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關於無線通道的頻率選擇性和時間選擇性的直觀理解

第一、 無線通道的多徑效應導致的頻率選擇性衰落
總的來說,這屬於“靜”,所謂靜,就是指傳送和接收終端、以及導致電磁波的反射折射等的障礙物都處於靜止的狀態,而導致多徑效應的是這些多種多樣的障礙物形成的靜態的空間格局。自由空間中是沒有多徑效應的,有了這些障礙物,同一時刻從傳送天線出來電磁波就延不同的方向在不同的時間到達接收天線,在天線上場效應進行疊加而產生了多徑分量的混合。換句話說,就是這種複雜多樣的空間格局形成了綜合的磁波傳播環境,這種空間格局具有相應的物理尺寸,對不同頻率的電磁波的傳播特性是不一樣的,所以隨著在其中傳送的電磁波的頻率的變化,其通道響應也不停的變化,這也就是稱作頻率選擇性的本質原因。通道特性隨著電磁波頻率變化而變化,這種變化延頻率軸來看,有快慢、有大小,
根據這個原理而定義出通道的對不同頻率電磁波的傳播特性維持“不變”(就是變化較小)的頻率寬度,這個頻率寬度稱作相干頻寬,也就是在此頻寬內的電磁波在這個複雜的空間格局中獲得近似的傳播特性,沒有明顯的畸變,也就不會導致時域上波形的劇烈變化。
相同地,從時域上來看,造成這種波形變化的原因就是不同的傳播路徑訊號的疊加。以直射到達接收端的訊號為參考,最遲到達接收端的訊號相對直射訊號而產生的延後時間T代表了此移動傳播環境的多徑時延特徵,它的倒數正好對應著相干頻寬。這就是多經效應的基本原理。

第二、 無線通道的多普勒頻移導致的時間選擇性衰落

總的來說,這屬於“動”,這個動的意思就是指多普勒頻移的產生必須以相對運動為前提,比如接收端相對傳送端的運動,反射物相對接收端的運動,反射物相對傳送端的運動等等,這些相對運動都會導致接收端接收到的電磁波訊號的的頻率有所變化。換句話說,因為運動,所以是隨著時間而變化的,這也就是稱作時變性、時間選擇性的一個原因。理論上來講,如果存在運動,通道的這種時變性就是存在的,

只是變化有快慢、有大小。由此而定義出通道的衝激響應維持“不變”的時間間隔的統計平均為此通道的相干時間T。如果一個符號的時間長度短於此相干時間,那麼整個符號的波形在傳播期間能夠得到傳播通道較為“一致”的傳播,不會發生巨大的畸變。相反則產生時間選擇性衰落了。此相干時間的倒數就是最大頻偏,其本質意義對應相對運動的速度導致的頻率偏移,而相對運動越快(比如一個坐著汽車打手機的人與一個走路打手機的人做比較),傳播通道的特性變化自然就越快,對應的相干時間T就越小,那麼T的倒數就越大,最大頻偏就愈大,與多普勒頻移原理完全統一。

總結:  無線通道的時間選擇性衰落主要由多普勒平移導致!

        無線通道的頻率選擇性衰落主要由多徑效應導致!

大尺度衰落:主要是由於建築物、高山等的阻擋造成的,因此也叫作陰影衰落.
小尺度衰落:接收端收到的訊號通常是由發射訊號經過多徑傳輸後的向量合成,多徑的隨機性使訊號的相位也具有隨機性,因此接收端訊號經過向量合成後有可能發生嚴重的衰落.這種衰落往往只要求無線訊號經過短時間或短距離傳輸,我們稱之為衰落叫做小尺度衰落,也叫快衰落. 主要由多徑效應導致。