英文全稱(chēng)：Slow Fading
由于移動(dòng)臺(tái)的不斷運(yùn)動(dòng)，電波傳播路徑地形地貌是不斷變化的，因而局部中值也是不斷變化的．這種變化所造成的衰落比多徑效應(yīng)引起的快衰落要慢得多，稱(chēng)為慢衰落。


慢衰落-背景


慢衰落示意圖
在無(wú)線通信系統(tǒng)中，由障礙物阻擋造成陰影效應(yīng)，接收信號(hào)強(qiáng)度下降，但該場(chǎng)強(qiáng)中值隨地理改變變化緩慢，故稱(chēng)慢衰落。又稱(chēng)為陰影衰落、對(duì)數(shù)正態(tài)衰落。慢衰落的場(chǎng)強(qiáng)中值服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，且與位置/地點(diǎn)相關(guān)，衰落的速度取決于移動(dòng)臺(tái)的速度。
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(jiàn)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(chēng)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(lèi)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(chēng)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(chēng)為降水衰落和繞射衰落。
慢衰落-概述


無(wú)線通信信道中的慢衰落
信道特性對(duì)擴(kuò)頻系統(tǒng)的影響
信道特性對(duì)無(wú)線信號(hào)的傳輸至關(guān)重要，信號(hào)通過(guò)不同的信道發(fā)生不同的失真和畸變。通信系統(tǒng)的收發(fā)設(shè)備必須依據(jù)信道特征來(lái)設(shè)計(jì)，采用不同技術(shù)的無(wú)線擴(kuò)頻系統(tǒng)應(yīng)用定位也不相同。
在無(wú)線通信中由于氣候，環(huán)境，距離等各種因素的影響，接收到的信號(hào)幅度和相位是隨機(jī)起伏變化的，主要需要考慮的是慢衰落，快衰落，平衰落，頻率選擇性衰落。室內(nèi)信道的時(shí)間衰落特性是慢衰落的，同時(shí)時(shí)延擴(kuò)展因素小，因而較為簡(jiǎn)單的達(dá)到通信速率Mbps數(shù)量級(jí)以上。而室外無(wú)線傳輸信道的特征有很大不同。必須考慮各種快衰落，深度平衰落，長(zhǎng)擴(kuò)展時(shí)延等因素。通信速率高（占用帶寬大）時(shí)還要考慮頻率選擇性衰落等各種不確定因素。另外其接收靈敏度必須保障在信號(hào)衰減上百dB情況下的信號(hào)拾取。
為保證通信質(zhì)量和通信可靠性（用可用度表示）。常規(guī)微波頻段通信系統(tǒng)為了保證足夠的性能指標(biāo)（誤碼指標(biāo)）一般會(huì)預(yù)先在鏈路設(shè)計(jì)上予留30~50dB的鏈路裕度（或稱(chēng)衰落儲(chǔ)備）。然而對(duì)于多徑傳輸和深度衰落等原因造成的誤碼，除了采用快速自動(dòng)增益控制AGC等手段之外。必須采用抗多徑衰落的技術(shù)。采用直擴(kuò)技術(shù)中高性能的實(shí)現(xiàn)手段（先解擴(kuò)再解調(diào)）可以很好抵消多徑衰落的不利影響。更好的RAKE接收技術(shù)甚至可以實(shí)現(xiàn)多徑分集接收，進(jìn)而抵消室外無(wú)線衰落信道系統(tǒng)中的性能?chē)?yán)重惡化。另外由于直擴(kuò)技術(shù)的頻譜很寬，部分頻帶的選擇性衰落不會(huì)影響整體接收。
信號(hào)幅度隨時(shí)間、頻率和空間而起伏的衰落，分別稱(chēng)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(guò)程中由于極化發(fā)生變化而產(chǎn)生衰落，則稱(chēng)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(guò)，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)。
慢衰落-特性


慢衰落的特性
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。快衰落的幅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。
①　衰落深度：信號(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。
②　衰落率：每秒鐘瞬時(shí)值超過(guò)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(guò)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(guò)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。
慢衰落-影響


