Ипатов В. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов (2007) (1151883), страница 25

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

Текст из файла (страница 25)

Электромагнитная совместимость Проблема электромагнитной совместимости (ЭМС) является одной нз наиболее животрепещущих для современных беспроводных технологий. ЭМС подразумевает бесконфликтное сосуществование различных систем в эфире, несмотря на то, что каждая из них принимает не только свой собственный сигнал, но и сигналы остальных систем. Понятно, что полностью исключить взаимное влияние систем, функционирующих одновременно в относительно малой пространственной зоне, невозможно в принципе.

Любая активная, т. е. излучающая электромагнитные волны, система с неизбежностью воздействует на соседние, и в задачу системного разработчика входит минимизация потенциального вреда от подобного воздействия. В усилиях по обеспечению ЭМС принимают участие две стороны. Первая из ннх, назовем ее «излучающей», старается минимизировать возможный вред от излучаемой ею энергии, наносимый соседним, условно называемым «принимающими», системам (151.

К этому подталкивает не только этическая мотивация, но и строгая регламентация, за соблюдением которой внимательно следят интернациональные и региональные службы, уполномоченные налагать соответствующие санкции. Любая из систем второй, принимающей стороны также предпринимает собственные меры, нацеленные на нейтрализацию чужих сигналов, попадающих в ее приемник. К числу традиционных способов обеспечения ЭМС относятся детальное частотное планирование под контролем национальных и международ- »». »«ф р» р»» б» д . 1Д27» ных инстанций, использование узконаправленных антенн, улучшение избирательности радиочастотных трактов приемников и др.

Приведенные ниже простые рассуждения показывают, что применение широкополосных сигналов может быть также внесено в этот список. В части излучающей системы следующая логика представляется оправданной. Поскольку существует возможность сделать сигнал практически незаметным даже для специальных приемников радиомониторинга за счет усложнения закона модуляции (см. 2 3.2), т.е.

расширения спектра, подобный сигнал тем более не окажет вредного влияния на обычную принимающую систему, работающую в том же диапазоне. Задача состоит лишь в выборе такого частотно-временного произведения И'Т, которое позволило бы удержать спектральную плотность мощности на входе принимающей системы ниже заданного порога. Как самое грубое приближение примем за «достаточпо низкий» уровень в 7 дБ по отношению к тепловому шуму: 7»'»/Хв < 0,2.

Подстановка Х» = Р/И' = Е/И'Т в последнее соотношение приводит к критерию ЭМС Е/И'Тг1в < 0,2 или »72/И'Т < 0,4, где снова целевой параметр определен в терминах отношения сигнал-шум «своего» приемника»7 и выигрыша от обработки И»Т. 2 Если бы, например, отношение сигнал — шум излучающей системы в точке расположения принимающей системы было 20 дБ, то величину И'Т > 250 можно было бы считать удовлетворительной в смысле ЭМС. В реальном проектировании подобные оценки должны координироваться с дальностью, так чтобы вокруг излучающей системы можно было очертить зону, вне которой переданный сигнал практически бн«вреден для других систем [16). С позиций принимающей системы любой сигнал, пришедший от сторонней излучающей, может трактоваться как узкополосная или широкополосная помеха, и все аргументы в пользу широкополосности в борьбе с помехами (см. 2 3.1) дословно приложимы и к рассматриваемой задаче.

Тем самым, широкополосная технология оказывается одним из действенных средств обеспечения ЭМС. 3.5. Эффекты распространения радиоволн в беспроводных системах Для продолжения ознакомления с преимуществами широкополосной философии нам понадобятся некоторые сведения об эффектах распространения электромагнитных волн в беспроводных каналах. Прежде всего, ключевым параметром, влияющим на качество приема, является интенсивность сигнала, или — эквивалентно — отношение сигнал — шум.

Понятно, что энергия или мощность сигнала во всех предшествующих фор- ~~( 126 Глава а. Преимущества широкополосной передачи 3.5.1. Распространение в свободном пространстве Начнем с идеализированной модели распространения в свободном пространстве (см. рис. 3.8), где отсутствуют препятствия между передающей и приемной антеннами, и излученная волна распространяется по единственно возможному пути, называемому линией прямой видимости (ЛПВ). Обозначим расстояние между пе( о редатчиком и приемником как Х1. Еслпв ли бы передающая антенна была всеПередающая Приемная антена направленной (изотропной), излученная ею мощность Рв распределялась бы равномерно по внутренней поверхности сферы радиуса Р, причем на каждую единицу площади пришлась бы ее часть, равная Р~(4яРз.

