p o w er   co n tr o [ 3 ] ,   s ite  d iv er s it y   [ 4 ] ,   [ 5 ]   f r eq u en c y   d i v er s it y   [ 6 ] ,   [ 7 ]   a n d   ti m d i v er s it y   [ 8 ]   s h o w   a   p r o m is in g   r es u lt.  Ho w e v er ,   th ti m d iv er s it y   tech n iq u co n s id er ed   th m o s attr ac tiv i n   ter m s   o f   i m p le m en tatio n   co s a n d   ef f icie n c y   f o r   n o n   r ea ti m s atellite  ap p licatio n s .   T h m ai n   d r a w b ac k   o f   ti m d iv er s it y   t ec h n iq u is   t h at  i is   n o ap p licab le  f o r   r e al  ti m e   ap p licatio n s .   Ho w e v er ,   u s in g   th is   tec h n iq u w il s i g n i f ica n t l y   eli m i n ate  th e   r ain   a tten u ati o n   an d   co m p e n s a te   th s atelli te  s ig n al.   C o n s id er in g   t h at,   th s a m s i g n al  n e ed s   to   b e   d eliv er ed   ag ain   in   b etter   ch an n e co n d itio n s   t h a n   th f ir s s i g n al .   T h er ef o r e,   p r o p ag atio n   m i d - ter m   p r ed ictio n   m o d el  i s   r eq u ir ed   to   ac cu r atel y   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A n a lysi s   o f Time  Dive r s ity  Ga in   fo r   S a tellite Co mm u n ica tio n   Lin b a s ed   o n   K u - B a n d   …  ( I s la Md .   R a fiq u l )   2609   d eter m in th b es s i g n al  co n d itio n   to   d eli v er   t h m es s ag f o r   th e   s ec o n d   ti m e.   So m e   s tu d ie s   h av b ee n   co n d u cted   ar o u n d   th w o r ld   a n d   f e w   i n   tr o p ical  r eg io n s   t o   ev alu ate  t h ti m e   d iv er s it y   t ec h n iq u e.   So m o f   th ese  s t u d ies  ar b ased   o n   d ir ec ap p r o ac h   f o r   d ata  co llecte d   f r o m   s atellite   b ea co n   s i g n al,   w h ile   o th er   s tu d ie s   ar b ased   o n   in d ir ec t a p p r o ac h   b ased   o n   d ata  co n v er ted   u s i n g   p r ed ictio n   f o r m u la.   I n   te m p er ate  r e g io n ,   t h ti m d iv er s it y   tec h n iq u h a s   b ee n   ev alu a ted   an d   s ta tis tica ti m d iv er s it y   g ain   m o d el  h as  b ee n   p r o p o s ed   at  1 8 . 7   GHz   [ 9 ] .   T h p r o p o s ed   m o d el  is   f u n ctio n   o f   ti m d ela y ,   f r eq u e n c y   an d   r ain   atten u atio n .   T h m o d el  w as  d ev elo p ed   b ased   o n   s im u latio n   d ata  ex tr ac ted   u s i n g   th s y n t h etic  s to r m   tech n iq u e.   T h p r o p o s ed   tim e   d iv er s it y   g a in   m o d el  i n   [ 1 0 ]   is   b ased   o n   th e   lo g n o r m al  j o in p r o b a b ilit y   d en s it y   f u n ctio n .   T h Au t h o r s   ass u m ed   th at  th r ai n   atten u atio n   a s   f u n ct io n   o f   ti m i s   f o llo w i n g   th lo g n o r m al  d is tr ib u tio n .   T h e n ,   d y n a m ic   r ain   atten u atio n   p ar a m e ter   h as  b ee n   p r o p o s ed   to   ca lcu late  th ti m d iv er s it y   g ain   at  f r eq u e n cies  b et w ee n   1 2   to   5 0   GHz .   