Кіріспе

радио хабарламалар

Көзге көрінбейтін (NLOS) радио таралу, мысалы, жердің шағылысуы сияқты, хабар таратушы мен қабылдаушы арасындағы әдеттегі көзге көрінетін (LOS) байланыстан тыс орын алады. Көзге жақын (сондай-ақ NLOS) жағдайлары ең ішкі Френель аймағында орналасқан физикалық объектінің ішінара кедергісін білдіреді. NLOS таралуына кедергі келтіретін ғимараттар, ағаштар, төбелер, таулар және кейбір жағдайларда жоғары кернеулі электр желілері жатады. Бұл кедергілердің кейбіреулері белгілі бір радиожиіліктерді шағылыстырады, ал кейбіреулері сигналдарды сіңіреді немесе бұрмалайды; бірақ, екі жағдайда да, олар радио хабарларын таратудың көптеген түрлерін, әсіресе қуат резерві аз болған кезде, шектейді. Қабылдағыштағы төмен қуат деңгейі хабарды сәтті қабылдау мүмкіндігін азайтады. Төмен деңгейге кем дегенде үш негізгі себеп болуы мүмкін: төмен тарату деңгейі, мысалы Wi-Fi қуат деңгейі; алыс орналасқан таратушы, мысалы 3G 5 миль (8 км) немесе теледидар 50 км қашықтықта; және таратушы мен қабылдаушы арасындағы кедергі, ашық жол қалдырмау. NLOS тиімді алынған қуатты төмендетеді. Көзге жақын байланыс әдетте жақсы антенналарды қолдану арқылы шешіледі, бірақ көзге көрінбейтін байланыс әдетте баламалы жолдарды немесе көп жолды таралу әдістерін қажет етеді. NLOS желісін тиімді құру қазіргі заманғы компьютерлік желілердің маңызды мәселесіне айналды. Қазіргі уақытта сымсыз компьютерлік желілерде NLOS жағдайларын шешудің ең көп таралған әдісі – NLOS кедергісін айналып өту және қосымша орындарға релелер орналастыру, радио хабарламаларын кедергілерден айналдырып жіберу. Кейбір озық NLOS тарату схемалары қазір көп жолды сигнал таралуын қолданады, радио сигналын қабылдағышқа жеткізу үшін жақын маңдағы басқа объектілерден шағылыстырады. Көзге көрінбейтін (NLOS) – радиобайланыста жиі қолданылатын термин, ол таратушы антенна мен қабылдаушы антенна арасында көзге көрінетін (LOS) байланыс жоқ радиоарнаны немесе байланысты сипаттайды. Бұл жағдайда LOS визуалды кедергісіз тура сызық ретінде қарастырылады, тіпті ол адам көзімен көруге тым алыс болса да. Немесе виртуалды LOS ретінде, яғни, визуалды кедергі келтіретін материал арқылы өтетін тура сызық ретінде, радио толқындарды анықтау үшін жеткілікті беріліс қалдырады. NLOS аббревиатурасы сымсыз жергілікті желілерде (WLAN) және WiMAX сияқты сымсыз мегаполистік желілерде кеңінен танымал, өйткені мұндай байланыстардың NLOS жағдайларындағы жақсы қамту мүмкіндігі олардың нарықтағы тартымдылығы мен әмбебаптығын айтарлықтай арттырады. Алайда NLOS радиобайланыстың көптеген басқа да кіші топтарын қамтиды. NLOS байланысына визуалды кедергінің әсері ең аз болғаннан толыққанды басуға дейін болуы мүмкін. Мысалы, теледидарлық хабар тарату антеннасы мен төбеге орнатылған қабылдау антеннасы арасындағы LOS жолына қатысты қарастыруға болады. Егер бұлт антенналар арасынан өтсе, байланыс NLOS болуы мүмкін, бірақ радиоарнаның сапасы өзгермейді. Егер, керісінше, жолға NLOS жасайтын үлкен ғимарат салынса, арнаны қабылдау мүмкін болмайды. Көздің қашығынан тыс (BLOS) – әскери саласында жиі қолданылатын термин, ол LOS байланысы үшін тым алыс немесе жер бедерімен толық жасырылған персонал немесе жүйелерді байланыстыратын радиобайланыс мүмкіндіктерін сипаттайды. Бұл радиолар белсенді ретрансляторларды, жер толқынының таралуын, тропосфералық шашыраңқы байланыстарды және ионосфералық таралуды пайдаланады, байланыс ауқымын бірнеше километрден бірнеше мың километрге дейін ұзартады.

