2.5　对流层散射信道与移动通信信道的对比

移动通信信道也是一种很典型的多径时变信道，下面简单回顾一下它的“小尺度衰落”和“大尺度衰落” ^[4] ，通过二者的对比有助于加深对散射信道衰落特性的理解。

1.小尺度衰落与散射信道快衰落的对比

以基站到移动台的下行链路为例， t 时刻如果基站发射的信号为 v ( t )，由于各种障碍物的遮挡，直射波直接到达用户的概率较低，移动台收到信号都是电波经过楼宇、车辆、街道和室内墙壁、楼板等的反射或散射而到达的。假设这样的路径有 N 条，这 N 个信号分别是 r ₁ ( t ), r ₂ ( t ),…, r _N ( t )，那么 t 时刻接收信号 r ( t )为

将 v ( t ), r ₁ ( t ), r ₂ ( t ),…, r _N ( t )和 r ( t )用相应的复基带信号表示为 v _l ( t ), r _{1, l} ( t ), r _{2, l} ( t ),…, r _{N , l} ( t )和 r _l ( t )，那么

式中， α _i 与 ϕ _i 是第 i 条路径上的瞬时幅度衰减和相位延迟因子，于是 r _l ( t )可写成

如果路径 N 足够大，根据中心极限定理，大量随机数的和 I ( t )与 Q ( t )符合高斯分布，也就是说移动台接收信号的幅度为Rayleigh衰落，相位在(0～2π)上均匀分布（如果这些路径中存在一个较强的直射径则为广义Rayleigh衰落或Rice衰落）。

至此可以看到，移动通信中的小尺度衰落和散射信道中的快衰落非常相像，建筑物、车辆、行人等对电波的反射作用与散射体类似，由于多径效应，二者在宽带通信时都表现出频率选择性。不同之处在于，移动通信中多数情况是移动台在运动，而散射通信是“湍流团在运动”。

2.大尺度衰落与散射通信慢衰落的对比

当用户进入楼宇或移动到建筑物群、树林等大型障碍物之后，障碍物将形成电波阴影区，从而造成接收信号强度的减弱。一旦用户离开阴影区，信号电平又会回升。这种信号场强中值的缓慢变化即为大尺度衰落，又称为阴影效应。实测数据表明移动信道的大尺度衰落服从对数正态分布，它与散射信道中由气候的长期变化造成的慢衰落统计特性也非常类似。

鉴于它们的相似性，二者在抗多径信号处理方面的技术互有借鉴之处。不同的是，虽然移动通信之中的多径为离散多径、时延展宽时间也更大，但它的设备余量特别是下行信道基站功率储备很大，因此在物理层和MAC层的处理中允许一些功率损失（可能是直接损失也可能是各种额外开销造成的等效损失）。它的首要目标是如何增加用户容量和提高带宽的利用率，某些特殊的情况下为了增加用户数，还要缩小小区覆盖半径。

散射信道的多径为连续多径，它较之移动通信最大的特点就是可通距离“远”，虽然时延展宽较小但路径传输损耗巨大，属于功率严重受限的通信方式。设使用1 kW发射机，如果信号峰均比为2 dB，或解调损失2 dB，或插入先验信息开销2 dB（如为估计信道而插入某些特殊序列），都意味着等效发射功率降为630 W。若使用更大功率的发射机，则该问题更不容小觑。所以这限制了散射通信波形的选取，也使得很多3G和4G的物理层技术不能直接移植于其中。

移动通信和散射通信信道的对比如表2-1所示。