T h s a m d ata  w er u s ed   in   [ 1 1 ]   to   p r o p o s an o th er   m o d el  b ased   o n   ti m co r r elatio n   o f   t h atte n u at io n   C o m p le m en tar y   C u m u lati v Dis tr ib u tio n   Fu n ctio n   ( C C D F).   T h C C DF   p ar am eter s   ar f o u n d   to   b d ep en d en o n   ele v atio n   an g le  a n d   lo ca cli m ato lo g y .   Mo r eo v er ,   n e co m p u tatio n   m et h o d   o f   r ai n   atten u atio n   C C DF  b ased   o n   Ma s en g - B ak k en   s to c h asti c   d y n a m ic   m o d el   i s   p r esen ted   in   [ 1 2 ] .   I n   tr o p ical  r eg io n s ,   p r ed ictio n   m o d el  is   p r o p o s ed   b ased   o n   m ea s u r ed   s atellite  b ea co n   s ig n al  at  1 2   GHz   i n   Ma la y s ia;   th is   m o d el  lead s   to   f in d   ti m d iv er s it y   g ai n .   T h p r o p o s ed   e m p ir ical  f o r m u la  i s   f u n ctio n   o f   ti m d ela y   [ 7 ] .     I n   th is   p ap er ,   th ti m d iv er s it y   tec h n iq u h a s   b ee n   ev al u ated   u s i n g   b ea co n   d ata  o b t ain ed   v ia   SUP E R B I R D - C   s atellite   at  Un i v er s it y   Scien ce   Ma la y s ia   ( Un i v er s iti   Sai n s   Ma la y s ia) ,   USM  i n   P en a n g ,   Ma la y s ia.   T h m ea s u r e m e n ts   ar at  1 2 . 2 5 5   GHz   f r eq u en c y .       2.   T I M E   DIVE RSI T CO NC E P T   I n   o r d er   to   m a k t h ti m d i v er s it y   tec h n iq u v iab le,   g r o u n d   p r ec ip itatio n   in f o r m at io n   f o r   tar g et   ar ea s   s h o u ld   b a v ailab le  to   al lo w   f o r   t h d eter m in a tio n   o f   a tten u atio n   o cc u r r en ce .   Su c h   wea th er   i n f o r m atio n   is   co llected   b y   g r o u n d   s tatio n s   a n d   p r o p ag ated   to   p ar ticip atin g   p a r ties   th at  i n cl u d g at e w a y   an d   b r o ad ca s s tatio n s .   Sev er   r ai n   atte n u at i o n ,   d etec ted   in   tar g et  ar ea s ,   w il tr ig g er   th ap p licatio n   o f   ti m d iv er s it y   i n   p ar ticip atin g   g ate w a y s .   T h r an g o f   ti m d iv er s it y   ca n   v ar y   f r o m   1   m in u te  to   m o r t h a n   1   h o u r ,   an d   t h s a m e   in f o r m atio n   i s   r etr an s m i tted .   T im d i v er s it y   w ill   p u t   p r o ce s s in g   a n d   m e m o r y   b u r d en s   o n   th r ec ei v er s   w h er e   in   s o m i n s ta n ce s   a   co n s id er ab le  p r o ce s s in g   ti m e   is   n ee d ed .   Me m o r y   i s   also   r eq u ir ed   f o r   s to r ag o f   r ec eiv ed   d ata  p r io r   to   p r o ce s s in g   it.  T h f in a v er s io n   o f   th tr an s m i tted   in f o r m ati o n   is   th en   as s e m b led   b y   th r ec eiv er   f r o m   th t w o   r ec eiv ed   s ets   b y   co m b i n g   t h e   clea r est  s e g m en ts   f r o m   ea c h .   I is   clea r ,   t h tec h n iq u o f   ti m d iv er s it y   is   s u itab le   f o r   ap p licatio n s   s u c h   as  d ata  tr a n s f er   p r o ce s s   th at   n ee d   n o t   u n til   t h r ain   f ad es  b ef o r th e y   g et  t h e   p ar ticu lar   in f o r m atio n .   