現(xiàn)代移動(dòng)通信蔡躍明第三版思考題與習(xí)題參考答案chapter_2

1、第二章 思考題與習(xí)題1 蜂窩移動(dòng)通信中的典型電波傳播方式有哪些？答：典型的電波傳播方式有直射、反射、折射、繞射、散射等。當(dāng)電波的直射路徑上無(wú)障礙物時(shí)，電波直接到達(dá)接收天線；當(dāng)電波的直射路徑上存在障礙物時(shí)，電波會(huì)繞過(guò)障礙物遮擋向前傳播形成繞射波；當(dāng)電波在平坦地面上傳播時(shí)，因大地和大氣是不同的介質(zhì)而使入射波在界面上產(chǎn)生反射波；當(dāng)電波入射到粗糙表面時(shí)，反射能量由于散射而散布于所有方向，形成散射波。2 自由空間中距離發(fā)射機(jī)距離為d的無(wú)線接收功率與那些因素有關(guān)？服從什么規(guī)律？答：距發(fā)射機(jī)d處天線的接收功率，其數(shù)學(xué)表達(dá)式（ Friis公式）為：其中，Pt為發(fā)射功率，亦稱(chēng)有效發(fā)射功率； Pr(d)是接收功率

2、，為T(mén)-R距離的冪函數(shù)；Gt是發(fā)射天線增益；Gr是接收天線增益；d是T-R間距離；L是與傳播無(wú)關(guān)的系統(tǒng)損耗因子；為波長(zhǎng)。其規(guī)律是: 與成反比距離越遠(yuǎn)，衰減越大。 與成正比（與f2成反比）頻率越高，衰減越大。3 設(shè)發(fā)射機(jī)天線高度為40m，接收機(jī)天線高度為3 m，工作頻率為1800MHz，收發(fā)天線增益均為1，工作在市區(qū)。試畫(huà)出兩徑模型在1km至20km范圍的接收天線處的場(chǎng)強(qiáng)。（可用總場(chǎng)強(qiáng)對(duì)E0的分貝數(shù)表示），并給出距離發(fā)射機(jī)距離d處的無(wú)線接收功率的規(guī)律。解： 因?yàn)橛忠驗(yàn)?此時(shí)接收到的場(chǎng)強(qiáng)為用分貝表示為用Matlab畫(huà)出變化曲線。由式（2-29）可知，其規(guī)律是: 與成反比比自由空間衰減快得多。 與頻

3、率成無(wú)關(guān)。4 用兩徑模型的近似公式解上題，并分析近似公式的使用范圍。解：用兩徑模型的近似公式此時(shí)接收到的場(chǎng)強(qiáng)為用分貝表示為此時(shí)近似公式必須滿(mǎn)足因?yàn)樗砸陨辖乒娇捎? 什么是等效地球半徑？為什么要引入等效地球半徑？標(biāo)準(zhǔn)大氣的等效地球半徑是多少？答：地球等效半徑是指電波依然按直線方向行進(jìn)，只是地球的實(shí)際半徑 (6.37×106m)變成了等效半徑。為了研究大氣折射對(duì)電波傳播的影響而引入等效地球半徑。因?yàn)榈刃У厍虬霃较禂?shù)k4/3，所以等效地球半徑。6 設(shè)發(fā)射天線的高度為200m，接收天線高度為20m，求視距傳播的極限距離。若發(fā)射天線為100m，視距傳播的極限距離又是多少？解：視線傳播的極

