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标题: [求助]频率选择性衰落和快衰落有什么区别？ [查看完整版帖子] [打印本页]

时间: 2010-7-25 09:59

作者: 0700210217 标题: [求助]频率选择性衰落和快衰落有什么区别？

大家帮看看，最近刚自学移动通信原理，想问一下各位兄弟频率选择性衰落和快衰落有什么区别？分别是由什么原因引起的？
谢谢！！

时间: 2010-7-25 18:12

作者: hailingege

电波经过反射reflection、折射refraction、散射（衍射diffraction）等多条路径传播到达接收机后, 总信号的强度服从瑞利分布. 同时由于接收机的移动及其他原因, 信号强度和相位等特性又在起伏变化, 故称为瑞利衰落.

如果收到的信号中除了经反射折射散射等来的信号外, 还有从发射机直接到达接收机 (如从卫星直接到达地面接收机) 的信号,那么总信号的强度服从莱斯分布, 故称为莱斯衰落.

一般来说, 多路信号到达接收机的时间有先有后,即有相对时(间)延(迟). 如果这些相对时延远小于一个符号的时间, 则可以认为多路信号几乎是同时到达接收机的. 这种情况下多径不会造成符号间的干扰. 这种衰落称为平衰落, 因为这种信道的频率响应在所用的频段内是平坦的.

相反地, 如果多路信号的相对时延与一个符号的时间相比不可忽略, 那么当多路信号迭加时, 不同时间的符号就会重迭在一起,造成符号间的干扰. 这种衰落称为频率选择性衰落, 因为这种信道的频率响应在所用的频段内是不平坦的.

至于快衰落和慢衰落, 通常指的是信号相对于一个符号时间而言的变化的快慢. 粗略地说,如果在一个符号的时间里,变化不大,则认为是慢衰落. 反之, 如果在一个符号的时间里,有明显变化,则认为是快衰落. 理论上对何为快何为慢有严格的数学定义

频率选择性衰落可以把信道带宽想象成一个门函数，信号带宽大于信道相干带宽，在门函数之外的频带就会经历频率选择性衰落，就是不同频率衰减的程度不同，而门函数部分经历相同的衰减。而平坦衰减可理解为信道相干带宽大于信号带宽，所有信号频谱在门函数内，经历相同的衰减。
以上个人理解

[ 本帖最后由 hailingege 于 2010-7-25 22:20 编辑 ]

时间: 2010-7-25 18:39

作者: greatfall 标题: 频率选择性衰落的解释

频率选择性衰落和快衰落是两个相对来说比较独立的概念，由不同因素来影响，与他们相对应的分别是平衰落和慢衰落。

频率选择性衰落的影响因素是信道的传播时延。一般来说，假若信号的最大时延是t，那么我们就定义W=1/t为相关带宽，在这个带宽之内，我们认为信道是平坦的，换言之，这个频段内的衰变是一个常量。当传输信号的带宽B小于相关带宽W时，这就被称为平衰落，因为从频域上来看，信道衰落是平坦的；但倘若B>W,我们就不能把信道近似为平坦，这个时候不同的频率分量就会遭受不同的衰落，这就是为什么被称为频率选择性衰落。

从时域上来理解这个问题的话，倘若信号的码元周期为T，一般而言，B近似为1/T，那么平率选择性衰落的条件即为1/T>1/t ==>t >T, 也就是说信道的传播时延大于或近似于码元周期，很明显，在接收端会接收到multiple copies of transmitted signal. 相反，倘若T>>t, 那么时延信号叠加在一起，在接收端看来近似为一个信号，时延的影响可以忽略。应用中，OFDM就是利用类似的原理来实现的。

时间: 2010-7-25 18:44

作者: 0700210217

嗯学习了谢谢

时间: 2010-7-25 19:00

作者: greatfall 标题: 快衰落的解释

快衰落的影响因素是多普勒频率，由于传输天线，接收天线，信道的相对移动，接受到的信号相比与传输信号会有f的最大频率差。类似的，我们定义L=1/f为相关时间，那么信道在L之内被当做是不变的。当T<L, 则被称为慢衰落；当T>L则被称为快衰落，换言之，同一个码元内信道衰落是不同的。瑞利衰落是最典型的，平衰落+慢衰落。

之所以说这两个概念独立，是因为他们的影响因素不同。但说他们又是相关的，是因为这都是相对于信号码元T来定义的概念。

希望我的解释让你明白了这两个概念。

时间: 2010-7-26 17:13

作者: clarification

个人理解，多径衰落即瑞利衰落，快衰落：而阴影衰弱是慢衰落..由于到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而是许多路径来的众多反射波的合成。由于电波通过各个路径的距离不同，因而各个路径来的反射波到达时间不同，相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端迭加，有时迭加而加强（方向相同），有时迭加而减弱（方向相反）。这样，接收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。这种衰落是由多径引起的，所以称为多径衰落。持续时间短的，也叫快衰落。服从瑞丽分布，也叫瑞丽衰落。
频率选择性衰落是快衰落的一种..