T h co m p le m e n tar y   c u m u lati v d is tr ib u tio n   f u n ctio n   o f   r a in   atte n u atio n   co n d itio n ed   to   th ti m e   d elay   ca n   b u s ed   to   esti m ate  t h p er f o r m a n ce   o f   ti m d iv er s it y   as  f o llo w s   [ 1 1 ] :     ] ) ( , ) ( [ ) ( th th A t A A t A P A P             ( 1 )     A ( t) r ef er s   to   r ain   atte n u atio n   w it h o u ti m d ela y ,   w h ile  δt  i s   d ef i n ed   as  ti m d i v er s it y   d elay   an d   A ( δt)r e f er s   to   r ain   atte n u at io n   s h i f ted   o f   δt.  A l s o ,   A t h   i s   d ef i n ed   as a n   atte n u atio n   t h r es h o l d   o n   th u s ed   li n k .   E q u atio n   ( 1 )   ca n   b r e - w r it ten   as f o llo w s :     )] ) ( , ) ( [ m i n ( ) ( th th A t A A t A P A P           ( 2 )     T h is   r ep r esen ts   t h t i m e   o f   p e r ce n tag e x ce ed ed   f o r   m in i m a r ain   atte n u atio n .   T h er ef o r e,   t h s i g n al   o f   s atelli te  to   ea r th   w ill  b s u b j ec ted   t o   m i n i m al  r ai n   atte n u atio n   as  r es u lt  o f   u s in g   ti m e   d iv er s it y   tech n iq u e   an d   is   ex p r es s ed   b y   t h m o d el .     )] ( ), ( m i n [ t A t A A TD               ( 3 )     T h er is   n ee d   t o   m a k co m p ar i s o n   o f   t h o r ig in al  ti m e   s er ies  o f   atten u atio n   a n d   th s a m ti m e   s er ies  d ela y   b y   g i v en   t i m i n t er v al  in   o r d er   to   g et  th lo w e s atte n u atio n   v al u as  e x p lai n ed   in   E q u atio n   ( 2 ) .   An   ill u s tr ati v ex a m p le  f o r   th u s o f   ti m d ela y   tech n iq u e   is   p r esen ted   in   Fi g u r 1 .   An   ev en o f   m ea s u r ed   s ig n al  o n   t h s a tellite - E ar th   li n k   is   ap p lied .   I t i s   clea r   t h at  t h m a x i m u m   a tten u atio n   o f   th e   s ig n al  w ith o u t t i m e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   4 A u g u s t   201 8 :   2 6 0 8     2 6 1 3   2610   d elay   is   ab o u 2 8 . 2 4   d B ,   b u t   af ter   ap p l y i n g   ti m d iv er s it y   t ec h n iq u w it h   t i m e   d ela y   o f   1 0   an d   3 0   m i n ,   t h e   m ax i m u m   r ain   atte n u atio n   i s   2 4 . 3 5   an d   7   d B   r esp ec tiv el y .                 Fig u r 1 .   An   E x a m p le,   w h ic h   illu s tr ates t h u s o f   ti m d iv e r s it y   tec h n iq u i n   th s ig n al  o f   s atellite - E ar th   lin k   f o r   an   e v en t,  m ea s u r ed   at  P en an g - Ma la y s ia  o n   9 /8 /2 0 0 9 .       T im d iv er s it y   g ai n   is   t h v al u o f   th d if f er en ce   i n   d B   b et w ee n   th cu m u lati v d is tr ib u ti o n s   o f   r ain   atten u atio n   o f   th co m m u n ica tio n   s i g n a an d   t h s a m s i g n al  w i th   d e f in ed   ti m d ela y .   T h er ef o r e,   th ti m e   d iv er s it y   g ai n   i s   u s ed   to   ev al u ate  th ti m d iv er s it y   as  f ad m iti g atio n   tech n iq u f o r   r ain   atte n u at io n .   