Завмирання в мобільних середовищах
Преломление
При распространении в атмосфере радиоволны преломляются (или изгибаются). Преломление является результатом изменения скорости волны по мере изменения высоты или же происходит вследствие других изменений состояния атмосферы. При нормальных условиях скорость сигнала увеличивается с высотой, что приводит к его "изгибанию" по направлению к земле. Однако в некоторых случаях погодные условия могут приводить к таким изменениям скорости распространения в зависимости от высоты, которые значительно отличаются от обычных флуктуаций. В итоге только часть волны, передаваемой вдоль лини прямой видимости, достигнет антенны приемника. Возможна также ситуация, при которой сигнал не будет получен вообще.
Пожалуй, наиболее сложной проблемой, с которой может столкнуться инженер-связист, является замирание сигнала в системах мобильной связи. Термином замирание (fading) обозначается изменение мощности полученного сигнала во времени, вызванное изменением тракта связи или среды распространения. Для неподвижных устройств связи замирание является следствием изменений в атмосфере, например наличием или отсутствием дождя. В мобильной связи, где две антенны движутся относительно друг друга, это приводит к тому, что относительное расположение различных препятствий меняется со временем, вызывая сложные эффекты при передаче сигнала.
|
|
На рис. 9 изображены три механизма распространения электромагнитных волн, которые оказывают влияние на многолучевое распространение сигнала. Отражение имеет место, когда электромагнитная волна сталкивается с препятствием, размеры которого значительно превышают длину волны. Рассмотрим в качестве примера сигнал, отраженный от земли вблизи мобильного устройства, работающего как приемник. Отражение от поверхности земли приводит к фазовому сдвигу электромагнитной волны на 180°. В результате может наблюдаться взаимная интерференция прямой и отраженной волны, что приводит к значительным потерям мощности полученного сигнала. Кроме того, антенна мобильного устройства меньше большинства искусственных структур в рассматриваемой области, так что происходит многолучевая интерференция, которая может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на принимаемый сигнал.
Дифракция происходит на краю объектов, непроницаемых для электромагнитного излучения, размеры которых значительно больше длины волны. При поступлении на край такого объекта радиоволны начинают распространяться в разные стороны. При этом точку, в которой происходит дифракция, можно рассматривать как источник излучения. В результате сигнал может быть получен приемником, который находится вне линии прямой видимости передатчика.
|
|
Если препятствие имеет размеры меньше или порядка длины волны, происходит рассеяние. Исходный сигнал разделяется на несколько более слабых сигналов. Для сверхвысоких частот, которые обычно используются в сотовой связи, рассеяние может вызываться множеством объектов, например фонарными столбами или дорожными знаками. Такие эффекты рассеяния предсказать сложно.
Три указанных эффекта распространения по-разному влияют на производительность системы в зависимости от особенностей местности и перемещения мобильного устройства внутри ячейки. Если мобильное устройство и ретранслятор находятся в пределах прямой видимости, влияние дифракции и рассеяния невелико, хотя влияние отражения может быть значительным. Если же линия прямой видимости отсутствует (например, на улицах города) сигнал принимается в основном благодаря дифракции и рассеянию.