что не применяется для ослабления замираний сигнала

Замирания сигнала

Сигнал на радио интерфейсе системы сотовой связи редко когда распространяется по прямой. На пути распространения обычно попадаются различные препятствия, которые ведут к отражениям сигнала и изменению его траектории. В результате может сложиться ситуация когда к приемнику будут поступать не одна а сразу несколько сдвинутых по времени копий исходного сигнала с разными амплитудами. Причем энергия исходного сигнала будет распределена между копиями неравномерно. Это так называемое явление многолучевого распространения сигнала. Само по себе это явление не ведет к большим проблемам, т.к. существуют достаточно эффективные методы борьбы, например, Rake-приемник. Однако может сложиться ситуация когда две копии сигнала придут в противофазе. Это означает, что копия сигнала может задержаться на промежуток времени кратный периоду сигнала. В таком случае два луча сигнала могут сложиться в приемнике и нейтрализовать друг друга. Если окажется, что эти два луча в сумме несли весомую энергию сигнала, то это может привести к увеличению числа ошибок и снижению качества канала связи. Это явление получило название «замирания» сигнала, т.е. сигнал вроде как перестает на время поступать между источником и приемником.

Замирания сигналов

Выделяют две основные разновидности замираний в зависимости от эффекта оказываемого ими и их причины: быстрые и медленные замирания. Медленные замирания вызваны, как правило, плохими метеоусловиями и существуют достаточно эффективные методы борьбы с ними. Быстрые замирания вызваны преимущественно движением приемника (источника) или препятствиями близкорасположенными с получателем сигнала. Этот вид замираний частотно селективен, т.е. изменение частоты, на которой ведется передача, может или снизить этот эффект, или полностью его убрать.

Таким образом, замирания сигнала – это одна из самых важных проблем в сотовой связи. Однако многолетний опыт и большой объем наработок в области сотовой связи позволяют в настоящее время достаточно эффективно бороться с замираниями.

При использовании материалов ссылка на сайт обязательна

Источник

Что не применяется для ослабления замираний сигнала

Приём коротких радиоволн всегда сопровождается измерением уровня принимаемого сигнала, причем это изменение носит случайный и временной характер. Такое явление называют замираниями (федингом) радиосигнала. В эфире наблюдаются быстрые и медленные фединги сигнала. Глубина фединга может достигать до нескольких десятков децибел.

Основной причиной быстрых замираний сигнала является многолучевое распространение радиоволн. В этом случае причиной федингов служит приход в точку приема двух лучей, распространяющихся путем одного и двух отражений от ионосферы.

Поскольку лучи проходят различные пути по расстоянию, фазы прихода их неодинаковы. Изменения электронной плотности, непрерывно происходящие в ионосфере, приводят к изменению длины пути каждого из лучей, а следовательно, и к изменению разности фаз между лучами. При приходе лучей одного сигнала в точку приёма с одинаковой силой и с разностью фаз на 180°, они полностью компенсируют друг друга, при меньшей разности фаз происходит частичная компенсация. Такие незначительные изменения длины пути могут происходить непрерывно, поэтому, колебания напряженности электрического поля в диапазоне коротких волн являются частыми и глубокими. Интервал их наблюдения в 3—7 минут может составлять на низких частотах КВ диапазона, и до 0,5 секунд на частотах ближе к 30 МГц.

Помимо этого, фединг сигнала вызываются рассеянием радиоволн на не однородностях ионосферы и интерференцией рассеянных волн.

Кроме интерференционных федингов, на коротких волнах, имеют место поляризационные фединги. Причиной поляризационных федингов является поворот плоскости поляризации волны относительно принимаемой антенны. Это происходит при распространении волны в направлении силовых линий магнитного поля Земли, и с изменением электронной плотности ионосферы. Если передающая и приемная антенны представляют собой горизонтальные вибраторы, то излученная горизонтально — поляризованная волна, после прохождения в ионосфере претерпит поворот плоскости поляризации. Это приводит к колебаниям э.д.с., наводимой в антенне, которое имеет дополнительное затухание до 10 дБ.

На практике все указанные причины замираний сигнала действуют, как правило, совместно и подчиняются описанным законом распределения Релея.

Помимо быстрых замираний, наблюдаются медленные замирания, которые наблюдаются с периодом в 40—60 мин в низкочастотной части КВ диапазона. Причиной этих федингов является изменение поглощения радиоволн в ионосфере. Распределение огибающей амплитуды сигнала при медленных замираниях подчиняется нормально логарифмическому закону с уменьшением сигнала до 8-12 дБ.

