Многолучевое распространение

Используемые в системах сотовой связи (ССС) дециметровые радиоволны слабо огибают препятствия, т.е. распространяются в основном по прямой, но испытывают многочисленные отражения от окружающих объектов и подстилающей поверхности. Одним из следствий такого многолучевого распространения является более быстрое, чем в свободном пространстве, убывание интенсивности принимаемого сигнала с расстоянием. Другое следствие - замирания и искажения результирующего сигнала.

На рис. 1.1 представлена зависимость напряженности поля от расстояния между БС и МС. По мере удаления МС от БС напряженность поля убывает, и данная зависимость не является плавной. Кроме того, если изменить частоту или скорость движения МС, зависимость значительно изменится, но характер ее останется прежним. Изменение среднего значения напряженности поля в зависимости от расстояния МС от БС называют затуханием, а всплески - замираниями.

В общем виде затухание, при отсутствии помех, может быть выражено в следующем виде:

(1.1.1)

где Рпр - мощность сигнала, принимаемого МС; Pпер - мощность сигнала, передаваемого БС; d - расстояние от БС до МС; f - частота сигнала; с - скорость света.

Рисунок 1.1 - Зависимость напряженности поля от расстояния между БС и МС

Как видно из приведенной зависимости, величина затухания пропорциональна квадрату частоты сигнала и квадрату расстояния МС от БС. Учитывая это, во избежание потерь информации необходимо иметь требуемую чувствительность приемных устройств в каждый момент времени, а также своевременно осуществлять переключение МС из зоны действия одной БС в зону действия другой БС.

Картина многолучевого распространения схематически изображена на рис. 1.2. Фактически область существенных отражений ограничивается обычно сравнительно небольшим участком в окрестности МС - порядка нескольких сотен длин волн, т.е. нескольких десятков или сотен метров. При движении МС эта область перемещается вместе с ней таким образом, что МС все время остается вблизи центра области.

Рисунок 1.2 - Многолучевое распространение в условиях городской застройки

При сложении нескольких сигналов, прошедших по разным путям и имеющих в точке приема в общем случае различные фазы, результирующий сигнал может быть как выше среднего уровня, так и заметно ниже, причем замирания сигнала, образующиеся при взаимной компенсации сигналов вследствие неблагоприятного сочетания их фаз и амплитуд, могут быть достаточно глубокими. Искажения результирующего сигнала (или межсимвольная интерференция) имеет место в том случае, когда более или менее синфазные составляющие сигналы с соизмеримыми амплитудами настолько отличаются по разности хода, что символы одного сигнала накладываются на соседние символы другого.

Колебания уровня (замирания) принимаемого сигнала имеют две составляющие - быструю и медленную. Быстрые замирания, являющиеся прямым следствием многолучевого распространения, описываются релеевским законом распределения, и потому иногда называются релеевскими замираниями. Замирания из-за многолучевости обусловлены сигналами, отраженными от внешних объектов. В результате этого приемник МС принимает несколько однотипных сигналов, но сдвинутых по фазе, что приводит к ослаблению основного сигнала. При этом возможен случай, когда основной сигнал и отраженный равны по мощности, но находятся в противофазе, и это приведет к тому, что результирующий сигнал будет равен нулю, т. е. произойдет прерывание связи.

Диапазон изменений уровня сигнала при быстрых замираниях может достигать 40 дБ, из которых примерно 10 дБ - превышение над средним уровнем и 30 дБ - провалы ниже среднего уровня, причем более глубокие провалы встречаются реже, чем менее глубокие.

При неподвижном абонентском аппарате интенсивность принимаемого сигнала не меняется. При перемещении МС периодичность флуктуации в пространстве составляет около полуволны, т.е. порядка 10-15 см в линейной мере. Период флуктуации во времени зависит от скорости перемещения МС: например, при скорости 50 км/ч период флуктуации составляет около 10 мс, а при 100 км/ч - около 5 мс. Частота замираний глубиной 30-10 дБ при скорости порядка 50 км/ч составляет 5-50 провалов в секунду соответственно, а средняя длительность замираний ниже уровня 30-10 дБ при той же скорости - порядка 0,2-2 мс.

Читайте также

Проект внутризоновой ВОЛП на участке Новосибирск—Карасук
Научно-технический прогресс во многом определяется скоростью передачи информации и ее объемом. Возможность резкого увеличения объемов передаваемой информации наиболее полно реализуется ...

Проектирование дискретного устройства
На современном этапе развития транспорта наблюдается бурный рост темпов и объемов перевозок, особенно на железнодорожном транспорте в силу высокой скорости и невысокой стоимости грузопер ...

Проектирование сетевого оборудования NGN
В настоящее время всё чаще встречаются публикации, посвящённые коренному преобразованию ТфОП и переходу к сети следующего поколения (NGN). Она позиционируется как универсальная сеть, спо ...