4、限距離為若發(fā)射天線的高度為100m，則視線傳播的極限距離為7 為什么說(shuō)電波具有繞射能力？繞射能力與波長(zhǎng)有什么關(guān)系？為什么？答：因?yàn)殡姴ㄔ趥鬏斶^(guò)程中的波前的所有點(diǎn)都可以作為產(chǎn)生次級(jí)波的點(diǎn)源，這些次級(jí)波組合起來(lái)形成傳播方向上新的波前，繞射就是由次級(jí)波的傳播進(jìn)入陰影去而形成的。繞射能力與波長(zhǎng)存在下面的關(guān)系即波長(zhǎng)越長(zhǎng)，繞射能力越弱。這是因?yàn)樽钃躞w對(duì)次級(jí)波的阻擋產(chǎn)生了繞射損耗，僅有一部分能量能繞過(guò)阻擋體，這里的繞射損耗跟電波的頻率有關(guān)，相對(duì)于同一個(gè)阻擋物來(lái)說(shuō)，頻率越大，繞射損耗越小，繞射能力就比較強(qiáng)；頻率越小，繞射損耗越大，繞射能力就越弱。8 相距15km的兩個(gè)電臺(tái)之間有一個(gè)50m高的建筑物，一個(gè)電臺(tái)距

5、建筑物10km，兩電臺(tái)天線高度均為10m，電臺(tái)工作頻率為900MHz，試求電波傳播損耗。解：菲涅爾余隙繞射參數(shù)，查表得附加損耗為18.5dB則電波傳播損耗為：9 如果其它參數(shù)與上題相同，僅工作頻率為50MHz；1900MHz，試求電波傳輸損耗各是多少？ 解：當(dāng)工作頻率為 50MHz時(shí)，菲涅爾余隙繞射參數(shù)，查表得附加損耗為10dB則電波傳播損耗為：當(dāng)工作頻率為1900MHz時(shí)菲涅爾余隙繞射參數(shù)，查表得附加損耗為22dB則電波傳播損耗為：10 移動(dòng)通信信道中電波傳播的基本特點(diǎn)是什么？答：移動(dòng)通信信道中電波傳播的基本特點(diǎn)是：1）隨信號(hào)傳播距離而導(dǎo)致的傳播損耗（大尺度范圍），2）由地形起伏、建筑物及其

6、它障礙物對(duì)電波的遮蔽而引起的損耗（陰影衰落），3）因發(fā)射、繞射和散射等因素造成的多徑傳播而引起的接收信號(hào)幅度和相位的隨機(jī)變化，結(jié)果將導(dǎo)致嚴(yán)重的衰落。11 設(shè)工作頻率分別為900MHz和2200MHz，移動(dòng)臺(tái)行駛速度分別為30m/s和80m/s，求最大多普勒頻移各是多少？試比較這些結(jié)果。解：當(dāng)工作頻率為900MHz，行駛速度為30m/s和80m/s時(shí)的最大多普勒頻移為： 當(dāng)工作頻率為2200MHz，行駛速度為30m/s和80m/s時(shí)的最大多普勒頻移為： 由以上的計(jì)算結(jié)果可以知道，最大多普勒頻移與移動(dòng)臺(tái)的速度和工作頻率有關(guān)，速度越大；最大多普勒頻移越大，頻率越大，最大多普勒頻移。12 設(shè)移動(dòng)臺(tái)速度

7、為100m/s，工作頻率為1000MHz，試求1分鐘內(nèi)信號(hào)包絡(luò)衰減至信號(hào)均方根（rms）電平的次數(shù)。平均衰落時(shí)間是多少？解：由題，所以，由式（3-56）計(jì)算出而，所以所以在1分鐘之內(nèi)信號(hào)包絡(luò)衰減至信號(hào)均方根電平的次數(shù)為 平均衰落時(shí)間為 其中： 13 移動(dòng)臺(tái)以勻速行駛，并接收到900MHz的載頻信號(hào)。測(cè)得信號(hào)電平低于rms電平10dB的平均衰落持續(xù)時(shí)間為1ms，問(wèn)移動(dòng)臺(tái)在10s鐘內(nèi)行駛多遠(yuǎn)？并求出10s鐘內(nèi)信號(hào)經(jīng)歷了多少低于rms門(mén)限電平的衰落。解：由題中得因?yàn)?所以由題意的，所以，由式（3-56）計(jì)算出所以 由和可得所以移動(dòng)臺(tái)在10秒內(nèi)行駛了326.812m在10s內(nèi)移動(dòng)臺(tái)經(jīng)歷了低于rms門(mén)限

