Влияние особенностей каналов передачи на выбор методов обработки сигналов, страница 5

Угловое разнесение эффективно, если угловые размеры объема переизлучения значительны, и сигналы заметного уровня могут приходить к приемнику с разных направлений. Однако это связано с применением узконаправленных антенн, что ведет к использованию только части возможных доступных переизлучателей и, в результате, уменьшению среднего уровня принимаемого сигнала. Для атмосферных каналов декорреляция замираний наступает при угловом разносе направлений приема порядка нескольких градусов. В мобильной связи в случае доминирования многочисленных переотражателей, окружающих приемник, прием по каналам с угловым разнесением может оказаться более эффективным.

Степень декорреляции при поляризационном разнесении зависит от многих трудно учитываемых факторов случайного характера и может колебаться в очень широких пределах.

При использовании каналов с временным разнесением копии сигналов должны быть разнесены одна от другой на время, соизмеримое с периодом быстрых замираний (от десятых долей секунды до десятков секунд). Несмотря на то, что при этом не будет наблюдаться корреляция замираний амплитуды сигнала, для современных высокоскоростных систем реализация таких задержек по времени будет сопровождаться значительными техническими трудностями.

Необходимо учитывать также, что в канале связи может иметь место доплеровский сдвиг частот, зависящий от скорости перемещения приемо-передатчиков и отражателей. Для модели канала с плотным размещением рассеивающих элементов доплеровский спектр принимаемого сигнала (при передаче непрерывной несущей) имеет форму чаши с шириной спектра, соизмеримого с v/λ, где v – скорость перемещения приемника, λ – длина волны несущего колебания.

Однако внутри помещений спектр гораздо более равномерный. Расширение спектра вместо смещения частоты вызвано тем, что доплеровский сдвиг по различным путям распространения сигнала, как правило, различен. Доплеровское расширение в большей степени влияет на относительно низкоскоростные системы передачи информации, приводя к ошибкам, неустранимым повышением мощности информационного сигнала. Это характерно для каналов, использующих модуляцию фазы несущей.

Сходные эффекты, обусловленные доплеровским сдвигом, могут наблюдаться в каналах связи через искусственные спутники Земли (ИСЗ), а также в атмосферных каналах.

Таким образом, из описания свойств и характеристик систем, использующих различные виды разнесения, следует, что коэффициент передачи немодулированного сигнала в области, где осуществляется прием совокупностью разнесенных приемников, описывается существенно сложной функцией

где Sпр(t) и Sпер(t) – сигналы на входе приемника и на входе передатчика; r – радиус-вектор, описывающий координаты точки внутри области, используемой для приема; ω – частота; θ – сложная переменная, определяющая угол прихода (с учетом ширины ДН антенн) и включающая в себя азимут и угол места, а также поляризацию; t – “медленная” временная переменная, отражающая различные изменения функции F во времени.

Общая модель достаточно сложна, поэтому используются определенные упрощения. Совокупность принятых разнесенных сигналов описывается, как результат прохождения сигнала S_пер(t) через некоторый многополюсник с одним входом и N выходами. В частотной области – векторной функцией F(ω, t), где ее компоненты F_i, i=1÷N есть частотные характеристики каналов разнесения, меняющиеся по времени, и обуславливующие замирания. При необходимости вместо нее используется соответствующая N – мерная меняющаяся во времени импульсная характеристика H(τ,t).

Таким образом, причины, вызывающие проявление случайности и нестационарности в каналах связи, близки для систем связи различного назначения (тропосферных, спутниковых, ионосферных, мобильных, частично РРЛ прямой видимости), что обуславливает сходство многих свойств и характеристик этих каналов.