Финк М. Теория передачи дискретных сообщений (1970) (1151862), страница 56
Текст из файла (страница 56)
В частности, в средневолновом и в нижнем участке коротковолнового диапазона при отражении волн от ионосферы часто вы- )и 2н полняется условие йГт« —,что н юш определяет квазирелеевский характер замираний, без гипотезы о на- личии отдельного «регулярного» лу- рнс Э4 Разаоженне ча. Впрочем, в некоторых случаях, козффнннента ~~ередараспределение (5.4) обязано своим чн на сннфазную н происхождением прямому прохож- к""р'турную состое. дению луча, например ндоль по- з нюшке. верхности земли, наряду с приходом диффузных отраженных лучей. Очевидно, что распределение (5.3) является частным случаем (5.4), когда Р,=о. Согласно эксплуатационным данным [2) н диапазонах средних и коротких волн релеевские и квазирелеевские замирания встречаются примерно одинаково часто.
В ультракоротковолновом диапазоне при дальнейшем ионосферном или тропосферном распространении преобладают релеевские замирания, при ближнем распространении — квазирелеевские с резко выраженной регулярной составляющей. При связи с помощью отражения ультракоротких ноля от метеорных следов регулярная составляющая также играет основную роль. Однако в этом случае распределение вероятностей ц нельзя считать квазирелеевским, поскольку здесь на явление интерференции накладываются более сложные явления, свя- занные с процессами рекомбинации и рассеяния ионов метеорного следа.
Наряду с общими замираниями часто приходится встречаться с сслектнвпыми замираниями, когда условие Ыг (~ 1 « — —, не выполняется. Обычно такие замирания свндетель. / При этом большей частью по каждому пз таких путей приходит ие простой луч, а луч, состоящий из болыпого числа отдельных составлягощих, таких, как показано на рнс.
5.1. Поэтому каждый из приходящих лучей, претерпевших различные отражения, также подвержен замираниям. Прн селективных замираниях сдвиги фаз фж различны при различных индексах й. Поэтому а, н з (1) = — ~ сх Хл 1с соз Жал„1+<рх+феа)+п (1) = — '- а-и г-! а, и са хл [ с сох фоа сох(йы /+'Ра) — Рсх(пфсаз(п (Ь „1+ а.—.-а, 1=! +фа))+г1 (1) =- ~~~ схрасоз(йо1+ фа+ Оа)+и(/1, (55) Рис.
5.5. Возникновение сехективных замираний прн от- ражении от различных слоев ионосферы. ствуют о том, что к приемному устройству проходяг лучи, отразившиеся от дслеко отстоящих областей ионосферы (или тропосферы). Так, например, при коротко- Рис. 5.6 Возникновение селективных замираний при многократных отражениях. волновой связи к приемной антенне могут приходить лучи, отраженные от следов Е и Гз ионосферы (рис. 5.5), или лучи, претерпевшие различное число отражений (рис. 5.6), и т. д. 334 где // в /н х 2 ра=- ~/ ~ » р соэфга ~ +~ хз рсз1пфга~; г=ч г =-! / а / и Оа=-агс1К ~ х' р,зпфсх( х р.тссвфсх .
л=! с=-1 Таким образом, при селективных замираниях каждой из частотных составляющих сигнала соответствует свой случайный коэффициент передачи ра и свой сдвиг фазы Ох. Конечно, величины 1ра при различных ину1ексах/т коррелированы между собой. Это следует из того, что к выражения для рх входят одинаковгяе коэффициенты рь То же относится к величинам Оа. Эта корреляция тем больше, чем меныпе разность между частотами составляющих (нли между индексами й) и чем меньше разности хода лучей /г/;.
Что же касается одномерных распределений вероятностей рх н Ом то онн, очевидно, такие же, как и при общих релеевскнх замираниях. Заметим, что прн одних и тех же условиях распространения замирания могут проявляться как общие, если полоса частот сигнала мала, и как селективные, если сигнал широкополосный. Прн узкополосных сигналах, когда разность /сз — /т, мала, условие (5.!а) нарушается, если 335 значения М; сопоставимы с Т.
В этих случаях помимо селектнвных замираний наблюдается связанное с ними явление, заключающееся в том, что отдельные элементы сигнала в лучах, пришедших различными путями, взаимно перекрываются (явление эхо-сигналов). Селективные замирания и эхо-сигиалы будут рассмотрены в гл. 7. к Если бы величины М» оставались постоянными, о оэффициент передачи р и сдвиг фазы 0 были бы слуто чайными, по постоянными для данного канала. В действительности условия отражения или рассеяния волн в ионосфере или тропосфере непрерывно изменяются. Поэтому р и 0 являются случайными процессами.
