10.Частотно-селективные и временные селективные замирания.

Излучаемые сигналы имеют определенную протяженность по времени (длительность) и частоте (ширину спектра). Если все спектральные составляющие сигнала замирают идентично и характеристики радиоканала не изменяются во времени, замирания называют гладкими. На практике оба эти условия часто не выполняются. При этом возникают частотно-селективные (ЧСЗ) и временные селективные (ВСЗ) замирания.

Основной причиной ЧСЗ является временное рассеяние вследствие многолучевого распространения. Разности фаз между компонентами одной и той же частоты, распространяющимися по разным путям, могут оказаться практически независимыми для разных частот спектра, так что одни гармоники в результате многолучевой интерференции могут усиливаться, а другие, наоборот, подавляться.

Частотно-селективные замирания проявляются тогда, когда ширина спектра сигнала превышает полосу когерентности канала связи — интервал частот Вс, на границах которого замирания спектральных компонент характеризуются определенным пороговым значением коэффициента корреляции . Уровень допустимых искажений зависит от методов обработки сигналов в кодеке и модеме.

Из выражения корреляции (3.18) при следует: (3.21)

Вид этой зависимости показан на рис. 3.4. При пороговою уровне корреляции 0,5 полоса когерентности Вс = 1/(2πТm). Значения величины Тm могут изменяться в довольно широких пределах (порядка 0,1...10 мкс). При типичном для городских условий значении Тm = 2 мкс полоса когерентности Вс = 80 кГц.

Частотно-селективные замирания во многом затрудняют работу СМР (Систему Мобильной Радиосвязи) в следующих случаях:

• ЧСЗ эквивалентны фильтрации с неравномерной амплитудно-частотной характеристикой и приводят к искажению спектра принимаемого сигнала, а значит, и его формы;

• если разнос по частоте прямого и обратного каналов CMP превышает полосу когерентности (что характерно практически для всех систем сотовой связи), ЧСЗ приводят к асимметричности канала связи, что усложняет процедуру управления мощностью передатчиков МС и БС;

• ЧСЗ сопровождаются растяжением принимаемых сигналов во времени, что может приводить к межсимвольной интерференции;

• ЧСЗ требуют использования более сложных технических решений при построении системы (например, эквалайзеры, разнесенный прием).

Вместе с тем частотная селективность замираний имеет и определенные положительные стороны, в частности:

• в узкополосных системах, когда спектр сигнала целиком лежит в полосе когерентности канала, однако несущая может варьироваться в широких пределах, многократно превышающих полосу когерентности, появляется возможность найти частотный канал с меньшей глубиной замираний (это используется, например, в системе сотовой связи стандарта GSM);

• в широкополосных системах, в которых спектр сигнала намного шире полосы когерентности канала (как, например, в системе стандарта IS-95), глубокие замирания поражают малую часть спектра; соответственно, пропорционально меньше будут и потери от воздействия замираний.

При изменении характеристик радиоканала с течением времени возникают ВСЗ. Основной причиной ВСЗ является доплеровское рассеяние — различие доплеровского сдвига частоты отдельных радиоволн при многолучевом распространении. Временные селективные замирания присутствуют всегда, когда есть движение MC (Мобильной Станции) и многолучевое распространение. В этом смысле они, по существу, являются синонимом быстрых замираний.

Временные селективные замирания проявляются, когда длительность информационных посылок превышает величину интервала когерентности канала связи Tсс — отрезка времени, на границах которого замирания характеризуются определенным пороговым значением коэффициента корреляции .

Из выражения (3.18): (3.22)

При пороговом уровне корреляции 0,5 . Например, при скорости движения 60 км/ч время корреляции составляет порядка 4 мс в диапазоне 900 МГц.

Селективные замирания, как правило, возникают в широкополосных системах (например, в сетях CDMA). При этом не происходит резких провалов огибающей, однако имеет место растяжение принимаемых сигналов по времени и межсимвольная интерференция.