Влияние многолучевого распространения на скорость передачи информации
Время задержки по k-ому лучу (время распространения)
- случайная задержка
- средняя задержка
Время растяжения многолучевого сигнала
Запаздывание по некоторым лучам сосредоточено в нескольких неперекрывающихся участках. Таким образом, имеет место как непрерывная, так и дискретная многолучевость. Происходит растяжение длительности принимаемых посылок и появляется межсимвольная интерференция. В результате каждая посылка расплывается.
Чтобы система была работоспособной,
необходимо увеличивать
(снижается
скорость передачи информации).
Скомпенсировать межсимвольные помехи
увеличением мощности сигналов не
получится.
Доплеровское растяжение спектра сигнала
Быстрое изменение микроструктуры среды распространения, например, перемещение элементов среды, из-за которых происходит отражение и рассеивание волн, обуславливают доплеровский сдвиг.
Соответствующие спектры расплываются или сдвигаются.
Имеется сигнал, у которого частотные характеристики меняются случайно, имеем дело со сплошным спектром. Появляется доплеровское растяжение спектра (обозначается fд).
Если доплеровское растяжение спектра одинаково для всех спектральных составляющих, то и скорость их случайных изменений во времени одинакова. Диапазон частот, где эти условия соблюдаются, называют полосой когерентности или полосой гладких замираний.
Для выполнения условий необходимо,
чтобы
.
Полоса сигнала
,
т.е.
.
Это условие означает, что за время
посылки
изменения
должны быть незначительными. Если это
не будет выполняться, то будут значительные
искажения сигнала. Для уменьшения
влияния многолучевости (временное
растягивание) и доплеровского искажения
спектра необходимо выполнение следующего
условия:
Можно записать его в следующем виде:
- характеристика канала (коэффициент
растяжения)
- временное растяжение
Для гидроакустических каналов
->
1. При уменьшении скорости передачи,
например, для уменьшения временного
растяжения могут возникнуть проблемы.
Изменение микроструктуры приводит к случайному изменению амплитуды информационных посылок.
Глубину замираний характеризуют изменением уровня огибающей относительно медианного уровня. Скорость замираний характеризуют числовым пересечением медианного уровня в единицу времени. Эти характеристики определяются экспериментальным путем.
Корреляционные характеристики:
- параметр, однозначно связанный со
скоростью замираний.
- интервал корреляции процесса
,
если принять
=
,
то
=0,4
Интервал корреляции огибающей замираний – средний период замираний. Величина среднего периода замираний: 0,1 – 0,3 с.
Вероятность ошибки при одиночном приеме флюктуирующих сигналов в канале со случайными параметрами
Сигналы в канале со случайными параметрами запишем в следующем виде:
- сигнал на входе приемника
S0 – сигнал в канале, если нет замираний
Таким образом, влияние случайных
замираний можно учесть случайным
мультипликативным коэффициентом
и случайным сдвигом фазы
.
Будем полагать, что за время посылки
и
остаются почти неизменными, т.е. замирания
медленные. Таким образом, отношение
сигнал/шум является случайной величиной,
т.е. энергия посылки флюктуирует.
Вероятность ошибки зависит от случайной
величины отношения сигнал/шум (получается
условная вероятность).
Чтобы получить безусловную вероятность
необходимо знать распределение отношения
сигнал/шум:
На основе экспериментальных наблюдений (для коротковолновых каналов связи) полагают, что функция распределения отношения сигнал/шум подчиняется закону Релея. И замирания в каналах связи называют релеевскими.
Релеевские замирания характеризуют наиболее глубокие замирания.
В канале действуют помехи типа гауссовского шума и замирания Релея. Таким образом, уместно изобразить:
Оптимальный некогерентный прием:
- АМ сигнал
- ЧМ сигнал
- ФМ сигнал
Реальный некогерентный прием:
- АМ сигнал
- ЧМ сигнал
- ФМ сигнал
При одиночном приеме двоичной информации в канале со случайными параметрами с глубокими релеевскими замираниями помехоустойчивость неудовлетворительна и увеличение энергетики канала реально не исправляет ситуацию. Повышение избыточности, снижение скорости передачи информации, повторение посылок принципиально эквивалентно увеличению энергии сигнала. Таким образом информационная избыточность малоперспективна для каналов с случайными параметрами.
Основное предложение также состоит в предложении избыточности, но не информационной, а структурной.