T i m e   d iv er s it y   g ai n   ca n   b ex p r es s e d   s tatis ticall y   b y   t h f o llo w i n g   eq u atio n .     TD TD A t A G ) (                 ( 4 )     w h er G TD   is   ti m d i v e r s it y   g a in .       3.   DATA CO L L E C T I O N   T h r ec eiv er   is   lo ca ted   at  U n i v er s it y   Scie n ce   Ma la y s ia  ( Un i v er s iti  Sai n s   Ma la y s ia) ,   USM   ( 4 . 3 9 °  N,   1 0 0 . 9 8 °E)   at  h eig h ab o v m ea n   s ea   le v el  o f   5 7   m   f o r   r ec eiv i n g   b ea co n   m ea s u r e m e n t   o f   th e   s i g n a l.  T h s ig n al  f r o m   th e   SUP E R B I R D - C   s atel lite  tr a n s m itted   at   1 2 . 2 5 5   GHz   an d   an   ele v atio n   an g le   o f   4 0 . 1 °  w a s   r ec eiv ed .   T h s ize  o f   a n te n n a   d is h   w a s   2 . 4   m   a n d   t h lo w - n o is b lo ck   ( L NB )   w a s   co n n ec t ed   w it h   t h a n te n n a   to   co n v er t h k u - b an d   to   an   i n ter m ed iate  f r eq u e n c y .   T h o u tp u o f   t h L NB   w as  co n n ec t ed   to   th in d o o r   u n it   to   p r o ce s s   th s ig n al  f o r   d is p lay .   R ea d in g s   w er d is p la y ed   b y   p er s o n al  co m p u ter ,   w h ic h   was p r o g r a m m ed   to   r ea d   th d ata  in   ev er y   s ec o n d   an d   av er ag o v er   o n m i n u t e.   T h d ata  w er co llected   f o r   2   y ea r s   o v er   th e   p er io d   o f   2 0 0 8   an d   2 0 0 9 .   T h av er ag d ata  av ailab il it y   w a s   o v er   9 6   %.       4.   T I M E   DIVE RSI T E S T I M AT I O N   T h m ar g i n al  d is tr ib u tio n   h a s   p r o b ab ilit y   f u n c tio n   o r   d en s it y   f u n ctio n .   T h er e f o r e,   it  ca n   b f o u n d   b y   t h co m p le m e n tar y   co n v e n tio n al  c u m u lati v p r o b ab ilit y   d is tr ib u tio n   f u n ctio n   o f   th e   p er ce n tag es  o f   t h e   ex ce ed ed   v al u e.   T h co m p le m en tar y   c u m u lati v d is tr ib u ti o n   o f   r ai n   a tten u atio n   ti m s e r ies  f o r   a   s atell ite  to   ea r th   lin k   ca n   b ex p r ess ed   as  f o llo w s :     ) ( )] ( [ ] ) ( [ ) ( t dA t A A t A P A P A             ( 5 )     w h er ψ( A ) r ef er s   to   t h d en s it y   f u n ctio n   o f   r ain   atte n u at io n   an d   P (   A ) r e f er s   to   it s   i n te g r al.   T h j o in d is tr ib u tio n   f o r   A ( t)   an d   A ( δt)  is   g i v e n   b y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A n a lysi s   o f Time  Dive r s ity  Ga in   fo r   S a tellite Co mm u n ica tio n   Lin b a s ed   o n   K u - B a n d   …  ( I s la Md .   R a fiq u l )   2611   A A t dA t dA t A t A A t A A t A P ) ( ) ( )] ( ), ( [ ] ) ( , ) ( [       ( 6 )     w h er γ   [ A ( t) , A ( δt)]   r ep r esen t s   th j o in t p r o b ab ilit y   d en s it y   f u n ctio n .   