衰落

“衰落”是通信中的一個(gè)重要概念，它指的是信號(hào)在傳輸過程中，由于環(huán)境因素（如發(fā)射功率、接收靈敏度、接收機(jī)噪聲等）的影響，信號(hào)強(qiáng)度逐漸減弱的過程。 在無線電通信中，衰落的影響是非常明顯的，因?yàn)樾盘?hào)在傳播過程中會(huì)受到環(huán)境因素的影響，這會(huì)導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度的減弱，從而降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量。 衰落也會(huì)影響無線電通信的覆蓋范圍，如果信號(hào)衰落過快，那么信號(hào)的傳播距離也會(huì)相應(yīng)減小，從而影響系統(tǒng)的覆蓋范圍。 此外，衰落也會(huì)影響無線電通信系統(tǒng)的延遲。由于信號(hào)衰落，信號(hào)在傳播的過程中會(huì)受到環(huán)境因素的影響，從而導(dǎo)致信號(hào)傳播時(shí)間的延長(zhǎng)，從而影響系統(tǒng)的延遲。 為了解決衰落的問題，可以采用多種技術(shù)手段，如增加發(fā)射功率、改善接收機(jī)靈敏度、改善接收機(jī)噪聲等。這些技術(shù)手段可以有效降低信號(hào)衰落的速度，從而提高信號(hào)的傳輸質(zhì)量，提高系統(tǒng)的覆蓋范圍，減少信號(hào)傳播的延遲。

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在無線通信領(lǐng)域，衰落是指由于信道的變化導(dǎo)致接收信號(hào)的幅度發(fā)生隨機(jī)變化的現(xiàn)象，即信號(hào)衰落。導(dǎo)致信號(hào)衰落的信道被稱作衰落信道。衰落通常被分為慢衰落和快衰落兩類。慢衰落描述的是信號(hào)幅度的長(zhǎng)期變化，是傳播環(huán)境在較長(zhǎng)時(shí)間、較大范圍內(nèi)發(fā)生變化的結(jié)果，因此又被稱為長(zhǎng)期衰落、大尺度衰落�？焖ヂ鋭t描述了信號(hào)幅度的瞬時(shí)變化，與多徑傳播有關(guān)，又被稱為短期衰落、小尺度衰落。慢衰落是快衰落的中值。







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概述　　英文名稱：fading　 　　移動(dòng)通信中信號(hào)隨接受機(jī)與發(fā)射機(jī)之間的距離不斷變化即產(chǎn)生了衰落。其中，信號(hào)強(qiáng)度曲線的中直呈 　　 衰落示意圖
現(xiàn)慢速變化，稱為慢衰落；曲線的瞬時(shí)值呈快速變化，稱快衰落。可見快衰落與慢衰落并不是兩個(gè)獨(dú)立的衰落（雖然他們的產(chǎn)生原因不同），快衰落反映的是瞬時(shí)值，慢衰落反映的是瞬時(shí)值加權(quán)平均后的中值。
慢衰落
　　在移動(dòng)通信傳播環(huán)境中，電波在傳播路徑上遇到起伏的山丘、建筑物、樹林等障礙物阻擋，形成電波的陰影區(qū)，就會(huì)造成信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)中值的緩慢變化，引起衰落。通常把這種現(xiàn)象稱為陰影效應(yīng)，由此引起的衰落又稱為陰影慢衰落。另外，由于氣象條件的變化，電波折射系數(shù)隨時(shí)間的平緩變化，使得同一地點(diǎn)接收到的信號(hào)場(chǎng)強(qiáng)中值也隨時(shí)間緩慢地變化。但因?yàn)樵陉懙匾苿?dòng)通信中隨著時(shí)間的慢變化遠(yuǎn)小于隨地形的慢變化，因而常常在工程設(shè)計(jì)中忽略了隨時(shí)間的慢變化，而僅考慮隨地形的慢變化。 　　它是由于在電波傳輸路徑上受到建筑物或山丘等的阻擋所產(chǎn)生的陰影效應(yīng)而產(chǎn)生的損耗。它反映了中等范圍內(nèi)數(shù)百波長(zhǎng)量級(jí)接收電平的均值變化而產(chǎn)生的損耗，一般遵從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。 　　慢衰落產(chǎn)生的原因：（1）路徑損耗，這是慢衰落的主要原因。（2）障礙物阻擋電磁波產(chǎn)生的陰影區(qū)，因此慢衰落也被稱為陰影衰落。（3）天氣變化、障礙物和移動(dòng)臺(tái)的相對(duì)速度、電磁波的工作頻率等有關(guān)。
快衰落
　　定義：移動(dòng)臺(tái)附近的散射體（地形，地物和移動(dòng)體等）引起的多徑傳播信號(hào)在接收點(diǎn)相疊加，造成接收信號(hào)快速起伏的現(xiàn)象叫快衰落 　　快衰落細(xì)分為： 　　時(shí)間選擇性衰落（快速移動(dòng)在頻域上產(chǎn)生多普勒效應(yīng)而引起頻率擴(kuò)散） 　　空間選擇性衰落（不同的地點(diǎn)、不同的傳輸路徑衰落特性不一樣） 　　頻率選擇性衰落（不同的頻率衰落特性不一樣，引起時(shí)延擴(kuò)散）。 　　快衰落原因（1）多徑效應(yīng)。1、時(shí)延擴(kuò)展：多徑效應(yīng)（同一信號(hào)的不同分量到達(dá)的時(shí)間不同）引起的接受信號(hào)脈沖寬度擴(kuò)展的現(xiàn)象稱為時(shí)延擴(kuò)展。時(shí)延擴(kuò)展（多徑信號(hào)最快和最慢的時(shí)間差）小于碼元周期可以避免碼間串?dāng)_，超過一個(gè)碼元周期（WCDMA中一個(gè)碼片）需要用分集接受，均衡算法來接受。2、相關(guān)帶寬：相關(guān)帶寬內(nèi)各頻率分量的衰落時(shí)一致的也叫相關(guān)的，不會(huì)失真。載波寬度大于相關(guān)帶寬就會(huì)引起頻率選擇性衰了使接收信號(hào)失真。（2）多普勒效應(yīng)。f頻移 = V相對(duì)速度/（C光速/f電磁波頻率）*cosa（入射電磁波與移動(dòng)方向夾角）。多普勒效應(yīng)引起時(shí)間選擇性衰落，我的理解是由于相對(duì)速度的變化引起頻移度也隨之變化這是即使沒有多徑信號(hào)，接受到的同一路信號(hào)的載頻范圍隨時(shí)間不斷變化引起時(shí)間選擇性衰落。交織編碼可以克服時(shí)間選擇性衰落。時(shí)間選擇性衰落用T相關(guān)時(shí)間來表示=1/相關(guān)頻率。例如某移動(dòng)臺(tái)速度為540公里/小時(shí)那么它的最大頻移為1KH相關(guān)時(shí)間就是1毫秒想要克服這樣速度的快衰落就要有1.5倍于衰落變化頻率的功控即1500Hz快速功控。編輯本段詳解　　接收信號(hào)電平的隨機(jī)起伏，即接收信號(hào)幅度隨時(shí)間的不規(guī)則變化。衰落對(duì)傳輸信號(hào)的質(zhì)量和傳輸可靠度都有很大的影響，嚴(yán)重的衰落甚至?xí)�使傳播中斷。衰落主要由多徑干涉和非正常衰減引起。