Характеристика основных методов борьбы с замираниями сигналов при разнесенном приеме

В главе 5.1 уже отмечалось, что коэффициент корреляции между сигналами при разнесенном приеме описывается вы­ражением (5.1).

Многочисленные наблюдения показали, что для эффективной борьбы с замираниями при разнесенном приеме необходимо, что­бы коэффициент корреляции между принимаемыми сигна­лами был меньше 0,6.

В зависимости от физического содержания параметра xраз­личают:

— пространственно-разнесенный прием, при котором осу­ществляется одновременный прием сигналов на несколько разне­сенных в пространстве антенн;

— частотно-разнесенный прием, когда один и тот же сигнал передается одновременно на нескольких рабочих частотах;

— временной разнесенный прием, состоящий в многократном повторении одного и того же сигнала на одной рабочей частоте через интервалы времени, превышающие среднюю длительность замираний в канале;

— поляризационно-разнесенный прием, при котором для ре­гистрации сигналов с горизонтальной и вертикальной поляриза­цией используются различные антенны;

— угловой разнесенный прием, при котором учитывается разность углов прихода лучей в вертикальной или горизонталь­ной плоскости.

В настоящее время широко используется пространственно-раз­несенный прием. Он может осуществляться при горизонтальном расположении антенн вдоль или поперек трассы связи, а также при вертикальном расположении антенн. Экспериментально установлено, что корреляция сигналов в KB каналах уменьшается быстрее при поперечном, а в УКВ каналах — при вертикальном разнесении антенн. Наименьшие размеры антенного поля получаются при горизонтальном расположении приемных антенн попе­рек направления трассы связи. В этом случае значение коэффициента корреляции сигналов < 0,6 достигается разнесением антенн на расстояние 10—15 длин волн; при расстоянии разнесе­ния 30—50 длин волн 0,3.

В зависимости от кратности разнесения количество антенн может быть равно двум, трем и более. Количество приемников обычно берется равным количеству антенн, так как при исполь­зовании только одного приемника требуется некоторое время на выбор антенны с наиболее сильным сигналом и появляются по­мехи, вызываемые коммутацией антенн.

При частотном разнесении каждая ветвь разнесения представ­ляет собой отдельный канал связи, включающий комплект пере­дающей и приемной аппаратуры со своими антеннами, т. е. оборудование системы связи значительно усложняется. Кроме того, по сравнению с одиночным приемом ширина полосы частот сигналов возрастает по меньшей мере в п раз, где п — крат­ность разнесения. Этот недостаток метода особенно ощутим в перегруженном KB диапазоне. Опытным путем установлено, что разнесение рабочих частот должно составлять 1—3 кГц в KB ка­налах и 3—5 МГц в УКВ каналах радиосвязи.

Метод временного разнесения при достаточно большом числе повторений сигнала позволяет значительно повысить помехоус­тойчивость как по отношению к замираниям, так и по отноше­нию к аддитивным помехам. Однако он накладывает ограниче­ния на скорость телеграфирования и длительность кодограмм. Системы, в которых используется этот метод разнесения, долж­ны иметь в своем составе элементы памяти для запоминания и сравнения сигналов, принятых в разное время. Достоинство ме­тода состоит в использовании одного комплекта приемо-передающей аппаратуры.

Поляризационно-разнесенный прием уменьшает влияние поля­ризационных замирании сигналов. Эксперименты, проведенные на трассах протяженностью 1700—2000 км, показали, что коэффи­циент корреляции сигналов KB диапазона 0,1 — 0,5, т. е. примерно такой же, как и при пространственном разнесении [15]. Значит, повышение устойчивости связи в обоих случаях будет примерно одинаковым. Отсюда следует, что поляризационное разнесение целесообразно применять только при использова­нии простейших антенн типа диполей, т. е. в УКВ диапазоне. Од­нако в УКВ каналах в сравнении с KB каналами поляризационные замирания выражены слабее, поэтому поляризационное разнесение применяется сравнительно редко.

В последнее время при тропосферной и ионосферной радиосвя­зи на УКВ начал применяться метод углового разнесения. Коэф­фициент корреляции сигналов при угловом разнесении [15] определяется выражением

, (6.1)

где q — ширина диаграммы направленности антенны по поло­винной мощности; j — угол разнесения.

При n-кратном разнесении обычно используются п рефлектор­ных антенн и п приемников, причем облучатели антенн по опре­деленному закону смещаются относительно фокуса рефлектора.

Независимо от физического содержания параметра разнесе­ния, т. е. при любом методе разнесенного приема сигнал в каж­дой ветви разнесения х_i (t) есть сумма полезного сигнала и_сj (t) и аддитивной помехи u_пj (t):

. (6.2)

Здесь согласно выражению (1.10)

. (6.3)

При n-кратном разнесении результирующий сигнал на входе системы связи с разнесенным приемом равен

. (6.4)

Здесь C_j — весовые коэффициенты, величина которых зависит от способа формирования группового сигнала и отношения сигнал/ помеха в j -м канале связи.