Fig u r e   2   an Fi g u r 3   r ep r ese n a n   e x a m p le   f o r   E q u at io n s   ( 5 )   an d   ( 6 ) . T h s at ellite   s i g n al  is   u s ed   to   i m p le m en ti m d iv er s i t y   as  r ain   f a d m iti g atio n   tec h n i q u e.   Fig u r e   2   an d   Fig u r 3   s h o w   co n s id er ab le   d ec r ea s in   th e   atte n u a tio n   f o r   th s a m e   p r o b ab ilit y   o f   e x ce ed an ce   a s   t h e y   i llu s tr ate  th co m p le m e n tar y   cu m u lat iv d is tr ib u tio n   f u n ct i o n   o f   th r ai n   atten u atio n .             Fig u r 2 .   Me asu r ed   r ain   atte n u atio n   at  P en a n g   Ma la y s ia  f o r   th y ea r   2 0 0 8   an d   co m p le m en tar y   cu m u lat iv d is tr ib u tio n s   o f   r ai n   atte n u atio n   f o r   s ev er al  ti m d ela y s     Fig u r 3 .   Me asu r ed   r ain   atte n u atio n   at  P en a n g   Ma la y s ia  f o r   th y ea r   2 0 0 9   an d   co m p le m en tar y   cu m u lat iv d is tr ib u tio n s   o f   r ai n   atte n u atio n   f o r   s ev er al  t i m d ela y s       E v er y   cu r v co r r esp o n d s   to   s p ec if ic  ti m d ela y ,   w h ile  th r ed   cu r v r ep r esen ts   m ea s u r ed   r ain   atten u atio n   d is tr ib u tio n   b e f o r ap p ly i n g   t h ti m d iv er s it y   tech n iq u e.   I is   clea r   t h at  th er is   an   i n v er s e   r elatio n s h ip   b et w ee n   t h ti m e   d elay   a n d   th le v el  o f   atte n u atio n   ex ce ed ed   f o r   g i v en   t i m p er ce n ta g e.   Fo r   illu s tr atio n ,   at  0 . 0 1   tim p er ce n tag o f   ,   th r ain   atte n u atio n   lev el  w it h o u ap p l y i n g   ti m d i v er s it y   tech n iq u i s   2 2 . 4   d B   w h ile,   th r ain   atte n u atio n   lev el  v alu e s   ar 2 0 ,   1 9 ,   1 7 . 8 ,   1 5 . 8 ,   1 4 . 3 ,   1 3 . 1 ,   1 2 . 3   an d   1 1 . 5   d B   w it h   ti m d iv er s it y   f o r   ti m d ela y s   o f   1 ,   3 ,   5 ,   1 0 ,   1 5 ,   2 0 ,   3 0   an d   6 0   m i n   r esp ec tiv el y .       5.   T I M E   DIVE RSI T G A I ANALY SI S   T im d iv er s it y   g a in   r ef er s   to   th d if f er e n ce   b et w ee n   th atten u atio n   le v els  o f   t w o   v er s io n s   o f   a   r ec eiv ed   s i g n al,   s ep ar ated   b y   ti m d ela y ,   at  th e   s a m p er c en tag e   o f   t h to tal   ti m e.   T h u s ,   ti m d i v er s it y   g ai n   GT is   f u n ctio n   o f   t h atte n u atio n   lev el   A   as   w ell  a s   t h a tten u atio n   lev el   w it h   ti m d ela y   δt.  A cc o r d in g   to   Eq u atio n   ( 4 ) ,   Fi g u r e   4   a n d   Fi g u r e   5   d ep ict  th e   d iv er s i t y   g ai n   in   atte n u atio n   ex ce ed ed   f o r   f ix ed   p er ce n ta g o f   ti m e.   Fo r   ex a m p le,   at  0 . 0 1   tim p er ce n ta g e,   th d i v er s it y   g ain   w h en   ap p l y in g   ti m d i v er s it y   tec h n iq u i s   2 . 3 ,   3 . 6 ,   4 . 7 8 ,   6 . 6 ,   8 . 2 1 ,   9 . 1 ,   1 0 . 1   a n d   1 0 . 8 5   d B   f o r   tim d ela y s   o f   1 ,   3 ,   5 ,   1 0 ,   1 5 ,   2 0 ,   3 0   an d   6 0   m i n   r esp ec tiv el y .   