Введение

Понятие в радиосвязи – явление электромагнитного распространения.

В радиосвязи многолучевое распространение – это явление, в результате которого радиосигналы достигают приемной антенны двумя или более путями. Причины многолучевого распространения включают атмосферное волновождение, ионосферное отражение и преломление, а также отражение от водных поверхностей и наземных объектов, таких как горы и здания. Когда один и тот же сигнал принимается по нескольким путям, это может создавать интерференцию и фазовый сдвиг сигнала. Деструктивная интерференция вызывает затухание, что может привести к тому, что радиосигнал станет слишком слабым в определенных областях для адекватного приема. По этой причине этот эффект также известен как многолучевая интерференция или многолучевое искажение. Если амплитуды сигналов, приходящих по различным путям, подчиняются распределению Рэлея, это называется рэлеевским затуханием. Если один компонент (часто, но не обязательно, прямой видимости) доминирует, более точной моделью является распределение Райса, и это называется райсовским затуханием. Если доминируют два компонента, поведение лучше всего моделируется распределением двух волн с рассеянной мощностью (TWDP). Все эти описания широко используются, признаны и дают результаты. Однако они являются обобщенными и абстрактными, упрощают или приближают лежащую в основе физику.

Вмешательство

Многопутная интерференция – это явление в физике волн, при котором волна от источника достигает детектора по двум или более путям, и две (или более) составляющие волны интерферируют конструктивно или деструктивно. Многопутная интерференция является распространенной причиной появления "призраков" в аналоговом телевидении и замираний радиоволн. Необходимым условием является сохранение когерентности компонент волны на протяжении всего пути распространения. Интерференция возникает из-за того, что два (или более) компонента волны, как правило, проходят разное расстояние (измеряемое оптической длиной пути – геометрической длиной и учетом преломления, влияющего на оптическую скорость), и, следовательно, достигают детектора в различных фазах. Сигнал, пришедший по отраженным путям, интерферирует с основным сигналом как по амплитуде, так и по фазе, что называется многопутовым затуханием.

Примеры

В аналоговом факсимильном и телевизионном вещании многолучевое распространение вызывает джиттер и эффект "призраков", проявляющийся как слабое дублированное изображение справа от основного. "Призраки" возникают, когда сигнал отражается от гор или других крупных объектов, одновременно достигая антенны прямым путем, в результате чего приемник принимает два сигнала, разделенных по времени. В радиолокационной обработке многолучевое распространение приводит к появлению ложных целей, вводя в заблуждение радиолокационный приемник. Эти ложные цели особенно мешают, поскольку они движутся и ведут себя как настоящие цели (являясь их отражением), что затрудняет приемнику выделение корректного отраженного сигнала. Эти проблемы можно минимизировать, используя карту местности вокруг радиолокатора и отбрасывая все отражения, кажущиеся исходящими из-под земли или выше определенной высоты. В цифровой радиосвязи (например, GSM) многолучевое распространение может вызывать ошибки и ухудшать качество связи. Эти ошибки обусловлены межсимвольной интерференцией (МСИ). Для коррекции МСИ часто используются эквалайзеры. Альтернативно, могут применяться методы, такие как ортогональное частотное мультиплексирование и решеточные приемники. В приемнике глобальной системы позиционирования (GPS) многолучевое распространение может приводить к тому, что неподвижный приемник показывает случайные перемещения или медленное смещение. При движении приемника эти перемещения могут быть незаметны, но точность определения местоположения и скорости все равно снижается.

В проводных носителях

Многопутное распространение сигнала аналогично в системах связи по линиям электропередач и в телефонных абонентских линиях. В обоих случаях, несоответствие импеданса вызывает отражение сигнала. Высокоскоростные системы связи по линиям электропередач обычно используют многонесущие модуляции (такие как OFDM или вейвлет-OFDM) для предотвращения интерсимвольной интерференции, возникающей из-за многопутного распространения. Стандарт ITU-T G.hn предоставляет возможность создания высокоскоростной (до 1 гигабита в секунду) локальной сети с использованием существующей домашней проводки (линий электропередач, телефонных линий и коаксиальных кабелей). G.hn использует OFDM с циклическим префиксом для предотвращения интерсимвольной интерференции. Поскольку многопутное распространение проявляется по-разному в каждом типе проводки, G.hn использует различные параметры OFDM (длительность символа OFDM, длительность интервала защиты) для каждой среды передачи. DSL-модемы также используют ортогональное частотное мультиплексирование для связи со своим DSLAM, несмотря на наличие многопутного распространения. В этом случае отражения могут быть вызваны использованием проводов разного сечения, но отражения от ответвлений (bridge taps) обычно более интенсивны и сложны. Если обучение OFDM оказывается неудовлетворительным, ответвления могут быть удалены.