1．4．2　电波的衰落特性

当电波在两种媒质分界面上改变传播方向以后，又返回到原来的媒质，这种现象称为反射。当电波在分界面改变传播方向进入第二种媒质中传播，这种现象称为折射。电波在传播过程中有一定绕过障碍物的能力，这种现象称为绕射。由于平面波有一定的绕射能力，所以能够绕过高低不平的地面或有一定高度的障碍物，然后到达接收点。这也就是在障碍物后面有时仍能收到无线电信号的原因。电波的绕射能力与电波的波长有关，波长越长，绕射能力越强，波长越短，则绕射能力越弱。

由同一波源所产生的电波，经过不同的路径(反射、折射与绕射)到达某接收点，则该接收点的场强由不同路径来的电波合成，这种现象称为波的干涉。合成电场强度与各射线电场的相位有密切关系，当它们同相位时，合成场强最大;当它们反相时，合成场强最小。所以当接收点在变化时，合成场强也是变化的。

移动通信系统多建于大中城市的市区，城市中的高楼林立、高低不平、疏密不同、形状各异，这些都使移动通信中无线电波的传播路径进一步复杂化，并导致其传输特性变化十分剧烈。移动台接收到的电波一般是直射波和随时变化的绕射波、反射波、散射波的叠加，且移动中信号随接收机与发射机之间的距离不断变化，这样就造成所接收信号的电场强度起伏不定，这种现象称为衰落。如图1-11所示，其中，信号强度曲线的中值呈现慢速变化，称为慢衰落;曲线的瞬时值呈快速变化，称快衰落。快衰落与慢衰落并不是两个独立的衰落(虽然它们的产生原因不同)，快衰落反映的是瞬时值，慢衰落反映的是瞬时值加权平均后的中值，一般考虑快衰落的影响。

图1-11衰落曲线图

1．快衰落

在移动通信中，无线电波主要是以空间波的形式传播。但是由于表面波随着频率的升高衰减增大，传播距离很有限，所以在分析移动通信信道时，主要考虑直达波和反射波的影响，认为在接收端的接收信号是直达波和多个反射波的合成。由于到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成，如图1-12所示，电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同，不同相位的多个信号在接收端叠加，有时叠加而加强(方向相同)，有时叠加而减弱(方向相反)，这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了快衰落。这种衰落是由多径引起的，所以又称为多径衰落，它使接收端的信号近似于一种叫做瑞利(Rayleigh)分布的数学分布，故又称为瑞利衰落。

图1-12多径传播示意图

快衰落会产生信号的频率选择性衰落和时延扩展等现象。

所谓频率选择性衰落是指信号中各分量的衰落状况与频率有关，即传输信道对信号中不同频率成分有不同的、随机的响应。由于信号中不同频率分量衰落不一致，因此衰落信号波形将产生失真。

所谓时延扩展是指由于电波传播存在多条不同的路径，路径长度不同，且传输路径随移动台的运动而不断变化，因而可能导致发射端一个较窄的脉冲信号在到达接收端时变成了由许多不同时延脉冲构成的一组信号，时延扩展可直观地理解为在一串接收脉冲中，最大传输时延和最小传输时延的差值，即最后一个可分辨的延时信号与第一个延时信号到达时间的差值，记为Δ。实际上，Δ就是脉冲展宽的时间。时延扩展示意图如图1-13所示。

图1-13时延扩展示意图

2．慢衰落

慢衰落是由于在电波传输路径上受到建筑物或山丘等的阻挡所产生的阴影效应而产生的损耗。它反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗，一般遵从对数正态分布。慢衰落产生的原因:

(1)路径损耗，这是慢衰落的主要原因;

(2)障碍物阻挡电磁波产生的阴影区，因此慢衰落也被称为阴影衰落;

(3)天气变化、障碍物和移动台的相对速度、电磁波的工作频率等。