[科普中国]-全向覆盖

全向覆盖的概念

全向覆盖（omnidirectional coverage）是指在水平面内能够覆盖各个方向的无线电传播方式。

无线移动通信信道是由长期慢衰落和短期快衰落效应来表征的。忽略热噪声时，接收机接收的信号可以表示为

式中，表示长期慢衰落，即本地平均或对数正态衰落分量，其幅度是对数正态功率密度函数；表示短期快衰落，即多径或瑞利衰落分量。两种衰落都与接收机天线的位移有关。

长期慢衰落是由移动通信信道路径上的固定障碍物的阴影引起的，衰减特性一般服从律，平均信号衰落和关于平均衰落的变化具有对数正态分布的特征。利用不同测试环境下的移动通信信道的长期慢衰落中值计算公式，可以计算移动通信系统的业务覆盖区域。从无线系统工程的角度看，传播的衰落主要影响到无线区的覆盖。

短期快衰落是由移动台运动和地点的变化而产生的。其中，多径产生时间扩散，引起信号符号间干扰；运动产生多普勒效应，引起信号相位变化。不同的测试环境有不同的短期快衰落特性。而多径衰落严重影响信号传输质量，并且是不可避免的，只能采用抗衰落技术来减少其影响。

在移动通信中，无线电波主要是以地波形式传播的，因此主要考虑直达波和反射波传播。

一般情况下，对电波反射按平面波处理，即电波在反射点的入射角等于反射角，电波相位发生一次变化。在接收端接收到的信号是直达波和多个反射波的合成。由于大气折射随时间变化，传播路径差也随时间和近端地形地物变化，信号有时同相相加，有时反相抵消，由此会造成接收端信号的幅度变化，这就称为衰落。

在移动传播环境中，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。由于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，相位也不同。不同相位的多个信号在接收端叠加，有时同相叠加而加强，有时反向叠加而减弱。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。1

全向覆盖的工作原理自由空间的无线电传播自由空间是指在理想的、均匀的、各向同性的介质中传播，电波传播部发生反射、折射、绕射、散射和吸收现象，只存在由电磁波能量扩散而引起的传播损耗。

在自由空间中，设发射点处的发射功率为，以球面波辐射；设接收的功率为，则有

式中，，为工作波长；、分别表示发射天线和接收天线增益；为发射天线和接收天线之间的距离。

自由空间的传播损耗定义为

电波的自由空间传播损耗是与距离的平方成正比的。

阴影衰落传播的基本特性阴影衰落时长期衰落（大尺度衰落），是移动无线通信信道传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电波传播路径的阻挡而形成的电磁场阴影效应。

阴影衰落的信号电平起伏是相对缓慢的，又称为慢衰落。其特点是衰落与无线电传播地形和地物的分布、高度有关。

阴影衰落一般表示为电波传播距离的次幂与表示音响损耗的正态对数分量的乘积。移动用户与基站之间的距离为时，传播路径损耗和阴影衰落可以表示为

式中，是由于阴影产生的对数损耗，服从零平均和标准的对数正态分布。2