Радиоканал и его характеристики

Особенностью любого радиоканала передачи информации является наличие помех естественного и искусственного происхождения. В зависимости от природы возникновения различают помехи сосредоточенные по времени, сосредоточенные по частоте и флуктуационные. Источниками естественных помех являются атмосферные явления. Заметное влияние на распространение радиосигнала может оказать поглощение радиоволн зданиями и естественными препятствиями, доплеровский сдвиг частоты при радиосвязи с подвижными объектами, рефракция, изменение поляризации, помехи от теплового излучения тропосферы. Кроме внешних причин возникновения помех существуют и внутренние, к которым относятся собственные шумы приемника, шумы квантования, наводки различного происхождения.

В самом общем случае с учетом воздействия помех сигнал можно представить в виде

где  – исходный сигнал,  – случайный процесс, характеризующий помеху.

Для анализа и практической реализации приемных трактов используются упрощенные математические модели, описывающие принимаемую смесь сигнала и помехи. Если такую смесь представить в виде , то помеха называется аддитивной. Наиболее простой моделью канала связи является модель с аддитивным гауссовским шумом. В этом случае значения  и  предполагаются статистически независимыми, а  является гауссовской случайной величиной с нулевым средним значением и дисперсией . Если , то помеха является мультипликативной. Если в канале присутствуют аддитивные и мультипликативные помехи, тогда

где  и  – соответственно аддитивная и мультипликативная составляющие помехи.

Изменения во времени свойств среды распространения и многолучевость прихода радиоволн в точку приема приводят к появлению так называемых замираний, при которых возникают случайные изменения уровня и фазы сигналов на входе приемных устройств. Процесс замираний сигналов характеризуется глубиной и скоростью [7]. Под скоростью замираний понимают средний промежуток времени между двумя последовательными минимумами или максимумами амплитуды сигнала. По скорости замирания разделяют на быстрые, когда амплитуда сигнала заметно меняется в течение длительности элементарной посылки, и медленные, когда амплитуды двух соседних посылок практически постоянны. Например, в большинстве коротковолновых каналов, присутствуют медленные замирания со средним периодом от 0,1 до 2 с. В многолучевых каналах наименьший период замирания порядка 0,002 с.

Для канала распространения радиоволн с замираниями сигнала обычно используется модель со случайными амплитудой и фазой. При наличии аддитивного шума сигнал можно представить в виде

,

где  – низкочастотный модулирующий сигнал,  и  – случайные величины с соответствующими плотностями вероятности.