Выделение сильнейшего луча, а также и всех других, может быть осуществлено путем синхронизации местных сигналов каждым из лучей. После разделения лучей можно использовать всю энергию, сложив их. Основными недостатками таких систем являются значительное усложнение приемного оборудования и расширение занимаемой полосы частот.
По методу приема сигналов с широкой базой различают корреляционный прием с помощью многоканального коррелятора с линией задержки с отводами и прием на согласованные фильтры. В первом случае в качестве опорного широкополосного сигнала используется бинарная псевдослучайная последовательность типа М-последовательности с последующей фильтрацией. Возможно применение также других псевдослучайных последовательностей (многофазные коды Фрэнка и др.). Основные их свойства — равномерность спектра в широкой полосе, острый пик автокорреляционной функции и малый пикфатор. Переход к М-позиционному кодированию позволяет в той же полосе увеличить скорость передачи в log2M раз по сравнению с бинарным кодированием. При этом аппаратура усложняется (в » М раз). В качестве опорных сигналов могут быть использованы разные М-последовательности, а также многочастотная и многофазная манипуляции. Для передачи аналоговой информации может быть использована относительно узкополосная частотная модуляция. При этом ЧМ сигнал на передаче (а затем и на приеме) перемножается с опорным псевдослучайным сигналом. Однако передача с помощью КИМ и D-модуляции считается более эффективной.
Серьезной проблемой считается синхронизация как тактовая, так и внутрибодная. Хотя сами широкополосные сигналы обладают хорошей разрешающей способностью по времени, но реализация этих свойств для разрешения многолучевости требует и соответствующей точности синхронизации. Имеются также большие трудности при конкретной реализации широкополосной линии задержки и схемы поиска при вхождении в связь.
При приеме на согласованные фильтры обычно используют внутриимпульсную линейную частотную модуляцию, например, с помощью дисперсионной ультразвуковой линии задержки. Используя линейную ЧМ с противоположным наклоном, можно передавать бинарные сигналы. На приеме согласованный фильтр предоставляет собой аналогичную передаче линию задержки.
Системы с широкобазными сигналами разрешают многолучевость на основе анализа импульсной реакции канала связи, т. е. используют эквивалентную модель канала, основанную на выборочных значениях его импульсной реакции. Однако можно использовать эквивалентную модель канала, основанную на выборочных значениях передаточной функции канала (в таком случае удобно говорить не о многолучевости, а о селективных затираниях). Формируя на передаче многочастотный сигнал, составленный из отрезков синусоид, и измеряя на приеме амплитуды и фазы этих частот, а затем, когерентно складывая их, получим оптимальную систему, производящую на приеме адаптацию или измерение и учет реальных характеристик. Для измерения характеристик тракта распространения могут использоваться либо специальные сигналы, как, например, в системе с испытательным импульсом, либо информационные сигналы. В качестве испытательного импульса удобно использовать импульс с ЛЧМ.
В целом оптимальный приемник оценивает состояние канала и оптимизирует свои характеристики (опорные сигналы). Такую оптимизацию возможно производить не только на приемном конце, но и на передающем, используя обратный канал. На многих линиях связи организовать такой канал несложно. Анализируя принимаемый сигнал, можно, например, просто изменять мощность передатчика в такт с федингом.
Выше уже говорилось, что при обратной связи, периодически исследуя большой диапазон частот и выбирая оптимальную частоту передачи, можно получить значительный выигрыш. Этот выигрыш зависит от полосы, занимаемой информационным сигналом, и от точности разрешения сигнала зондирования по частоте. Такой метод эквивалентен разнесению по частоте с автовыбором, однако порядок разнесения определяется как интервалом корреляции по частоте, так и точностью разрешения или числом исследуемых частот в измерительном сигнале (следует, правда, отметить, что при автовыборе с увеличением порядка разнесения выигрыш растет медленно, а кроме того, при увеличении полосы информационного сообщения выигрыш от работы на оптимальной частоте быстро падает). Основная трудность — обеспечить свипирование такой большом полосы частот. На участках СТР с большим запаздыванием лучей tК, вероятно, окажется достаточным исследовать канал связи в полосе частот 20 Мгц. При этом возможна одновременная передача измерительного и информационного сигналов, причем для. передачи информации можно использовать аналоговые методы модуляции, например, частотную, а в качестве опорного шумоподобный сигнал с равномерным спектром в полосе 20 Мгц. В процессе работы на приемном -конце в результате обработки измерительного сигнала оценивается состояние канала во всем диапазоне п выбирается оптимальная частота, значение которой кодируется и передается по каналу обратной связи. В принципе, разрешающая способность измерительного сигнала может быть сделана очень большой, однако выигрыш такого метода целиком зависит от статистических свойств канала СТР.