Для борьбы с замираниями, на коротких волнах применяют метод приема на разнесенные антенны. Дело в том, что увеличение и уменьшение напряженности электрического поля происходят не одновременно даже на сравнительно небольшой площади земной поверхности. В практике коротковолновой связи используют обычно две стационарные антенны, разнесенные на расстояние нескольких длин волн, а сигналы складывают после детектирования. Эффективным является разнесение антенн по поляризации, т. е. одновременный прием на вертикальную и горизонтальную антенны с последующим сложением сигналов после детектирования.

Другим методом борьбы с федингами является применение направленных антенн с большим коэффициентом направленного действия (КНД) для исключения приема сигналов с других направлений.

Указанные меры борьбы действенны только для устранения быстрых замираний, медленные изменения сигнала не устраняются, так как это связано с изменением поглощения радиоволн в ионосфере.

Источник

Что не применяется для ослабления замираний сигнала

§ 6.2. Замирания коротких волн

Прием коротких радиоволн всегда сопровождается изменением во времени уровня принимаемого сигнала, причем это изменение носит случайный характер. Такое явление называют замираниями сигнала.

Очевидно, что при наличии замираний можно говорить только о вероятности появления того или иного уровня сигнала. Различают быстрые и медленные замирания сигнала.

Основной причиной быстрых замираний сигнала является многолучевое распространение радиоволн. Чаще всего причиной замираний служит приход в точку приема двух лучей, распространяющихся путем одного и двух отражений от ионосферы, как показано на рис. 6.1. Поскольку два луча (1 и 3) проходят различные пути, фазы их неодинаковы. Изменения электронной плотности, непрерывно происходящие в ионосфере, приводят к изменению длины пути каждого из лучей, а следовательно, и к изменению разности фаз между лучами. Для изменения фазы (волны на 180° достаточно, чтобы длина пути изменилась на λ/2, т. е. на 5÷50 м. Такие незначительные изменения длины пути могут происходить непрерывно, поэтому колебания напряженности электрического поля в диапазоне коротких волн являются частыми и глубокими.

Помимо этого, замирания сигнала вызываются рассеянием радиоволн на неоднородностях ионосферы и интерференцией рассеянных волн. Интерференция обыкновенной и необыкновенной составляющих магниторасщепленной волны также приводит к замираниям.

Кроме интерференционных замираний сигнала, на коротких волнах имеют место поляризационные замирания. Причиной поляризационных замираний является поворот плоскости поляризации волны при распространении ее в направлении силовых линий магнитного поля Земли [см. формулу (4.85)]. Если, например, передающая и приемная антенны представляют собой горизонтальные вибраторы, то излученная горизонтально-поляризованная волна после прохождения в ионосфере претерпит поворот плоскости поляризации. Угол поворота меняется с изменением электронной плотности ионосферы. Поэтому направление вектора напряженности электрического поля относительно приемной антенны непрерывно меняется, что приводит к колебаниям э. д. с., наводимой в антенне.

На практике все указанные причины замираний сигнала действуют одновременно. Замирания характеризуются их скоростью. Скорость замираний показывает, какое число раз n в единицу времени огибающая амплитуды сигнала пересекает в положительном направлении заданный уровень сигнала. Наблюдения показали, что при быстрых замираниях для уровней напряженности поля, превышаемых в 90% времени, средняя величина n = 12 в минуту.

Важной характеристикой замираний является закон распределения огибающей амплитуды сигнала. Быстрые замирания хорошо описываются законом распределения Релея (3.39) (при интервалах наблюдения 3÷7 мин). Помимо быстрых замираний, наблюдаются медленные замирания, для выявления которых необходимо вести наблюдения в течение 40÷60 мин. Причиной этих замираний является изменение поглощения радиоволн в ионосфере. Распределение огибающей амплитуды сигнала при медленных замираниях подчиняется нормально логарифмическому закону (3.43) со стандартным отклонением порядка 8 дБ [7].

Для борьбы с замираниями применяют различные методы, например, прием на антенны с узкой диаграммой направленности, ориентированной так, чтобы принимался только один луч. Однако направление прихода луча меняется в течение суток, поэтому необходимо предусматривать возможность изменения направления максимума диаграммы направленности антенны. Такая приемная антенна является сложной и громоздкой. Эффективным является также прием на разнесенные антенны. Дело в том, что увеличение и уменьшение напряженности электрического поля происходят неодновременно даже на сравнительно небольшой площади земной поверхности. В то время как в месте расположения одной антенны уровень напряженности поля мал, вблизи второй антенны на расстоянии в несколько длин волн (сто или несколько сотен метров) от первой напряженность электрического поля оказывается достаточной для приема.

Наблюдения показали, что пространственная нормированная функция корреляции замираний описывается законом (3.42) [10, 20], причем масштаб пространственной корреляции при разнесении точек наблюдения в направлении, перпендикулярном к направлению трассы, составляет (10÷25) λ.