Радио толқындары жазықтық электромагниттік толқындар ретінде

Максвелл теңдеулерінен радио толқындары, бос кеңістікте алыс қашықтықта немесе Фраунгофер аймағында тарағанда, жазық толқындар сияқты мінез-құлық танытатынын білеміз. Жазық толқындарда электр өрісі, магнит өрісі және таралу бағыты өзара перпендикуляр болады. NLOS (көру сызығынан тыс) жолдары арқылы сәтті радиобайланысты қамтамасыз ететін түрлі механизмдерді түсіну үшін, антенналар арасындағы тікелей көру сызығын бұйыратын нысан немесе нысандар осы жазық толқындарға қалай әсер ететінін қарастыруымыз қажет. Радио алыс өріс толқындары мен радио жазық толқындары терминдері мағынасы жағынан бірдей қолданылады.

Көздің қашықтығы дегеніміз не?

Анықтама бойынша, көздің көру сызығы – бұл нақты көру сызығы, ол орташа адам көзінің алыстағы нысанды ажырату қабілетімен анықталады. Көзіміз жарыққа сезімтал, бірақ оптикалық толқын ұзындығы радио толқын ұзындығымен салыстырғанда өте қысқа. Оптикалық толқын ұзындығы шамамен 400 нанометрден (нм) 700 нм-ге дейін, ал радио толқын ұзындығы шамамен 1 миллиметрден (мм) 300 ГГц-тен 30 километрге дейін (км) 10 кГц-тен ауытқиды. Сондықтан ең қысқа радио толқын ұзындығы ең ұзақ оптикалық толқын ұзындығынан шамамен 2000 есе ұзын. 10 ГГц-қа дейінгі стандартты байланыс жиіліктері үшін бұл айырмашалық 60 000 есеге жетеді, сондықтан NLOS (көру сызығынан тыс) жолды көрсететін көруге кедергі жасайтын факторларды радио толқын таралу жолына әсер ететін кедергілермен салыстыру әрқашан сенімді емес. NLOS байланыстары симплекстік (хабар тарату тек бір бағытта), дуплекстік (хабар тарату екі бағытта бір мезгілде) немесе жартылай дуплекстік (хабар тарату екі бағытта да мүмкін, бірақ бір мезгілде емес) болуы мүмкін. Қалыпты жағдайларда барлық радио байланыстары, соның ішінде NLOS байланыстары да өзара байланысты болады, яғни таралу жағдайларының радио каналға тигізетін әсері, ол симплекс, дуплекс немесе жартылай дуплекс режимінде жұмыс істесе де, бірдей болады. Дегенмен, әртүрлі жиіліктерде таралу жағдайлары әртүрлі болғандықтан, әртүрлі жоғары және төмен жиіліктерді қолданатын дәстүрлі дуплекс байланысы міндетті түрде өзара байланысты емес.

Жақсы өткізгіштер (жаман оқшаулағыштар)

Егер материал жақсы өткізгіш немесе нашар оқшаулағыш болса, және оған түсетін радио толқындарды дерлік сол қуатпен айтарлықтай кері шағылыстырады. Сондықтан, материалдың өзі радиожиілікті қуатты сіңірмейді және тіпті өте жұқа болса да, қуат берілмейді. Барлық металдар жақсы өткізгіштер болып табылады, және әрине, қалалық ортада радио толқындарының күшті шағылысуына себеп болатын көптеген мысалдар бар, мысалы көпірлер, металл қаптамалы ғимараттар, сақтау қоймалары, ұшақтар және электр қуатын тарату мұнаралары немесе тіректері.

Жақсы оқшаулағыштар (нашар өткізгіштер)

Егер материал жақсы оқшаулағыш (немесе диэлектрик) немесе нашар өткізгіш болса және оған түсетін толқындарды көп мөлшерде өткізетін болса. Көптеген жағдайда радиожиілікті қуат сіңірілмейді, бірақ оның бір бөлігі, материалдың рұқсаттылығы бос кеңістіктің рұқсаттылығымен (бірлікке тең) салыстырғанда, оның шекараларында кері шағылысуы мүмкін. Бұл құбылысты түсіну үшін ішкі кедергі ұғымын пайдалану қажет, ол төменде сипатталған. Жақсы оқшаулағыш болатын үлкен физикалық заттардың саны аз, бірақ тұщы судың мұз таулары осыған ерекше мысал бола алады, алайда олар көбінесе қалалық аймақтарда кездеспейді. Дегенмен, газдың үлкен көлемдері көбінесе диэлектриктер сияқты мінез-құлық көрсетеді. Мысалы, Жер атмосферасының 10-20 км биіктікке дейін тығыздығы біртіндеп төмендейтін аймақтарын атауға болады. 50 км-ден 200 км-ге дейінгі биіктіктегі түрлі ионосфералық қабаттар да диэлектриктер сияқты әрекет етеді және Күннің әсеріне күшті тәуелді. Алайда, ионосфералық қабаттар газ емес, плазма болып табылады.

