Конспект лекции: Классификация каналов связи по характеру среды распространения радиоволн

По характеру среды распространения радиоволн можно выделить несколько типов каналов:

• - беспроводные (радиоканалы);
• - проводные (кабельные);
• - оптические;
• - подводные;
• - космические.

Каждый из перечисленных каналов имеет особенности и описывается некоторыми математическими моделями, которые во многом зависят от рабочей частоты СЦРС.

Первая математическая модель каналов связи, используемая при проектировании систем связи и для их анализа, назвалась двоично-симметричной моделью. Для двоично-симметричного канала (ДСК) вероятность ошибки на двоичный символ принимается постоянной. Также считается, что ошибки статистически не зависят друг от друга. ДСК - канал без памяти, т.е. присутствие или отсутствие ошибки в символе не зависит от предыдущих ошибок и не влияет на последующие. Данная модель канала связи достаточно адекватна для мало зашумлённых каналов - например, оптических, кабельных каналов, - но мало приемлемо для беспроводных каналов.

Беспроводные, подводные и космические радиолинии более точно описываются математическими моделями, учитывающими затухание сигнала и рассеяние (дисперсию) его энергии. Эти модели учитывают корреляцию между ошибками в потоке информационных символов. Поэтому дисперсионный канал с замираниями (ДКЗ) сигнала позволяет адекватно определить большинство характеристик СЦРС, работающей в реальных условиях. Моделирование ДКЗ основано на использовании сведений о расчётных физических или наблюдаемых параметрах канала.

В середине 60-х г.г. прошлого века использовались детерминированные параметры модели канала (время задержки сигнала, коэффициент передачи). В последствии оказалось, что эффективнее вводить в модель изменяемые во времени параметры, что хорошо согласовалось с нестационарной природой канала с замираниями. ДКЗ описывается как линейный фильтр с изменяющимися во времени параметрами.

На математическую модель канала передачи информации влияют не только физические характеристики среды распространения радиоволн, но и подвижность приёмного (передающего) устройства. В системах подвижной радиосвязи сигнал в точке приёма состоит из суммы сигналов, приходящих несколькими путями за счёт отражений от различных природных и искусственных объектов. Такой механизм формирования сигнала в антенне приёмника есть результат прохождения сигнала через многопутёвый канал (МПК) связи. Сигнал, прошедший через МПК, представляет собой гауссовский случайный процесс с нулевым математическим ожиданием, что следует из центральной предельной теоремы А. М. Ляпунова. В этом случае полное описание канала связи сводится к определению комплексного коэффициента передачи канала, из которого находится корреляционная функция или спектральная плотность мощности сигнала в точке приёма.

Модель канала в форме МПК в полной мере описывает большинство радиоканалов при наличии, например, тропосферного рассеяния, пространственных волн в диапазоне ВЧ или отражений сигнала от Луны. При наличии прямой видимости результирующий сигнал в точке приёма состоит из аддитивной смеси прямого, главного луча и нескольких второстепенных лучей. В этом случае сигнал в точке приёма в статистическом смысле имеет некоторую моду как результат действия прямого луча. Ошибки в каналах цифровой связи, как правило, образуются в виде пакетов, или групп, (пакетные ошибки), которые некорректно описывать в рамках ДСК.

Чтобы описать математически групповые ошибки, используются различные несколько моделей, которые можно разделить на две основных категории:

• - описательные модели;
• - производящие (итеративные) модели.

Описательные модели описывают канал на основе статистических сведений об общем поведении канала. Распределение Неймана (тип А) ? это пример описательной модели канала СЦРС. В ней ошибки канала моделируются смешанным распределением Пуассона, в котором вероятность появления пакета ошибок на заданном интервале времени определяется распределением Пуассона и ошибки в пределах пакета также описываются распределением Пуассона. Такая модель применима к каналам, для которых имеется относительно немного вызывающих ошибку механизмов, например, проводные (кабельные) каналы. Однако модель не эффективна для более сложных каналов.

Производящие модели способны характеризовать статистику канала на основе многократного расширения размера модели. Производящая модель определять статистику ошибок на основе цепей Маркова, используя сведения о вероятности состояний и вероятностей переходов из одного состояния в другое. Упомянутые модели ошибок в СЦРС предназначены, чтобы представить и проанализировать эмпирические результаты, но могут быть использованы для более общих случаев.

Внимание! Каждый электронный конспект лекций является интеллектуальной собственностью своего автора и опубликован на сайте исключительно в ознакомительных целях.