3.13.2. Мешающие влияния в каналах связи.

         Мешающие влияния разделяют на шумы, помехи, замирания, искажения и ошибки (рис.3.22). Обычно шумы имеют естественное происхождение и наиболее существенное влияние оказывает собственный шум приемника. Помехи могут быть также естественного происхождения (грозовые разряды, индустриальные помехи, влияние соседних радиосредств) и преднамеренные. Все разнообразие помех можно свести к шести основным типам: шумовым, импульсным, узкополосным (в пределе-синусоидальным), внутрисистемным, ретранслированным, имитационным. Шумовую помеху представляют в виде внешнего флуктуационного шума, увеличивающего интенсивность шума самого приемника. Импульсные помехи (ИП) действуют в течение ограниченного времени и в зависимости от формы импульса различают шумовые (ограниченный во времени шум), видео- и синусоидальные (узкополосные) ИП. Импульс помехи может быть одиночным, однако чаще воздействует пакет ИП, который поражает элементы сигнала, искажая его временные характеристики.
         Узкополосная помеха накрывает часть спектра передаваемого сигнала, искажая спектр и ухудшая как спектральные, так и корреляционные свойства сигнала. Внутрисистемные помехи характерны для асинхронно-адресных систем связи, работающих в одной полосе частот с различением станций по форме адресных сигналов (кодов). Возникают помехи главным образом за счет неидеальности взаимокорреляционных функций адресных кодов.
        Ретранслированная помеха создается в результате усиления и переизлучения переданного сигнала одной или двумя соседними станциями. Переизлученный и задержанный сигнал, попадая в приемник истинной станции, создает специфическую помеху, воздействующую тем сильнее, чем хуже корреляционные свойства передаваемых сигналов. Имитационная помеха (ИМП) близка по форме переданному сигналу, степень близости определяется числом передаваемых сигналов и их корреляционными свойствами. Часто ИМП называют также структурной или прицельной помехой. Название "прицельная помеха" становится оправданным при совпадении в приемнике фазы или средней частоты ИМП с фазой переданного сигнала или со средней частотой одного или нескольких частотных подканалов. В этом случае помеху иногда называют сосредоточенной. В наземных радиолиниях причинами замираний, составляющих основную часть мешающих влияний естественного происхождения, являются многолучевость, метеоусловия и время года. Многолучевость вызывает быстрые замирания, метеоусловия и время года - медленные. Частотную селективность замираний определяют по снижению коэффициента частотной корреляции до значения 0,5 ... 0,6. Интервал частот, лежащий в пределах 1 ...0,5, называют полосой (интервалом) когерентности канала связи.

Рис. 3.22. Классификация мешающих влияний в линиях связи.

         Искажения сигнала могут вызываться как характеристиками тракта передачи, так и помехами. Однако понятие искажения обычно связывают только с влиянием на сигнал линейных и нелинейных характеристик тракта. Влияние линейности характеристик, и в частности неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), приводит к появлению межсимвольных искажений (МСИ). Ограничение амплитуды сигнала вызывает появление нежелательных частот в спектре, создающих помехи нелинейных переходов. Ошибки фиксируются на выходе дискретного канала и они определяют верность информации. Деление ошибок на независимые и пакетные вызвано главным образом спецификой помехоустойчивого кода, его способностью исправлять или обнаруживать ошибки.
        Для априорной оценки эффективности кода проводят имитационное моделирование, требующее знания статистического распределения мешающих влияний. Обычно шум предполагают нормально распределенным (белым гауссовским шумом - БГШ). Единой универсальной модели, описывающей ИП помехи нет. Как правило, уровни и длительности ИП принимают распределенными по экспоненциальному закону, а вероятность появления m импульсов на интервале времени Т (в соответствии с распределением Пуассона) равной

         Наиболее сложно моделировать преднамеренные помехи, "качество" которых тем выше, чем менее определена их статистика. Однако каждая помеха характеризуется несколькими параметрами, которые при моделировании могут быть заданы в априорно выбранном диапазоне значений в виде, например, случайных чисел.
         Для описания быстрых замираний чаще всего применяют рэлеевское и райсовское распределения. Частотную селективность быстрых замираний описывают экспоненциальным распределением, в которой функция частотной корреляции записывается в виде

         Общепринято, что медленные замирания аппроксимируются логарифмически нормальным распределением. Искажения сигнала принимают при моделировании нормально распределенными и рассматривают как дополнительный флуктуационный шум. В силу многообразия причин и конкретных условий, невозможно описать статистическое распределение ошибок одной моделью. Наиболее простой является модель независимых ошибок, описываемая биномиальным распределением. Биномиальное распределение хорошо описывает ошибки в дискретном канале, причиной которых служит флуктуационный шум. В различных линиях связи мешающие влияния даже одного вида имеют разные параметры распределения. Эту особенность необходимо учитывать при выборе помехоустойчивого кода.
         На линиях радиосвязи с наземными подвижными объектами связь осуществляется в УКВ диапазоне. Такая сеть, организованная в городских и пригородных районах, содержит центральную станцию обеспечивающая связью подвижные объекты (ПО) зоны.
         Прием сигналов в ПО сопровождается замираниями (глубиной до 40 дБ), доплеровским сдвигом частоты (до 100 Гц и более), параметры которых зависят от скорости движения ПО, его удаления от центральной станции и характера затенений. Для частоты 850 МГц усредненные данные по скорости замираний и их длительности, в зависимости от заданного уровня и скорости движения ПО, приведены в таблице 3.1, где указаны скорость пересечения уровня в герцах, заданного по отношению к среднеквадратическому значению, и длительность замираний в миллисекундах. Вблизи центральной станции разность хода лучей до 1 мкс, а в дальней зоне до 9 мкс. Полоса когерентности канала лежит в пределах 40 ... 1500 кГц, в зависимости от удаленности ПО.