（知识点）无线信道的多径效应导致的频率选择性衰落

一般来说，这就是“安静”，指的是发送端和接收端，以及引起电磁波反射、折射的障碍物等都处于静止状态，正是这些各种障碍物造成了多径效应。 由物体形成的静态空间格局。 自由空间中不存在多径效应。 由于这些障碍物，同时从发射天线发出的电磁波会在不同方向、不同时间到达接收天线。 场效应将叠加在天线上以产生多径分量的混合。 。 也就是说，正是这种复杂多样的空间格局，形成了综合性的磁波传播环境。 这种空间格局具有相应的物理尺寸，对于不同频率的电磁波具有不同的传播特性。 因此，随着在其中传输的电磁波的频率变化，信道响应也不断变化，这就是为什么称为频率选择性的本质原因。

信道特性随着电磁波频率的变化而变化。 这种变化可以沿着频率轴、速度和大小看到。 基于这个原理，定义了不同频率的电磁波的信道传播特性保持“不变”（即变化很小）。 ）频率宽度，这个频率宽度称为相干带宽，即这个带宽内的电磁波在这种复杂的空间格局中获得近似的传播特性，不会出现明显的畸变，不会在时域造成严重的波形。 种类。 同样，从时域角度来看，这种波形变化的原因是来自不同传播路径的信号的叠加。

以到达接收端的直达信号为参考，最新到达接收端的信号相对于直达信号的延迟时间T代表了该移动传播环境的多径延迟特性，其倒数对应于相干带宽。 这就是多经络效应的基本原理。

无线信道多普勒频移引起的时间选择性衰落

一般来说，这是“动态的”，也就是说多普勒频移的产生必须基于相对运动，比如接收端相对于发射端的移动、反射面相对于接收端的移动、以及反射器与发射器的相对运动。 端的运动等，这些相对运动会导致接收端接收到的电磁波信号的频率发生变化。 换句话说，因为有运动，所以它随时间而变化，这也是为什么称为时间可变性和时间选择性的原因之一。

从理论上讲，如果存在运动，则通道的时变性是存在的，但变化的速度和大小各不相同。 因此，定义信道的脉冲响应保持“不变”的时间间隔的统计平均值为信道的相干时间T。 如果一个符号的时间长度比这个相干时间短，那么整个符号的波形在传播期间可以通过传播通道更加“一致”地传播，不会出现巨大的失真。 相反，会发生时间选择性衰落。 这个相干时间的倒数就是最大多普勒频偏，其本质含义对应于相对运动速度引起的频移。

信道的时变性是指信道的传递函数随时间而变化，即同一信号在不同时刻发送，在接收端接收到的信号是不同的。 移动通信系统时变性的具体表现之一是多普勒频移（频移），即单频信号经过时变衰落信道后会表现为具有一定带宽和频率包络的信号，这也可称为信道的频率色散（ ）。

相关系数

对于两个平稳信号S1(t)和S2(t)，当它们的相关系数的绝对值大于0且小于1时，两个信号相关。 当相关系数等于1时，两个信号是相干的。 当两个信号相干时，它们仅相差一个复数常数。 复数常数具有幅度和频率分量。 由此可见，如果两个信号是相干的，则其中一个信号可以看作是另一个信号的幅度衰落和频率衰落的衰减。 事实上，这两个信号可以看作是同一个信号。 相关系数越接近1，相关性越大。

相干时间、相干带宽

相干时间和相干带宽是描述信道特性的参数。

当两个发射信号之间的频率间隔小于信道的相干带宽时，两个信号经过信道后接收到的信道传递函数相似。 由于通常传输的信号不是单一频率的，即一个信号也占用一定的带宽。 如果这个信号的带宽小于相干带宽，那么受信道影响的整个信号的传递函数是相似的，即信道对于信号而言。 特性平坦，无频率选择性衰落。

同样在相干时间内，两个信号的传递函数具有相似的特性。 通常，由于多径效应，发射信号有多个路径到达接收器。 如果这些信号之间的时间间隔在相干时间内，那么它们具有很强的相关性，接收器可以将它们视为有用信号。 如果它们大于相干时间，接收机就无法识别它们，只能将它们视为干扰信号。

ISI

多径效应会导致符号间干扰。 详细信息请参见：

总结

多径效应

安静的

频率选择性衰落

原因：信道特性随着电磁波频率的变化而变化。 这种变化沿着频率轴观察，具有速度和幅度。

使用信道的相干带宽来确定

多普勒效应

移动

时间选择性衰落

原因：信道的时间变化

使用通道的相干时间来确定

相干带宽

定义：不同频率的电磁波的信道传播特性保持“不变”（即变化很小）的频率宽度。 该频率宽度称为相干带宽。

含义：相干带宽是表征多径信道特性的重要参数。 它是指在特定的频率范围内，任意两个频率分量具有较强的幅度相关性，即在相干带宽范围内，内多径信道具有恒定的增益和线性相位。 也就是说，相干带宽内的电磁波可以获得近似的传播特性。

值：相干带宽等于最大多径时延的倒数（以直接到达接收端的信号为参考，最新到达接收端的信号相对于直达信号所引起的延迟时间T表示该移动传播环境中的最大多径延迟）

目的：相干带宽用于划分平坦衰落信道和频率选择性衰落信道。 从频域角度来看，如果相干带宽小于发射信道的带宽，则信道特性会造成接收信号波形的频率选择性衰落，即某些频率分量信号的幅度会增强，而可以增强其他频率分量信号的幅度。 将会被削弱。

相干时间

定义：信道的脉冲响应保持“不变”的时间间隔的统计平均值就是信道的相干时间

含义：相干时间描述了信道频率色散在时域上的时变特性。

取值：若信道的最大多普勒频移为fm，则信道的相干时间Tc=0.423/fm； 也有人说相干时间是多普勒频移的倒数，Tc=1/fm

目的：相干时间用于区分快衰落（时间选择性衰落）和慢衰落（时间非选择性衰落）。 如果基带信号的符号周期大于信道的相干时间，则基带信号在传输过程中信道可能发生变化，导致接收信号失真，产生时间选择性衰落，也称为快衰落； 如果基带信号的符号周期小于信道相干时间，则基带信号传输过程中信道不会发生变化，不会发生时间选择性衰落，也称为慢衰落。