Шекті өткізгіштігі бар аралық материалдар

NLOS желілері арқылы радио толқындардың таралуына әсер ететін материалдардың көпшілігі орташа болып табылады: олар жақсы оқшаулағыш та, жақсы өткізгіш те емес. Жұқа орташа материалдан тұратын кедергіге түсетін радио толқындары, қалыңдығына байланысты, кіретін және шығатын шекараларда ішінара шағылысып, ішінара сіңіріледі. Егер кедергі жеткілікті қалың болса, радио толқыны толығымен сіңірілуі мүмкін. Сіңіруге байланысты, оларды көбінесе жоғалтатын материалдар деп атайды, бірақ жоғалту деңгейі әдетте өте өзгермелі және көбінесе ылғал мөлшеріне байланысты болады. Олар көбінесе әртүрлі өткізгіштік және оқшаулау қасиеттері бар материалдардың араласпасынан тұрады. Мұндай мысалдарға төбелер, аңғар беткейлері, көп өсімдіктермен жабылған таулар, сондай-ақ тас, кірпіш немесе бетоннан салынған, бірақ темірбетон конструкциясы жоқ ғимараттар жатады. Олардың қалыңдығы артқан сайын жоғалту да артады. Мысалы, қабырға, тікелей түсетін толқыннан, сол материалдан салынған ғимаратқа қарағанда әлдеқайда аз RF қуатын сіңіреді.

Пассивті кездейсоқ шағылыстар

Пассивті кездейсоқ шағылыстар, жазық толқындар бір немесе бірнеше шағылыстыру жолдарынан өткен кезде пайда болады, бұл тікелей көріс байланысын (LOS) тікелей көріссіз байланысқа (NLOS) айналдырады. Шағылыстыру жолдары металл (мысалы, болат көпір немесе ұшақ сияқты өте жақсы өткізгіштер) немесе бетон ғимараттардың үлкен беттері, қабырғалар сияқты жазық толқындар үшін жақсы өткізгіштер болуы мүмкін. Кейде бұл әдіс "күшпен істеу" деп есептеледі, себебі әрбір шағылысуда жазық толқын сигнал жоғалуына ұшырайды, оны тікелей көріс байланысында болған кездегіге қарағанда таратушы антеннаның жоғары қуатымен толықтыру қажет. Дегенмен, бұл техника арзан және оңай қолданылады, және NLOS байланысын қамтамасыз ету үшін қалалық аймақтарда пассивті кездейсоқ шағылыстар кеңінен қолданылады. Пассивті шағылыстарды пайдаланатын байланыс қызметтеріне WiFi, WiMax, WiMAX MIMO, ұялы байланыс және қалалық аймақтарға эфирлік хабар тарату кіреді.

Пассивті қайталаушылар

NLOS байланысын қамтамасыз ету үшін пассивті ретрансляторларды қолдануға болады, бұл үшін кедергіні айналып өтуге мүмкіндік беретін дәл есептелген рефлекторды стратегиялық тұрғыдан орналастыру қажет. Дегенмен, олар көбінесе қалалық аймақтарда қолданылмайды, себебі үлкен рефлекторды қол жеткізу қиын немесе жоспарлау органдарының немесе ғимарат иесінің келісіміне қол жеткізуге болмайтын жерге орнатуды талап етеді. Пассивті рефлекторлы NLOS байланысында сигналдың күші таратушы сигналдың "қос кері квадрат заңына" сәйкес әлсірейді, яғни әрбір секірісте (таратушы антеннадан қабылдаушы антеннаға дейін) сигналдың күші екі есе азаяды. Алайда, олар таулы аймақтардағы LOS микротолқынды байланыс желілерінің радиусын арттыру үшін табысты қолданылды, осылайша NLOS байланысын құрды. Мұндай жағдайларда, әдеттегі белсенді ретрансляторды орнату қиындықтар тудырды, себебі қолайлы қуат көзін табу мүмкін болмады.

