衰落

“衰落”是通信中的一個重要概念，它指的是信號在傳輸過程中，由于環(huán)境因素（如發(fā)射功率、接收靈敏度、接收機噪聲等）的影響，信號強度逐漸減弱的過程。 在無線電通信中，衰落的影響是非常明顯的，因為信號在傳播過程中會受到環(huán)境因素的影響，這會導(dǎo)致信號強度的減弱，從而降低信號的傳輸質(zhì)量。 衰落也會影響無線電通信的覆蓋范圍，如果信號衰落過快，那么信號的傳播距離也會相應(yīng)減小，從而影響系統(tǒng)的覆蓋范圍。 此外，衰落也會影響無線電通信系統(tǒng)的延遲。由于信號衰落，信號在傳播的過程中會受到環(huán)境因素的影響，從而導(dǎo)致信號傳播時間的延長，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、改善接收機靈敏度、改善接收機噪聲等。這些技術(shù)手段可以有效降低信號衰落的速度，從而提高信號的傳輸質(zhì)量，提高系統(tǒng)的覆蓋范圍，減少信號傳播的延遲。

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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)致接收信號的幅度發(fā)生隨機變化的現(xiàn)象，即信號衰落。導(dǎo)致信號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幅度的長期變化，是傳播環(huán)境在較長時間、較大范圍內(nèi)發(fā)生變化的結(jié)果，因此又被稱為長期衰落、大尺度衰落。快衰落則描述了信號幅度的瞬時變化，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　 　　移動通信中信號隨接受機與發(fā)射機之間的距離不斷變化即產(chǎn)生了衰落。其中，信號強度曲線的中直呈 　　 衰落示意圖
現(xiàn)慢速變化，稱為慢衰落；曲線的瞬時值呈快速變化，稱快衰落�？梢娍焖ヂ渑c慢衰落并不是兩個獨立的衰落（雖然他們的產(chǎn)生原因不同），快衰落反映的是瞬時值，慢衰落反映的是瞬時值加權(quán)平均后的中值。
慢衰落
　　在移動通信傳播環(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)，就會造成信號場強中值的緩慢變化，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)隨時間的平緩變化，使得同一地點接收到的信號場強中值也隨時間緩慢地變化。但因為在陸地移動通信中隨著時間的慢變化遠小于隨地形的慢變化，因而常常在工程設(shè)計中忽略了隨時間的慢變化，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)百波長量級接收電平的均值變化而產(chǎn)生的損耗，一般遵從對數(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、障礙物和移動臺的相對速度、電磁波的工作頻率等有關(guān)。
快衰落
　　定義：移動臺附近的散射體（地形，地物和移動體等）引起的多徑傳播信號在接收點相疊加，造成接收信號快速起伏的現(xiàn)象叫快衰落 　　快衰落細分為： 　　時間選擇性衰落（快速移動在頻域上產(chǎn)生多普勒效應(yīng)而引起頻率擴散） 　　空間選擇性衰落（不同的地點、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，引起時延擴散）。 　　快衰落原因（1）多徑效應(yīng)。1、時延擴展：多徑效應(yīng)（同一信號的不同分量到達的時間不同）引起的接受信號脈沖寬度擴展的現(xiàn)象稱為時延擴展。時延擴展（多徑信號最快和最慢的時間差）小于碼元周期可以避免碼間串?dāng)_，超過一個碼元周期（WCDMA中一個碼片）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一致的也叫相關(guān)的，不會失真。載波寬度大于相關(guān)帶寬就會引起頻率選擇性衰了使接收信號失真。（2）多普勒效應(yīng)。f頻移 = V相對速度/（C光速/f電磁波頻率）*cosa（入射電磁波與移動方向夾角）。多普勒效應(yīng)引起時間選擇性衰落，我的理解是由于相對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，接受到的同一路信號的載頻范圍隨時間不斷變化引起時間選擇性衰落。交織編碼可以克服時間選擇性衰落。時間選擇性衰落用T相關(guān)時間來表示=1/相關(guān)頻率。例如某移動臺速度為540公里/小時那么它的最大頻移為1KH相關(guān)時間就是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　　接收信號電平的隨機起伏，即接收信號幅度隨時間的不規(guī)則變化。衰落對傳輸信號的質(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)射點和接收點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，接收信號電平低于正常值，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。 　　信號幅度隨時間、頻率和空間而起伏的衰落，分別稱為時間選擇性衰落、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，由于地磁場的作用分成兩個橢圓極化波。當(dāng)電離層的電子密度變化時,橢圓極化波時刻改變極化橢圓主軸的取向,從而接收信號發(fā)生極化衰落。不過，這種衰落的出現(xiàn)機會比多徑衰落小得多。 　　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間間隔內(nèi)（如幾秒、幾分鐘內(nèi)）接收信號電平的快速變化。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干涉形成的，它有很強的頻率與空間選擇性。慢衰落是短期信號電平中值(如幾分鐘中值，日、月、年中值等)在較長時間間隔內(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、電路長度、地形等因素有關(guān)。 　　由于衰落具有隨機的特性，須用統(tǒng)計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。對慢衰落進行較準(zhǔn)確的統(tǒng)計分布描述比較困難。對流層散射傳播中，慢衰落通常服從對數(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)時間等主要參量描述。 　�、佟∷ヂ渖疃龋盒盘栯娖剿矔r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值超過中值的次數(shù)除以二；或單位時間內(nèi)，信號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)。 　�、邸∷ヂ涑掷m(xù)時間：即信號幅度低于其給定值的持續(xù)時間。在對流層散射傳播中，中值電平處的平均衰落持續(xù)時間在超短波頻段為幾秒至幾十秒，在高頻段則可達百分之幾秒至幾秒。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，也用提高發(fā)射功率、采用強方向性天線、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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