Основными причинами медленных замираний являются метеорологические условия и изменения объема переизлучения. В течение суток медианный уровень сигнала меняется примерно на 4 дБ зимою и 10 дБ летом. Перепад уровня от зимы к лету на трассах длиной до 300 км составляет примерно 5 ... 10 дБ. В тех же пределах лежат изменения уровня за месяц при слабонаправленных антеннах; при узких диаграммах направленности перепад уровней увеличивается ориентировочно на 5 дБ. Характеристики быстрых замираний - глубина, частота, длительность, корреляция по частоте лежат в широком диапазоне значений и могут внезапно измениться, например во время пролета самолета в районе трассы ТРЛ.
Характеристики существенно зависят от времени суток, года, географического расположения трассы, длины интервала, ширины диаграммы направленности антенн, диапазона частот. Глубина замираний изменяется в пределах от единиц до десятков децибел, длительность - от сотен микросекунд до сотен миллисекунд, частотная корреляция - от 1 до 6 МГц. Разнесение резко меняет статистические характеристики замираний и сужает диапазон изменений.
Космические линии связи. Мешающие влияния, в космических ЛС обусловлены многими причинами: поглощением радиоволн в ионосфере и тропосфере, рефракцией, изменением поляризации, помехами от теплового излучения тропосферы, шумами поглощения, экранирующим действием плазмы, возникающей при торможении космического летательного аппарата в атмосфере Земли, рассеянием радиоволн в ионосфере при случайных флуктуациях концентрации электронов, солнечным и звездным шумами. Практически все перечисленные факторы увеличивают флуктуационный шум (иногда на большую величину). Например, в диапазоне до 14 ГГц при сильном дожде коэффициент затухания достигает 3 дБ/км. Обычно по спутниковым ЛС может быть передан сигнал с довольно широкой полосой частот, достигающей нескольких десятков мегагерц. Однако иногда возникают условия распространения, способствующие появлению частотно-селективных замираний. Причиной последних служат интенсивные возмущения в ионосфере, вызывающие сужение полосы когерентности ионосферного отрезка космической ЛС. В результате таких замираний полоса частотной корреляции может уменьшаться до наблюдавшегося на практике значения 250 кГц. В широкополосном сигнале при этом наблюдаются межсимвольные искажения. Важное влияние на выбор сигнала в космических радиолиниях оказывает большое время распространения. Речь наиболее чувствительна к задержке; допустимым считается время прохождения сигнала между говорящими абонентами, не превышающее 300 мс. Если, однако, ИСЗ находится на геостационарной орбите с высотой над поверхностью Земли 35 000 км, то задержка информации в ЛС превышает 200 мс. Поэтому две главные особенности космических ЛС - флуктуационный шум и большая, близкая к предельной, задержка информации существенно влияют на выбор метода помехоустойчивого кодирования.
Коротковолновые линии радиосвязи. Замирания и атмосферные явления - магнитные бури, полярные сияния - главные источники помех коротковолновой радиосвязи. Замирания создаются в результате интерференции нескольких приходящих в место приема лучей, отраженных от ионосферы. Глубина замираний колеблется в широких пределах, достигая десятков децибел. Период замираний лежит в интервале от сотен миллисекунд до десятков секунд; диапазон изменений временной корреляции 1,5 ...4,5 с (по ослаблению коэффициента корреляции до значения 0,6); сигналы можно считать некоррелированными при разносе их более чем на 500 Гц. Сила атмосферных воздействий нарастает и спадает медленно со скоростью от нескольких минут до нескольких часов, часто приводя к полной потере связи на длительное время.
В диапазоне, граничащем с верхними частотами коротковолновой связи, осуществляется метеорная связь, основанная на отражении радиоволн от ионизированных следов метеоров. Характерные особенности метеорной связи заключаются в прерывистом характере информационного обмена, большой скорости смены условий распространения, принципиальной необходимости в обратном канале связи. Важно отметить высокую стабильность фазы сигнала при метеорной связи.
Примерно в том же диапазоне метеорной связи действуют системы связи, использующие эффект рассеяния радиоволн в ионосфере. Виды мешающих влияний в ионосферных линиях подобны тем, которые имеют место в тропосферных ЛС. (Это относится главным образом к характеру быстрых замираний.) Максимальный ход лучей составляет 20... 50 мкс, полоса когерентности канала до 5... 10 кГц, суточный ход глубины медленных замираний 5 ... 10 дБ, сезонный 8... 16 дБ.
Линии радиосвязи с наземными подвижными объектами. Связь в РЛП осуществляют в УКВ диапазоне. Сеть РЛП, организованная в городских и пригоpодных районах, содержит центральную станцию, обеспечивающую связь с подвижными объектами (ПО) зоны, обслуживаемой станцией.
