Доплеровское растяжение спектра сигнала.
Причина: Это случайные изменения микроструктуры среды, т.е. элементарные неоднородности, отражатели и рассеиватели, которые обусловлены свойствами атмосферы. Они приводят к тому, что из-за их случайности частота спектральных составляющих приобретает случайный доплеровский сдвиг. Поскольку неоднородности перемещаются с разными скоростями, а сигнал приходит на вход приемника по нескольким лучам, то спектр принятого сигнала отличается от спектра переданного. Спектральная составляющая принятого сигнала расширяется.
Δfд – доплеровское растяжение частот
Если Δfд одинакова для всех составляющих, то скорость их случайных изменений во времени примерно одинаковые. Диапазон частот, в пределах которого Δfд одинакова для всех спектральных составляющих, называется полосой частот когерентного распространения сигнала или полосой гладких замираний. Особенность гладких замираний: замирания происходят дружно. Форма посылки не изменяется. Для этого должно выполняться:
Δfд<<fc
где fc – ширина спектра сигнала
Если условие не выполняется, возникнут селективные замирания.
Считается, что прием сигналов с селективными затуханиями невозможен. Поэтому в реальных системах передачи информации длительность элементарного символа, т.е. скорость передачи информации выбирается из двух противоречивых требований.
Кроме перечисленных факторов при многолучевом распределении сигнал будет флуктуировать по амплитуде. По принятой классификации существуют 2 вида замираний:
Релеевские(доминирующей ветви нет);
Райсовские (характерны тем, что существует одна доминирующая ветвь).
Проведенные расчеты показали следующее: по сравнению с приемом сигнала по одному лучу при том же самом отношении с/ш, наличие райсовских замираний приводит к тому, что мощность передатчика увеличивается на несколько порядков для достижения той же самой вероятности перепутывания символов.
hAM =2·105; hЧM =105; hФM =5·104 – для релеевского замирания
hAM =45; hЧM =22; hФM =11 – для райсовского замирания
РОШ=10-5
Разнесение сигналов.
Если сигналы флуктуируют по амплитуде, принимать их все равно необходимо. Кроме синтеза оптимальных приемников придуман и используется разнесенный прием сигналов. Это очень эффективный метод для борьбы с замираниями. Его суть: решение о передаваемом символе принимается путем анализа нескольких реализаций сигнала. Эти реализации сигнала должны приходить по разным лучам. Никакого эффекта не будет, если эти реализации коррелированны с коэффициентом корреляции, равным единице.
На основе экспериментальных исследований, что нормированный коэффициент корреляции между реализациями сигнала, которые приходят по разным лучам, достаточно точно аппроксимируется по формулам:
Δx – величина интервала разноса
x0 – характеристический интервал разноса
Существуют несколько видов разнесенного приема:
Пространственное
Частотное
Временное
Угловое
Поляризационное
Доказано, что величина интервала разноса для пространственного разнесения должна составлять величину порядка десятка сантиметров. В этом случае коэффициенты корреляции между реализациями сигнала, приходящих по разным углам, будет составлять 0,5 и менее. Экспериментальные исследования показали, что попытки уменьшить коэффициент корреляции до величины 0,2-0,3 приводят к значительным затратам.