Белсенді ретрансляторлар

Белсенді ретранслятор – қуатпен жұмыс ілейтін құрал, негізінен қабылдау антеннасы, қабылдағыш, таратушы және тарату антеннасынан тұрады. Егер NLOS байланысының екі ұшы A және C нүктелерінде орналасса, ретранслятор B нүктесінде орналасады, онда AB және BC байланыстары тікелей көру аймағында (LOS) болады. Белсенді ретранслятор алынған сигналды күшейте алады және оны сол жиілікте немесе басқа жиілікте өзгеріссіз қайта жібереді. Бірінші жағдай қарапайым және арзан, бірақ кері байланыстың алдын алу үшін екі антеннаның жақсы оқшаулануы қажет, алайда бұл NLOS байланысының A немесе C нүктесіндегі соңғы бөлігіне LOS байланысы үшін қолданылатын қабылдау жиілігін өзгертуді талап етпейді. Типтік қолданылуы – туннельдерде көлік радиоларын пайдаланатын көліктерге сигналдарды қайталау немесе қайта тарату. Жиілігін өзгертетін ретранслятор кері байланыс мәселелерін болдырмайды, бірақ оны жобалау қиынырақ және қымбатқа соғады, сондай-ақ LOS аймағынан NLOS аймағына өткеңде қабылдағыш жиілікті өзгертуі керек. Коммуникациялық спутник – жиілігін өзгертетін белсенді ретранслятордың мысалы. Коммуникациялық спутниктер көбінесе экватордан 35 000 км биіктікте геосинхронды орбитада орналасқан.

Жер толқынының таралуы

Пойнтинг векторының LF (30 кГц-тен 300 кГц-қа дейін) және VLF (3 кГц-тен 30 кГц-қа дейін) вертикальдық поляризацияланған жазық толқындарына қолданылуы, өрістің бір бөлігінің Жер бетіне бірнеше метрге таралатынын көрсетеді. Таралу өте төмен шығынды, және NLOS байланыстары арқылы мыңдаған шақырымға байланыс мүмкін. Дегенмен, мұндай төмен жиіліктер өз анықтамасы бойынша (Найквист-Шеннон дискретизация теоремасы) өте тар жолақты болып келеді, сондықтан осы типтегі байланыс кеңінен қолданылмайды.

Тропосфералық режимдер

Радио толқындары VHF және UHF диапазондарында тропосферадағы рефракцияның арқасында, көру қабілетінің шегінен сәл әрі қарай таралуы мүмкін. Тропосфера – атмосфераның 20 км (12 миль) төменгі қабаты. Бұл ауаның температурасы мен қысымына байланысты сыну көрсеткішінің өзгеруіне байланысты. Тропосфералық кешігу – GPS сияқты радио қашықтық өлшеу техникаларындағы қателіктердің себебі. Сонымен қатар, ерекше жағдайлар кейде одан да ұзақ қашықтыққа таралуға мүмкіндік береді.

Тропосфералық сыну

NLOS байланысын құрайтын кедергі Жердің өзі болуы мүмкін, мысалы, байланыстың екінші ұшы оптикалық көкжиектен тыс жерде орналасқан жағдайда. Жер атмосферасының маңызды қасиеті – орташа есеппен ауа газ молекулаларының тығыздығы биіктік 30 км-ге дейін көтерілген сайын азаяды. Оның салыстырмалы диэлектрлік өтімділігі немесе диэлектрлік тұрақтылығы Жер бетінде шамамен 1.00536-дан бастап бірте-бірте төмендейді. Биіктік бойынша сыну көрсеткішінің өзгеруін модельдеу үшін атмосфераны көптеген жұқа ауа қабаттарына бөлуге болады, олардың әрқайсысы төменгі қабатқа қарағанда сәл төмен сыну көрсеткішіне ие. Мұндай атмосфералық модель арқылы өтетін радио толқындарының траекториясы әр интерфейсте Снелл заңы бойынша болжаланғандай, бір оптикалық ортадан екіншісіне өтетін оптикалық сәулелерге ұқсас. Сәуле жоғары сыну көрсеткішінен төменгіге өткенде, Снелл заңына сәйкес, шекарадағы нормальға қатысты бұрылып немесе сынуы мүмкін. Жердің қисықтығын ескергенде, бастапқы траекториясы оптикалық көкжиекке бағытталған радио толқындары көкжиекте Жер бетіне қайта оралмайды, бірақ одан сәл әріге дейін барады. Трансмиттеу антеннасынан қайта оралатын жерге дейінгі қашықтық, егер Жердің радиусы нақты мәнінің 4/3-іне тең болса, оптикалық көкжиекке шамамен сәйкес келеді. «Жердің радиусы 4/3» – радиобайланыс инженерлері үшін мұндай NLOS байланысын жобалау кезінде пайдалы тәжірибелік ереже. Жер радиусының 4/3 ережесі – Жер атмосферасының орташа көрсеткіші, ол температуралық инверсиялық қабаттар немесе ерекше метеорологиялық жағдайлар болмаған жағдайда, біркелкі деп есептеледі. Атмосфералық сынуды пайдаланатын NLOS байланыстары әдетте VHF және UHF жиіліктерінде, соның ішінде FM және теледидарлық жерүсті хабар тарату қызметтерінде жұмыс істейді.

