频率选择性衰落和时间选择性衰落详解

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引言

当移动台移动时,接收信号衰落的具体类型由传输方案和信道特点决定。传输方案由信号的参数确定,如信号带宽和符号周期。无线信道的特点由两种不同的信道参数描述,它们是

多径时延扩展



多普勒扩展

。多径时延扩展和多普勒扩展分别引起

时间色散效应



频率色散效应

,根据时间色散的程度或频率色散的程度,它们将分别引起

频率选择性衰落



时间选择性衰落



频率选择性衰落

多径时延扩展—>时间色散—>频率选择性衰落(主要由信号带宽决定)

先说结论:

若信号的符号周期小于信道的RMS(均方根)时延扩展,信号的带宽大于信道相关带宽。即Bs>Bc和T<**(见下图),则会产生频率选择性衰落。

若信号的符号周期大于信道的RMS(均方根)时延扩展,信号的带宽小于信道相关带宽。即Bs<Bc和T>**(见下图),则信号会经过平坦的频率响应,经历非频率选择性衰落。

对于频率选择性衰落有

两种理解方式



  1. 时域

    来看,由于RMS时延扩展大于符号周期,因此前一个符号被扩展了,该结束的时候没有结束,在下一个符号到来时还没结束,因此对后来的符号产生了影响,即ISI符号间干扰


  2. 频率域

    来看,由于信号的频谱过宽,在通过信道时候,高频部分被截断,因此导致了失真。

在这里插入图片描述



时间选择性衰落

多普勒扩展—>频率色散—>时间选择性衰落

先说结论:

符号周期:T

信道相干时间:Tc

多普勒频谱带宽:Bd

信号带宽:Bs

  1. 若T>Tc和Bs<Bd,此时平坦,不衰落
  2. 若T<Tc和Bs>Bd,此时快衰落
  3. 若T>>Tc和Bs<<Bd,此时慢衰落

对于时间选择性衰落有

两种理解方式



  1. 时域

    来看,由于信道相干时间大于符号周期,因此相干时间段内会有≥2个符号同时通过信道。因为信道是和其中的信息进行卷积运算,所以后来的符号会对前面的符号产生影响,导致了失真。对于快衰落,是在相干时间内同时有好几个符号。对于慢衰落,是在相干时间内同时有好几十个甚至上百个符号。


  2. 频率域

    来看,多普勒频移使得信号频谱被展宽,因此产生了失真

本文参考:《MIMO-OFDM Wireless Communications with MATLAB》



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