現(xiàn)代移動通信第四版第二章課后

第二章思慮題與習題無線電波流傳共有哪幾種主要方式？各有什么特點？答：典型的電波流傳方式有直射、反射、折射、繞射、散射等。當電波的直射路徑上無阻擋物時，電波直接到達接收天線；當電波的直射路徑上存在阻擋物時，電波會繞過阻擋物遮擋向前流傳形成繞射波；當電波在平坦地面上流傳時，因大地和大氣是不相同的介質(zhì)而使入射波在界面上產(chǎn)生反射波；當電波入射到粗糙表面時，反射能量由于散射而散布于所有方向，形成散射波。自由空間流傳的特點是什么？答：自由空間流傳是指空間周圍為無量大真空時的電波流傳，它是理想流傳條件。電波在自由空間流傳時，其能量既不會被阻擋物所吸取，也不會產(chǎn)生反射或散射。電波在自由空間流傳時，媒質(zhì)的相對介電常數(shù)和相對導磁率都等于1，流傳路徑上沒有阻擋物阻截，到達接收天線的地面反射信號場強忽略不計。自由空間中電波流傳耗費為Lfs

32.4420lgd(km)

20lgf(MHz)

，其中，d為

T-R間距離，

f

為電波頻率。其規(guī)律是:與d2成反比→距離越遠，衰減越大；與3設(shè)發(fā)射機天線高度為40m，接收機天線高度為增益均為1，工作在市里。試畫出兩徑模型在

