26. Многолучевость распространения радиоволн. Методы борьбы с многолучевостью.

Многолучево́е распростране́ние — это эффект, наблюдаемый при распространении сигналов. На антенну приёмника приходят не только прямые лучи (непосредственно от самого источника), но и отражённые (от земной поверхности, зданий, строений и прочих объектов).

Возникновение отраженных, задержанных по времени прихода, сигналов приводит к искажению формы корреляционного пика сигнала и, как следствие, к смещению в оценке истинной задержки. Явление многолучевого распространения может вызвать флуктуации амплитуды, фазы и угла прибытия, что приводит к эффекту замирания.

Колебания уровня принимаемого сигнала (замирания) имеют две составляющие – быструю и медленную.

Быстрые замирания (следствие многолучевого распространения) приводят к изменению уровня принятого сигнала до 40 дБ. Периодичность изменения сигнала составляет около полуволны (примерно 10–15 см). Интенсивность медленных замираний значительно ниже – около 5–10 дБ, а периодичность изменения – десятки метров. Это объясняется условиями затенения при перемещении подвижной станции.

Основные затруднения при организации сотовой связи представляют быстрые замирания, так как при этом отношение сигнал/шум падает настолько сильно, что полезная информация может полностью потеряться.

Для борьбы с быстрыми замираниями используются два основных метода: разнесённый приём и работа с расширением спектра (использование скачков по частоте или метода CDMA).

Разнесённый приём, то есть применение двух или более приёмных антенн, применим только для базовых станций. Вариантов разнесённого приёма несколько. Перечислим несколько из них:

– разнесение по времени (легко реализуется лишь в цифровой форме); – разнесение по частоте (соответственно расширяется полоса частот); – разнесение по углу (по направлению приёма); – разнесение по поляризации; – разнесение в пространстве (наиболее часто применяемый на практике).

Значительно целесообразней в сотовой связи применять методы, связанные с расширением спектра.

Конкретно этот метод реализуется в использовании скачков по частоте.

5.5. Скачки по частоте. Расширение спектра частот может осуществляться за счет модуляции прямой последовательностью (классический метод CDMA) или использованием скачков по частоте (используется в стандарте GSM). При использовании метода скачков по частоте каждый физический канал периодически переводится на новый частотный канал. Так как замирания сигнала являются частотно-селективными, то при изменении рабочей частоты на величину 100…300 кГц эти замирания будут с большей вероятностью устранены. Применяют медленные и быстрые скачки по частоте. При медленных скачках период изменения частоты значительно больше длительности передаваемого сообщения, при быстрых – меньше длительности символа. В сочетании с процедурой перемежения снижается вероятность групповых ошибок. Одиночные ошибки устраняются с помощью канального кодирования. Изменение частоты в пределах определённого диапазона может быть регулярным и нерегулярным. В первом случае его называют циклическим, во втором – псевдослучайным.

5.5. Эквалайзинг. Этот метод применяется для компенсации разности хода лучей при многолучевом распространении радиоволн. Применяется этот метод в системах TDMA для уменьшения межсимвольных искажений.

Эквалайзер это по существу адаптивный фильтр, который настраивается так, чтобы сигнал на его выходе был по возможности максимально очищен от межсимвольных искажений. Всегда можно считать, что существует основной сигнал и один или несколько сигналов, пришедших с других направлений. Сдвиг по времени между основным сигналом позволяет использовать при соответствующем сдвиге его и подбором весовых коэффициентов обеспечить значительную компенсацию второстепенных сигналов. Устанавливаются эквалайзеры в приёмной части сотовой связи.