相干带宽

相干带宽是描述时延扩展的指标，是表征多径信道特性的一个重要参数。它是指某一特定的频率范围，在该频率范围内的任意两个频率分量都具有很强的幅度相关性，即在相干带宽范围内，多径信道具有恒定的增益和线性相位。通常，相干带宽近似等于最大多径时延的倒数。从频域看，如果相干带宽小于发送信道的带宽，则该信道特性会导致接收信号波形产生频率选择性衰落，即某些频率成分信号的幅值可以增强，而另外一些频率成分信号的幅值会被削弱。

背景

相干带宽是描述时延扩展的：相干带宽是表征多径信道特性的一个重要参数，它是指某一特定的频率范围，在该频率范围内的任意两个频率分量都具有很强的幅度相关性，即在相干带宽范围内，多径信道具有恒定的增益和线性相位。通常，相干带宽近似等于最大多径时延的倒数。从频域看，如果相干带宽小于发送信道的带宽，则该信道特性会导致接收信号波形产生频率选择性衰落，即某些频率成分信号的幅值可以增强，而另外一些频率成分信号的幅值会被削弱。

定义

定义相干带宽一般是用来划分平坦衰落信道和频率选择性衰落信道的量化参数。如果信道的最大多径时延扩展为Tm，那么信道的相干带宽Bc=1/Tm；若发射信号的射频带宽BBc，那么认为接收信号经历的是频率选择性衰落，此时除了接收信号的包络起伏变化，一般还存在码间串扰，其信号模型为r(t)=h(t-tao0)s(t-tao0)+h(t-tao1)s(t-tao1)+...+n(t)，其中tao0、tao1、...等为可分辨多径的时延，每个h(t-tao)一般为瑞利分布的随机变量。

选择性衰落

时延扩展可导致频率选择性衰落。如果到达接收点的合成信号仅是来自两条路径的信号(简称两径信道)，则合成信号的包络

与两条路径信号的时延差、两路信号的增益α1α2之比和信号频率ωc有关。当，合成信号包络幅度最大；当时，合成信号包络幅度最小。也就是说的两个相邻峰值或谷值之间的频率间隔Δf为。如果信号带宽大于，那么，信号的不同频率分量遭受的衰减就相差很大，导致信号失真很大。通常把称为相干带宽。当信号带宽小于相干带宽时，信号经过传输后，各频率分量所遭受的衰落具有一致性，衰落信号波形基本不失真，也称为非频率选择性衰落；反之，当信号带宽大于或接近相干带宽时，信号经过传输后衰落信号的波形会发生失真，这就是频率选择性衰落。

实际的信道比两径信道要复杂得多，则应为最大多径时延。

当衰落服从瑞利分布时，两个不同频率和包络的信号的相关函数为：

可见，相关函数与频率间隔Δf、均方时延扩展Δ成反比。定义相关函数为0.5时的频率间隔Δf为相干带宽Bc：

相干带宽说明衰落信号中的各频率分量的相关性，当相关时就不发生频率选择性衰落。

产生原因

传播中的两个电磁波如果在某个时间t在空间某点进行叠加的话，就会合成一个新的波形，根据物理学知识，一维简谐波的波动方程为，图 1中所示的两个电磁波可以看作是同一电磁波经不同路径的传播，把它们视为简单谐波，则可以用此方程进行描述。由此可以推导出这两个波叠加后的相位差方程为。图 1中由于两个波叠加时方向相反，则初始相位之差就等于，而用波的频率和速度可以表示为，因此图 1中所示的两个波叠加后的相位差可以用数学公式表示为，在这个公式中c是光速，是个固定值，而S和r在一次合成中也是固定值，则当电磁波的频率f变化时，d就会跟着变化，从此公式可以进一步推导出，如果f改变的大小为时，则合成的波形从波峰变到波谷，而恰好是图 1中电磁波1和电磁波2传播到同一点的时延之差。由此可见，如果f的变化远小于1/T，则两个电磁波合成后的相位变化要么都是增强的，要么就是减弱的，并不会出现强弱的明显改变，如果将此看作无线通信信号的发送和接收过程，则此变量1/T就称之为相干带宽。而频率的变化范围就是信号带宽，由此可知当信号带宽等于或者大于相干带宽，则接收信号由于多径产生的衰落变化就会有不同；小于相干带宽则衰落变化一致。两种情况分别称之为“频率选择性衰落”和“平坦衰落”。

全国各地天气预报查询

上海市

云南省

云南省

云南省

云南省

云南省