Канал с замиранием

При проектировании систем связи одной из важных задач инженера является оценка влияния шума и замирания, пр оисходящего вследствие многолучевого распространения, на каналы мобильной связи. Простейшей моделью с точки зрения анализа является канал с аддитивным белым гауссовым шумом (Additive White Gaussian Noise — AWGN). В таком канале качество передаваемого сигнала ухудшается в результате присутствия теплового шума, связанного с принимающими и передающими контурами (включая любые промежуточные ретрансляторы или усилители), а также под влиянием физических свойств самого канала. В некоторых случаях такая модель является достаточно точной (космическая связь; некоторые виды передачи посредством проводников, таких, как коаксиальный кабель). В то же время при рассмотрении на­земных систем связи, в частности мобильных устройств, модель AWGN будет не лучшим выбором для инженера.

Релеевское замирание происходит тогда, когда среди нескольких непрямых траекторий распространения сигналов нет ни одной доминирующей (например, траектории вдоль линии прямой видимости). Такой случай представляет собой наихудший возможный сценарий. Релеевское замирание можно рассмотреть аналитически, что позволяет получить представле­ние о характеристиках системы в неблагоприятных условиях (например, плотно застроенных городских районах).

Райесовское замирание характерно для ситуации, когда кроме нескольких непрямых траекторий распространения сигнала существует также траектория распространения по линии прямой видимости. Часто такая модель может применяться для устройств, находящихся в помещении, а модель Релея больше подходит для описания открытых сред. Кроме того, модель райесовского замирания можно использовать при рассмотрении "более открытого" пространства или небольших ячеек мобильной связи. В качестве характеристики канала связи применяется коэффициент К, определенный следующим образом:

Если К=0 (т.е. числитель равен нулю), канал считают релеевским. Канал AWGN характеризуется значением К = ∞ (знаменатель равен 0). На рис. 12 иллюстрируется производительность системы связи при наличии шума. В данном случае уровень битовых ошибок приводится как функция E_b/N₀, и по мере роста данного параметра уровень ошибок падает. Из графика следует, что при достаточно высокой мощности сигнала относительно шума канал AWGN имеет довольно хорошую производительность. При больших значениях К, приблизительно соответствующих открытому пространству в сельской местности или микроячейке связи, райесовский канал также характеризуется хорошей производительностью. Такой уровень производительности достаточен для передачи оцифрованных голосовых сигналов, хотя при передаче данных требуются дополнительные затраты для повышения качества связи. Производительность релеевского канала является относительно неудовлетворительной, что видно из графика для амплитудного замирания и медленного замирания, и в таких случаях необходимо использовать схемы исправления ошибок. И, последнее, в некоторых средах возможен так называемый наихудший релеевский сценарий. Примерами могут служить быстрое замирание в городской среде, а также замирание сигнала, который принадлежит полосе селективного замирания. В подобных случаях, каким бы ни было отношение E_b/N₀, приемлемого качества связи можно достичь только при использовании методов компенсации ошибок, которые рассматриваются ниже.