При (разнесении точек наблюдения вдоль трассы масштаб корреляции возрастает. В практике коротковолновой связи используют обычно две антенны, разнесенные на расстояние l = 10λ. Сигналы складывают после детектирования. Эффективным является разнесение антенн по поляризации, т. е. одновременный прием на вертикальную и горизонтальную антенны с последующим сложением сигналов.

Указанные меры борьбы действенны только для исключения быстрых замираний, медленные изменения сигнала не устраняются.

Источник

Что не применяется для ослабления замираний сигнала

Вернуться в библиотеку

Интерференция и методы борьбы с ней

В условиях бурного роста абонентской базы, особенно в городской среде, мобильному оператору приходится постоянно думать об увеличении пропускной способности своей сети, в частности, за счет максимально возможного переиспользования имеющегося частотного ресурса. Использование одних и тех же частот большим количеством базовых станций практически неизбежно влечет за собой появление зон интерференции, что оказывает серьезное влияние на качество услуг, лояльность абонентов, а значит, в конечном счете на доход оператора. Поэтому вопрос оптимизации сети становится одним из важнейших в деятельности сотового оператора.

Интерференция возникает как от многолучевого распространения радиоволн, так и от использования одних и тех же частот большим количеством базовых станций.

А именно, чем выше C/I, тем ниже уровень интерференции одноименных каналов. Для оконечных пользователей это значит повышение скорости передачи данных.

— с разнесением во времени ; при этом используются сигналы, сдвинутые во времени один относительно другого; этот метод сравнительно легко реализуем лишь в цифровой форме, и улучшение качества приема разменивается на пропускную способность канала связи;

— с разнесением по частоте; при этом используются сигналы, передаваемые на нескольких частотах, т.е. платой является расширение используемой полосы частот;

— с разнесением по углу, или по направлению; при этом прием производится на несколько антенн с рассогласованными (не полностью перекрывающимися) диаграммами направленности; в этом случае сигналы с выходов разных антенн коррелированы тем слабее, чем меньше перекрытие диаграмм направленности, но при этом одновременно падает и эффективность приема (интенсивность принимаемого сигнала), по крайней мере для всех антенн, кроме одной;

— с разнесением по поляризации, когда, например, две антенны принимают сигналы двух взаимно ортогональных поляризаций; практического значения этот вариант не имеет, поскольку в диапазоне СВЧ замирания на разных поляризациях сильно коррелированы;

— с разносом в пространстве, т.е. с приемом сигналов на несколько пространственно разнесенных антенн; это единственный метод, находящий практическое применение, и именно он обычно имеется в виду, когда говорят о разнесенном приеме.

Использование скачков по частоте (frequency hopping) является одним из методов расширения спектра, принципиально отличающимся от метода расширения спектра за счет модуляции прямой последовательностью (direct sequence), которая применяется в классическом методе CDMA.

Рис.2. К пояснению работы схемы эквалайзера

Источник

БОРЬБА С ЗАМИРАНИЯМИ СИГНАЛОВ ПРИ ОДИНОЧНОМ ПРИЕМЕ

5.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТОДОВ БОРЬБЫ С ЗАМИРАНИЯМИ СИГНАЛОВ

Методы борьбы с замираниями можно разделить на активные и пассивные. В основе активных методов лежит измерение пара­метров канала и использование результатов этих измерений для уменьшения искажений сигналов. Активные методы в свою оче­редь подразделяются на совмещенные и несовмещенные.

При совмещенных методах один и тот же канал использует­ся для передачи сообщений и измерения его параметров, приме­няется периодическое зондирование канала с помощью специаль­ных сигналов, а также селекция лучей в точке приема с последу­ющим синфазным их сложением.

В случае использования несовмещенных активных методов не­обходимо иметь специальный измерительный канал, по которому передаются тест-сигналы. При этом могут применяться прямой измерительный канал и информационная обратная связь с целью использования информации о состоянии канала как в приемном решающем устройстве, так и на передающем конце при форми­ровании сигналов. Внедряются в практику и являются перспек­тивными такие активные методы борьбы с замираниями, как ме­тод обратной (инверсной) ионосферы, метод компенсации, метод прерывистой связи, а также методы, в которых предусматривает­ся применение в системе связи обратного канала и др.

При использовании пассивных методов измерение параметров канала не предусматривается. При одноканальных пассивных методах борьбы с замираниями могут применяться: преобразо­вание спектра сигнала (двойная балансная модуляция, однопо­лосная модуляция, широкополосные сигналы и др.), антифединговое кодирование, прием только одного луча за счет программного изменения частоты несущего колебания и применения направленных антенн и пр.

