选择性衰落根据不同的成因、现象和机理分成空间选择性衰落、频率选择性衰落与时间选择性衰落。
选择性衰落
在不同的时间、空间和频率条件下,信号表现出的不同特性的信道衰落。
- 英文名称
- selective fading
- 所属学科
- 信息与通信工程
在不同的空间位置衰落特性不同的现象,即接收信号的幅值与天线的空间位置有关。多径信号到达天线阵列的到达角度的展宽称为角度扩展,角度扩展给出了信号的主要能量的角度范围。
式中为波长;
为天线角度。相干距离为两根天线上的信道响应保持强相关时的最大空间距离。相干距离越短,角度扩展越大;反之,相干距离越长,角度扩展越小。接收天线距离小于相干距离,信号的相关性较好,信道的衰落特性平坦;接收天线距离大于相干距离,信号的相关性变差,信道呈空间选择性衰落。
在不同的频率衰落特性不同的现象,即不同频率的信号具有不同的响应。假设发射端发射一个信号脉冲,在经过多径信道到达接收端时,由于各径信道时延不同,接收信号为一串脉冲,即接收信号时间比原信号展宽了(图1)。这种由于信道时延引起的信号的展宽称为时延扩展,时延扩展产生频率选择性衰落。
式中为时延扩展。相干带宽为信道在两个频率处的信道响应保持强相关时的最大频率差。相干带宽越小,时延扩展越大;反之,相干带宽越大,时延扩展越小。传输带宽小于相干带宽,信号的相关性很好,信道衰落特性平坦;传输带宽大于相干带宽,信号的相关性变差,信道呈频率选择性衰落。
在不同的时间衰落特性不同的现象,即不同时间的信号具有不同的响应。由于发射端与接收端的相对运动,每一个多径分量都会有一个明显的频率移动。由运动引起的接收信号频率的移动称为多普勒频移:
式中为相对移动速度;
为波长;
为电波与运动方向的夹角。如图2所示。
与相对移动速度成正比。多普勒扩展是一种由于多普勒频移现象引起的频率扩散,多普勒扩展产生时间选择性衰落。
式中为最大多普勒频移。相干时间为两个瞬时信道响应保持强相关时的最大时间间隔。相干时间越小,多普勒频移越大;反之,相干时间越大,多普勒频移越小。信号持续时间小于相干时间,信号的相关性很好,信道的衰落特性平坦;信号持续时间大于相干时间,信号的相关性变差,信道呈时间选择性衰落。