6.2. Модели непрерывных каналов

Непрерывными называются каналы, входные и выходные сигналы которых принимают произвольные значения из некоторого интервала. Непрерывные каналы можно классифицировать по виду помех и характеру преобразования входного сигнала  в полезный принятый . Если ограничиться предположением, что в канале действует аддитивный нормальный белый шум , то непрерывные каналы подразделяются по виду преобразования  в , т.е. по виду искажений сигнала. В большинстве радиотехнических систем излученные сигналы являются узкополосными:

,

где  и  – функции, отображающие законы амплитудной и угловой модуляции; – несущая частота сигнала.

Искажения излученного сигнала  принято рассматривать отдельно для однолучевых и многолучевых каналов. В однолучевых каналах электромагнитные колебания распространяются по одному пути. Однолучевыми каналами являются линии связи на расстояниях прямой видимости: линии ближней радиосвязи на коротких и ультракоротких волнах, линии связи Земля-воздух, воздух-Земля, воздух-воздух и т. п.

Принятый полезный сигнал по отношению к излученному характеризуется дополнительными параметрами: случайным ослаблением , средним временем запаздывания , доплеровским смещением частоты  и случайной начальной фазой и может быть записан в виде

.

Таким образом, совокупность параметров принятого сигнала . В зависимости от знания на приемной стороне значений дополнительных параметров  можно выделить несколько моделей непрерывных каналов [16, 36].

Гауссовским каналом называется канал, в котором действует аддитивный нормальный белый шум, а искажения полезного сигнала несущественны и могут быть скомпенсированы. Компенсация искажений возможна, если на приемной стороне дополнительные параметры полностью известны или могут быть измерены достаточно точно. Поэтому можно считать, что . Выходной сигнал гауссовского канала

.

Представление выходного сигнала в виде суммы полезного сигнала и нормального белого шума  позволяет указать правило принятия решения о переданном сигнале.

Гауссовский канал с неизвестной фазой сигнала определяется параметрами , которые постоянны и известны. Фаза  считается равномерно распределенной величиной в интервале [0, 2]. Такая модель хорошо описывает процессы в линиях радиосвязи на расстояниях прямой видимости.

Канал с амплитудными замираниями является дальнейшим усложнением канала с неизвестной фазой в предположении, что  – случайная функция времени. Выходной полезный сигнал канала с замираниями

.

Случайная функция  перемножается с сигналом и поэтому называется мультипликативной помехой, которую можно рассматривать как функцию, модулирующую по амплитуде излученный сигнал. Модуляция приводит к расширению спектра принятого сигнала относительно спектра излученного сигнала. Поэтому такой канал называют каналом с рассеянием энергии по частоте.

По времени корреляции мультипликативные помехи разделяются на медленные и быстрые [9, 17]. О медленных замираниях говорят в случае, если время корреляции  значительно превышает интервал наблюдения сигнала. Причинами медленных замираний является изменения свойств среды распространения радиоволн в зависимости от метеорологических условий, времени суток, года, от солнечной активности и т. п. Быстрая мультипликативная помеха имеет время корреляции меньше, чем интервал наблюдения сигнала. Основной причиной быстрых замираний является наличие многих путей, по которым распространяются электромагнитные волны [9, 17]. Многолучевое распространение возникает при передаче информации на дальние расстояния при отражении радиоволн от протяженных поверхностей суши и моря, при отражении от ионосферы и тропосферы. Из-за разных путей распространения времена запаздывания отдельных принимаемых сигналов различны. Поэтому многолучевые каналы называют также каналами с рассеянием энергии во времени.

Результирующий сигнал на выходе многолучевого канала

,

где .

При большом числе путей можно считать, что  является реализацией нормального СП. Обычно среднее значение процесса равно нулю, тогда модели многолучевых каналов различаются по виду КФ [43].

Таким образом, непрерывный канал считается заданным, если указаны мощность сигналов, полоса частот, дано описание моделей помех и искажений сигналов.