多徑傳播

多徑傳播是從發射機天線發射的無線電波（信號），沿兩個或多個路徑到達接收機天線的傳播現象。

無線電波是一種電磁波，其傳播的主要方式是空間波，即直射波、反射波、折射波、繞射波以及它們的合成波。當無線電波遇到物體時，產生反射、折射和散射，而在電波傳播的過程中會遇到不同的物體，因而會產生不同的反射、折射和散射，所以在任何一個接受點上均可能收到來自不同路徑的同源電磁波，這就是多徑傳播。

接收端接收到的信號是直達波和多個反射波的合成。由於大氣折射是隨時間變化的，傳播路徑差也會隨時間和地形地物而變化。那麼多徑信號如果同相，則相加；如果反相，則抵消。由此造成接收端信號的幅度變化，稱為衰落。由於這種衰落是由多徑引起的，因此稱之為多徑衰落。

在FM（調頻）無線電廣播中，在發射台和接收機之間，信號出現了二個或更多個的傳播途徑的情況。多徑傳播效應是由於大型建築物或山脈反射信號所引起的。接收天線將會收到直達信號和經反射而有延遲的信號。多徑效應會產生失真，在收看電視節目時，多徑傳播效應便會讓圖像出現“重影”。

在雷達跟蹤中，對多徑傳播的認識幾乎與對該學科本身的認識一樣早。在過去的幾十年裏，國外許多研究人員對多路徑問題進行了大量研究，並取得了不少科研成果。早在五十年代，人們己經開始注意雷達的多路徑效應。六十年代至七十年代中期，對雷達的低空問題研究達到了高潮。這期間人們建立了多路徑效應的鏡面反射模型、漫反射模型，並提出了多種抑制多路徑影響的方法。七十年代中期以後，漫反射模型得到進一步改進。

Beckman-Spizzichin作為早期的研究者，提出了適用於遠場粗糙面漫反射的經典理論，假設表面高度起伏服從均值為零的高斯分佈，並且高度分佈的自相關函數也服從高斯分佈，統計獨立。在這樣的表面上，他們提出了閃爍表面的理論，認為閃爍表面內的反射波才能到達雷達天線，不考慮小面元之間的遮蔽效應。

Barton. D. K.主要分析了雷達低空目標跟蹤時由於粗糙反射面的漫反射所產生的雷達測量誤差。他指出這時目標回波在雷達測量座標上不是唯一的，而是按照一定的功率分佈函數分佈的(通常是萊斯分佈)，相應地，雷達量測也是各座標上按一定概率分佈的隨機值。當目標與鏡像相對雷達的夾角和反射係數幅度達到一定條件時，鏡面反射在總反射中所佔的分量加大，導致接收目標信號的功率多路徑衰落，這時需要單獨考慮這一因素。

在單脈衝比幅測角體制下，針對如何抑制多路徑效應，早期的W. D. White針對鏡面反射造成的多路徑干擾，提出用最大似然法估測俯仰角的測量。九十年代初，Bruder指出雷達在平坦反射面上由於鏡面反射而出現固定偏差，Bar-Shalom. Y, Sinha. A和Daeipour.E對單脈衝下比幅的多路徑效應進行了系統了研究，分別設法用最大似然法和交互多模法來抑制多路徑干擾，實現低仰角下的目標跟蹤。並且Daeipour. E針對 Bruder指出的在單脈衝比幅測角系統中的由鏡面反射而出現的固定偏差，提出偏差補償算法。

美國航空學和太空航空學研究機構(AIAA), D. Bucco, Yiding Hu等人在雷達制導導彈的前提下，總結了己有的各種多路徑信號模型，並對不同的模型進行了比較，給出了在不同實際情形下的模型的適用程度。

國內對低空多路徑的研究始於七十年代末、八十年代初。十四所、西安導航技術研究所、西安電子科技大學、成都電子科技大學、國防科技大學等研究單位分別結合不同的方法討論了多路徑的抑制。

