Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами (2002) (1151874), страница 37
Текст из файла (страница 37)
На закрытых трассах множитель ослабления зависит от формы и размероа препятствия, которые принято оценивать с помощью параметра препятствия р, характеризующего радиус кривизны препятствия р. При И=0 трассу называют касательной. Поле в точке приема на такой трассе создает огибающая препятствие (дифрагирующая) волна. Дифрагис рующая вокруг сферического препятствия (р -+ О) волна практически на всем пути распространяется в непосредственной близости от земной поверхности (рис.
6.2,а). Поглощение энергии волны будет значительно больше, чем для волны, огибающей клиновидное препятствие (рис.6.2,б). В зтом случае р -+ э. Поэтому и значения множителя ослабления для таких трасс будут отличаться друг от друга. Для реальных препятствий 0 <и < э. Множитель ослабления на закрытых трассах определяется дифракционной формулой: (6.5) кд " ~'об -)Чс ) )Ю где и, — множитель ослабления на касательной трассе. дБ (рис. 6.3). ГраФик для определения множителя ослабления на реальных трассах приведен на рис.
6.4. 0 1 2 3 4 5 Рис. 6.3, Множитель ослаблгния на касательной трассе -20 % ° А 204 1КРЫтЫЕ ! 1 -10'— -Зо ' -40-' -50' 5 — 4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Р(д) Рис. 5.4. Множитель ослабления на реальных трассах б.2. Основные характеристики радиоканала в системах подвижной связи Рассмотрим прием немодулированного гармонического колебания. Схема рассматриваемой модели приведена на рис, 6.5. Плоскость ХУ расположена горизонтально.
Абонентская станция движется вдоль оси Х со скоростью К,о Волна Р, принимаемая на АС, приходит под углом ая. При движении АС возникает доплеровский сдвиг частоты несуЩвй Лгзр = РААС Сезар, ГДЕ вОЛнОвОЕ ЧИСЛО Передавалось гармоническое колебание, но на АС будет принят сигнал, который имеет случайные АМ и ФМ. Его эФф.
ктиеная полоса частот П = 2мхо„„„= 25 У,,о Рис. 6.5. Пространственная модель приема немодулированного гармонического колебания хс у„ 20о Спектральная плотность мощности сигнала на входе приемника определяется рядом факторов, в том числе и диаграммой направленно~и антенны (ДНА). Если передавать волны с вертикальной поляризацией, то можно выбрать антенны, которые не вносят искажений в структуру поля. В атом случае вектор злектрического поля направлен по оси Е и сигнал будет приниматься без искажейий вертикальной штыревой антенной АС. Петлеобразные антенны, ориентированные пс оси Х или по оси У, можно использовать дпя приема магнитных компонентов поля.
Типовой вариант, принятый на практике, — зто вертикально-поляризованные волны и антенна — еертимгпьный вибратор. Общие характеристики замираний. В системах подвижной радиосвязи обычно БС можно рассматривать как станцию с высокоподнятой антенной, в та время как антенна АС находится на уровне городской застройки.
В городе практичеаги нет прямой видимости между БС и АС. Принимаемый на АС сигнал з(Г) = щ)е' ~1 ', (6.7) где У.,'!) — его огибающая и 1'(() — фаза. Типичная осцилограмма принимаемого сигнала приведена на рис. 6.6. Наблюдаются глубо«ив замирания и квазипериодический характер минимумов. Принимаемый сигнал зьвисит как от времени ((), гак и от местоположения АС (!).
Поэтому использована двойная ось абсцисс. При движении АС пространственные замирания сигнала воспринимаются как временные. Для характеристики сигнала часто используется понятие «масштаб замираний» вЂ” расстояние по трасса между миниглумами (или максимумами) огибающей сигнала.
Сигнал (6.7) в точке приема претерпевает быстрые замирания (БЗ) и медленные замирания (глЗ). Причина БЗ вЂ” многопучевая структура сигнала и интерференция лучей, причина 63 — затенение пеевой полузоны Френеля радиосигнала на трассе зз сч — особенностей рельефа и городской застройки. На основании результатов измерений уровня сигнала для несущих с частотами от 50 до 11 200 Мгц в литературе ,'1 — 4) сделаны следующие выводы относительно многолучевой структуры сигнала: ° Поле в любой точке создают несколько горизонтально перемещающихся плоских волн со случайными амплитудами и углами прихода; электромагнитное поле есть результат интерференции большого числа плоских волн, при атом его лучевая структура хотя и случайна, но сохраняется неизменной, и пюбыв направления прихода волн в горизонтальной ппсскости равновероятны.
ир) пБ эо о -зоо гс * 08 л=озз эо 2О ггл Рис. 6.6. Осциллограмма сигнала, принимаемого АС ° Плоские волны поступают от стационарных рассеивателей, главным образом от окружающих зданий. ° Отраженные волны статистически независимы. Напряженность поля, создаваемая в каждой точке наблюдения отраженной волной, зависит от многих характеристик отражающей поверхности, таких как ее форма и электрические свойства, неоднородность поверхности, ориентация в пространстве и др. Эти характеристики принимают случайные значения. Поэтому напряженность поля в точке наблюдения рассматривается как случайная комплексная величина, распределение которой близко к нормальному закону. Распределение огибающей такого сигнала подчиняется закону Релея.
