8.Регламентация радиочастотного диапазона.

Радиочастоты — частоты или полосы частот в диапазоне 3 кГц — 3000 ГГц, которым присвоены условные наименования. Этот диапазон соответствует частоте переменного тока электрических сигналов для вырабатывания и обнаружения радиоволн. Так как большая часть диапазона лежит за границами волн, которые могут быть получены при механической вибрации, радиочастоты обычно относятся к электромагнитным колебаниям.

Использование диапазонов по радиослужбам регламентируется Регламентом радиосвязи Российской Федерации и международными соглашениями. ГОСТ 24375 даёт следующую обобщённую разбивку радиочастотного диапазона, основанную на международных стандартах:

1) Очень низкие частоты 3-30 кГц, соответствует сверхдлинным волнам

2) Низкие частоты 30-300 кГц, соответствует длинным волнам

3) Средние частоты 300-3000 кГц, соответствует средним волнам

4) Высокие частоты 3-30 МГц, соответствует коротким волнам

5) Очень высокие частоты 30-300 МГц, соответствует ультракоротким (или метровым волнам)

6) Ультравысокие частоты 300-3000 МГц, соответствует дециметровым волнам

7) Сверхвысокие частоты 3-30 ГГц, соответствует сантиметровым волнам

8) Крайне высокие частоты 30-300 ГГц, соответствует миллиметровым волнам

9) Гипервысокие частоты 300-3000 ГГц, соответствует субмиллиметровым волнам

Вышеприведённая классификация не получила широкого распространения и в ряде случаев вступает в противоречие с национальными стандартами в области радиоэлектроники. На практике под низкочастотным диапазоном подразумевается звуковой диапазон, а под высокочастотным — весь радиодиапазон, выше 30 кГц, в том числе сверхвысокочастотный (свыше 300 МГц). Традиционные обозначения радиочастотных диапазонов на Западе сложились в ходе Второй мировой войны. В настоящее время они закреплены в США стандартом IEEE, а также международным стандартом ITU.

9.Условия распространения сигналов в средствах подвижной радиосвязи. Замирания сигналов медленные и быстрые.

Сигнал в точке приема образуется в результате интерференции радиоволн, поступающих по различным путям распространения (лучам). Каждая радиоволна характеризуется своими параметрами: временем распространения, доплеровской частотой, амплитудой. Математически это может быть записано в виде:

(3.7)

В этом выражении i-я радиоволна с углом прихода αi (i =1...Nα) входит в качестве составляющей в композицию из Мi радиоволн со временем задержки Тij, определяемым длиной соответствующей трассы распространения. Доплеровский частотный сдвиг каждой радиоволны определяется скоростью перемещения МС (Мобильной Станции) и углом прихода:

(3.8)

Амплитудные множители Cij определяются энергией каждой составляющей.

При изменении условий распространения, положения и свойств отражающих объектов и т.д. интерференционная картина становится нестационарной, что приводит к колебаниям уровня мощности принимаемого сигнала. Это может происходить даже в том случае, когда МС неподвижна (например, если один или несколько сигналов приходят на неподвижную МС после отражения от других, движущихся объектов). Однако основной причиной изменения мощности принимаемых сигналов является движение МС.

При перемещении МС одновременно происходят два процесса:

• изменение фазовых соотношений между радиоволнами, из которых складывается результирующий сигнал, при сохранении путей распространения этих радиоволн;

• изменение путей распространения радиоволн, т.е. точек переотражения.

Оба процесса приводят к изменению уровня огибающей результирующего сигнала (замираниям), однако характер этих изменений существенно различен. Если записать принятый МС сигнал с выделенными результирующей огибающей r(t) и полной фазой φ(t): s(t) = r(t)cos[φ(t)], то огибающую можно представить в виде произведения: r(t) = m(t)r0(t), где первый сомножитель m(t) отражает медленные изменения, связанные с изменением путей распространения радиоволн, а второй — r0(t) — быстрые изменения, связанные с изменением фазовых соотношений.

Медленные замирания

Медленные замирания имеют место при перемещении абонента на значительные расстояния (»10λ). При таком перемещении МС практически полностью изменяются пути прохождения радиоволн. По существу медленные замирания представляют собой колебания среднего уровня сигнала при перемещении МС, на которое накладываются быстрые замирания, вызванные многолучевостью.

Общепринятой моделью для медленных замираний, хорошо согласующейся с экспериментальными данными, является логарифмически-нормальный закон распределения: , (3.9)

где r – амплитуда сигнала, а и σ² – параметры, характеризующие средний уровень амплитуды и глубину замираний соответственно.

Глубина медленных замираний составляет обычно σ² = 10дБ в городских условиях и σ² = 6дБ в пригороде.

Быстрые замирания

Быстрые замирания непосредственно связаны с многолучевым распространением сигналов.

При большом числе трасс распространения в соответствии с центральной предельной теоремой компоненты электромагнитного поля могут приближенно считаться гауссовскими случайными процессами. В этом случае плотность распределения вероятностей мгновенных значений огибающей принимаемого сигнала описывается законом Рэлея — Райса:

(3.10)

где Q₀ – отношение мощности прямого сигнала к средней мощности колебаний; σ² – средняя мощность или дисперсия колебаний сигнала; I₀(...) – модифицированная функция Бесселя первого рода нулевого порядка.

Если прямой сигнал отсутствует (МС находится вне прямой видимости БС), то Q₀ = 0 и плотность распределения вероятностей мгновенных значений огибающей описывается законом Рэлея:

(3.11)

В целом, характер медленных и быстрых замираний по мере удаления от базовой станции можно представить в виде графика, изображенного на рис. 1. На этом рисунке пунктиром показан пример медленных замираний, а сплошной линией пример быстрых замираний. Подобные графики получают и при натурных измерениях уровня принимаемого сигнала.

Рис.1. Характер медленных и быстрых замираний.