[经验]

无线电波的传播衰落

崩溃崩溃

2014-4-10 14:12:34

3219 无线电波

移动通信系统中，信号在空中是以无线电波的方式传播的。无线电波在传输过程中会经受多种衰落，如下图所示。图中竖轴是信号强度，横轴是距离。可以看到，无线电波的衰落趋势是随着距离增加而强度下降的。

如果无线电波在一望无际的平坦区域传播，比如沙漠、湖面这种没有阻挡的环境，那么它的衰落就是一条直线，如图中黑色的下降直线所示，这种衰落叫路径损耗。路径损耗的发生是因为空气对信号有过滤作用。

如果无线信号在起伏的地形环境里传播，山丘、树林、建筑物等都会对无线电波造成阻挡，导致信号强度下降，这种衰落称之为阴影衰落，但是这种变化是缓慢的。如图中粗的虚线代表两种衰落的叠加，路径损耗+阴影衰落。

除了以上两种衰落，无线电波还有一种特性：多径传播特性。即接收点处的信号强度其实来自不同传播的路径叠加，有直射、建筑物折射、地面反射等等，由于各条路径信号到达的时间不同，导致叠加结果时高时低，造成信号在短时间内的变化非常大，这种衰落称为瑞利衰落。相对于阴影衰落来说，瑞利衰落是一种快衰。它总是叠加于如阴影、衰减等大尺度衰落效应上。如图中细的虚线所示，是三种衰落的叠加效果。

在网络设计之初，就要需要考虑以上三种衰落带来的影响。

对于路径损耗，由于现在小区覆盖半径都不是很大，基本不会有太大的路径损耗。对于叠加了路径损耗的阴影衰落，通常是通过传播模型去估算在不同的地形环境下的衰落特性，这样在网络规划之初就可以留出一定的衰落余量。对于瑞利衰落，这种衰落特性非常特殊，即使在相同的地点相同的时间，不同的频率的瑞利衰落特性是不一样的，所以对于瑞利衰落，不仅要在网络规划时留出一定的衰落余量，而且要借助抗干扰技术来抵消瑞利衰落的影响。比如在GSM中使用了跳频技术，WCDMA中使用了RAKE接收，LTE中虽然也有类似跳频的频域交织技术，但由于LTE使用了OFDM技术，可以将频率选择性衰落的信道转化为平坦衰落信道，所以它本身对于瑞利衰落不太敏感。

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