Изменения [о и 0 во времени можно характеризовать коэффициентом корреляции Щ, который зависит от физических процессов в ионосфере (тропосфере) и может быть опрецелен только экспериментально. Будем рассматривать разделено синфазную !о„,а и квадратурную [о, составляющие флюктуирующей части коэффициента передачи, определенные выше (рис. 5.4). Очевидно, что [о,ф(») и [о,(») представляют собой нормальные случайные процессы с одинаковыми распределениями вероятности, которые в большинстве задач можно считать сташюнарными. Они имеют одинаковые коэффициенты корреляции: )((,) Р»Ф(~)Р'.».(»+») в (д)!» (1+'») [»;ф »'»» (!! р* (Ф+»! $»» (бо»»» (» +») и 4 Здесь, учтено, что м = [», сд (5.6а) Как известно, !4(т) является четной, а Я (т) — нечетной функцией ».
В частности, Й (О) †.- О. Обозначим 7о' (т) =- !о' (т) -+ !о". (т). Тогда коэффициент корреляции )(ь(т) всей флюктуирующей части коэффици- 336 где черта обозначает статистическое усреднение. Коэффициент взаимной корреляции между [о,ф и р, обозначим (о' (»): передачи связан с»о»„(т) соотношением (см. (1), форм ») %"Ч [(2п — 3!Н!» и 4»(т)=4(4 -„! ~»оа(»)+ ~~ 2» -»(л[!» ко (») . (5.66) таточиой для инженерных расчетов точностью при 1 можно полагать ~Ф(~) оа (") ~о (~)+'~ (")* и больших (близких к единице) значениях !7» 1 2 )!ь= 1 — — [1 — Й (т)). 4 — я о ольшинство авторов предлагает для коэффициента еляции )г(т) при интерференционных замираниях ближенные формулы (5.6в) Я„( ) =.
ехр — „), 2»д! »о», (т) =- ехр ~ — -'- — !. !»[о Ъ (5.6г) личина тд характеризует скорость замираний. В частсти, при т=тд имеем соответственно по формулам бв) и (5,6г) )г(тд) = е ~ или Лф(тд) =е-'. Поэтому тд то называют временем корреляции, или средним пеодом замираний. По экспериментальным данным для осферной коротковолновой радиосвязи величина тд инимает значения от 0,1 сея (при очень длинных трас) до 2 сея (при сравнительно коротких трассах) 3, 4, 51 Для других каналов значения тд могут сущевенно отличаться от приведенных величин.
Для исследования условий передачи сигналов в канас замираниями важно не абсолютное значение време- корреляции замираний, а соотношение между скоростью замираний н скоростью передачи. Будем называть замирания медленными, если тд)>Т, где Т вЂ” длительность элемента сигнала, и быстрыми если тд одного порядка с Т или меньше Т. В предельном случае, когдч Т вЂ” -»О, можно считать, что значения [о, и р» совер- 22 †24 шенио не изменяются на протяжении одного или даже нескольких элементов сигнала. В этих условиях флюктуации коэффициента передачи будем называть замираниями с нулевой скоростью "'.
В поданляющем большинстве каналов, используемых в настоящее время для передачи дискретных сообщений, имеют место медленные замирания, которые часто можно с хорошим приближением рассматривать как замирания с нулевой скоростью. Все же в ряде случаев, я частности в космической радиосвязи и в некоторых каналах радиосвязи с тропосферным рассеянием, приходится встречаться и с быстрыми замираниями.
Следует пом. нить, что скорость замираний определяется относительно длительности элемента сигнала Т, поэтому одна и та же физическая линия связи может характеризоваться медленными замираниями, если передаются сигналы с малым Т, и быстрыми. если Т велико. Как показывает опыт, в диапазоне коротких волн преобладают селективные замирания, если полоса частот сигнала шире, чем несколько сотен герц. При более узкополосных сигналах селективный характер замираний не проявляется и в большинстве случаев в этих условиях можно рассматривать замирания как общие. Общие замирания часто встречаются также при тропосферном рассеянии.
Заметим, что характер замираний сигнала на входе приемника зависит от диаграммы направленности приемной антенны. При узкой диаграмме направленности количество принимаемых лучей уменьшается, причем принимаются главным образом лучи с малой разностью хода Мь Поэтому в одних н тех же условиях распространения сигнал, принятый на ненаправленную антенну, может иметь, например, селективные релеевские замирания, а принятый на узконаправленную антенну — общие квазирелеевские замирания.
Интерференционные явления не являются единственной причиной изменения интенсивности принимаемых й',:. 1 * Г1риаедепная здесь классификация замираний по скорости не является общепринятой. В частности, она отличается о! терминологии, применявшейся н 1-м издании данной книги и а работе [т), где оод медленными замираниями понимались те, которые сейчас мы назыааем замираниями с нулевой скоростью, а быстрые замирания (а смысле тс(7) вообще нс рассматрнаались. ззз сигналов. Ряд других причин, например изменения ве личины поглощения в ионосфере, изменения тропосферных градиентов температуры и т. д., вызывает относительно медленные (часовые, суточные) колебания коэффициента передачи.
Эти колебания иногда называют абсорбционными замираниями. Их влияние на связь сводится к тому, что одця сообщения принимаются в лучших условиях, а другие — в худших. Обычно эти изменения коэффициента передачи (усредненного за время порядка одного часа) характеризуются нормально-логарифмическим распределением вероятностей. Характеристика замираний в радиоканалах была бы неполной, если не упомянуть о поляризации принимаемой волны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