Многоканальные пассивные методы основаны на приеме сигналов по нескольким каналам. К ним относятся различные мето­ды разнесенного приема и передачи. Наибольшее распростране­ние получили методы разнесенного приема, как более простые при технической реализации.

Если сигналы, принимаемые по нескольким каналам, коррелированны между собой слабо, вероятность их одновременного замирания мала. Поэтому в то время, когда один сигнал замирает значительно и имеет малое превышение над аддитивными помех­ами, интенсивность другого сигнала и его превышение над помехами оказывается высоким. Комбинируя принимаемые сигналы определенным образом, можно существенно повысить достовер­ность и скорость передачи информации по сравнению с одиноч­ным приемом в каналах с переменными параметрами.

Коэффициент корреляции между сигналами, разнесен­ными но некоторому параметру [7,8], аппроксимируется вы­ражением

, (5.1)

где — коэффициент;

— интервал разнесения.

Опыт показал, что с точки зрения борьбы с замираниями раз­несенный прием оказывается эффективным при

5.2. МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ЗАМИРАНИЯМИ СИГНАЛОВ ПРИ ОДИНОЧНОМ ПРИЁМЕ

5.2.1. АНТИФЕДИНГОВОЕ КОДИРОВАНИЕ

Известно, что применение простых по реализации корректи­рующих кодов (типа Слепяна, Хемминга) эффективно в каналах связи со случайными ошибками, возникающими независимо друг от друга. Большинство же реальных каналов радиосвязи харак­теризуется тенденцией ошибок к группированию.

При , т. е. когда аддитивные помехи отсутствуют и спектр a(t) не содержит составляющих с частотами выше , передаваемый сигнал рабочего канала восстанавливается на приемной стороне без искажения (замирания компенсируются полностью):

В противном случае возникает погрешность

(5.6)

которую можно рассматривать как аддитивную помеху на выходе системы связи. Дисперсия погрешности характеризует мощность этой помехи. Как показал В. И. Сифоров, при ограниченном спектре флуктуации a(t) и достаточно узкополосном измери­тельном канале , искажения рабочего сигнала определя­ются в основном аддитивными помехами и слабо зависят от флуктуации параметров канала радиосвязи.

5.2.3. МЕТОД БОРЬБЫ С ЭХО-СИГНАЛАМИ

Механизм образования эхо-сигналов иллюстрируется рис. 5.2. Эхо-сигналами называются такие вторичные сигналы, которые запаздывают в точке приема относительно прямого сигнала на время, соизмеримое с длительностью элемента сигнала или больше него.

Эхо, обусловленное многолучевым распространением радио­волн, принято называть ближним. Оно наблюдается на трассах протяженностью 1500—8000 км. Запаздывание вторичного луча при этом может достигать единиц миллисекунд.

На более протяженных трассах иногда наблюдается так назы­ваемое дальнее (кругосветное) эхо. Оно обусловлено тем, что в точку приема кроме прямого луча приходят радиоволны, рас­пространяющиеся по дуге большого круга, но в обратном на­правлении (обратное эхо), а также радиоволны, обошедшие один или несколько раз Землю в том же направлении, что и прямой луч (прямое эхо). Запаздывание эхо-сигнала может дос­тигать 1,3 с.

Интенсивность прямого сигнала обычно на 10—40 дБ превы­шает уровень эхо-сигнала, однако влияние последних усиливается замираниями. В условиях замираний эхо-сигналы вызывают сильные переменные преобладания, слияние и удвоение числа элементарных посылок, а иногда и повторение целых кодограмм, что существенно снижает помехоустойчивость и достоверность приема при данной пропускной способности.

Экспериментально установлено, что прямое кругосветное эхо практически не возникает при использовании для связи рабочих частот вне диапазона 12—15 МГц (особенно в ночные часы ле­том). Возникновение обратного кругосветного эха исключается выбором рабочих частот вне диапазона 15—25 МГц (особенно в дневное время осенью, зимой и весной) и применением направ­ленных антенн[7].

Для борьбы с ближним эхом используется метод обратной (инверсной) ионосферы. Идея метода состоит в том, что в прием­ном устройстве (рис. 5.3) на линии задержки и в усилителях У искусственно создается многолучевой тракт, действие которого, как будет показано ниже, в определенной мере является обратным многолучевости, создаваемой ионосферой.

Если в точку приема приходят прямой и задержанный лучи, сигнал на выходе приемника (рис. 5.4, а) представляет собой сумму прямого сигнала и задержанного на время эхо-сигнала , имеющего относительную интенсивность

Дата добавления: 2019-07-15 ; просмотров: 656 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник