Výukový program šíření rádiových vln Zahrnuje:
Základy šíření rádiového  signálu    Útlum rádiového signálu     Šíření volným prostorem a útlum     Rozpočet spojení     Odraz rádiových vln    Lom rádiových vln     Difrakce rádiových vln     Vícecestné šíření     Vícecestný únik     Rayleighův únik     Atmosféra a rádiové šíření    

Vícecestný únik ovlivňuje většinu forem rádiových komunikačních spojení v té či oné formě.

Vícecestný únik může ovlivnit signály na frekvencích z LF části spektra a níže až do mikrovlnné části spektra.

Vícecestný únik nastává v jakémkoli prostředí, kde dochází k vícecestnému šíření a cesty se z nějakého důvodu mění. Tím se změní nejen jejich relativní síla, ale také jejich fáze, protože se budou měnit délky cest.

Vícecestný únik může také způsobit zkreslení rádiového signálu. Vzhledem k tomu, že různé cesty, kterými se signály mohou ubírat, se liší v délce, signál vysílaný v konkrétním případě dorazí do přijímače po určitou dobu. To může způsobit problémy s fázovým zkreslením a inter-symbolovým rušením při přenosu dat. V důsledku toho může být nutné začlenit do radiokomunikačního systému vlastnosti, které umožňují minimalizovat účinky těchto problémů.

Základy vícecestného úniku

Vícecestný únik je vlastnost, kterou je třeba vzít v úvahu při navrhování nebo vývoji radiokomunikačního systému. V jakémkoli pozemním radiokomunikačním systému se signál dostane k přijímači nejen přímou cestou, ale také v důsledku odrazů od objektů, jako jsou budovy, kopce, země, voda atd., které sousedí s hlavní cestou.

Celkový signál na rádiovém přijímači je součtem různých přijímaných signálů. Protože všechny mají různé délky cesty, signály se budou sčítat a odečítat od součtu v závislosti na jejich relativních fázích.Občas dojde ke změnám v relativních délkách cest. Mohlo by to být způsobeno pohybem rádiového vysílače nebo přijímače nebo pohybu jakéhokoli objektu, který poskytuje odrazný povrch. To bude mít za následek změnu fází signálů přicházejících do přijímače a to zase povede k tomu, že se bude měnit síla signálu v důsledku různého způsobu, jakým se signály budou sčítat. Právě to způsobuje únik, které je přítomno u mnoha signálů.

Selektivní a plochý únik

Vícecestný únik může ovlivnit rádiové komunikační kanály dvěma hlavními způsoby. To může vzhledem ke způsobu, jakým jsou zmírněny účinky multipath fading.

• Plochý únik:   Tato forma vícecestného úniku ovlivňuje všechny frekvence v daném kanálu buď stejně nebo téměř stejně. Když dojde k plochému vícecestnému úniku, signál se bude pouze měnit v amplitudě, bude stoupat a klesat v průběhu času nebo s pohybem z jedné polohy do druhé.
• Selektivní únik:   K selektivnímu únik dochází, když Vícecestný únik ovlivňuje různé frekvence v kanálu v různé míře. To bude znamenat, že fáze a amplitudy signálu se budou v kanálu lišit. Někdy může dojít k poměrně hlubokým nulám, což může způsobit problémy s příjmem. Pouhé udržování celkové amplitudy přijímaného signálu nepřekoná účinky selektivního únik a může být zapotřebí nějaká forma vyrovnání. Některé formáty digitálního signálu, např. OFDM, jsou schopny rozšířit data přes široký kanál, takže pouze část dat je ztracena případnými nulami. To může být rekonstituováno pomocí technik dopředné korekce chyb a tímto způsobem může zmírnit účinky selektivního vícecestného úniku.
  
  K selektivnímu vícecestnému úniku dochází, protože i když se délka trasy změní o stejnou fyzickou délku (např. stejný počet metrů, yardů, mil atd.), představuje to jiný podíl vlnové délky. V souladu s tím se fáze změní napříč použitou šířkou pásma.
  
  K selektivnímu úniku může docházet na mnoha frekvencích. Často si toho lze všimnout, když jsou vysílací stanice se středními vlnami přijímány večer prostřednictvím pozemních a prostorových vln. Fáze signálů přijímaných prostřednictvím dvou cest šíření se s časem mění a to způsobuje změnu celkového přijímaného signálu. Protože vícecestný únik je velmi závislý na délce cesty, bylo zjištěno, že ovlivňuje frekvence i v šířce pásma vysílaného AM signálu, který má být ovlivněn odlišně a výsledkem je zkreslení.
  
  Selektivní únik je také zažíván na vyšších frekvencích, a když se signály s vysokou datovou rychlostí stávají běžnými, je zapotřebí větší šířky pásma. V důsledku toho se mohou v šířce pásma jediného signálu vyskytnout nuly a špičky.

Signál mobilního telefonu slábne

Komunikace mobilních telefonů podléhá vícecestnému úniku. To má různé důvody.

• Mobilní uživatel se pohybuje: První je, že mobilní stanice nebo uživatel se pravděpodobně pohybuje a v důsledku toho se mění délky cest všech přijímaných signálů. Druhým je, že mnoho objektů v okolí se také může pohybovat. Automobily a dokonce i lidé způsobí odrazy, které budou mít významný vliv na přijímaný signál. V souladu s tím má vícecestný únik hlavní vliv na celulární telekomunikaci.
• Jiné objekty v pohybu:   Vícecestný únik, které ovlivňuje mobilní telefony, je často známé jako rychlé únik, protože k němu dochází na relativně krátkou vzdálenost. Pomalé únik nastává, když se mobilní telefon pohybuje za překážkou a signál pomalu slábne.

>

Rychlé změny signálu způsobené vícecestným únikem lze detekovat i na krátkou vzdálenost. Předpokládejme frekvenci 2 GHz (např. typická přibližná hodnota frekvence pro mnoho telefonů). Vlnovou délku lze vypočítat takto:

λ =3 ⋅1082 ⋅109


λ = 0,15 metru

Kde:
    c = rychlost světla v metrech za sekundu
    f = frekvence v Hertzech

Přechod ze signálu, který je ve fázi, k signálu, který je mimo fázi, je ekvivalentní zvětšení délky cesty o polovinu vlnové délky nebo 0,075 m nebo 7,5 cm. Tento příklad se dívá na velmi zjednodušený příklad. Ve skutečnosti je situace mnohem komplikovanější, protože signály jsou přijímány mnoha cestami. Poskytuje však indikaci vzdáleností nutných ke změně ze stavu ve fázi do situace mimo fázi.

Ionosférický únik

Krátkovlnná rádiová komunikace je známá svým únikem. Signály, které se odrážejí přes ionosféru, se značně liší v síle signálu. Tyto změny síly jsou primárně způsobeny vícecestným únikem.

Když se signály šíří ionosférou, je možné, aby se energie šířila z vysílače do přijímače mnoha různými cestami. Jednoduché diagramy ukazují jeden paprsek nebo cestu, kterou signál prochází. Ve skutečnosti profil elektronové hustoty ionosféry (je to profil elektronové hustoty, který způsobuje lom signálů) není hladký a v důsledku toho budou všechny signály vstupující do ionosféry rozptýleny a budou mít více cest k dosažení určitého přijímač. Se změnami v ionosféře, které způsobí změnu délek drah, bude mít za následek změnu fází a změnu celkového součtu v přijímači.

Změny v ionosféře vycházejí z řady faktorů. Jedním z nich je, že úrovně ionizace se liší, i když tyto změny normálně probíhají relativně pomalu, ale přesto mají účinek. Kromě toho jsou v ionosféře větry nebo pohyby vzduchu. Protože úrovně ionizace nejsou konstantní, jakýkoli pohyb vzduchu způsobí změny v profilu hustoty elektronů v ionosféře. To zase ovlivní délky cest.

Z tohoto důvodu signály na pásmech krátkých vln neustále mění sílu.

Troposférický únik

Mnoho signálů využívajících frekvence na VHF a výše je ovlivněno troposférou. Signál se láme v důsledku změn indexu lomu, ke kterým dochází zejména v prvních kilometrech nad zemí. To může způsobit, že se signály přesunou za linii viditelnosti. Ve skutečnosti se pro vysílací aplikace používá pro rádiový horizont číslo 4/3 zorného pole. Za určitých okolností však relativně prudké změny indexu lomu, ke kterým dochází v důsledku povětrnostních podmínek, mohou způsobit, že se vzdálenosti, přes které signály cestují, prodlouží. Signály pak mohou být „odvedeny“ ionosférou na vzdálenosti až několika set kilometrů.

Když jsou se signály šíří tímto způsobem, budou vystaveny vícecestnému úniku. Teplo stoupající ze zemského povrchu zde zajistí, že se cesta bude neustále měnit a signály se budou lišit v síle. Typicky mohou být tyto změny relativně pomalé se signály klesajícími a rostoucími v průběhu několika minut.

Vícecestný rádiový únik je faktor, který se ve větší či menší míře objevuje u většiny signálů. Vzhledem k tomu, že rádiové signály mají tendenci dosáhnout přijímače více cestami, bez ohledu na to, jak dobrá cesta vypadá, je vždy pravděpodobné, že se budou odrazy od jiných objektů. Jedinou výjimkou je vesmír, kde je velmi málo významných objektů, které pravděpodobně způsobí velké problémy.

Vzhledem ke skutečnosti, že signály procházejí více cestami a vždy je pravděpodobné, že dojde k nějakému pohybu způsobujícímu změnu délek cest a různé síly signálu, bude v mnoha případech problémem vícecestný únik.