Скляр Б. Цифровая связь (2003) (1151859), страница 227

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 227)

Более подходящим параметром является разброс задержек, который чаше всего описывается через среднеквадратическое значение и называется среднеквадратическим разбросом задержек. (15.17) Здесь т — это средняя избыточная задержка, (г) — квадрат среднего, т~ — второй момент, а и, — квадратный корень второго центрального момента 5(т) [1). Не сушествует универсального соотношения между полосой когерентности и разбросом задержек. Однако, используя метод Фурье-преобразований и измерив дисперсию реальных сигналов в различных каналах, можно получить полезную аппроксимацию.

В настояшее время разработано несколько приблизительных соотношений. Если полоса когерентности определена как интервал частот, в пределах которого комплексная частотная передаточная функция канала имеет корреляцию не менее 0,9, то полосу когерентности можно приблизительно записать в следующем виде 116). 1 50с (15.18) Для мобильной радиосвязи в качестве подходяшей модели описания распространения в городской среде обычно берут совокупность рассеиваюших элементов, е78 Глава 15. Каналы с замираниями Полностью аналогичное описание дисперсии сигнала можно привести и в частотной области.

На рис. 15.8, б можно видеть функцию ))1(з()~, обозначенную как корреляционная функция разнесения частоты; это Фурье-образ 5(т). Функция А(р() представляет корреляцию между реакциями канала на два сигнала как функцию разности частот этих сигналов. Ее можно рассматривать так, как частотную передаточную функцию канала. Следовательно, расширение сигнала во времени можно рассматривать как следствие процесса фильтрации.

Зная 80)у), можно определить, какова корреляция между полученными сигналами, разнесенными по частоте на ф'=~ -6. Функцию ЯЩ можно измерить, передавая пару синусоид, разнесеннгях по частоте на г1г", изучая взаимную корреляцию спектров двух полученных сигналов и повторяя этот процесс многократно посредством увеличения Д( Таким образом, измерение л(Л() можно проводить с помощью синусоид, смешаюшихся по частоте вдоль интересующей полосы (широкополосный сигнал). полоса когеренл1ностя (сойегепсе ЬапбегбгЬ) ф является статистической мерой диапазона частот, по которому канал пропускает все спектральные компоненты с приблизительно равным коэффициентом усиления и линейным изменением фазы. Таким образом, полоса когерентности представляет диапазон частот, в пределах которого частотные компоненты сигнала имеют большую вероятность амплитудной корреляции.

Иными словами, на все спектральные компоненты этого диапазона канал влияет одинаково, например, проявляя или не проявляя замирание. Следует отметить, что у; и т„взаимосвязаны (с точностью до постоянного множителя). Можно сказать, что приблизительно имеющих радиальное равномерное распределение, равные коэффициенты отражения, но независимые случайные фазовые углы отражения [17,!8). Зту модель называют моделью канала с плотным раэмещелием рассеивающих элементов.

При ее использовании полоса когерентности частот определяется подобным образом [17[: интервал частот, в пределах которого комплексная частотная передаточная функция канала имеет корреляцию не менее 0,5. 0,276 Уо =— о, (15.19) При изучении ионосферных эффектов часто используют следующее определение [19[: 1 2ко (15.20) Более распространенным приближением для Де соответствующим определению, где корреляция должна быль не меньше 0,5, является следующее [![: 1 Хо " 5о, (15.21) Разброс задержек и полоса когерентности связаны с характеристиками многолучевого распространения в канале и отличаются для разных путей распространения (городская черта, пригород, холмистая местность, помещения и т.д.).

Важно отмстить, что параметры в уравнении (15.21) не зависят от скорости передачи сигналов. Скорость передачи влияет только на ширину полосы процускания, И'. 15.3.2.1. Категории ухудшения качества передачи вследствие расширения сигнала во времени, рассматриваемого в частотной области Канал называется частотно-селективным ((гейцепсу-зе!есг1те), если Д < УТ, = И', где скорость передачи символов 11Т, номинально берется равной скорости передачи сигналов или ширине полосы частот сигнала И'.

На практике И' может отличаться от УТ, из-за системной фильтрации или выбора типа модуляции данных (например, ЯРБК, МБК, расширение спектра и т.д.) [20[. Частотно-селективное замирание проявляется тогда, когда канал неодинаково влияет на разные спектральные компоненты сигнала.

Некоторые спектральные компоненты сигнала, не входящие в полосу когерентности, будут подвергаться различному (и независимому) воздействию, в отличие от тех компонентов, которгяе приходятся на полосу когерентности. На рис. 15.9 приведено три примера. В каждом из них показана зависимость спектральной плотности от частоты переданного сигнала, имеющего полосу И' Гц. На графике (рис.

15.9, а) на сигнал наложена частотная передаточная функция частотно-селективного канала (Д~< !У). На рис. 15.9, а показано, что различные спектральные компоненты переданного сигнала будут подвергаться различному воздействию. Частотно-неселективное, или амплитудное, ухудшение характеристик происходит тогда, когда Д> И'. Следовательно, все спектральные компоненты сигнала будут подвергаться одинаковому воздействию со стороны канала (например, замирать или не замирать).

