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(gè)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(rèn)為其服從正態(tài)分布，其平均值對應(yīng)于線性標(biāo)度的中值。當(dāng)射頻路徑被一些人造建筑物或者自然界構(gòu)成物阻擋時(shí)，接收機(jī)很微小的移動將導(dǎo)致信號強(qiáng)度的大幅波動，有時(shí)可達(dá)到10-20dB，這種現(xiàn)象即為陰影衰落，也稱慢衰落。
在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)時(shí)應(yīng)按照一定距離處的平均路徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，為保證足夠的信號強(qiáng)度（即系統(tǒng)有足夠好的性能），必須要預(yù)留一定的余量來克服由于陰影衰落導(dǎo)致的信號強(qiáng)度變化，在鏈路預(yù)算中，該余量即為衰落余量。值得注意的是，衰落余量的計(jì)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(dǎo)致信號波動，在同一地點(diǎn)存在某一時(shí)刻移動臺可接入系統(tǒng)、另一時(shí)刻則無法接人系統(tǒng)的情況。可見，由于信號的衰落（無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(diǎn)的路徑損耗將在50％的時(shí)間內(nèi)大于148dB，而50％的時(shí)間內(nèi)小于148dB，同樣，在小區(qū)內(nèi)的許多點(diǎn)其最小路徑（到其中任一小區(qū)）的損耗都可能超過148dB。當(dāng)最小路徑損耗大于平均值時(shí)，通信將無法進(jìn)行。因此，在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)如果不預(yù)留一定的額外余量，那么邊界上的點(diǎn)在一半時(shí)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(yù)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(yuǎn)大于隨時(shí)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(gè)波長范圍內(nèi)的小段中值電平，由于陰影衰落，實(shí)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(yù)算預(yù)留一定余量，即陰影衰落余量，在進(jìn)行鏈路預(yù)算時(shí)，需要根據(jù)陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)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