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此外，由于移動臺的運動，還會使得無線信道呈現出時變性，其中一種具體表現就是會出現多普勒頻移。自由空間的傳播損耗和陰影衰落主要影響到無線區(qū)域的覆蓋，通過合理的設計就可以消除這種不利影響。
無線信道的大尺度衰落
無線電波在自由空間內傳播，其信號功率會隨著傳播距離的增加而減小，這會對數據速率以及系統(tǒng)的性能帶來不利影響。最簡單的大尺度路徑損耗模型可以表示為：
其中Pi表示本地平均發(fā)射信號功率，Pr表示接收功率，d是發(fā)射機與接收機之間的距離。對于典型環(huán)境來說，路徑損耗指數γ一般在2～4中選擇。由此可以得到平均的信號噪聲比（SNR）為：
其中N0是單邊噪聲功率譜密度，B是信號帶寬，K是獨立于距離、功率和帶寬的常數，如果為保證可靠接收，要求SNR ≥ SNR0，其中SNR0表示信噪比門限，則路徑損耗會為比特速率帶來限制：
以及對信號的覆蓋范圍帶來限制：
可見，如果不采用其它特殊技術，則數據的符號速率以及電波的傳播范圍都會受到很大的限制，但是在一般的蜂窩系統(tǒng)中，由于小區(qū)的規(guī)模相對較小，所以這種大尺度衰落對移動通信系統(tǒng)的影響并不需要單獨加以考慮。
陰影衰落
當電磁波在空間傳播受到地形起伏、高大建筑物的阻擋，在這些障礙物后面會產生電磁場的陰影，造成場強中值的變化，從而引起衰落，被稱作陰影衰落。與多徑衰落相比，陰影衰落是一種宏觀衰落，是以較大的空間尺度來衡量的，其中衰落特性符合對數正態(tài)分布，其中接收信號的局部場強中值變化的幅度取決于信號頻率和障礙物狀況。頻率較高的信號比低頻信號更加容易穿透障礙物，而低頻信號比較高頻率的信號具備更強的繞射能力。
無線信道的多徑衰落
無線移動信道的主要特征就是多徑傳播，即接收機所接收到的信號是通過不同的直射、反射、折射等路徑到達接收機，如下圖所示：
由于電波通過各個路徑的距離不同，因而各條路徑中發(fā)射波的到達時間、相位都不相同。不同相位的多個信號在接收端疊加，如果同相疊加則會使信號幅度增強，而反相疊加則會削弱信號幅度。這樣，接收信號的幅度將會發(fā)生急劇變化，就會產生衰落。例如，發(fā)射端發(fā)生一個窄脈沖信號，則在接收端可以收到多個窄脈沖，每一個窄脈沖的衰落和時延以及窄脈沖的個數都是不同的，對應一個發(fā)送脈沖信號，下圖給出接收端所接收到的信號情況。這樣就造成了信道的時間彌散性（time dispersion），其中τmax被定義為最大時延擴展。如下圖所示：
在傳輸過程中，由于時延擴展，接收信號中的一個符號的波形會擴展到其他符號當中，造成符號間干擾（InterSymbol Interference，ISI）。為了避免產生ISI，應該令符號速率要先于最大時延擴展的倒數，由于移動環(huán)境十分復雜，不同地理位置，不同時間所測量到的時延擴展都可能是不同的，因此需要采用大量測量數據的統(tǒng)計平均值。
下表給出不同信道環(huán)境下的時延擴展值。
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環(huán)境 |
最大時延擴展 |
最大到達路徑差 |
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室內 |
40ns～200ns |
12m～16m |
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室外 |
1μs～20μs |
300m～5000m |
在頻域內，與時延擴展相關的另一個重要概念是相干帶寬，是應用中通常用最大時延擴展的倒數來定義相干帶寬，即：
從頻域角度觀察，多徑信號的時延擴展可以導致頻率選擇性衰落（frequency-selective fading），即針對信號中不同的頻率成分，無線傳輸信道會呈現不同的隨機響應，由于信號中不同頻率分量的衰落是不一致的，所以經過衰落之后，信號波形就會發(fā)生畸變。由此可以看到，當信號的頻率較高，信號帶寬超過無線信道的相干帶寬時，信號通過無線信道后各頻率分量的變化是不一樣的，引起信號波形的失真，造成符號間干擾，此時就認為發(fā)生了頻率選擇性衰落；反之，當信號的傳輸速率較低，信道帶寬小于相干帶寬時，信號通過無線信道后各頻率分量都受到相同的衰落，因而衰落波形不會失真，沒有符號間干擾，則認為信號只是經歷了平衰落，即非頻率選擇性衰落。相干帶寬是無線信道的一個特性，至于信號通過無線信道時，是出現頻率選擇性衰落還是平衰落，這要取決于信號本身的帶寬。
