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无线信道参数计算-2相干时间与信道上下行切换时间概念介绍相干时间信道上下行切换时间
相干时间与信道上下行切换时间的关系对比表格
相干时间的计算方法示例计算总结
无线信道参数计算-2相干时间与信道上下行切换时间
概念介绍
相干时间
相干时间(
T
c
T_c
Tc)表示信道冲激响应维持不变的时间间隔的平均值。相干时间是一个时间区间，在这个时间范围内先后出现的信号在幅度上具有较强的相关性。相干时间可以看作是多普勒扩展在时域的表示，它应该与多普勒扩展成反比，即：
T
c
≈
1
f
m
T_c \approx \frac{1}{f_m}
Tc≈fm1 其中
f
m
f_m
fm为最大多普勒频移，
v
v
v为移动速率，
λ
\lambda
λ为波长。
信道上下行切换时间
信道上下行切换时间是指在无线通信系统中，为了进行信道估计，通常需要在上下行链路之间切换导频信号。为了保证信道估计的准确性，切换时间应尽可能短于信道的相干时间。
相干时间与信道上下行切换时间的关系
在无线通信系统中，信道估计的准确性直接影响到通信质量。为了进行有效的信道估计，上下行导频切换时间应小于信道的相干时间。这样可以保证在相干时间内进行信道估计，使得估计结果更准确。
对比表格
参数定义计算公式备注相干时间 (
T
c
T_c
Tc)信道冲激响应维持不变的时间间隔的平均值
T
c
≈
1
f
m
T_c \approx \frac{1}{f_m}
Tc≈fm1信道的时间相关性上下行切换时间在上下行链路之间切换导频信号的时间由帧结构配置决定应小于相干时间
相干时间的计算方法
根据图中的公式，相干时间的计算方法如下：
对于最大多普勒频移
f
m
f_m
fm，可以通过移动速率
v
v
v和波长
λ
\lambda
λ计算得到：
f
m
=
v
λ
f_m = \frac{v}{\lambda}
fm=λv
然后，相干时间
T
c
T_c
Tc的计算公式如下：
T
c
≈
1
f
m
T_c \approx \frac{1}{f_m}
Tc≈fm1
考虑信号的幅度相关系数
ρ
=
0.5
\rho = 0.5
ρ=0.5时，可以得到相干时间的修正公式：
T
c
≈
9
16
π
f
m
≈
0.179
f
m
T_c \approx \frac{9}{16\pi f_m} \approx \frac{0.179}{f_m}
Tc≈16πfm9≈fm0.179
在现代数字通信中，一般取上述公式的几何平均值，即：
T
c
=
9
16
π
2
f
m
2
=
0.423
f
m
T_c = \sqrt{\frac{9}{16\pi^2 f_m^2}} = \frac{0.423}{f_m}
Tc=16π2fm29
=fm0.423
示例计算
假设移动速率
v
=
30
v = 30
v=30米每秒，载波频率
f
c
=
2
f_c = 2
fc=2GHz。首先计算波长
λ
\lambda
λ：
λ
=
c
f
c
=
3
×
1
0
8
m/s
2
×
1
0
9
Hz
=
0.15
m
\lambda = \frac{c}{f_c} = \frac{3 \times 10^8 \text{m/s}}{2 \times 10^9 \text{Hz}} = 0.15 \text{m}
λ=fcc=2×109Hz3×108m/s=0.15m
然后计算最大多普勒频移
f
m
f_m
fm：
f
m
=
v
λ
=
30
m/s
0.15
m
=
200
Hz
f_m = \frac{v}{\lambda} = \frac{30 \text{m/s}}{0.15 \text{m}} = 200 \text{Hz}
fm=λv=0.15m30m/s=200Hz
最后计算相干时间
T
c
T_c
Tc：
T
c
≈
0.423
f
m
=
0.423
200
Hz
≈
0.002115
秒
≈
2.115
毫秒
T_c \approx \frac{0.423}{f_m} = \frac{0.423}{200 \text{Hz}} \approx 0.002115 \text{秒} \approx 2.115 \text{毫秒}
Tc≈fm0.423=200Hz0.423≈0.002115秒≈2.115毫秒
因此，在此情况下，信道的相干时间约为2.115毫秒。
总结
通过上述计算，我们可以得出在无线通信系统中，为了保证信道估计的准确性，信道上下行切换时间应小于信道的相干时间。在本示例中，信道的相干时间约为2.115毫秒，因此切换时间应短于此值。