如何分析CDMA陰影衰落余量及覆蓋概率

從無線傳播理論可知，對于任何一個給定的距離，路徑損耗的平均值（dB）或線性表示的中值變化很大，一般可認為其服從正態(tài)分布，其平均值對應于線性標度的中值。當射頻路徑被一些人造建筑物或者自然界構(gòu)成物阻擋時，接收機很微小的移動將導致信號強度的大幅波動，有時可達到10-20dB，這種現(xiàn)象即為陰影衰落，也稱慢衰落。
在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時應按照一定距離處的平均路徑進行設(shè)計，為保證足夠的信號強度（即系統(tǒng)有足夠好的性能），必須要預留一定的余量來克服由于陰影衰落導致的信號強度變化，在鏈路預算中，該余量即為衰落余量。值得注意的是，衰落余量的計算與多址接入技術(shù)無關(guān)，可適用于CDMA,AMPS，TDMA和GSM等系統(tǒng)。
無線環(huán)境衰落導致信號波動，在同一地點存在某一時刻移動臺可接入系統(tǒng)、另一時刻則無法接人系統(tǒng)的情況?？梢姡捎谛盘柕乃ヂ洌o論是慢衰落還是快衰落），在小區(qū)的覆蓋半徑內(nèi)移動臺是以一定的概率接入系統(tǒng)的，該概率即為覆蓋概率。
下面將針對圖示1 分析衰落余量與覆蓋概率的關(guān)系

圖示1?從基站到小區(qū)邊界的路徑損耗

圖示1中，假設(shè)從BTS1，到小區(qū)邊緣的路徑損耗為PL1,BTS1到小區(qū)邊緣的路徑損耗為PL2，不失一般性，可以假設(shè)PL1=PL2=148dB，且為路徑損耗的中值（即平均值）。由前文所提到的陰影衰落現(xiàn)象，邊界上的點的路徑損耗將在50％的時間內(nèi)大于148dB，而50％的時間內(nèi)小于148dB，同樣，在小區(qū)內(nèi)的許多點其最小路徑（到其中任一小區(qū)）的損耗都可能超過148dB。當最小路徑損耗大于平均值時，通信將無法進行。因此，在進行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計時如果不預留一定的額外余量，那么邊界上的點在一半時間內(nèi)都處于通信中斷的狀態(tài)。一般的通信系統(tǒng)是不能容忍那么高的中斷概率的（50%）,因此為了降低中斷概率或增加覆蓋小區(qū)邊緣的可能性，鏈路預算必須要留有額外的余量。
在幾十千米范圍內(nèi)，接收信號中值電平隨位置的變化遠大于隨時間的變化。因此，在陸地移動通信中，為簡化分析，只考慮位置變化給通信概率帶來的影響，即位置概率，從前文可知這里的中值電平是指數(shù)十個波長范圍內(nèi)的小段中值電平，由于陰影衰落，實際的路徑損耗在此值上下波動。為了保證一定的邊緣覆蓋概率（一般>75%）而為鏈路預算預留一定余量，即陰影衰落余量，在進行鏈路預算時，需要根據(jù)陰影衰落標準差和邊緣覆蓋概率要求，得到所需的陰影衰落余量，即：

另外還要注意邊緣覆蓋概率與區(qū)域覆蓋概率的區(qū)別，參考圖2 。

圖2 邊緣覆蓋概率與區(qū)域覆蓋概率的區(qū)別