I is   clea r   t h at  t h g ai n   i n cr ea s es  f o r   d ec r ea s in g   v alu e   o f   t i m p er ce n ta g o f   r ain   a tten u a tio n .   T h is   g o es  b ac k   to   w e ll - k n o w n   f a ct  th at  h ea v y   r ain   e v en ts   ten d s   to   b in   s h o r tim as  co m p ar ed   to   lig h r ain   ev en t s .   T h is   g i v es a   v er y   clea r   u n d er s ta n d in g   o f   h o w   to   i m p r o v p er f o r m an ce   o f   m it ig at io n   tech n iq u es.    Fig u r 4   an d   Fi g u r 5   r ep r esen ti m d i v er s it y   g a in   a s   f u n ct io n   o f   ti m d ela y ,   δt.  T h f ir s n o te  w o r th y   r es u lt  i s   th at  t h d i v er s it y   g ai n   in cr ea s e s   w it h   t h in cr ea s i n   th v al u o f   ti m d ela y   a n d   r ain   atten u atio n ,   A   w it h o u d iv er s it y .   I n   ad d itio n ,   th m o s i m p o r ta n o b s er v atio n   is   t h at   th d iv er s it y   g ain   in cr ea s es r ap id l y   a s   f u n ctio n   o f   ti m d ela y   u p   to   2 0   m i n .   T h is   lo o k s   s e n s ib le  b ec a u s t h m o s t o f   th r ai n f all  in   tr o p ical  r eg io n s   i s   ch ar ac te r ized   w ith   s h o r ti m p er io d   a n d   h i g h   i n te n s it y .   T h in cr ea s ten d s   to   b s lig h t   f o r   ti m d ela y   o f   m o r th a n   2 0   m in .   T ab le  1   s h o w s   ti m d iv e r s it y   g a in   at  0 . 1 an d   0 . 0 1 f o r   2 0 0 8   an d   2 0 0 9 .   I t is cle ar   th at  t h g ai n   in cr ea s es f o r   in cr ea s ti m d ela y .           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  8 ,   No .   4 A u g u s t   201 8 :   2 6 0 8     2 6 1 3   2612         Fig u r 4 .   C o m p le m e n tar y   cu m u lati v d is tr ib u t io n s   o f   m ea s u r ed   ti m d i v er s it y   g ai n   o f   2 0 0 8   f o r     s ev er al  ti m d ela y s     Fig u r 5 .   C o m p le m e n tar y   cu m u lati v d is tr ib u t io n s   o f   m ea s u r ed   ti m d iv er s it y   g ai n   o f   2 0 0 9   f o r     s ev er al  ti m d ela y s       T ab le  1 .   T im Di v er s it y   Gai n   Δt ,   m i n   G TD   0 . 1 %   0 . 0 1 %   0 . 0 0 1 %   2 0 0 8   2 0 0 9   2 0 0 8   2 0 0 9   2 0 0 8   2 0 0 9   1   1 . 7 1   1 . 5   2 . 3 3   2 . 1 7   2 . 8 7   3   5   3 . 1   3 . 1 3   4 . 3 3   4 . 4 2   5 . 3 8   5 . 3   10   4 . 6 7   4 . 6 7   6 . 6 7   6 . 5 8   8 . 1 3   8   15   5 . 8 3   5 . 4 6   8 . 1 3   7 . 5 8   9 . 8 8   9 . 3   30   7 . 1   6 . 3 3   1 0 . 1 3   9 . 2 9   1 2 . 3 8   11   60   7 . 6 3   7 . 1   1 0 . 6 7   1 0 . 2 1   1 3 . 0 8   1 2 . 4       6.   CO NCLU SI O N     R ain   atte n u atio n   alo n g   ea r t h - to - s atelli te  li n k   w er m ea s u r ed   f o r   o n e - y ea r   p er io d   at  1 2 . 2 2 5   GHz   in   Ma la y s ia.   T h ti m d iv er s it y   m it ig at io n   tec h n iq u w a s   a p p lied   o n   m ea s u r ed   r ain   f ad to   in v est ig ate   th e   i m p r o v e m en i n   s y s te m .   