多徑干涉,即多條射線的相互干涉,是最常見的也是最重要的衰落成因。多條射線的產(chǎn)生，可能是由于地面、大氣不均勻?qū)踊蛱炀�附近的地形地物的反射，也可能是由于電離層多次反射、電離層中的尋常波和非常波或天波和地波的同時(shí)出現(xiàn)。多徑干涉形成的衰落通常稱為多徑衰落或干涉型衰落。非正常衰減的典型例子有降水衰減和次折射引起的繞射衰減；反者是由于發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)之間的直射線彎曲而被地面阻擋所形成的。這類衰減發(fā)生時(shí)，接收信號(hào)電平低于正常值，從而形成衰落。這種衰落通常稱為衰減型衰落。其中，降水和次折射條件下的繞射所形成的衰落，分別稱為降水衰落和繞射衰落。 　　信號(hào)幅度隨時(shí)間、頻率和空間而起伏的衰落，分別稱為時(shí)間選擇性衰落、頻率選擇性衰落和空間選擇性衰落。若電波在傳播過程中由于極化發(fā)生變化而產(chǎn)生衰落，則稱為極化衰落。例如，電波在電離層中傳播時(shí)，由于地磁場(chǎng)的作用分成兩個(gè)橢圓極化波。當(dāng)電離層的電子密度變化時(shí),橢圓極化波時(shí)刻改變極化橢圓主軸的取向,從而接收信號(hào)發(fā)生極化衰落。不過，這種衰落的出現(xiàn)機(jī)會(huì)比多徑衰落小得多。 　　衰落通常分為快衰落和慢衰落兩種。前者是指在足夠短的時(shí)間間隔內(nèi)（如幾秒、幾分鐘內(nèi)）接收信號(hào)電平的快速變化。多徑傳輸是引起快衰落的主要原因。例如，對(duì)流層散射傳播中的快衰落就是由收、發(fā)天線波束交割的區(qū)域內(nèi)許多不均勻體的散射分量隨機(jī)干涉形成的，它有很強(qiáng)的頻率與空間選擇性。慢衰落是短期信號(hào)電平中值(如幾分鐘中值，日、月、年中值等)在較長(zhǎng)時(shí)間間隔內(nèi)的變化。引起慢衰落的主要原因，是傳輸媒質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。如對(duì)流層散射傳播中,慢衰落是由大氣折射、大氣湍流、大氣層結(jié)等平均大氣條件的變化而引起的，通常與頻率的關(guān)系不大,而主要與氣象條件、電路長(zhǎng)度、地形等因素有關(guān)。 　　由于衰落具有隨機(jī)的特性，須用統(tǒng)計(jì)方法如概率密度或分布函數(shù)描述�？焖ヂ涞姆�度分布一般服從瑞利分布。對(duì)慢衰落進(jìn)行較準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)分布描述比較困難。對(duì)流層散射傳播中，慢衰落通常服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。 　　衰落特性可用衰落深度、衰落率和衰落持續(xù)時(shí)間等主要參量描述。 　�、佟∷ヂ渖疃龋盒盘�(hào)電平瞬時(shí)值與中值（或自由空間電平值）之差；或分布概率分別為50%和10%的電平間分貝數(shù)之差，它表征衰落的嚴(yán)重程度。 　�、凇∷ヂ渎剩好棵腌娝矔r(shí)值超過中值的次數(shù)除以二；或單位時(shí)間內(nèi)，信號(hào)幅度自上而下通過某給定值的次數(shù)，它表征衰落的頻繁程度。在電離層電波傳播中，尋常波與非常波形成的極化衰落的衰落率約在每秒幾次以下。在對(duì)流層散射傳播中，中值電平處的衰落率約每秒百分之幾次到幾十次，一般它與頻率、風(fēng)速、散射角和天線波束寬度等因素有關(guān)。 　　③　衰落持續(xù)時(shí)間：即信號(hào)幅度低于其給定值的持續(xù)時(shí)間。在對(duì)流層散射傳播中，中值電平處的平均衰落持續(xù)時(shí)間在超短波頻段為幾秒至幾十秒，在高頻段則可達(dá)百分之幾秒至幾秒。電離層傳播中的中波波段平均持續(xù)時(shí)間約幾秒至幾十秒。 　　此外，還可用衰落幅度、衰落速度、衰落帶寬等參數(shù)描述衰落的某些特性。 　　克服衰落的方法主要根據(jù)形成衰落的原因而確定。例如,在對(duì)流層視距電波傳播中,為克服由于地面反射引起的干涉型衰落，可通過選擇粗糙的反射面、用刃型屏蔽體阻擋反射波、加大收發(fā)天線的高差等方法，減少或消除由多徑產(chǎn)生的衰落。此外，分集接收技術(shù)是克服多徑衰落的最有效的方法。有時(shí)，也用提高發(fā)射功率、采用強(qiáng)方向性天線、抗衰落天線、自適應(yīng)接收技術(shù)和留足夠衰落余額等方法克服衰落的影響。

qq5334894 發(fā)布于：2012-11-30 16:57

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