慢衰落的影響
移動(dòng)信道的特點(diǎn)及其帶來(lái)的傳播上的特點(diǎn)，對(duì)接收點(diǎn)的信號(hào)將會(huì)產(chǎn)生三種效應(yīng)。
1.陰影效應(yīng)
移動(dòng)臺(tái)在運(yùn)動(dòng)中，由于大型建筑物和其他物體對(duì)電波的傳輸路徑的阻擋而在傳播接收區(qū)域上形成半盲區(qū)，從而形成電磁場(chǎng)陰影，這種隨移動(dòng)臺(tái)位置的不斷變化而引起的接收點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)中值的起伏變化叫做陰影效應(yīng)。陰影效應(yīng)是產(chǎn)生慢衰落的主要原因。
2. 遠(yuǎn)近效應(yīng)
由于接收用戶(hù)的隨機(jī)移動(dòng)性，移動(dòng)用戶(hù)與基站間的距離也是在隨機(jī)的變化，若各用戶(hù)發(fā)射功率一樣，那么到達(dá)基站的信號(hào)強(qiáng)弱不同，離基站近信號(hào)強(qiáng)，離基站遠(yuǎn)信號(hào)弱。通信系統(tǒng)的非線性則進(jìn)一步加重，出現(xiàn)強(qiáng)者更強(qiáng)、弱者更弱和以強(qiáng)壓弱的現(xiàn)象，通常稱(chēng)這類(lèi)現(xiàn)象為遠(yuǎn)近效應(yīng)。因?yàn)?a target="_blank">CDMA是一個(gè)自干擾系統(tǒng)，所有用戶(hù)共同使用同一頻率，所以“遠(yuǎn)近效應(yīng)”問(wèn)題更加突出。
3. 多普勒效應(yīng)
它是由于接收的移動(dòng)用戶(hù)高速運(yùn)動(dòng)而引起傳播頻率的擴(kuò)散而引起的，其擴(kuò)散程度與用戶(hù)的運(yùn)動(dòng)速度成正比。
隨參信道的一般衰落特性和選擇性衰落特性，是嚴(yán)重影響信號(hào)傳輸?shù)闹匾�特性。至于前面所說(shuō)的慢衰落特性，因?yàn)樗�的變化速度十分慢，通常可以通過(guò)調(diào)整設(shè)備參量（如調(diào)整發(fā)射功率）來(lái)彌補(bǔ)。而為了抗快衰落，通�？刹捎枚喾N措施，例如，各種抗衰落的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、抗衰落接收技術(shù)及擴(kuò)頻技術(shù)等。其中，明顯有效且被廣泛應(yīng)用的措施之一，就是分集接收技術(shù)。其基本思想就是，快衰落信道中接收的信號(hào)是到達(dá)接收機(jī)的各徑分量的合成，如果在接收端同時(shí)獲得幾個(gè)不同路徑的信號(hào)，將這些信號(hào)適當(dāng)合并構(gòu)成總的接收信號(hào)，則能夠大大減小衰落的影響。
慢衰落-STBC對(duì)抗慢衰落