В системах с обратным каналом связи можно менять не только частоту передатчика, но и девиацию (в случае ЧМ), число каналов, мощность передатчика или все одновременно. Основная особенность—возможность передачи аналоговой информации, в отличие от предыдущих систем, 'передающих только дискретную информацию.
Применение дискретизации и квантования аналоговой информации, т. е. переход к дискретной информации, дает возможность согласовать скорость передачи информации с полосой пропускания тракта при использовании обычных узкополосных методов модуляции. Это возможно, например, путем разбиения канала с высокой скоростью на п параллельных каналов (с разнесением их по (Времени и частоте) со скоростью передачи, в п раз меньшей. Возможно использование и многопозиционного кодирования. Перспективно использовать многоканальную систему, где в субканалах используются многопозиционные 1коды. При этом аппаратура обладает большой гибкостью, так как при плохих условиях распространения легко увеличить порядок разнесенного приема за счет уменьшения скорости передачи.
2.3. Повышение частотно-энергетической эффективности тропосферных систем связи
Тропосферные линии связи занимают особое место среди различных видов связи, применяющихся на практике. Эти линии обеспечивают передачу дискретной информации со скоростями до 2 - 8 Мбит/с на интервалах связи 100-500 км в диапазоне частот до 8 ГГц при общей протяженности линий до 1000-2000 км. Средства связи этого типа превосходят другие в условиях организации связи в труднодоступных и малонаселенных районах, особенно расположенных в высокоширотных областях земного шара, а также при создании линий связи в чрезвычайных условиях, когда другие виды связи не эффективны.
Среди всех видов связи тропосферные линии являются одним из наиболее сложных в техническом отношении устройств. Эта сложность обусловлена характером распространения волн, который характеризуется как своими случайными параметрами, так и большими энергетическими потерями на трассе распространения. Поэтому вопросы, связанные с совершенствованием принципов построения таких систем всегда являются актуальными.
К таким вопросам относятся проблемы увеличения помехоустойчивости системы связи, которая напрямую связана с ее стоимостью. В условиях напряженной энергетики любое снижение требуемой мощности излучения приводит к существенному снижению массо-габаритных характеристик, а значит и стоимости станции. Увеличение помехоустойчивости должно производиться при минимизации занимаемой полосы частот. Проведем анализ эффективности различных вариантов построения тропосферных станций с учетом этих параметров: помехоустойчивости и частотной эффективности.
Традиционным способом повышения помехоустойчивости систем связи по каналам с переменными параметрами является разнесенный прием, который реализуется путем дублирования передаваемой информации по нескольким трактам передачи с независимыми замираниями уровня сигнала. Одновременно с этим большое развитие получила теория помехоустойчивого кодирования, которое является единственным средством повышения достоверности передачи информации без изменения энергетического потенциала радиолинии.
В последнее время в мировой литературе много внимания уделяется методам кодирования с хорошей частотно-энергетической эффективностью, при которой заданная помехоустойчивость достигается при минимально возможной полосе частот. Построение таких кодов возможно на базе ансамбля сигналов с основанием больше 2, в частности, когда элементами кода являются многофазные сигналы. Частотно-энергетически эффективные коды получили наименование сигнально-кодовых конструкций (СКК). Большой интерес представляет собой исследование целесообразности использования СКК в каналах с переменными параметрами вместо традиционного разнесенного приема. В системах с разнесенным приемом с ограниченным числом параллельных каналов наиболее подходящими являются блочные СКК.
Приведем результаты исследования частотно-эффективных методов построения систем связи по трактам с переменными параметрами и, в частности, тропосферных систем связи. В число этих результатов входит методика расчета вероятности ошибочного приема информации в каналах с замираниями при использовании блочных многофазных сигнально-кодовых конструкций (СКК), которая позволяет проводить анализ помехоустойчивости при коррелированных и некоррелированных замираниях в символах СКК.