Аномальды көбею

Жоғарыда сипатталған құбылыс, атмосфералық сындыру индексі, салыстырмалы диэлектрлік өтімділік немесе диэлектрлік тұрақтының биіктікпен біртіндеп төмендеуі, биіктік артумен атмосфералық ауа тығыздығының азаюымен байланысты. Ауа тығыздығы температураның да функциясы болып табылады, ол әдетте биіктікпен бірге төмендейді. Дегенмен, бұл тек орташа жағдайлар; жергілікті метеорологиялық жағдайлар температура инверсиясы қабаттары сияқты құбылыстарды тудыруы мүмкін, онда жылы ауа қабаты салқын қабаттың үстіне орналасады. Олардың арасындағы шекарасында салқын қабаттағы кіші мәннен жылы қабаттағы үлкен мәнге дейін сындыру индексінің салыстырмалы түрде күрт өзгеруі байқалады. Оптикалық Снелл заңымен салыстыра отырып, бұл радио толқындарының жер бетіне қарай айтарлықтай шағылысуына әкелуі мүмкін, олар одан әрі шағылысып, арналық эффектіні тудырады. Нәтижесінде радио толқындары өздерінің қызмет аймағынан асып, қалыптыдан кем әлсіреумен таралуы мүмкін. Бұл эффект тек VHF және UHF спектрлерінде ғана байқалады және радио әуесқойлары оны жиіліктерді пайдалану үшін қалыптан тыс ұзақ қашықтықта байланыс орнату үшін пайдаланады. Коммерциялық байланыс қызметтері үшін оны пайдалану мүмкін емес, себебі ол сенімсіз (жағдайлар минуттар ішінде қалыптасып, тарап кетеді) және қалыпты қызмет аймағынан тыс кедергі тудыруы мүмкін. Температура инверсиясы және аномальды таралу географиялық ендіктердің көп бөлігінде болуы мүмкін, бірақ тропикалық климатта мұндайда олар қалыпты климатқа қарағанда жиі кездеседі, әдетте жоғары қысым аймақтарымен (антициклонмен) байланысты.

Тропосфералық құбырлар

Атмосфераның тік ылғал мөлшері мен температура профиліндегі кенеттен болатын өзгерістер, кейде кездейсоқ жағдайларда UHF, VHF және микротолқын сигналдарын жүздеген шақырымға (мильге) дейін, ал каналдық режимде тіпті одан да алысқа таратуға мүмкіндік береді. Инверсиялық қабат көбінесе жоғары қысым аймақтарында байқалады, бірақ осы кездейсоқ таралу режимдерін тудыратын тропосфералық ауа-райының бірнеше жағдайлары бар. Каналдық емес инверсиялық қабаттың биіктігі әдетте , ал каналдық режим үшін шамамен , ал оқиғалардың ұзақтығы бірнеше сағаттан бірнеше күнге дейін созылады. Жоғары жиіліктерде сигнал күшінің ең айқын артуы байқалады, ал төменгі VHF және HF жиіліктерінде бұл әсер шамалы. Таралу жолының әлсіреуі бос кеңістіктегі жоғалтудан төмен болуы мүмкін. Жылы жер және салқын ауаның ылғал мөлшерімен байланысты кейбір инверсия түрлері жылдың белгілі бір мезгілінде және тәуліктің белгілі бір уақытында жүйелі түрде пайда болады. Мысалы, жаздың соңындағы таңертеңгі тропосфералық жақсартулар бірнеше сағатқа жүздеген шақырым қашықтықтан сигналдарды әкелуі мүмкін, күннің жылуы осы эффектіні жойғанша.