Таким образом, справедливы следующие предположения о параметрах многолучевого сигнала: распределение огибающей сиг нала подчиняется закону Релея; фазы отраженных волн равномерно распределены'на интервале 0...2к; амплитуды и фазы отраженных волн статистически независимы. Полагая, что сигнал (6.7) претерпевает быстрые и медленные замирания, представим его огибаюшую (Г(Г) = (Г,„(Г) Эгз(Г). (6.8) где Ц„(() — медленная огибающая сигнала, которая меняется ло закону медленных замираний; Уб(г) — множитель ослабления БЗ. Переходя к уровням, вместо (6.8) запишем (6 о) и(ГЭ = ии(г)+ уб(г) ии(Г) = 20 Эийи(П.
(6Л 0) В точке приема при усреднении сигнала по быстрым замираниям находим по (6.8) дпя определенного момента времени /1 медленную огибающую сигнала л-г где 2Т вЂ” интервал усреднения по времени, определяемый как интервал, на котором наблюдается от 40 до 80 случаев глубоких замираний. Величина (6.11) получила еще одно название: «локальное среднее по времениж Поскольку МЗ учитывают тот цзакт, что огибающая сигнала в точке приема существенно зависит от местоположения АС, определяют усреднением сигнала ло оси расстояний (см. рис.
6.6) локальное среднее по местоположению: ( 6.12) где 2/. = 40/. — интервал усреднения по местоположению. Характерный масштаб БЗ Мвз =(05...3)>, ипи /Ивз = 20...100 см на частоте 900 МГц (). = 33,3 см). На интервале усреднения по местоположению наблюдается до 80 случаев глубоких быстрых замираний: 2/ = 402 = 40Мвз /(05...3) = (80...13)Ивз. Представим медленную огибающую из (6.10): в (Г)г-и +«„(/), (6.13) и (/) — множитель ослабления МЗ; ии — медианное значение огибающей, которое получают как результат усреднения по быстрым и медгенным замираниям; и также называют «долгосрочная медиана» Функции и (Ц и ие(Ц показаны на рис. 6.7. Первая спределяет медленные изменения уровня сигнала во времени относительно медианного уровня ими, вторая — быстрые колебания уровня сигнала относительно к,„(().
По определению медианное значение может превышаться в течение 50 % времени наблюдения Нормированное медианное значение и„(50%) =-0 дЕ(см харис 6.6), Природа БЗ и МЗ различна и их влияние принято рассматривать раздельно. При атом полагают, что МЗ возникают толью из-за изменения местоположения АС. В таком случае и (г) = и (!) и вместо (6.13) можно записать медленную огибающую сигнала в виде (6.14) и,„(г,!) = и,„гт(г,50%, 50%) + н„(!), где г — расстояние между БС и АС; и ~т(г,50%, 50%) = и — усредненное медианное значение уровня огибающей, ожидаемое в 50 % точек на расстоянии г от БС (усреднение по местоположению (.
= 50 %) и в течение 50 % времени наблюдения (медиана по времени Т = 50 %). В результате, принимая во внимание (6.13) и (6.14), вместо (6.9) получаем на расстоянии г от БС уровень огибающей сигнала (6.15) и(г1 Г) = и тт(г50%, 50 /о)+н,Я+ не(Г) . В соответствии с (6.15) запишем уровень мощности на входе приемника АС, превышаемый в (. % точек, расположенных на расстоянии г от БС, и в течение Т% времени наблюдения (6 16) ро (г 1, Т) = ркт (г 50%, 50%)+ ЛАЦ ) + Ао(Т), где рмст(г,50%, 50%) = ри — усредненное медианное значение уровня мощности, ожидаемое в 50 % точек, расположенных на расстоянии г от БС, и в течение 50% времени наблюдения; Ар(!) и Лр(Т) — отклонение значения уровня мощности от усрерченного медианного значения в заданном проценте точек приема (~) и для заданного процента времени наблюдения (Т) соответственно.
Статистические характеристики быстрых замираний. Напомним, что причина БЗ вЂ” интерференция горизонтально перемещающихся плоских волн со случайными амплитудами и Фазами "м(0 Рис 6.?. К пояснению множителей ослабление 63 и МЗ ()= х (6,17) где случайная величина х — огибающая сигнала, приходящего на АС; ом — дисперсия квадратурных составляккцих напряженности 2 поля; 2аб = р — средняя мощность сигнала.
Поскольку рассматриваются только БЗ, то в (6.12) переменная х = кв(Г) и средняя мощность сигнала нормированы, так что р = 2о~~ = 1. При замираниях огибающей сигнала по закону Релея интегральная функция распределения огибающей ( д2 И(х к М) = 1- ех 2п (6,18) а интегральная функция распределения мощности сигнала уу(у < Р; =1-ехр(-РГР), где Р— текущее значение мощности сигнала. Среди статистических характеристик второго порядка интерес представляют: среднее число пересечений заданного уровня в единицу времени и средняя длительность замираний. Среднее число пересечений заданного уровня в единицу време.,и зависит от скорости движения АС. Воспользуемся графиком множителя ослаоления БЗ (рис.
6.8) и введем случайчую функцию з(() =- ие(() . йт) Рис. 8.8 К спредепенпо числа пересечений уровня 210 Радиус района активных замираний составляет около 100 7. Это означает, что в создании отраженных сигналов на входе приемника АС активно участвуют только сигналы, отраженные от зданий, расположенных в радиусе Гг, =1001 =100.0,33 =33 м при 1 = 900 МГц. Центром района активных замираний является АС и этот район перемещается вместе с АС. Плотность распределения БЗ подчиняется закону Релея.
Д)1я определения среднего числа пересечений заданного уровня Е с)1Учайной фУнкцией 2(1) вычислЯетсЯ ее пРоизводнаЯ б2 = кУ2/т. где величины о2; т показаны на рис. 6.8. При вычислениях функция 2(() предполагается стационарной и определяется совместная йлотность распределения функции 2(1) и ее производной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