國內中國電波研究所張瑜、李玲玲等人給出了鏡面反射和漫反射引起的多路徑效應的代表性模型，以及考慮表面粗糙度、遮蔽效應等影響的修正粗糙面散射模型。北京航空航天大學的段世忠、周萌清等人對於平整和起伏的地面或海面，分別給出了一種基於多反射點複雜目標的多路徑回波的時域復包絡波形數字仿真模型。中國航天科工集團公司二院所施貴寧、陳軍文等對於半主動式多普勒導彈低空多路徑效應給出了一個完整的仿真模型，它包括雷達天線模型、地面散射模型和目標模型三大部分，針對不同的目標航跡、導彈航跡和地物類型，通過它們的幾何關係和散射關係結合起來。復旦大學李彥佐、金亞秋採用一種海面起伏雙尺度近似模型進行多路徑海雜波頻譜的數值模擬，通過譜擬合模擬時變隨機粗糙海面，計算收發高度和間距給定條件下海面多路徑有效散射面積，計算接收點電場強度、雷達雙站散射係數以及接收點功率譜密度海雜波頻譜刀。另外北航的黨羣等人採用閉環跟蹤法計算仰角誤差，並利用改進的小平面法計算電磁波在起伏地海面上的漫反射，經過實際計算表明，可以較為實際地模擬導引頭在跟蹤低空目標時的仰角跟蹤誤差，並使計算時間大大減小。國防科大楊世海詳細研究了相控陣跟蹤系統中多路徑的消除技術，根據實際的情形提出了對復角法、復單脈衝比和聯合相對相位的動態偏差補償法等經典的單脈衝測角多路徑抑制算法的改進方法。 ^[1] 

多徑效應（multipath effect）：指電磁波經不同路徑傳播後，各分量場到達接收端時間不同，按各自相位相互疊加而造成干擾，使得原來的信號失真，或者產生錯誤。比如電磁波沿不同的兩條路徑傳播，而兩條路徑的長度正好相差半個波長，那麼兩路信號到達終點時正好相互抵消了（波峯與波谷重合）。這種現象在以前看模擬信號電視的過程中經常會遇到，在看電視的時候如果信號較差，就會看到屏幕上出現重影，這是因為電視上的電子槍從左向右掃描時，用後到的信號在稍靠右的地方形成了虛像。因此，多徑效應是衰落的重要成因。多徑效應對於數字通信、雷達最佳檢測等都有着十分嚴重的影響。

多徑效應不僅是衰落的經常性成因，而且是限制傳輸帶寬或傳輸速率的根本因素之一。在短波通信中，為保證電路在多徑傳輸中的最大時延與最小時延差不大於某個規定值，工作頻率要求不低於電路最高可用頻率的某個百分數。這個百分數稱為多徑縮減因子，是確定電路最低可用頻率的重要依據之一。對流層傳播信道中的抗多徑措施，通常有抑制地面反射、採用窄天線波束和分集接收等。

多徑效應在不同條件會使傳輸信號發生平坦衰落、時間選擇性衰落和頻率選擇性衰落，主要還是頻率選擇性衰落。

假設信號碼元長度為T，第i條傳輸路徑的信號時延與信號平均時延這差為△t,則二者的不同組合可產生三種不同的衰落現象。

〔1〕當信號碼元長度T較小，且△t<<T時，將引起“平坦衰落”；

〔2〕當信號碼元長度T較長，且△t<<T時，將引起“時間選擇性衰落”；

〔3〕當信號碼元長度T比較小，而△t比較大，且不滿足△t<<T，將引起“頻率選擇性衰落”（這是時間擴散在頻域中的反映）。因為多徑合成波形有可能落在後續碼元時間間隔內，引起碼間干擾，因此，頻率選擇性衰落對於高速數據傳輸危害最大。 ^[2]