信号损耗和衰落的原理及解决方案

（1）损耗

损耗通常是指信号功率随着传输距离的增加而逐渐减小的现象，它反映接收电平在宏观大范围的变化趋势。损耗通常只是影响信号电平大小，而不改变信号的频谱特性和统计特性，在接收端只要使用放大器就可以消除损耗造成的影响。损耗在有线传输和无线传输中都存在，只是在有线媒介中的传输损耗程度要弱一些。

在无线通信中，路径传播损耗是指电波在空间传播所产生的损耗，它和传输距离的平方成反比。

（2）多径传播

由于无线传播环境的影响，电波在传播过程中会产生反射、绕射和散射，这样当电波传输到移动台的天线时，信号不是单一路径来的，而是经过多次折射或反射的信号和经过不同路径的信号组成的。这些多径信号若同相则相加，若反相则抵消，由此造成接收端信号的幅度和相位变化，称为衰落。这种衰落是由多径引起的，所以称为多径衰落。其中，信号强度曲线的中值呈现慢速变化，称为慢衰落；移动台附近的散射体（地形、地物和移动体等）引起的多径传播信号在接收点相叠加，造成接收信号快速起伏的现象称为快衰落。

移动信道的多径环境引起的信号多径衰落，可从空间和时间两方面描述。

从空间角度来看，移动台接收信号的幅度随着距离变动而变化，其中本地反射物所引起的多径效应呈现较快的幅度变化，其局部均值呈现为随距离增加而起伏下降的曲线，这反映了地形起伏所引起的衰落以及空间扩散损耗。

从时域角度来看，路径长度不同，同时发射的信号到达时间不同，基站发送一个脉冲信号，则接收信号中不仅包含该信号，还包含了它的各个时延信号。这种由于多径效应使接收信号脉冲宽度扩展的现象，称为时延扩展。对于数字信号传输而言，多径时延的允许极限是一个数字信号周期，否则波形展宽将造成数字信号码间干扰。

举例(www.xing528.com)

如图3-1所示，在军训中的走正步训练中，每一排包括10名同学，整齐地站成一排，当行走一段时间后，有些人（高个子）走得快，走在前面，有些人（矮个子）走在后面，这样，就造成了队列在空间上的扩展，若两排队列之间的间距较小，可能会造成前排的落后同学和后排的先进同学之间的混叠，这就类似于多径时延造成的码间干扰。

（3）衰落

衰落是指电磁波在空间传播过程中受到其他物体的影响，而产生的幅度和相位等方面的变化。通常衰落只针对无线通信而言，产生衰落的原因有很多，衰落造成的影响也较为复杂，它是约束无线通信性能提高的重要因素。根据衰落影响的时间长短，可分为慢衰落和快衰落。

图3-1 多径时延造成的码间干扰的例子

慢衰落是指电磁波在传播路径上受到建筑物等的阻挡所产生阴影效应而产生的损耗，它反映了在中等范围内的接收信号电平平均值起伏变化的趋势。这类损耗一般为无线传播所特有，变化的统计规律服从对数正态分布，其变化速率比传送信息速率慢，故称为慢衰落。

快衰落是反映微观小范围接收电平平均值的起伏变化趋势。其电平幅度分布一般遵循瑞利分布、莱斯分布和纳卡伽米分布，其变化速度比慢衰落快，故称为快衰落。