f2

成反→頻率越高，衰減越大。3m，工作頻率為1800MHz，收發(fā)天線1km至20km范圍的接收天線處的場強。（可用總場強對E0的分貝數(shù)表示）解：由于E（j）又由于f1800MHz150MHz所以有R1;E01ReEE（1Rej(1j2d[1(43)21(37)2])此時接收到的場強為）E0edd0Ej2d[1(43)21(37)2]用分貝表示為10lg(1edd)1kmd20kmE0用Matlab畫出變化曲線。由式（2-29）可知，其規(guī)律是:4—與d成反比→比自由空間衰減快得多。用兩徑模型的近似公式解上題，并解析近似公式的使用范圍。hthr120dd解：用兩徑模型的近似公式d22f1440dddcEE（1Rejj1440此時接收到的場強為）E0(1ed)0用分貝表示為Eej1440kmdkm10lg(1d)20E0此時近似公式必定滿足hthrd由于hthr43m，MIN(d)1000m,滿足條件所以以上近似公式可用。什么是等效地球半徑？為什么要引入等效地球半徑？標準大氣的等效地球半徑是多少？答：地球等效半徑是指電波仍舊按直線方向行進，可是地球的實質(zhì)半徑R0×106m)變成了等效半徑Re。為了研究大氣折射對電波流傳的影響而引入等效地球半徑。由于等效地球半徑系數(shù)k＝4/3，所以等效地球半徑e8500Rkm。設(shè)發(fā)射天線的高度為200m，接收天線高度為20m，求視距流傳的極限距離。若發(fā)射天線為100m，視距流傳的極限距離又是多少？解：視線流傳的極限距離為d2Re(hthr)285001000(20020)76.7km若發(fā)射天線的高度為100m，則視線流傳的極限距離為d2Re(hthr)285001000(10020)59.7km為什么說電波擁有繞射能力？繞射能力與波長有什么關(guān)系？為什么？答：由于電波在傳輸過程中的波前的所有點都可以作為產(chǎn)生次級波的點源，這些次級波組合起來形成流傳方向上新的波前，繞射就是由次級波的流傳進入陰影去而形成的。繞射能力與波長存在下面的關(guān)系h2(d1d2),即波長越長，繞射能力越弱。這是由于d1d2阻截體對次級波的阻截產(chǎn)生了繞射耗費，僅有一部分能量能繞過阻截體，這里的繞射耗費跟電波的頻率有關(guān)，有對于同一個阻截物來說，頻率越大，繞射耗費越小，繞射能力就比較強；頻率越小，繞射耗費越大，繞射能力就越弱。8相距15km的兩個電臺之間有一個50m高的建筑物，一個電臺距建筑物10km，兩電臺天線高度均為10m，電臺工作頻率為900MHz，試求電波流傳耗費。解：菲涅爾余隙x1d1d2310851010633.3d2d1繞射參數(shù)x(5010)1.2，查表得附加耗費為x133.3則電波流傳耗費為：LLfs若是其他參數(shù)與上題相同，僅工作頻率為①50MHz；②1900MHz，試求電波傳輸耗費各是多少？解：當工作頻率為50MHz時，菲涅爾余隙x1d1d23108510106141.4(d1d2)1510350106x(5010)0.28，查表得附加耗費為10dB繞射參數(shù)141.4x1則電波流傳耗費為：LLfs18.5dB(32.4420lg1520lg900)dB10dB125.05dB當工作頻率為1900MHz時菲涅爾余隙x1d1d2310851010622.9(d1d2)151031900106x(5010)1.74，查表得附加耗費為22dB繞射參數(shù)22.9x1則電波流傳耗費為：LLfs18.5dB(32.4420lg1520lg900)dB22dB137.05dB搬動通信信道中電波流傳的特點是什么？答：搬動通信信道中電波流傳的基本特點是：1）隨信號流傳距離而以致的流傳耗費（大尺度范圍），2）由地形起伏、建筑物及其他阻擋物對電波的掩蓋而引起的耗費（陰影衰落），3）因發(fā)射、繞射和散射等因素造成的多徑流傳而引起的接收信號幅度和相位的隨機變化，結(jié)果將以致嚴重的衰落。11設(shè)工作頻率分別為900MHz和2200MHz，搬動臺行駛速度分別為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：當工作頻率為900MHz，行駛速度為30m/s和80m/s時的最大多普勒頻移為：當工作頻率為2200MHz，行駛速度為30m/s和80m/s時的最大多普勒頻移為：由以上的計算結(jié)果可以知道，最大多普勒頻移與搬動臺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。設(shè)搬動臺速度為100m/s，工作頻率為1000MHz，試求1分鐘內(nèi)信號包絡(luò)衰減至信號均方根（rms）電平的次數(shù)。平均衰落時間是多少？解：：由題RRrms，所以RNR0.915fm1，由式（3-56）計算出Rrms3108100，所以f1090.3所以在1分鐘之內(nèi)信號包絡(luò)衰減至信號均方根電平的次數(shù)為平均衰落時間為P(rR)R其中：NRp(rRrms)Rrmspr(r)dr1exp[Rrms22]1e10.63212設(shè)搬動臺以勻速行駛，并接收到900MHz的載頻信號。測得信號電平低于rms電平10dB的平均衰落連續(xù)時間為1ms，問搬動臺在10s鐘專家駛多遠？并求出10s鐘內(nèi)信號經(jīng)歷了多少低于rms門限電平的衰落。解：由題中RRrms1得102由于P(rRrms)0.0952RNR1msNR所以NR95.2HZ由題意的RRrms，所以R0.915fm1，由式（3-56）計算出NRRrms所以fmNR104.0437HZ由31081/3(m)和fm91080.915f可得fm104.0437/332.6812m/s所以搬動臺在10秒專家駛了326.812m在10s內(nèi)搬動臺經(jīng)歷了低于rms門限電平的衰落的次數(shù)為N10NR952(次)若是某種特別調(diào)制在/Ts0.1時能供應合適的誤比特率(BER)，試確定以下圖（圖題）所示的無均衡器的最小符號周期(由此可得最大符號率)。圖習題14的兩個功率時延散布解：對于（a），(1)(0)(1)(50)(0.1)(75)(0.01)(100)[110.10.01]27.725ns所以rms時延擴展為:1498.8(27.725)227ns由于/Ts0.1，即Ts10270ns所以最小符號周期Tsmin270ns對于（b），

