7.5. Многолучевое распространение

Модель многолучевого распространения (рис. 7.3 и 7.4) удобна в тех случаях, когда длительность элемента сигнала  меньше памяти канала  или не намного больше ее. Прийти к такой ситуации можно, если в канале с селективными замираниями уменьшать  с целью повышения скорости передачи. Если ограничиться рассмотрением каналов I рода, когда , то из  следует, что , т. е. что замирания медленные. Другими словами, на протяжении нескольких посылок можно считать переходную функцию  не зависящей от .

Пусть переходная функция  для некоторого отрезка времени  известна. Тогда в принципе можно осуществить оптимальный прием, сформировав на приемнике ожидаемые сигналы как свертку реализаций передаваемого сигнала  с функцией  и применив когерентную решающую схему (либо квадратурную некогерентную схему, если  известна с точностью до начальной фазы). Трудности здесь заключаются, во-первых, в измерении переходной функции и, во-вторых, в том, что принимаемый сигнал следует анализировать на достаточно большом отрезке времени, поскольку ожидаемые элементы сигнала, прошедшие через канал, взаимно перекрываются. Вторая трудность преодолевается, если применить субоптимальный последовательный прием [3], о котором говорилось в § 7.1. Что же касается измерения , то его можно осуществить путем периодической посылки в канал испытательного импульса известной формулы и регистрации принятого импульса. Такая идея использована в системе с испытательным импульсом СИИП-1 [12].

В другом варианте [13] по испытательному импульсу в приемнике регулируется линейный четырехполюсник, образованный линией задержки с отводами таким образом, чтобы скомпенсировать все приходящие лучи, кроме первого.

Испытательный импульс должен посылаться достаточно часто, чтобы переходная функция  за время между двумя импульсами не успевала заметно измениться. На прием испытательного импульса должно быть выделено время, не меньшее длительности памяти канала (разности хода между первым и «последним лучами) . Естественно, что при этом затрачивается значительная часть времени, отведенного на передачу информации.

Легко провести аналогию между этим методом и методом В. И. Сифорова, описанным в предыдущем параграфе. Действительно, испытательный импульс во временной области действует аналогично пилот-сигналу в частотной области. В одном случае требуется неизменность коэффициента передачи по частоте (общие замирания), в другом случае — относительная неизменность по времени (медленные замирания). Пилот-сигнал излучается все время, но занимает лишь часть отведенной полосы частот, тогда как испытательный импульс должен занимать всю полосу частот канала, но только часть времени используемого для передачи. Оба метода рассчитаны на канал с относительно низким уровнем аддитивных помех.

Вероятность ошибки для систем с испытательным импульсом, а также для некоторых других систем в многолучевом канале, вычислены в работах [14, 15].

Вследствие сложности построения решения схемы в условиях многолучевого распространения, многие конструкторы предпочитают увеличивать длительность элемента сигнала, чтобы заведомо обеспечить неравенство , и применяют метод защитного промежутка, описанный в § 7.2, сводя тем самым канал к однолучевому с селективными замираниями. Для того же, чтобы обеспечить требуемую высокую скорость передачи информации, применяют код с основанием . Чаще всего это осуществляется методами уплотнения каналов [16], и поэтому такие системы будут рассмотрены в гл. 9.

В коротковолновых радиоканалах, а также в некоторых других каналах связи модель многолучевого распространения является не просто удобным способом представления канала, но отражает физическую сущность прохождения сигнала с многократными отражениями. Для таких каналов переходная функция может быть достаточно хорошо аппроксимирована суммой дельта-функций:

        (7.52)

где   — время запаздывания -го луча;  — его интенсивность, медленно меняющаяся с .

Эта формула может быть получена из (7.11), если  устремить к бесконечности, обозначить  и учесть, что некоторые из коэффициентов   (соответствующие моментам прихода реальных лучей) в пределе остаются конечными.

Из физической модели, с учетом того, что функции  определяются процессами в различных слоях или областях ионосферы (или других отражателей), следует, что можно считать  для разных лучей независимыми. Ниже рассматриваются некоторые способы приема сигналов в таком канале.