原创 移动电台中的多径干扰问题

多径衰落，本质上是接收信号质量的恶化，继而引起接收机的噪声问题。

多径传播模型

多径(multipath)产生的原因，正如其英文术语multipath所反映的，是因为有多个接收信号从不同路径到达接收机，从而引起的接收问题。用一个简单的模型来说明如下，在接收和发射之间的传输模型中，无线电信号存在反射和散射的可能，反射和散射的多寡取决于接收环境中的物体，比如山体，钢筋混凝土建筑物，树木，周边车辆等类导体的存在。当反射信号和散射信号到达接收机的天线时，因为这些直射信号和反射、散射信号存在时间上的延迟，导致这些信号到达接收机时，与直射信号存在一定的相位偏差，但其都属于带内信号，接收机无法将其滤除。

基于多径的信号衰落

直射信号和反射信号、散射信号合成的结果是，接收机看到的信号在幅度或者相位上产生了畸变。用标准正弦波示意图解释如下，先考虑两种极端情形，直射信号和反射信号的相位相同或者相位相反两种情形，相位相同，合成信号最终表现为信号幅度加强；相位相反，合成信号最终表现为信号相消。但实际情况是，直射信号和反射信号在相位上总是存在随机的偏差，最终合成的信号幅度和相位就是随机变化的。随机变化的信号幅度和相位，对于FM接收机而言，就是一种额外的噪声，由于FM接收机的非理想性，会将这种信号幅度的变化解调出来，产生调幅噪声，同时由于接收到的合成信号的相位也随机变化，对于调频接收机而言，无法分离出这种随机的调相噪声，只能也随同有用信号解调出来干扰正常的收听。

根据信号带宽和接收信道带宽的大小差异，多径可分为平坦性衰落和频率选择型衰落，平坦性衰落发生时，接收信号大部分表现为接收信号强度的变化，相位相对变化较小，FM接收机中一般用调幅抑制比来衡量接收机对这种平坦性衰落的抗干扰能力。频率选择性衰落发生时，接收信号不仅仅表现为信号强度的变化，随机调相引起的相位失真将会引起更加严重的干扰问题，FM接收机无法滤除这种随机调相噪声。

多径衰落也可以称之为快速衰落，具体的表现就是接收信号的强度或者相位都会快速的变化。

除了直射信号和反射信号因为相位差引起的信号衰落之外，随着接收机的移动，接收信号也会随着距离的变化而发生衰落。

基于距离的信号衰落

移动台在移动过程中，距离发射台的距离会变化，或者越来越近，或者越来越远，接收到的信号强度会随着距离呈指数关系而变化。不同的接收环境中，信号强度随距离衰落的模型也不尽相同，结合接收机的可用接收灵敏度以及发射台的发射功率，也可以计算出在不同环境中的通信距离。基于距离的衰落也称之为慢衰落，主要体现在接收功率随着距离的变化上是一个慢速的变化趋势。

关于多径衰落，慢衰落和基于距离的信号衰落的关系，在下图中予以示意。实际接收环境中，某一个时间片断内的信号的变化主要表现为快速衰落（多径衰落），长时间范围内的信号变化，主要体现的是快速衰落和慢速衰落的综合。

FM和AM的衰落

由于FM主要集中在VHF波段和UHF波段，并且是视距传播方式，用FM收音机的100MHz载波频率来讨论，其波长为3m，频率越高，其波长越短，发生多径的可能性更大，再者，对于FM调频接收而言，因其本身的调频信息就包含在相位和频率的变化中，对于频率选择性的多径衰落而言，随机调相噪声是其固有的问题，无法滤除，只能通过其它方式在一定程度上减弱这种多径噪声的影响，目前常用的解决方案是天线分集，相位分集和信道均衡技术。

对于AM而言，用1MHz的载波频率来讨论，其波长为300m，其传播依赖于电离层，属于天波传播方式，因为波长相当大，本身就需要在大地和电离层之间进行反射式传播，因此，只可能存在多个反射波的叠加，而这些反射波之间相位偏差相对很小，因此不存在类似于FM的情形，AM的传播只可能会受传播地形，电离层的变化等因素的制约，而引起AM幅度的起伏，但是这种起伏相对于调幅信息而言，非常小，属于低频噪声，不会对电台内容造成影响，可以忽略不计。

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