Это показано на рис. 15.9, б, где изображена спектральная плотность того же переданного сигнала, имеющего полосу И' Гц. Иг переданного сигнвлв Спектральная плотность Канальная функция передачи частоты Частота в)Типичный случай частотно-селвкгивногозамирания(уе < (Е) Канальная функция передачи частоты Спектральная плотносп б) Типичный случай амплитудного замирания (Го > Иг) Иг переданного сигнала Спе«трельная плотность Квнвльнвя функция передачи чвототы в) Нуль канальной функции передачи частоты попвдвет нв центр полосы сигнала (Го > Иг) Рис.

15.9. Сеять между частотной передаточной функцией канала и переданным сигиаедн с тыосой В' (15.22) Следовательно, полоса когерентности То устанавливает верхний предел скорости передачи, которую можно использовать, не включая в приемник эквалайзер. На рис. 15.9, б показано обычное графическое представление амплитудного замирания, когда Д> И' (или Т„< Т,).

Однако если мобильный радиоприемник изменит свое местонахождение, некоторое время получаемый сигнал будет подвергаться частотноселективному искажению, несмотря на то что ~;> И'. Соответствующая иллюстрация Глава 15. Каналы с замиоаниями Однако на этот сигнал теперь наложена частотная передаточная функция канала с амплитудным замиранием (5~ > )У).

Из рис. 15.9, б видно, что воздействие на все спектральные компоненты будет приблизительно равным. Амплитудное замирание не привносит искажений, связанных с внесенной каналом 151, однако все же стоит ожидать ухудшения характеристик сигнала, выражающегося в уменьшении Б(«(««. Чтобы избежать искажения вследствие внесенной каналом 1Б1, необходимо, чтобы канал проявлял амплитудное замирание. Зто происходит при следующем условии: приведена на рис. 15.9, в, где нуль частотной передаточной функции канала находится около середины полосы спектральной плотности переданного сигнала.

Когда это происходит, видеоимпульс может искажаться собственными смещенными низкочастотными компонентами. Одним из последствий этого является отсутствие надежного максимума импульса, составляющего основу синхронизации или предназначенного для выборки фазы несущей, переносимой импульсом [17). Таким образом, хотя канал (на основе среднеквадратических соотношений) отнесен к каналам с амплитудным замиранием, он может периодически проявлять и частотно-селективное замирание. Стоит отметить, гго канал мобильной радиосвязи, классифицированный как канал с амплитудным замиранием, не может все время проявлять амплитудное замирание.

Когда /а становится намного больше И' (или Т становится намного меньше Т,), все меньший интервал времени реализуется состояние, показанное на рис. 15.9, в. Очевидно, что замирание на рис. 15.9, а не зависит от места в полосе часгот сигнала, так что частотно-селективное замирание происходит не эпизодически, а все время.

15.3.3. Примеры амплитудного и частотно-селектианого замирания На рис. 15. !О показано несколько примеров амплитудного и частотно-селективного замирания для систем со спектром, расширенным методом прямой последовательности (г!пеон юйиепсе зргеаг)-зресгппп — ОЯ/88) [!9, 20). На этом рисунке изображены три графика зависимости выхода коррелятора псевдослучайного (рзеидопойе — РХ) кода от задержки как функции времени (времени передачи или наблюдения).

Каждый график зависимости амплитуды от задержки подобен зависимости 5(т) от т, показанной на рис. 15.8, а. Ключевое различие состоит в том, что амплитуды, показанные на рис. 15.10, представляют выход коррелятора; следовательно, форма сигнала является функцией импульсной характеристики не только канала, но и коррелятора. Задержка выражена в единицах длительности элементарных сигналов, где элементарный сипая (с(нр) определяется как минимальный (по длительности) операционный блок системы расширенного спектра. На каждом графике время наблюдения отложено на оси, перпендикулярной плоскости зависимости амплитуды от задержки. Рис.

15.10 составлен по данным канала связи спутник-земля, проявляющего сцинтилляцию вследствие атмосферных помех. В то же время рис. 15.10 является полезной иллюстрацией трех различных состояний канала, которые могут быть применены для мобильной радиосвязи.

Как показано на рисунке, на мобильный радиоприемник, движущийся вдоль оси времени наблюдения, влияют изменения профиля многолучевого распространения вдоль маршрута распрсстранения. Ось времени наблюдения програауирована в единицах элементарных сигналов. На рис. 15.!О, а дисперсия сигнала (один пик отраженного сипгала) пропорциональна длительности элементарного сигнала Т„,. В типичной системе ОБ/ЯБ, ширина полосы сигнала расширенного спектра приблизительно равна НТе, таким образом, нормированная полоса когерентности /аТ,.„на рис. 15.10, а приблизительно равна единице, из чего следует, что ширина полосы когерентности приблизительно равна ширине полосы расширенного спектра.

Это характерно для канала, который можно назвать частотно-неселективным, или слабо частотно-селективным. На рис. 15.!О„б, где/аТа=025, дисперсия сигнала выражена более резко. Существует явно выраженная интерференция между элементарными сигналами, возникающая вследствие того, что ширина полосы когерентности составляет приблизительно 25 процентов от ширины полосы расширенного спектра На рис. 15.!О, в, где /аТь — — 0 1, лнсперсия сигнала выражена еше более явно; интерференция между элементарными сигналами возросла вследствие того, что ширина полосы когерентности составляет 981 15.3.

Характеристики

Список файлов книги