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多路徑損耗檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-20 21:16:26 更新時(shí)間：2025-08-19 21:16:27

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

多路徑損耗檢測(cè)：原理、方法與標(biāo)準(zhǔn)解析

多路徑損耗檢測(cè)是無(wú)線通信系統(tǒng)性能評(píng)估中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其在移動(dòng)通信、物聯(lián)網(wǎng)、智能交通和室內(nèi)定位等應(yīng)用場(chǎng)景中具有重要意義。當(dāng)無(wú)線信號(hào)在傳播過(guò)程中遇到建筑物、地形、車輛或其他障礙物時(shí)，會(huì)因反射、繞射和散射等現(xiàn)象產(chǎn)生多條傳播路徑，導(dǎo)致接收端接收到多個(gè)不同時(shí)間、不同相位和不同幅度的信號(hào)副本。這些信號(hào)疊加后可能引發(fā)相位抵消或增強(qiáng)，造成信號(hào)衰落，即所謂的多路徑衰落。這種現(xiàn)象嚴(yán)重影響通信質(zhì)量，導(dǎo)致誤碼率上升、數(shù)據(jù)傳輸速率下降，甚至通信中斷。因此，對(duì)多路徑損耗進(jìn)行科學(xué)檢測(cè)與分析，不僅是優(yōu)化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)部署的基礎(chǔ)，也是提升系統(tǒng)魯棒性和用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵技術(shù)手段?，F(xiàn)代多路徑損耗檢測(cè)涵蓋了從信號(hào)采集、特征提取、建模分析到仿真驗(yàn)證的完整流程，涉及多種先進(jìn)的檢測(cè)儀器與方法，并遵循一系列國(guó)際與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可比性。本文將圍繞多路徑損耗檢測(cè)的核心要素展開詳細(xì)探討，包括檢測(cè)項(xiàng)目、常用檢測(cè)儀器、主流檢測(cè)方法以及相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，為研究人員和工程技術(shù)人員提供全面的技術(shù)參考。

多路徑損耗檢測(cè)項(xiàng)目

多路徑損耗檢測(cè)主要包括以下幾類核心項(xiàng)目：信號(hào)時(shí)延擴(kuò)展（Delay Spread）、多徑功率譜（Multipath Power Spectrum）、多徑強(qiáng)度衰減特性、相干帶寬（Coherence Bandwidth）以及路徑增益分布等。其中，時(shí)延擴(kuò)展用于衡量多徑信號(hào)的時(shí)間分散程度，是評(píng)估頻率選擇性衰落的重要指標(biāo)；多徑功率譜則反映不同路徑信號(hào)的功率分布情況，有助于識(shí)別主導(dǎo)路徑與弱反射路徑；相干帶寬則與多徑時(shí)延擴(kuò)展成反比，用于判斷信道是否具有頻率選擇性。此外，還包括對(duì)多路徑衰落時(shí)間特性（如多普勒頻移）的檢測(cè)，以分析信道的時(shí)變特性。這些檢測(cè)項(xiàng)目共同構(gòu)成了多路徑損耗評(píng)估的完整框架，為信道建模、MIMO系統(tǒng)設(shè)計(jì)及自適應(yīng)調(diào)制選擇提供依據(jù)。

多路徑損耗檢測(cè)儀器

實(shí)現(xiàn)高精度多路徑損耗檢測(cè)依賴于一系列先進(jìn)檢測(cè)儀器。常用的檢測(cè)設(shè)備包括矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA）、實(shí)時(shí)頻譜分析儀（RSA）、信道探測(cè)儀（Channel Sounder）以及基于軟件定義無(wú)線電（SDR）的可編程測(cè)試平臺(tái)。矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀能夠精確測(cè)量信道的幅度與相位響應(yīng)，適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下的靜態(tài)信道建模；實(shí)時(shí)頻譜分析儀則具備高動(dòng)態(tài)范圍和寬頻帶分析能力，適合于捕捉快速變化的多徑信號(hào)；信道探測(cè)儀是專為多路徑信道測(cè)量設(shè)計(jì)的設(shè)備，通常配備高精度同步發(fā)射與接收模塊，可實(shí)現(xiàn)多天線、多路徑信號(hào)的并行采集與分析；而基于SDR的系統(tǒng)（如NI USRP、Ettus Research等）則具有高度靈活性，支持自定義信號(hào)調(diào)制方式與數(shù)據(jù)處理算法，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與原型驗(yàn)證。此外，GPS/INS定位系統(tǒng)與慣性測(cè)量單元（IMU）常與上述設(shè)備集成，用于精確記錄測(cè)試位置與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，提高數(shù)據(jù)的空間分辨能力。

多路徑損耗檢測(cè)方法

多路徑損耗檢測(cè)方法主要分為時(shí)域、頻域與空域三大類。時(shí)域方法通過(guò)脈沖響應(yīng)測(cè)量獲取信道沖激響應(yīng)（CIR），利用相關(guān)技術(shù)提取多徑成分，如基于互相關(guān)函數(shù)的方法或最小均方誤差（MMSE）估計(jì)；頻域方法則通過(guò)測(cè)量信道頻率響應(yīng)（CFR），利用傅里葉變換將時(shí)域信息轉(zhuǎn)換為頻域，分析頻率選擇性衰落特性，常用于OFDM系統(tǒng)中的信道估計(jì)；空域方法基于多天線系統(tǒng)（MIMO）進(jìn)行空間分辨，利用波束成形、空間相關(guān)性分析等技術(shù)分離不同路徑信號(hào)。近年來(lái)，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法也逐漸興起，如使用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）或長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）對(duì)多徑特征進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別與分類，顯著提升了復(fù)雜環(huán)境下的檢測(cè)效率與準(zhǔn)確性。此外，基于壓縮感知（Compressed Sensing）的稀疏信道估計(jì)方法也在低采樣率條件下展現(xiàn)出優(yōu)異性能，適用于資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備測(cè)試。

多路徑損耗檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

為確保多路徑損耗檢測(cè)結(jié)果的規(guī)范性與可比性，國(guó)際與國(guó)內(nèi)已建立一系列相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際上，3GPP（第三代合作伙伴計(jì)劃）在TR 38.901、TR 38.902等技術(shù)報(bào)告中定義了5G NR系統(tǒng)在不同頻段（如Sub-6GHz與毫米波）下的信道模型與測(cè)量要求，包括多徑參數(shù)統(tǒng)計(jì)、路徑數(shù)量、功率指數(shù)分布等；IEEE 802.11工作組發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)（如IEEE 802.11ac/ax）也對(duì)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)中的多徑特性提出了測(cè)量與評(píng)估指南。在室內(nèi)與城市密集區(qū)域，ETSI EN 301 893標(biāo)準(zhǔn)對(duì)無(wú)線信道測(cè)量的環(huán)境分類、測(cè)試條件與結(jié)果報(bào)告格式進(jìn)行了規(guī)范。我國(guó)也制定了相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 39111-2020《移動(dòng)通信系統(tǒng)多徑信道測(cè)量方法》和YD/T 3660-2020《5G移動(dòng)通信系統(tǒng)信道測(cè)量技術(shù)要求》，系統(tǒng)規(guī)定了測(cè)試流程、儀器精度、數(shù)據(jù)處理與結(jié)果驗(yàn)證等技術(shù)要求。這些標(biāo)準(zhǔn)為多路徑損耗檢測(cè)提供了統(tǒng)一的技術(shù)依據(jù)，保障了不同廠商、不同場(chǎng)景下檢測(cè)結(jié)果的可重復(fù)性與可比性。