Многолучевое распространение

Используемые в системах сотовой связи (ССС) дециметровые радиоволны слабо огибают препятствия, т.е. распространяются в основном по прямой, но испытывают многочисленные отражения от окружающих объектов и подстилающей поверхности. Одним из следствий такого многолучевого распространения является более быстрое, чем в свободном пространстве, убывание интенсивности принимаемого сигнала с расстоянием. Другое следствие - замирания и искажения результирующего сигнала.

На рис. 1.1 представлена зависимость напряженности поля от расстояния между БС и МС. По мере удаления МС от БС напряженность поля убывает, и данная зависимость не является плавной. Кроме того, если изменить частоту или скорость движения МС, зависимость значительно изменится, но характер ее останется прежним. Изменение среднего значения напряженности поля в зависимости от расстояния МС от БС называют затуханием, а всплески - замираниями.

В общем виде затухание, при отсутствии помех, может быть выражено в следующем виде:

(1.1.1)

где Рпр - мощность сигнала, принимаемого МС; Pпер - мощность сигнала, передаваемого БС; d - расстояние от БС до МС; f - частота сигнала; с - скорость света.

Рисунок 1.1 - Зависимость напряженности поля от расстояния между БС и МС

Как видно из приведенной зависимости, величина затухания пропорциональна квадрату частоты сигнала и квадрату расстояния МС от БС. Учитывая это, во избежание потерь информации необходимо иметь требуемую чувствительность приемных устройств в каждый момент времени, а также своевременно осуществлять переключение МС из зоны действия одной БС в зону действия другой БС.

Картина многолучевого распространения схематически изображена на рис. 1.2. Фактически область существенных отражений ограничивается обычно сравнительно небольшим участком в окрестности МС - порядка нескольких сотен длин волн, т.е. нескольких десятков или сотен метров. При движении МС эта область перемещается вместе с ней таким образом, что МС все время остается вблизи центра области.

Рисунок 1.2 - Многолучевое распространение в условиях городской застройки

При сложении нескольких сигналов, прошедших по разным путям и имеющих в точке приема в общем случае различные фазы, результирующий сигнал может быть как выше среднего уровня, так и заметно ниже, причем замирания сигнала, образующиеся при взаимной компенсации сигналов вследствие неблагоприятного сочетания их фаз и амплитуд, могут быть достаточно глубокими. Искажения результирующего сигнала (или межсимвольная интерференция) имеет место в том случае, когда более или менее синфазные составляющие сигналы с соизмеримыми амплитудами настолько отличаются по разности хода, что символы одного сигнала накладываются на соседние символы другого.

Колебания уровня (замирания) принимаемого сигнала имеют две составляющие - быструю и медленную. Быстрые замирания, являющиеся прямым следствием многолучевого распространения, описываются релеевским законом распределения, и потому иногда называются релеевскими замираниями. Замирания из-за многолучевости обусловлены сигналами, отраженными от внешних объектов. В результате этого приемник МС принимает несколько однотипных сигналов, но сдвинутых по фазе, что приводит к ослаблению основного сигнала. При этом возможен случай, когда основной сигнал и отраженный равны по мощности, но находятся в противофазе, и это приведет к тому, что результирующий сигнал будет равен нулю, т. е. произойдет прерывание связи.

Диапазон изменений уровня сигнала при быстрых замираниях может достигать 40 дБ, из которых примерно 10 дБ - превышение над средним уровнем и 30 дБ - провалы ниже среднего уровня, причем более глубокие провалы встречаются реже, чем менее глубокие.

При неподвижном абонентском аппарате интенсивность принимаемого сигнала не меняется. При перемещении МС периодичность флуктуации в пространстве составляет около полуволны, т.е. порядка 10-15 см в линейной мере. Период флуктуации во времени зависит от скорости перемещения МС: например, при скорости 50 км/ч период флуктуации составляет около 10 мс, а при 100 км/ч - около 5 мс. Частота замираний глубиной 30-10 дБ при скорости порядка 50 км/ч составляет 5-50 провалов в секунду соответственно, а средняя длительность замираний ниже уровня 30-10 дБ при той же скорости - порядка 0,2-2 мс.

Читайте также

Проект цифрового фильтра
В последнее время методы цифровой обработки сигналов (ЦОС) в радиотехнике, системах связи, управления и контроля приобрели большую важность и в значительной мере заменяют классические а ...

Проектирование и разработка интернет-магазина Компьютерная техника
Разработка сайтов для компаний является актуальной и востребованной сферой деятельности, т.к. сайт фирмы в сети Интернет представляет собой достаточно дешевый и массовый способ рекл ...

Разработка лабораторного стенда Измерение опасных акустических сигналов
Для человека слух является вторым по информативности после зрения. Поэтому одним из довольно распространенных каналов утечки информации является акустический канал. В акустическом канал ...