Тогда бы приемная антенна эффективной площади А, улавливала мощность Р, = Р,Ат(4яХЛэ. При направленной же передающей антенне в сторону приемной антенны излучается мощность, в Ст раз превосходящая изотропную, где Ст является ноэ44ициентом усиленил передающей антенны. При этом принятая мощность также увеличивается в 0~ раз. Для представления принятой мощности в симметричной форме воспользуемся зависимостью между А и коэффициентом усиления приемной антенны Ст = 4яА,/Л~„где Лм — длина волны. В результате приходим к формуле Фрииза для свободного пространства (4] 2 Рт = Р~ФЛт показывающей, что ослабление мощности сигнала вдоль линии прямой антена (3.10) мулах для вероятности ошибки, дисперсии оценки и т.

п., характеризуют уровень сигнала на входе приемника. Следовательно, критически важно располагать возможностью предсказания интенсивности сигнала в некоторой точке пространства, удаленной от передающей антенны, принимая в расчет эффекты, сопровождающие распространение электромагнитной волны.

Проблемы, связанные с распространением волн в физических средах, достаточно сложны и нередко с трудом поддаются теоретическому анализу. Имеет место большое разнообразие факторов, вызывающих как детерминированное, так и случайное ослабление сигнала, достигающего приемной стороны. Как результат их воздействия принимаемый сигнал искажается не только аддитнвным шумом (АБГШ), но и мультинлинативной помехой, название которой вытекает из того факта, что она меняет интенсивность сигнала, т. е.

перемножается с его амплитудой. видимости в свободном пространстве обратно пропорционально квадрату расстояния. Модель (3.10) можно непосредственно использовать в расчетах линий связи, где окружающую обстановку можно уподобить открытому пространству, например, между космическими объектами или летательными аппаратами, наземным центром контроля и спутником и т. п. Среда распространения наземных систем намного менее благоприятна, и главными факторами влияния на интенсивность сигнала оказываются затпенение и мноеолучевой федине (замирание) 3.5.2.

Затенение Затенение обусловлено деталюии ландшафта, препятствующими прямолинейному распространению: возвышенностями, растительностью, постройками и т. п. Вследствие их влияния интенсивность сигнала падает с расстоянием значительно быстрее, чем предсказывает (3.10). Очевидно, что нерегулярный характер земных ландшафтов делает невозможной или бесполезной попытку создания некоторой универсальной теоретической модели затенения. Для накопления знаний о возможных типах зависимости между принимаемой мощностью и длиной пути распространения было выполнено множество полевых испытаний, на основании которых был предложен целый ряд эмпирических моделей (17-19). Среди специалистов в области мобильной связи одной из наиболее приемлемых признана модель Окамуры-Хаты (Осппшга — На1а).

Согласно последней зависимость средней принятой мощности Р„подчиняется равенству Р„= кР7)12', в котором конкретное значение показателя е зависит от типа подстилающей поверхности, изменяясь от 3 (сельская местность) до 5 (плотная городская застройка), а коэффициент Й определяется частотным диапазоном и высотой антенн [2, 6, 15, 19). Принятая мощность, рассчитанная таким образом, дает лишь очень грубую отправную цифру, соответствующую усреднению по различным положениям приемника, равноудаленным на расстояние Х1 от передатчика. <17люктуации Р„по дуге радиуса Х> с центром в месте расположения передатчика значительны и часто аппроксимируются логнормальным законом, означающим, что распределение принятой мощности в децибелах х = 101яР; является гауссовским (нормзльным): И'(х) = ехр Среднеквадратическое отклонение о7 величины 10 1я Р, в литературе обычно принимается лежащим в пределах от б до 12 дБ.

Затухание сигнала, обусловленное затенением, носит статический характер, и даже для движущегося приемника принятая мощность меняется 1 330 Глава Я. Преимушества широкополосной передачи во времени сравнительно медленно в связи с относительно большой пространственной протяженностью элементов ландшафта (десятки — сотни метров).

По этой причине затенение иногда фигурирует и под такими названиями, как крупномасилпабные или долговременные замирания (фединг). 3.5.3. Многолученые замирания Рассмотрим теперь второй фактор, влияющий на интенсивность принимаемого сигнала: многолучевое распространение.

Характеристики

Список файлов книги