(0.01)(0)1*(5)(0.1)(10)[10.15.41s0.01]所以rms時延擴展為:31.53(5.41)21.50s由于/Ts0.1，即Ts1015s所以最小符號周期Tsmin15s若同時滿足（a）和（b）兩個環(huán)境，則最小符號周期為15s。15信號經(jīng)過搬動通信信道時，在什么樣情況下受到到平坦衰落？在什么樣情況下受到到頻率選擇性衰落？答：若是信道有關(guān)帶寬遠大于發(fā)送信號的帶寬，則信號經(jīng)歷平坦衰落；若是信道的有關(guān)帶寬小于發(fā)送信號帶寬，則信號經(jīng)歷頻率選擇性衰落。簡述快衰落、慢衰落產(chǎn)生原因及條件。答：快衰落產(chǎn)生原因：信道的有關(guān)（有關(guān)）時間比發(fā)送信號的周期短，且信號的帶寬Bs小于多普勒擴展BD，信道沖擊響應在符號周期內(nèi)變化很快，從而以致信號失真，產(chǎn)生衰落。信號經(jīng)歷快衰落的條件是：慢衰落產(chǎn)生的原因：信道的有關(guān)（有關(guān)）時間遠遠大于發(fā)送信號的周期，且信號的帶寬Bs遠遠大于多普勒擴展BD，信道沖擊響應變化比要傳達的信號碼元的周期低很多，可以認為該信道是慢衰落信道。信號經(jīng)歷慢衰落的條件是：17某搬動通信系統(tǒng)，工作頻率為1800MHz，基站天線高度為40m，天線增益為6dB，搬動臺天線高度為1m，天線增益為1dB；在市里工作，流傳路徑為準平坦地形，傳播距離為10km。試求:（1）流傳路徑的中值路徑耗費；（2）若基站發(fā)射機送至天線的信號功率為10W，不考慮饋線耗費和共用器耗費，求搬動臺天線接收到的信號功率。解：（1）由流傳路徑的自由空間中電波流傳耗費公式可得自由空間中電波流傳耗費由基站天線高度增益因子圖表可查的Hb(hb,d)14dB由搬動臺天線高度增益因子圖表可查得Hm(hm,f)4dB由準平坦地形大城市地區(qū)的基本中值耗費圖表可得Am(f,d)33dB由流傳路徑的中值路徑耗費公式LMLfsAm(f,d)Hb(hb,d)Hm(hm,f)可得LM117.545533414168.5455dB（2）由LMLfsm(f,d)Hb(b,d)Hm(m,f)和AhhPRPTLMGbGmLbLmLd可得：PR10lg(PT)LMGbGm10168.545561151.5455dBW18設(shè)某系統(tǒng)工作在準平坦地區(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，搬動臺天線高度為1.5m，天線增益為0dB，要使工作在小區(qū)邊緣的手持搬動臺的接收電平達-102dBm，基站發(fā)射機的功率最少應為多少？解：（1）由流傳路徑的自由空間中電波流傳耗費公式可得自由空間中電波流傳耗費由基站天線高度增益因子圖表可查的Hb(hb,d)8dB由搬動臺天線高度增益因子圖表可查得Hm(hm,f)3dB由準平坦地形大城市地區(qū)的基本中值耗費圖表可得Am(f,d)29.7dB由流傳路徑的中值路徑耗費公式

LM

Lfs

Am(f,d)

Hb(hb,d)

Hm

(hm,f)可得

LM

111.5249

29.73

8

152.2249dB（2）由

LM

Lfs

Am(

f,d)

Hb(hb,d)

Hm(hm,f)和PR

PT

LM

Gb

Gm

Lb

Lm

Ld可得：PR

10lg(PT)

LM

Gb

Gm

10lg(PT)

152.2249

60

132dBWPT

26.4539W19若是上題中其他參數(shù)保持不變，僅工作頻率改為解：（1）由流傳路徑的自由空間中電波流傳耗費公式可得自由空間中電波流傳耗費

1800MHz，計算結(jié)果又是如何？由基站天線高度增益因子圖表可查的

Hb

(h

b,d)

8dB由搬動臺天線高度增益因子圖表可查得Hm(hm,f)3dB由準平坦地形大城市地區(qū)的基本中值耗費圖表可得Am(f,d)29.7dB由流傳路徑的中值路徑耗費公式

LM

Lfs

Am(f,d)

Hb(hb,d)

Hm(hm,f)可得

LM

117.5455

29.738

158.2455dB（2）由

LM

Lfs

Am(

f,d)

Hb(hb,d)

Hm(hm,f)和PR

PT

LM

Gb

Gm

Lb

Lm

Ld可得：PR

10lg(PT)

LM

Gb

Gm

10lg(PT)

158.2455

6

0

132dBWPT105.8157W20試給出Jakes模型的信道仿真結(jié)果，結(jié)果中應包括輸出的波形以及響應的功率譜。1輸出波形0.80.60.40.20-0.2-0.4-100-50050100150-15011000功率譜10000900080007000600050004000300020001000-1000-800-600-400-20002004006008001000MIMO信道建模與SISO信道建模的不相同點是什么？答：MIMO信道在SISO信道的時