Тропосфералық шашырау (тропосфералық шашырау)

VHF және одан жоғары жиіліктерде атмосфера тығыздығының шағын өзгерістері (турбуленттілік) шамамен 6 миль (10 км) биіктікте радиожиіліктік энергияның әдетте тікелей көріс бойынша таралатын сәулесінің бір бөлігін жерге қайтара шашыратады. Тропосфералық шашыраңқы (тропоскаттерлік) байланыс жүйелерінде микротолқындардың қуатты сәулесі көкжиектен жоғары бағытталады, ал көкжиектен жоғары бағытталған жоғары күшейткіш антеннасы, сәуле өтетін тропосфераның бөлігіне қаратылып, шашыраған әлсіз сигналды қабылдайды. Тропоскаттерлік жүйелер 500 миль (805 км) қашықтықтағы станциялар арасында көкжиектің ар жағынан байланыс орнатуға мүмкіндік береді. Әскерилер 1960 жылдарға дейін Алясканың барлық аймағын қамтитын White Alice Communications System сияқты желілерді құрды, олар кейіннен байланыс спутниктерімен ауыстырылды. Тропосфералық шашыраңқы NLOS байланысы әдетте бірнеше гигагерц жиілікте жұмыс істейді, онда жағдайларға байланысты өте жоғары берілу қуаты (әдетте 3 кВт-тан 30 кВт-қа дейін), өте сезімтал қабылдағыштар және әдетте тұрақты, үлкен рефлекторлы антенналар қолданылады. Берілу сәулесі тропосфераға, көкжиектің үстінен, газ және су буы молекулалары сәуле жолындағы шашырау аймағында шашырау тудыратындай қуат ағыны тығыздығымен бағытталады. Шашыраған энергияның бір бөлігі қабылдаушы антенналарға қарай қозғалып, қабылдау сигналын құрайды. Осы аймақта шашырауға себеп болатын көптеген бөлшектер болғандықтан, Rayleigh сарқымасының статистикалық моделі жүйенің мінез-құлқы мен өнімділігін болжау үшін пайдалы болуы мүмкін.

Жаңбырдың шашырауы

Жаңбырдың шашырауы – таза микротолқын таралу режимі және ол 10 ГГц шамасында ең жақсы байқалады, бірақ бірнеше гигагерцке дейін созылады – шегі шашыратушы бөлшектердің мөлшері мен толқын ұзындығы арақатынасымен анықталады. Бұл режим көлденең поляризацияда сигналды негізінен алға және артқа, ал тік поляризацияда – бүйірге шашыратады. Алға шашырату әдетте 800 км (500 миль) таралу қашықтығын қамтамасыз етеді. Қар кристалдары мен мұз жаңбырынан да шашырау болады, бірақ сулы қабаты жоқ мұздан шашыраудың тиімділігі төмен. Бұл құбылыстың ең көп қолданылатын саласы – микротолқынды жаңбыр радары, бірақ жаңбырдың шашырауы таралуы кедергі тудырып, күтпеген немесе қажет емес жерлерде сигналдың аралықта таралуына себеп болуы мүмкін. Осыған ұқсас көріністер жәндіктерде де болуы мүмкін, бірақ төменгі биіктікте және қысқа қашықтықта. Жаңбыр нүктеден нүктеге және спутниктік микротолқын байланыстарының әлсіреуіне де себеп болады. Ауыр тропикалық жаңбыр кезінде 30 ГГц жиілігінде 30 дБ-ға дейін әлсіреу тіркелген.

Найзағайдың шашырауы

Кейде найзағайдың таралуы VHF және UHF жиіліктерінде 500 км (300 миль) дейінгі қашықтықта байқалады. Ыстық найзағай арнасы радио толқындарды бір секундтың уақтысында шашыратады. Найзағайдан туындаған радиожиіліктік шу ашық каналдың басындағы бөлігін қолдануға жарамсыз етеді, ал иондалу төмен биіктікте және жоғары атмосфералық қысымда қайта бірігуден (рекомбинациядан) жылдам жоғалады. Ыстық найзағай арнасы микротолқынды радармен қысқа мерзімге байқала алады, бірақ бұл режим байланыс саласында ешқандай практикалық қолданыс тапқан жоқ.

Абсорбция шекті

Егер LOS байланысын NLOS байланысына өзгертетін объект жақсы өткізгіш емес, аралық материал болса, онда ол оған түсетін радиожиілік қуатының бір бөлігін сіңіреді. Бірақ, егер оның қалыңдығы шектеулі болса, сіңіру де шектеулі болады және радио толқындарының салдарынан болатын әлсіреу көтере алатын деңгейде болуы мүмкін, соның арқасында материал арқылы өтетін радио толқындарды пайдаланып NLOS байланысын орнатуға болады. Мысалы, WLAN желілері әдетте WLAN қолжетімділік нүктесі мен WLAN клиенттері арасында байланыс үшін шектеулі сіңіруді пайдаланады. Көбінесе бірнеше гигагерц (ГГц) жиілікті радио толқындар жұқа кеңсе қабырғалары мен бөлімдерінен төзімді әлсіреумен өтеді. Бірақ, мұндай қабырғалар көп болғанда немесе бірнеше қалың бетон немесе оған ұқсас (металл емес) қабырғалар болғанда NLOS байланысы жұмыс істемей қалуы мүмкін.

