Характеристики каналов связи

Каналы связи классифицируют по разным признакам:

– по назначению (телефонные, радиовещательные, телевизионные),

– по типу линии связи (кабельные, волоконно-оптические, спутниковые),

– по диапазону частот,

– по виду сигналов на входе и выходе канала (непрерывные, дискретные),

– по виду математической модели канала.

Основные типы моделей канала

Линейный канал с аддитивным шумом. Канал описывается постоянной передаточной функцией и характеристиками шума.

Канал с аддитивным шумом и случайной амплитудой и фазой несущего колебания (из-за нестабильности характеристик элементов канала и интерференции сигналов, приходящих в приемник разными путями с разбросом по времени). При большом разбросе возникают межсимвольные искажения.

Канал с межсимвольными искажениями и аддитивным шумом (канал с памятью).

Дискретные каналы характеризуют распределением вероятностей векторов ошибок при приеме конкретной последовательности символов.

Симметричный канал без памяти: каждый символ может быть ошибочно принят за любой другой символ с вероятностью р и принят правильно с вероятностью 1 – р.

Основные проявления замираний

Временное рассеяние

Временное рассеяние делает ачх неравномерной:

Характеристики замираний

Амплитудные Частотно-селективные

Полоса когерентности – интервал частот, в котором усиление почти одинаковое.

«Время когерентности» Т₀ = 0,5 λ/v – интервал времени, на котором характеристика канала существенно не меняется. 1/Т₀ – скорость замирания

(характеристики изменяются в основном из-за перемещения).

Замирания быстрые (T_s > T₀ ) и медленные (T_s < T₀)

Желательно τ_m<< T_s<< Т₀.

Доплеровский сдвиг частоты f_d = vf/c = v/λ, T₀ = 0,5/f_d

Доплеровское «расширение частоты» происходит в результате суммирования многолучевых компонент с разным доплеровским сдвигом.

При суммировании сигналов с противоположными фазами (x, y) незначительное изменение фазы одного сигнала (x, y) может вызвать большой скачок фазы суммарного сигнала (s) и его мгновенной частоты – производной фазы, намного превышающий доплеровский сдвиг.

Средства борьбы с замираниями

Наиболее опасны частотно-селективные и быстрые замирания.

Влияние частотно-селективных замираний ослабляют:

– расширением спектра (если τ_эс < τ_m, то запаздывающий сигнал воспринимается как шум). RAKE – приемник суммирует многолучевые сигналы,

– увеличением длительности символов, превращающим частотно-селективные замирания в амплитудные замирания (например, при модуляции OFDM),

– разнесением (пространственным, угловым, по времени, по частоте). Одновременное появление глубоких замираний в разных сигналах маловероятно,

– выравниванием характеристики канала специальным фильтром – эквалайзером, компенсирующим амплитудно-фазовые искажения в канале. В многолучевом канале цель выравнивания – ослабление межсимвольных искажений.

Влияние быстрых замираний снижают:

– применяя методы модуляции без фазовой синхронизации,

– помехоустойчивое кодирование и чередование,

– многоканальную связь с временным уплотнением, отличающуюся от других способов уплотнения более короткой длительностью символа.