無線電傳播的快衰落與慢衰落

admin @ 2014-03-19 , reply:0

無線電傳播的快衰落與慢衰落
無線電傳播的快衰落與慢衰落

   在-個典型的蜂窩移動通信環境中,由於接收機與發射機之間的直達路徑被建築物或其他物體所阻礙,所以,在蜂窩基站與移動台之間的通信不是通過直達路徑,而是通過許多其他路徑完成的。在 UHF 頻段,從發射機到接收機的電磁波的主要傳播模式是散射,即從建築物平面反射或從人工、自然物體折射,如圖 2 所示。

 

 所有的信號分量合成產生-個復駐波,它的信號的強度根據各分量的相對變化而增加或減小。其合成場強在移動凡個車身長的距離中會有 20

 - 30dB 的衰落,其最大值和最小值發生的位置大約相差 1 / 4 波長。大量傳播路徑的存在就產生了所謂的多徑現象,其合成波的幅度和相位隨移動台的運動產生很大的起伏變化,通常把這種現象稱為多徑衰落或快衰落,如圖 3 所示。

 在性質上,多徑衰落屬於-種快速變化。研究表明,如移動單元所收到的各個波分量的振幅、相位和角度是隨機的,那麼合成信號的方位角和

 幅度的概率密度函數分別為:

 

 其中 r 為標準偏差。( 2 - l )式和( 2 - 2 )式分別表明方位角夕在 O - 2 兀是均勻分佈的,而電場強度概率密度函數是服從瑞利分

 布的。故多徑衰落也稱瑞利衰落

       大量研究結果表明,移動台接收的信號除瞬時值出現快速瑞利衰落外,其場強中值隨著地區位置改變出現較慢的變化,這種變化稱為慢衰落,見圖 3 。它是由陰影效應引起的,所以也稱作陰影衰落。電波傳播路徑上遇有高大建築物、樹林、地形起伏等障礙物的阻擋,就會產生電磁場的陰影。當移動台通過不同障礙物阻擋所造成的電磁場陰影時,就會使接收場強中值的變化。變化的大小取決於障礙物的狀況和工作頻率,變化速率不僅和障礙物有關,而且與車速有關。研究這種慢衰落的規律,發現其中值變動服從對數正態分佈。

      另外,由於氣象條件隨時間變化、大氣介電常數的垂直梯度發生慢變化,使電波的折射係數隨之變化,結果造成同-地點的場強中值隨時間的慢變化。統計結果表明,此中值變化也服從對數正態分佈。分佈的標準偏差為 rt 。由於信號中值變動在較大範圍內隨地點和時間的分佈均服從對數正態分佈,所以它們的合成分佈仍服從對數正態分佈。在陸地移動通信中,通常信號中值隨時間的變動遠小於隨地點的變動,因此可以忽略慢衰落的影響,2rL 。但是在定點通信中,需要考慮慢衰落。

 

 總的來說,在蜂窩環境中有兩種影響:第-種是多路徑,由於從建築物表面或其他物體反射、散射而產生的短期衰落,通常移動距離凡十米;

 第二種是直接可見路徑產生的主要接收信號強度的緩慢變化,即長期場強變化。也就是說,通道工作於符合瑞利分佈的快衰落併疊加有信號幅 滿足對數正態分佈的慢衰落。



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