Метеордың шашырауы

Метеорлардың шашырауы радио толқындарының метеорлардың құрамындағы газды қатты иондаған ауа бағаналарынан шағылысуына негізделген. Бұл режимнің ұзақтығы өте қысқа, көбінесе бір оқиғаға бір секундтың бөлігінен бірнеше секундқа дейін созылады. Сандық метеорлық жарылыс байланысы арқасында алыс орналасқан станциялар спутниктік байланысқа жұмсалатын қаражатсыз, жүздеген шақырымнан одан да алысқа орналасқан станциялармен байланыса алады. Бұл режим ең көп қолданылатыны 30-тан 250 МГц аралығындағы VHF жиіліктерінде.

Авроралық кері шашырау

Ауроралдық ионданудың қарқынды бағаналары ауроралдық овалдың 100 км (60 миль) биіктігінде радио толқындарды кері шашыратып, оның ішінде ЖЖ (HF) және ӨЖ (VHF) толқындарын. Кері шашырау бұрышқа сезімді – түсетін сәуле мен бағананың магнит өрісі сызығының арасындағы бұрыш тік бұрышқа өте жақын болуы керек. Электрондардың өріс сызықтары айналасында спираль тәрізді қозғалысы, радиожиіліктің жоғары болуына байланысты, сәуле шығару спектрін шу сияқты кеңейтетін Доплер таралуын тудырады. Радио полярлық сәулелер көбінесе жоғары ендіктерде байқалады және сирек орта ендіктерге дейін жетеді. Радио полярлық сәулелердің пайда болуы күннің активтілігіне (жарылыстар, короналық тесіктер, КМЭ) байланысты, ал жыл сайын оқиғалар күн циклының максимумында көбейеді. Радио полярлық сәулелерге таңертеңгі радио полярлық сәулелер де кіреді, олар күшті, бірақ бұрмаланған сигналдар береді, ал Харанг минимумынан кейін түнгі радио полярлық сәулелер (ішкі дауыл фазасы) сигналдың өзгеретін күшімен және азырақ Доплер таралуымен қайта оралады. Бұл басым түрінде кері шашырау режимінде таралудың шегі шығыс-батыс жазықтығында шамамен 2000 км-ге дейін созылады, бірақ ең күшті сигналдар көбінесе солтүстіктен, жақын орналасқан, бірдей ендіктегі жерлерден байқалады. Сирек жағдайларда, күшті радио полярлық сәуледен кейін Auroral E пайда болады, ол кейбір жағынан екі таралу түріне де ұқсас.

Е-кеңдікті көбею

Е (Е) таралуы ЖЖ (HF) және ӨЖ (VHF) жолақтарында спорадикалық түрде пайда болады. Оны қалыпты ЖЖ Е қабаты таралуымен шатастыруға болмайды. Орта ендіктердегі спорадикалық Е көбінесе жаз айларында, Солтүстік жарты шарда мамырдан тамызға дейін, ал Оңтүстік жарты шарда қарашадан ақпанға дейін кездеседі. Бұл құпия таралу түрінің нақты бір себебі жоқ. Сигналдың шағылысуы шамамен 90 км (55 миль) биіктіктегі ионданудың жұқа қабатында жүзеге асады. Иондану аймақтары сағатына бірнеше жүз километр жылдамдықпен батысқа қарай жылжиды. Маусым ішінде әлсіз периодтылық байқалады және әдетте Es бірден үш күнге дейін байқалады, содан кейін бірнеше күнге жоғалып, қайтадан пайда болады. Бұл құбылыс таңертең басталады, ал түстен кейін және кешке екінші жоғары нүктесі байқалады. Es таралуы әдетте жергілікті жартытүнге дейін тоқтатылады. 28.2, 50 және 70 МГц жиілігінде жұмыс істейтін радио таралу маяктарын бақылау, Es үшін ең жоғары байқалатын жиіліктің (MOF) жаз мезгілінде көбінесе 30 МГц шамасында екенін көрсетеді, бірақ кейде MOF он минут ішінде 100 МГц-қа немесе одан да жоғарыға дейін өсе алады, ал келесі бірнеше сағатта баяу төмендейді. Жоғары нүкте фазасы шамамен 5-10 минут периодтығымен MOF тербелісін қамтиды. Es бір реттік секіру үшін таралу арақашықтығы әдетте 1000-2000 км (600-1250 миль) құрайды, бірақ көп реттік секірулерде екі есе ұзарған арақашықтық байқалады. Сигнал өте күшті, бірақ сонымен бірге баяу және терең әлсіреуге бейім.