STBC對(duì)抗慢衰落

空時(shí)分組碼（Space-TimeBlockCode，STBC）是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新的編碼方法。STBC的一個(gè)顯著的特點(diǎn)是各天線發(fā)射的信號(hào)之間正交，這不僅能夠保證在平坦的慢衰落信道下獲得最大的分集增益，而且還可以降低譯碼復(fù)雜度。因此STBC性能好、易于實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)成為人們研究的熱點(diǎn)。目前，對(duì)于STBC的大部分研究仍局限于平坦慢衰落信道、并且假設(shè)各信道之間的衰落互不相關(guān)的條件下進(jìn)行的。在實(shí)際的無(wú)線信道中，快衰落和頻率選擇性衰落是不可避免的，而且多天線的引入使不相關(guān)的假設(shè)也不可能實(shí)現(xiàn)。因此為了探討STBC的實(shí)用性，研究人員開(kāi)展了在時(shí)變衰落信道、頻率選擇性衰落信道和空間相關(guān)衰落信道等小尺度衰落信道下對(duì)STBC性能的研究工作，并進(jìn)行了仿真和分析。在某些科技文獻(xiàn)中，介紹了無(wú)線傳播的信道特征和空時(shí)碼技術(shù)，詳細(xì)給出了小尺度衰落信道的分類(lèi)和STBC的編譯碼原理。在此基礎(chǔ)上采用SIMULINK仿真工具分別構(gòu)造了在時(shí)變衰落信道、頻率選擇性衰落信道和空間相關(guān)衰落信道下的仿真模型，并進(jìn)行了仿真。通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的分析得出了相應(yīng)的結(jié)論。
研究人員的分析結(jié)果表明：在時(shí)變衰落信道下隨著信道變化的加快，空時(shí)分組碼的性能有所下降，尤其在快衰落信道下其性能下降顯著；在頻率選擇性衰落信道下，接收端使用了理想的RAKE接收機(jī)進(jìn)行接收，當(dāng)信道變化慢時(shí)，隨著信道路徑數(shù)的增加性能有很大程度的改善，當(dāng)信道變化快時(shí)，性能有所下降，而且信道路數(shù)越多性能下降越明顯；在空間相關(guān)衰落信道下的仿真結(jié)果表明，當(dāng)保持相關(guān)系數(shù)小于一定值時(shí)，空時(shí)分組碼便可以具有良好的性能。
慢衰落-CDMA對(duì)抗?jié)M衰落


CDMA對(duì)抗慢衰落
分集技術(shù)是指系統(tǒng)同時(shí)接收衰落互不相關(guān)的兩個(gè)或更多個(gè)輸入信號(hào)后，系統(tǒng)分別解調(diào)這些信號(hào)然后將他們相加，這樣系統(tǒng)可以接收到更多有用信號(hào)，克服衰落。
移動(dòng)通信信道是一種多徑衰落信道，發(fā)射的信號(hào)要經(jīng)過(guò)直射、反射、散射等多條傳播途徑才能達(dá)到接收端，而且隨著移動(dòng)臺(tái)的移動(dòng)，各條傳播路徑上的信號(hào)幅度、時(shí)延及相位隨時(shí)隨地發(fā)生變化，所以接收到的信號(hào)的電平是起伏、不穩(wěn)定的，這些多徑信號(hào)相互疊加就會(huì)形成衰落。疊加后的信號(hào)幅度變化符合瑞利分布，又稱(chēng)瑞利衰落。瑞利衰落隨時(shí)間急劇變化時(shí)，稱(chēng)為“快衰落”�？焖ヂ鋰�(yán)重衰落深度達(dá)到20~30dB。瑞利衰落的中值場(chǎng)強(qiáng)只產(chǎn)生比較平緩的變化，稱(chēng)為“慢衰落”，且服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布。分集技術(shù)是克服疊加衰落的一個(gè)有效分發(fā)。由于具有頻率、時(shí)間、空間的選擇性，因此分集技術(shù)包括頻率分集、時(shí)間分集、空間分集。
減弱慢衰落采用空間分集，即用幾個(gè)獨(dú)立天線或在不同場(chǎng)地分別發(fā)射和接收信號(hào)，以保證各信號(hào)之間的衰落獨(dú)立。根據(jù)衰落的頻率選擇性，當(dāng)兩個(gè)頻率間隔大于信道帶寬相關(guān)帶寬時(shí)，接收到的此兩種頻率的衰落信號(hào)不相關(guān)，市區(qū)的相關(guān)帶寬一般為50kHz左右，郊區(qū)的相關(guān)帶寬一般為250kHz左右。而CDMA的一個(gè)信道帶寬為1.23MKz，無(wú)論在市區(qū)還是郊區(qū)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于相關(guān)帶寬的要求，所以CDMA的寬帶傳輸本身就是頻率分集。時(shí)間分集是利用基站和移動(dòng)臺(tái)的RAKE接收機(jī)來(lái)完成的。對(duì)于一個(gè)信道帶寬為1.23MHz的CDMA系統(tǒng)，當(dāng)來(lái)自?xún)蓚�(gè)不同路徑信號(hào)的時(shí)延為1us時(shí)，也即這兩條路徑相差大約300m 時(shí)，RAKE接收機(jī)就可以將它們分別提取出來(lái)而不混淆。

[ 本帖最后由 wfwuxian 于 2010-1-30 00:28 編輯 ]