时间: 2010-7-26 18:51

作者: greatfall 标题: 回复 6# 的帖子

你的理解基本正确，但还是有些问题。

衰落的确是由于多径产生，但瑞利衰落只是多径衰落的一种，为平衰落+慢衰落。其根本的推导是根据大数定理，锐利衰落的数学表达式是
y(t)=hx(t)+n(t)
其中h为fading coefficient，在一个信号周期内是常数. 在接收端只有一个信号，但不代表着只有一个路径，而是多个路径的信号在几乎相同的时间到达接收端，合成为一个。假设有无穷多的多径分量，均匀方向的到达接收天线，根据大数定理，h是一个complex Gaussian random variable。其幅度值服从锐利分布，幅度值的平方服从指数分布。

快慢衰落是指信道变化快慢，如果是快衰落，一个周期内接收到的信号就是
y = h(t)x(t)+n(t)
这时的fading coefficient在一个周期内就是时变的了。

如果是频率选择性衰落的话，表示接收端接收到多个信号，信道模型为
y= h1x(t) +h2x(t-t1)+....+n(t)

一言概之，频率选择性决定接收到几个信号，快慢衰落决定fading coefficient在一个信号周期内是常数还是时变的。:)

时间: 2010-7-26 22:45

作者: clarification 标题: 回复 5# 的帖子

多普勒效应引起时间选择性衰落，是由于相对速度的变化引起频移度也随之变化。在不同的时间衰落特性不一样。由于用户的高速移动在频域引起了多普勒频移，在相应的时域上其波形产生了时间选择性衰落。

呃，快衰落的分类：时间选择性衰落空间选择性衰落频率选择性衰落
再具体就不清楚了。。。

时间: 2010-7-27 01:05

作者: greatfall 标题: 回复 8# 的帖子

呵呵，楼上的好细心啊。。
既然是快当然只有时间上的概念了，也就是时域上的变化快慢。前面关于时间选择性的定义非常正确，至于快衰落分类就不敢苟同了，快衰落应该就是时间选择性衰落的一种。

时间: 2010-7-27 02:02

作者: xiedanshine

定义：移动台附近的散射体（地形，地物和移动体等）引起的多径传播信号在接收点相叠加，造成接收信号快速起伏的现象叫快衰落

　　快衰落细分为：

　　时间选择性衰落（快速移动在频域上产生多普勒效应而引起频率扩散）

　　空间选择性衰落（不同的地点、不同的传输路径衰落特性不一样）

　　频率选择性衰落（不同的频率衰落特性不一样，引起时延扩散）。

　　移动通信中信号随接收机与发射机之间的距离不断变化即产生了衰落。其中，信号强度曲线的中值呈现慢速变化，称为慢衰落；曲线的瞬时值呈快速变化，称快衰落。可见快衰落与慢衰落并不是两个独立的衰落（虽然他们的产生原因不同），快衰落反映的是瞬时值，慢衰落反映的是瞬时值加权平均后的中值。
慢衰落：它是由于在电波传输路径上受到建筑物或山丘等的阻挡所产生的阴影效应而产生的损耗。它反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗，一般遵从对数正态分布。慢衰落产生的原因：（1）路径损耗，这是慢衰落的主要原因。（2）障碍物阻挡电磁波产生的阴影区，因此慢衰落也被称为阴影衰落。（3）天气变化、障碍物和移动台的相对速度、电磁波的工作频率等有关。
快衰落：移动台附近的散射体（地形，地物和移动体等）引起的多径传播信号在接收点相叠加，造成接收信号快速起伏的现象叫快衰落。快衰落原因（1）多径效应。1、时延扩展：多径效应（同一信号的不同分量到达的时间不同）引起的接受信号脉冲宽度扩展的现象称为时延扩展。时延扩展（多径信号最快和最慢的时间差）小于码元周期可以避免码间串扰，超过一个码元周期（WCDMA中一个码片）需要用分集接受，均衡算法来接收。2、相关带宽：相关带宽内各频率分量的衰落是一致的也叫相关的，不会失真。载波宽度大于相关带宽就会引起频率选择性衰落使接收信号失真。（2）多普勒效应。f频移 = V相对速度/（C光速/f电磁波频率）*cosa（入射电磁波与移动方向夹角）。多普勒效应引起时间选择性衰落，我的理解是由于相对速度的变化引起频移度也随之变化，这时即使没有多径信号，接收到的同一路信号的载频范围随时间不断变化引起时间选择性衰落。交织编码可以克服时间选择性衰落。时间选择性衰落用T相关时间来表示=1/相关频率。例如某移动台速度为540公里/小时那么它的最大频移为1KHz相关时间就是1毫秒。想要克服这样速度的快衰落就要有1.5倍于衰落变化频率的功控即1500Hz快速功控。

时间: 2010-7-27 08:48

作者: clarification 标题: 回复 9# 的帖子

10楼支持我..

时间: 2010-7-27 09:48

作者: greatfall 标题: 回复 11# 的帖子

hehe,看你怎么理解啦，数学上理清楚了就行。分类这种东东可能不同的知识系统有不同的说法

时间: 2010-7-27 13:03

作者: clarification 标题: 回复 12# 的帖子

嗯

时间: 2010-7-27 15:30

作者: colourpen

这楼分析的好详细啊。
greatfall讲的非常到位。

我的理解是
时域上的时延导致了频率选择性衰落
频域上的频移导致了时间选择性衰落（即快慢衰）
这两个概念是相对的

另外，1楼提到的门函数确实有助于理解。算一下最简单的两径时的情况，就能很直观的了解衰落了。

[ 本帖最后由 colourpen 于 2010-7-27 15:34 编辑 ]

时间: 2012-6-6 17:13

作者: fanqie420

greatfall讲的非常好

时间: 2012-6-7 13:52

作者: alonewind

这个帖子很有营养，greatfall厉害

时间: 2015-1-7 14:33

作者: names

greatfall 发表于 2010-7-26 18:51
你的理解基本正确，但还是有些问题。

衰落的确是由于多径产生，但瑞利衰落只是多径衰落的一种，为平衰落 ...

请问一下：慢衰落在频域能解释吗？在时域慢衰落是说符号周期大于相干时间就会使一个符号内信道发生变化，则在频域就是信号带宽大于最大多普勒频移，为什么多普勒会决定了相干时间呢？谢谢~

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