Ұшақтың шашырауы

Ұшақтың шашырауы (немесе көбінесе шағылысуы) VHF толқындарынан микротолқындарға дейін байқалады және кері шашыраудан басқа, тіпті таулы жерлерде де 500 км (300 миль) дейінгі уақытша таралуға мүмкіндік береді. Кері шашырауты қолданудың ең көп таралған түрлері – әуе трафигін бақылайтын радар, бистатикалық алға шашыраумен басқарылатын зымыран, ұшақтарды анықтауға арналған "трип-ваер" радары және АҚШ ғарыш радары.

Дифракция

Бычак жиегінің дифракциясы – радио толқындары өткір жиектердің бойымен бүгіліп таралу режимі. Мысалы, бұл режим көріс сызығы болмаған жағдайда, радиосигналдарды тау жотасы арқылы жіберу үшін қолданылады. Дегенмен, бұрыш тым өткір болмауы керек, әйтпесе сигнал дифракцияланбайды. Дифракция режиміне сигнал күшін арттыру қажет, сондықтан эквивалентті көріс сызығына қарағанда жоғары қуатты немесе жақсы антенналарды пайдалану керек. Дифракция толқын ұзындығы мен кедергінің мөлшері арасындағы байланысқа тәуелді. Яғни, кедергінің толқын ұзындығындағы өлшеміне. Төмен жиіліктер үлкен, тегіс кедергілерді, мысалы, төбелерді оңайрақ айналып өтеді. Мысалы, көп жағдайда VHF (немесе одан жоғары жиілікті) байланыс төбеден туындаған көлеңкеге байланысты мүмкін болмаса, HF жолағының жоғарғы бөлігін пайдалану арқылы байланыс орнатуға болады, онда жер беті толқынының пайдасы шамалы. Кішкентай кедергілердің дифракция құбылысы жоғары жиіліктерде де маңызды. Қалалық ұялы байланыс сигналдары қалалық ортаның шатырлары арқылы тарағанда жердің әсеріне көп бейім. Олар шатыр жиектерінен көшеге қарай дифракцияланады, онда көп жолды таралу, сіңіру және дифракция құбылыстары басым болады.

Абсорбция

Төмен жиілікті радио толқындар кірпіш пен тас арқылы оңай өтеді, ал VLF тіпті теңіз суына да еніп өтеді. Жиілігі көтерілген сайын сіңіру әсері маңыздырақ болады. Микротолқынды немесе одан да жоғары жиіліктерде атмосферадағы молекулалық резонанстар (көбінесе су, H2O және оттегі, O2) радио толқындардың таралуына елеулі кедергі келтіреді. Мысалы, 58–60 ГГц жиілік диапазонында күшті сіңіру оқиғасы байқалады, бұл диапазонды ұзақ қашықтыққа пайдалану мүмкін емес етеді. Бұл құбылыс алғаш рет Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде радар зерттеулері барысында анықталған. 400 ГГц-тен жоғары жиілікте Жер атмосферасы спектрдің көп бөлігін тосып, бір бөлігін ультракөк сәулеге дейін өткізеді, бірақ озон ультракөк сәулені тосып, көрінетін жарық пен жақын инфрақызыл сәулелердің бір бөлігі өтеді. Ауыр жаңбыр мен қар да микротолқынды сіңіруге әсер етеді.

Орналастыруға әсер ету

Соңғы кездегі локализация жүйелерінің көпшілігінде қабылданған сигналдар тікелей көру сызығы (LOS) арқылы таралады деп есептеледі. Дегенмен, бұл ережеден тыс жағдайлар туындағанда, орналасу деректерінің қате болуы мүмкін. Уақыт бойынша анықтауға негізделген локализация жүйесінде, шығарылған сигнал қабылдағышқа тек емес тікелей көру сызығынан тыс (NLOS) жолдар арқылы ғана жете алады. NLOS қатесі – қабылданған сигналдың тікелей көру сызығына қарағанда басып өткен қосымша қашықтығы. NLOS қатесінің мәні оң болып келеді және оның шамасы таралу ортасына байланысты өзгереді.