T im e   d iv er s it y   g a in   w as  al s o   esti m ated   f r o m   m ea s u r ed   o n e - m i n u te  r ain   atten u a tio n   f o r   o n y ea r   p er io d   as  f u n c tio n   o f   r ain   atte n u atio n   le v el s   an d   ti m d ela y .   Mo r th a n   6   d B   an d   8   d B   g ain   w er o b s er v ed   at  0 . 1 an d   0 . 0 1 o u tag es  f o r   1 0   m in u te s   d elay   t i m e.   T h is   f in d i n g   w ill  b v er y   u s e f u f o r   ea r th - to - s ate llit e   lin k   d esi g n e r s   to   i m p r o v r eliab ilit y   b y   a p p ly i n g   ti m e   d iv er s i t y   as   r ain   f ad m iti g atio n   tech n iq u e.       ACK NO WL E D G E M E NT   Au t h o r s   ar g r ate f u l   to   R esea r ch   Ma n ag e m e n C e n tr e,   I n ter n atio n al   I s la m ic   U n iv er s it y   M ala y s ia   to   s u p p o r t th is   r esear c h   th r o u g h   r esear ch   g r a n t RIG S1 6 - 065 - 0229.       RE F E R E NC E   [1 ]   No m o to   T T o w a rd   th e   re a li z a ti o n   o f   a   2 1 - G Hz - b a n d   sa telli te   b ro a d c a stin g   s y ste m ,   Bro a d c a st  T e c h n o l. ,   2 0 0 4 20 p p .   7 - 11 .   [2 ]   Lw a AK ,   Isla m   M R,   Ha b a e b M H,   M a n d e e p   S J,  Ism a il   A F ,   Zy o u d   A ,   Eff e c ts  o f   w in d   v e lo c it y   o n   sla n p a t h   ra in - a tt e n u a ti o n   f o sa telli te ap p li c a ti o n   in   M a lay sia ,   Ac ta  A stro n a u ti c a ,   2 0 1 5   De c   3 1 1 1 7 ,   p p .   4 0 2 - 40 7 .   [3 ]   P a n   QW ,   A ll n u tt   JE,   T su C ,   E v a lu a ti o n   o f   d iv e rsity   a n d   p o w e r   c o n tro tec h n i q u e f o sa telli te  c o m m u n ica ti o n   s y ste m in   tro p ic a a n d   e q u a to ri a ra in   c li m a tes ,   IEE T ra n sa c ti o n o n   An ten n a a n d   Pro p a g a t io n ,   2 0 0 8   Oc t   v o l.   56 ,   n o .   10 ,   p p .   3 2 9 3 - 3 3 0 1 .   [4 ]   Ra f iq u IM ,   Ha b a e b M H,  Ha id a IM ,   L wa A K,  Z y o u d   A ,   S in g h   M Ra in   f a d e   m it ig a ti o n   o n   e a rth - to - sa telli te   m icro w a v e   li n k u sin g   site  d iv e rsit y ,   In   Co mm u n ica ti o n ( M ICC) ,   2 0 1 5   IEE E   1 2 th   M a la y si a   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   2 0 1 5   No v   2 3   (p p .   1 8 6 - 1 9 1 ).   IEE E.   [5 ]   Ra f iq u IM ,   M u h a m m a d   N,  S i n g h   M ,   L w a AK ,   A d a w i y a h   R,   Is m a il   A A n a l y sis  o f   Ra in   F a d e   M it ig a ti o n   Us in g   S it e   Div e rsit y   o n   Earth - to S a tell it e   M icro w a v e   li n k a Ku - Ba n d ,   5 th   Bru n e In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   En g i n e e rin g   a n d   T e c h n o lo g y   ( BICE T   2 0 1 4 ),   IE T ,   2 0 1 4 .       [6 ]   Isla m   M d .   Ra f iq u l,   A li   Ka d h im   Lw a s,  M o h a m e d   Ha d Ha b a e b i,   S it e   d iv e rsity   g a in   f o e a rth - to - sa telli te l in k s u sin g   ra in   in ten si ty   m e a su re m e n t ,   In d o n e sia n   J o u r n a l   o E lec trica En g in e e rin g   a n d   I n fo rm a ti c ( IJ EE I),   v o l.   5 ,   n o 4 ,   p p .   