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，這種現象即為陰影衰落，也稱慢衰落。
在設計網絡時應按照一定距離處的平均路徑進行設計，為保證足夠的信號強度（即系統有足夠好的性能），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無關，可適用于CDMA,AMPS，TDMA和GSM等系統。
無線環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、另一時刻則無法接人系統的情況?？梢?，由于信號的衰落（無論是慢衰落還是快衰落），在小區的覆蓋半徑內移動臺是以一定的概率接入系統的，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系

圖示1?從基站到小區邊界的路徑損耗

圖示1中，假設從BTS1，到小區邊緣的路徑損耗為PL1,BTS1到小區邊緣的路徑損耗為PL2，不失一般性，可以假設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象，邊界上的點的路徑損耗將在50％的時間內大于148dB，而50％的時間內小于148dB，同樣，在小區內的許多點其最小路徑（到其中任一小區）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，在進行網絡設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都處于通信中斷的狀態。一般的通信系統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，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十個波長范圍內的小段中值電平，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域覆蓋概率的區別，參考圖2 。

圖2 邊緣覆蓋概率與區域覆蓋概率的區別