8、電平的衰落的次數(shù)為14 如果某種特殊調(diào)制在時(shí)能提供合適的誤比特率(BER)，試確定下圖（圖P14）所示的無(wú)均衡器的最小符號(hào)周期(由此可得最大符號(hào)率)。圖2-26 習(xí)題14的兩個(gè)功率時(shí)延分布解：對(duì)于（a）， 所以rms時(shí)延擴(kuò)展為:由于，即所以最小符號(hào)周期對(duì)于（b）， 所以rms時(shí)延擴(kuò)展為:由于，即所以最小符號(hào)周期若同時(shí)滿(mǎn)足（a）和（b）兩個(gè)環(huán)境，則最小符號(hào)周期為。15 信號(hào)通過(guò)移動(dòng)信道時(shí)，在什么樣情況下遭受到平坦衰落？在什么樣情況下遭受到頻率選擇性衰落？ 答：如果信道相關(guān)帶寬遠(yuǎn)大于發(fā)送信號(hào)的帶寬，則信號(hào)經(jīng)歷平坦衰落；如果信道的相關(guān)帶寬小于發(fā)送信號(hào)帶寬，則信號(hào)經(jīng)歷頻率選擇性衰落。16 簡(jiǎn)述快衰落、

9、慢衰落產(chǎn)生原因及條件。答：快衰落產(chǎn)生原因：信道的相關(guān)（相干）時(shí)間比發(fā)送信號(hào)的周期短，且信號(hào)的帶寬小于多普勒擴(kuò)展，信道沖擊響應(yīng)在符號(hào)周期內(nèi)變化很快，從而導(dǎo)致信號(hào)失真，產(chǎn)生衰落。信號(hào)經(jīng)歷快衰落的條件是： 慢衰落產(chǎn)生的原因：信道的相關(guān)（相干）時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于發(fā)送信號(hào)的周期，且信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多普勒擴(kuò)展，信道沖擊響應(yīng)變化比要傳送的信號(hào)碼元的周期低很多，可以認(rèn)為該信道是慢衰落信道。信號(hào)經(jīng)歷慢衰落的條件是：17 某移動(dòng)通信系統(tǒng)，工作頻率為1800 MHz，基站天線高度為40 m，天線增益為6dB，移動(dòng)臺(tái)天線高度為1 m，天線增益為1 dB；在市區(qū)工作，傳播路徑為準(zhǔn)平坦地形，通信距離為10 km。試求:（1）

10、傳播路徑的中值路徑損耗；（2）若基站發(fā)射機(jī)送至天線的信號(hào)功率為10W，不考慮饋線損耗和共用器損耗，求移動(dòng)臺(tái)天線接收到的信號(hào)功率。解：（1）由傳播路徑的自由空間中電波傳播損耗公式可得自由空間中電波傳播損耗由基站天線高度增益因子圖表可查的由移動(dòng)臺(tái)天線高度增益因子圖表可查得由準(zhǔn)平坦地形大城市地區(qū)的基本中值損耗圖表可得由傳播路徑的中值路徑損耗公式可得（2）由和可得：18 設(shè)某系統(tǒng)工作在準(zhǔn)平坦地區(qū)的大城市，工作頻率為900MHz，小區(qū)半徑為10km，基站天線高80m，天線增益為6dB，移動(dòng)臺(tái)天線高度為1.5m，天線增益為0 dB，要使工作在小區(qū)邊緣的手持移動(dòng)臺(tái)的接收電平達(dá)-102dBm，基站發(fā)射機(jī)的功率至少應(yīng)為多少？解：（1）由傳播路徑的自由空間中電波傳播損耗公式可得自由空間中電波傳播損耗由基站天線高度增益因子圖表可查的由移動(dòng)臺(tái)天線高度增益因子圖表可查得由準(zhǔn)平坦地形大城市地區(qū)的基本中值損耗圖表可得由傳播路徑的中值路徑損耗公式可得（2）由和可得：19 如果上題中其它參數(shù)保持不變，僅工作頻率改為1800MHz，計(jì)算結(jié)果又是如何？解：（1）由傳播