Таблица 1
| Скорость ПО, км/с | Частота пересечения уровня, Гц.длительность замираний, мс, при относительном уровне глубины замираний, Дб | |||||||||||||
| -30 | -25 | -20 | -15 | -10 | -5 | 0 | ||||||||
| 110 304 | 8/- 2/--/2.5 | 10/- 3/-1/3.5 | 11/- 5/1.51/6 | 40/- 10/22/9 | 60/1.3 11/43/11 | 90/2.5 11/85/30 | 95/7 11/115/100 | |||||||
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 табл. 1.1, 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.
Телефонные каналы. Телефонный канал представляет наиболее распространенный тракт передачи дискретной информации; скорость передачи достигает 4,8 кБит/с по коммутируемым и 19,2 кбит/с по прямым арендованным каналам. Отличительные особенности телефонных каналов состоят в наличии полосовых фильтров с крутыми срезами, нескольких различных модемов и преобразователей спектра в одном тракте, значительной (до нескольких тысяч километров) протяженности ЛС, большом числе разъемных соединений и регулировок, доступных обслуживающему персоналу, многоканальности. Мешающие влияния в телефонных каналах весьма разнообразны. Причиной их помимо помех в ЛС служат кратковременные перерывы и скачки уровня, искажения формы импульса сигнала неравномерностью АЧХ канала, импульсные помехи, переходные влияния от других каналов. Искажения формы импульса проявляются в виде краевых искажений (смещений фронтов) и дроблений (смена полярности импульса). Краевые искажения без специальной фазовой коррекции могут достигать 50% и более. Дробления вызываются в основном работами, проводимыми обслуживающим персоналом; появляются дробления с частотой несколько дроблений в час.
В телефонных каналах из-за большой протяженности и многообразия помех трудно получить вероятность ошибки менее 10-3... 10-4.
Внутриаппаратные тракты. Значительную часть аппаратуры современных систем дискретной связи составляют устройства обработки сигналов, среди которых все большую роль играют микроЭВМ (или микрокомпьютеры МК, или микропроцессоры МП). Микропроцессоры, использующие внешнюю магнитную память, содержат все виды внутриаппаратных трактов. Поэтому анализ помех, возникающих в этих трактах, целесообразно вести на примере МП. В составе любой ЭВМ различают процессор, устройства оперативной (ОЗУ), постоянной (ПЗУ), внешней магнитной (ленты, диски) памяти, устройства ввода-вывода ((УВВ), шины информационного обмена (данных, адресов, управления). Во всех перечисленных устройствах и трактах возникают ошибки, приводящие к неверным результатам вычислений, сбою программы, излишним затратам машинного времени и нервов программиста и оператора.
Наибольшая часть ошибок появляется в УВВ, шинах, устройствах памяти. Устройство ввода-вывода так же, как и процессор, содержит значительное число элементов цифровой логики, в которых наблюдаются как случайные, так и систематические ошибки. Старение элементов, ухудшение качества электрических контактов, расфазировки сигналов на входах логических элементов вызывают систематические ошибки, которые (как и случайные ошибки) носят асимметричный характер на ограниченных временных интервалах. К случайным ошибкам приводят различные электромагнитные влияния, помехи в цепях питания. Шина информационного обмена представляет собой разновидность проводной (короткой кабельной) линии связи, основными источниками ошибок в которой являются внешние наводки и искажения формы импульсов сигнала, вызванные плохим согласованием линии.
В ОЗУ и ПЗУ ошибки возникают вследствие искажения адресов записи-считывания, неисправности ячеек памяти. Большинство локальных ошибок в магнитных лентах имеет место на одной дорожке, вдоль которой ошибки возникают преимущественно пакетами. Преобладают асимметричные ошибки типа пропадания единиц; по ширине ленты в основном наблюдаются одиночные ошибки. Вероятность ошибок может достигать значений 10-5... 10-6.
Помехи, определяемые видом модуляции. Помимо основных методов модуляции - амплитудной (синусоидальный переносчик - AM, импульсный - АИМ), частотной (ЧМ, ЧИМ), фазовой (ФМ, ФИМ) известно много производных методов: AM с подавленной несущей и одной боковой полосой (АМ ОБП), квадратурная AM (КАМ), ЧМ широкополосная с большим индексом модуляции (>1), ЧМ узкополосная (<=1), ЧМ с непрерывной фазой и минимальным сдвигом (ЧМ НФ), относительная ФМ (ОФМ), многократные AM, ЧМ, ФМ, комбинированная АМ-ФМ (АФМ) и ряд других методов. Каждый вид модуляции имеет свои особенности с точки зрения помех, преобразуемых демодулятором и воздействующих на решающее устройство.