如何分析CDMA阴影衰落余量及覆盖概率

如何分析CDMA阴影衰落余量及覆盖概率

从无线传播理论可知，对于任何一个给定的距离，路径损耗的平均值（dB）或线性表示的中值变化很大，一般可认为其服从正态分布，其平均值对应于线性标度的中值。当射频路径被一些人造建筑物或者自然界构成物阻挡时，接收机很微小的移动将导致信号强度的大幅波动，有时可达到10-20dB，这种现象即为阴影衰落，也称慢衰落。
在设计网络时应按照一定距离处的平均路径进行设计，为保证足够的信号强度（即系统有足够好的性能），必须要预留一定的余量来克服由于阴影衰落导致的信号强度变化，在链路预算中，该余量即为衰落余量。值得注意的是，衰落余量的计算与多址接入技术无关，可适用于CDMA,AMPS，TDMA和GSM等系统。
无线环境衰落导致信号波动，在同一地点存在某一时刻移动台可接入系统、另一时刻则无法接人系统的情况。可见，由于信号的衰落（无论是慢衰落还是快衰落），在小区的覆盖半径内移动台是以一定的概率接入系统的，该概率即为覆盖概率。
下面将针对图示1 分析衰落余量与覆盖概率的关系

图示1 从基站到小区边界的路径损耗

图示1中，假设从BTS1，到小区边缘的路径损耗为PL1,BTS1到小区边缘的路径损耗为PL2，不失一般性，可以假设PL1=PL2=148dB，且为路径损耗的中值（即平均值）。由前文所提到的阴影衰落现象，边界上的点的路径损耗将在50％的时间内大于148dB，而50％的时间内小于148dB，同样，在小区内的许多点其最小路径（到其中任一小区）的损耗都可能超过148dB。当最小路径损耗大于平均值时，通信将无法进行。因此，在进行网络设计时如果不预留一定的额外余量，那么边界上的点在一半时间内都处于通信中断的状态。一般的通信系统是不能容忍那么高的中断概率的（50%）,因此为了降低中断概率或增加覆盖小区边缘的可能性，链路预算必须要留有额外的余量。
在几十千米范围内，接收信号中值电平随位置的变化远大于随时间的变化。因此，在陆地移动通信中，为简化分析，只考虑位置变化给通信概率带来的影响，即位置概率，从前文可知这里的中值电平是指数十个波长范围内的小段中值电平，由于阴影衰落，实际的路径损耗在此值上下波动。为了保证一定的边缘覆盖概率（一般>75%）而为链路预算预留一定余量，即阴影衰落余量，在进行链路预算时，需要根据阴影衰落标准差和边缘覆盖概率要求，得到所需的阴影衰落余量，即：

另外还要注意边缘覆盖概率与区域覆盖概率的区别，参考图2 。

图2 边缘覆盖概率与区域覆盖概率的区别