在无线传输连接中，无线波会面临多种需要仔细考虑以及精心计划的异常情况。无线电波传播的相关问题如下：

• 自由路径损耗衰减，例如由传输距离导致；

• 大气衰减；

• 衍射衰落，由于传播路径上障碍物的阻塞；

• 多径或者波束散焦造成的衰落；

• 由于地面或者其他表面反射造成的多径衰落；

• 大气中的雨滴或者固体颗粒造成的衰减；

• 衍射造成的接收终端到达角和发射终端发射角的变化；

• 由于多径或者天气状况引起的交叉极化鉴别度（XPD）的降低；

• 多径传播中的频率选择性衰落和延迟造成的信号失真。

在无线电波从发送端到接收端传播过程中，其强度会降低。视距函数的信号强度衰减称为自由空间的基本传输损耗（FSL），可以根据式（5.1）计算：

FSL=32.45+20log₁₀（f）+20log₁₀（d）[dB] （5.1）

式中，f的单位是MHz；d的单位是km。

根据式（5.1）可知，距离每增加10倍，信号强度降低20dB。多径非视距情况的距离每增加10倍衰减35～40dB。

两个端点间无线路径实际上不是只有一条，无线电波频率能量在空间椭球面的传播由菲涅尔带（Fresnel-zone）定义（见图5.6a）。链路设计必须保证在正常障碍条件下能保证大约一半菲涅尔带半径。在低频和长距离传输中需要考虑补偿大气折射的影响。

菲涅尔带半径d₁、d₂根据式（5.2）计算：

式中，半径r的单位是m；距离d的单位是km；频率单位是GHz。

如果菲涅尔带内有障碍物，则附加衰减由式（5.3）估算：

视距上一个相对较小的障碍造成10dB的附加衰减。电磁波的弯曲、散焦以及衍射减弱是信号衰落，是长距离通信低频无线电波的损耗的主要原因（见图5.5）。

图5.5 大气折射变化导致的微波传播的弯曲(www.daowen.com)

（散焦。a：正常大气折射；b：负折射；c：超折射）

多径传播造成的选择性衰落会随着大气条件的改变而改变。选择性衰落造成的信号变形只能通过合适的无线解调技术和减少多径反射的链路覆盖设计补偿和还原。无线覆盖参数和无线覆盖传输输出大小与损耗系数计算方法请参阅文献[24]。

图5.6 无线电波传输的菲涅尔带

a）距离d₁、d₂上的障碍物限制了c的清晰度，并引起了衍射衰减 b）大气的次折射放大了视线传播上的障碍

电磁波在大气中传播会由于气体和水蒸气衰减，如图5.7所示。在10～15GHz，气体和水蒸气衰减可以忽略，在22GHz处达到局部最大值，这是水分子引起的第一个放射峰。气体衰减在低频段很低，在60GHz达到一个峰值，这是氧气分子造成的衰减，大约是15dB/km。气体造成的衰减比较恒定、变化较小，而水蒸气造成的衰减变化较大。

图5.7 大气气体特性衰减（ITU-RP.676-8）

无线电信号也受到雨的衰减，这是一个不同的统计现象。低于大约10GHz的信号的雨衰可以忽略不计，但是在较高的频率和短的时间段内，雨水是通信中断的主要原因。ITU-RP.837-4建议包含不同地理区域的降水率（mm/h）和中断超过0.01%可能时间的地图（每年53min或每月4min）。数字也可以扩展到其他百分比。一旦知道由雨强作为频率函数自变量引起的衰减，则可以计算所需的平坦衰落余量。将余量用于链路预算工具，以优化微波中继段站距、天线尺寸、发射功率和其他参数。

99%的典型的降水率可用值范围是从欧洲大陆的40mm/h到远东的100mm/h。无线链路设计使得链路强度可以对抗这样高的附加衰减。当然，如果其他更高或者更低降水率可以获得并需要估算，也可以计算其衰减补偿值。

慢平缓衰落和快频选衰落影响在链路设计时都必须考虑。有很多技术可用于降低这些影响，其中大多数可以同时降低这两种影响。同样的技术也通常可以减轻交叉极化识别度的影响。这些可以归类为不需要分集接收或者发送的技术，以及需要分集的技术。从投资经济性考虑，在可能的情况下避免使用分集技术都是值得的。

为了减少不采用分集技术情况下的多径衰落影响，可以采用下列技术：

• 增大方向性；

• 减少平面反射影响；

• 遮挡反射点；

• 移走反射点以减少反射面；

• 优化天线高度选择；

• 选择垂直极化；

• 使用天线辨别；

• 减少路径。

也存在安装相关的信号损耗，比如天线校准、天线杆的晃动、射频电缆和接头衰减。天线罩上的积雪也会造成较高电磁波频带的衰减。