3 3 0 - 338 ,   IS S N 2 0 8 9 - 3 2 7 2 ,   2 0 1 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2088 - 8708       A n a lysi s   o f Time  Dive r s ity  Ga in   fo r   S a tellite Co mm u n ica tio n   Lin b a s ed   o n   K u - B a n d   …  ( I s la Md .   R a fiq u l )   2613   [7 ]   Ula g a n a th e n   K,  Ra h m a n   TA ,   Isl a m   M R,   M a lek   N A M it ig a ti o n   t e c h n iq u e   f o ra in   f a d e   u sin g   f re q u e n c y   d iv e rsit y   m e th o d ,   I n t.   C o mm u n ic a ti o n ( M ICC),   2 0 1 5   IEE 1 2 th   M a la y sia   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   2 0 1 5   N o v   2 3   ( p p .   8 2 - 8 6 ) ,   IEE E.   [8 ]   Is m a il   A F ,   Watso n   P A .   Ch a ra c teristics   o f   f a d in g   a n d   fa d e   c o u n term e a su re o n   a   sa t e ll it e - Earth   li n k   o p e ra ti n g   in   a n   e q u a to rial  c li m a te,  w it h   re f e re n c e   to   b ro a d c a st  a p p li c a ti o n s.  IE E Pro c e e d i n g s - M icr o wa v e s,   An ten n a s   a n d   Pro p a g a ti o n .   2 0 0 0   Oc t; 1 4 7 (5 ) :3 6 9 - 7 3 ,   DO I: 1 0 . 1 0 4 9 /i p m a p :2 0 0 0 0 7 4 .   [9 ]   M a tri c c ian E.   T ime   d ive rs it y   a a   ra i n   a tt e n u a ti o n   c o u n ter me a su re   in   sa tell it e   li n k in   th e   1 0 - 1 0 0   GH fre q u e n c y   b a n d s I n 2 0 0 6   F irst  E u ro p e a n   Co n f e re n c e   o n   A n t e n n a a n d   P r o p a g a ti o n   2 0 0 6   No v   6   (p p .   1 - 6 ).   IEE E,   DO I: 1 0 . 1 1 0 9 /E UCA P . 2 0 0 6 . 4 5 8 4 7 6 0 .   [1 0 ]   A ra p o g lo u   P D,  P a n a g o p o u l o AD ,   Co tt is  P G .   A n   a n a l y ti c a p re d ictio n   m o d e o f   ti m e   d iv e rsit y   p e rf o r m a n c e   f o e a rth - sp a c e   fa d e   m it ig a ti o n .   I n ter n a ti o n a J o u rn a o An ten n a a n d   Pro p a g a ti o n .   2 0 0 8   M a 2 3 ; 2 0 0 8 ,   DO I:1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 0 8 / 1 4 2 4 9 7 .   [1 1 ]   F a b b r o   V,  Ca sta n e L ,   Cro c e   S ,   Riv a   C.   Ch a ra c teriz a ti o n   a n d   m o d e ll i n g   o f   t ime   d iv e rsit y   st a ti stics   f o sa telli te  c o m m u n ica ti o n f ro m   1 2   to   5 0   G Hz .   In ter n a t io n a J o u r n a o S a telli te  Co mm u n ica ti o n s a n d   Ne two r k in g .   2 0 0 9   M a r   1 ;2 7 (2 ): 8 7 - 1 0 1 ,   DO I:   1 0 . 1 0 0 2 /sa t . 9 2 7 .   [1 2 ]   Ko u ro g i o rg a CI,   P a n a g o p o u lo A D,  L i v iera to S N,  Ch a tza ra k is  G E.   On   th e   o u tag e   p ro b a b il it y   p re d ictio n   o f   ti m e   d iv e rsity   s c h e m e   in   b ro a d b a n d   sa telli te  c o m m u n ica ti o n   sy ste m s.  Pro g re ss   In   El e c tro m a g n e t ics   Res e a rc h   C 2 0 1 3 ; 4 4 : 1 7 5 - 8 4 .   DO I: 1 0 . 2 5 2 8 / P I ERC1 3 0 8 2 7 0 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.