现代移动通信第四版第二章课后答案

第二章思虑题与习题无线电波流传共有哪几种主要方式？各有什么特色？答：典型的电波流传方式有直射、反射、折射、绕射、散射等。当电波的直射路径上无阻拦物时，电波直接抵达接收天线；当电波的直射路径上存在阻拦物时，电波会绕过阻拦物遮挡向前流传形成绕射波；当电波在平展地面上流传时，因大地和大气是不同样的介质而使入射波在界面上产生反射波；当电波入射到粗拙表面时，反射能量因为散射而散布于全部方向，形成散射波。自由空间流传的特色是什么？答：自由空间流传是指空间四周为无穷大真空时的电波流传，它是理想流传条件。电波在自由空间流传时，其能量既不会被阻拦物所吸取，也不会产生反射或散射。电波在自由空间流传时，媒质的相对介电常数和相对导磁率都等于1，流传路径上没有阻拦物阻截，抵达接收天线的地面反射信号场强忽略不计。自由空间中电波流传消耗为Lfs32.4420lgd(km)20lgf(MHz)，此中，d为T-R间距离，f为电波频次。其规律是:与d2成反比→距离越远，衰减越大；与f2成反→频次越高，衰减越大。3设发射机天线高度为40m，接收机天线高度为3m，工作频次为1800MHz，收发天线增益均为1，工作在市里。试画出两径模型在1km至20km范围的接收天线处的场强。（可用总场强对E0的分贝数表示）解：Qht40m,hr3m,f1800MHz反射波与直射波的路径差为dd[1(hthr)21(hthr)2]ddd[1(43)21(37)2]dd因为（Rej）又因为f1800MHz150MHz因此有R1;EE012d2fd[1(43)21(37)2]12d[1(43)21(37)2]cddddEE（1Rej(1j2d[1(43)21(37)2])此时接收到的场强为）E0edd0Eej2d[1(43)21(37)2]1kmd20km用分贝表示为10lg(1dd)E0用Matlab画出变化曲线。由式（2-29）可知，其规律是:—与d4成反比→比自由空间衰减快得多。—与频次成没关。用两径模型的近似公式解上题，并解析近似公式的使用范围。hthr120ddd解：用两径模型的近似公式22f1440ddcdjj1440此时接收到的场强为E（Re）E0(1ed)E01Eej1440kmdkm用分贝表示为10lg(1d)20E0此时近似公式一定知足hthrd因为hthr43m，MIN(d)1000m,知足条件因此以上近似公式可用。什么是等效地球半径？为何要引入等效地球半径？标准大气的等效地球半径是多少？6答：地球等效半径是指电波依旧按直线方向前进，但是地球的实质半径R0×10m)变成了等效半径Re。为了研究大气折射对电波流传的影响而引入等效地球半径。因为等效地球半径系数k＝4/3，因此等效地球半径e8500Rkm。设发射天线的高度为200m，接收天线高度为20m，求视距流传的极限距离。若发射天线为100m，视距流传的极限距离又是多少？解：视野流传的极限距离为d2Re(hthr)285001000(20020)76.7km若发射天线的高度为100m，则视野流传的极限距离为d2Re(hthr)285001000(10020)59.7km为何说电波拥有绕射能力？绕射能力与波长有什么关系？为何？答：因为电波在传输过程中的波前的全部点都能够作为产生次级波的点源，这些次级波组合起来形成流传方向上新的波前，绕射就是由次级波的流传进入暗影去而形成的。绕射能力与波长存在下边的关系h2(d1d2),即波长越长，绕射能力越弱。这是因为d1d2阻截体对次级波的阻截产生了绕射消耗，仅有一部分能量能绕过阻截体，这里的绕射消耗跟电波的频次相关，相关于同一个阻截物来说，频次越大，绕射消耗越小，绕射能力就比较强；频次越小，绕射消耗越大，绕射能力就越弱。8

相距15km的两个电台之间有一个50m高的建筑物，一个电台距建筑物天线高度均为10m，电台工作频次为900MHz，试求电波流传消耗。

10km，两电台解：菲涅尔余隙xd1d2310851010633.31(dd)1510390010612绕射参数x(5010)1.2，查表得附带消耗为x133.3则电波流传消耗为：LLfs18.5dB(32.4420lg1520lg900)dB18.5dB133.55dB假如其余参数与上题同样，仅工作频次为①50MHz；②1900MHz，试求电波传输消耗各是多少？解：当工作频次为50MHz时，菲涅尔余隙x1d1d23108510106141.4(d1d2)1510350106绕射参数x(5010)0.28，查表得附带消耗为10dBx1141.4则电波流传消耗为：LLfs18.5dB(32.4420lg1520lg900)dB10dB125.05dB当工作频次为1900MHz时菲涅尔余隙x1d1d2310851010622.9(d1d2)151031900106绕射参数x(5010)1.74，查表得附带消耗为22dBx122.9则电波流传消耗为：LLfs18.5dB(32.4420lg1520lg900)dB22dB137.05dB挪动通讯信道中电波流传的特色是什么？答：挪动通讯信道中电波流传的基本特色是：1）随信号流传距离而致使的流传消耗（大尺度范围），2）由地形起伏、建筑物及其余阻拦物对电波的掩盖而惹起的消耗（阴影衰败），3）因发射、绕射和散射等要素造成的多径流传而惹起的接收信号幅度和相位的随机变化，结果将致使严重的衰败。11设工作频次分别为900MHz和2200MHz，挪动台行驶速度分别为30m/s和80m/s，求最大多普勒频移各是多少？试比较这些结果。解：当工作频次为900MHz，行驶速度为30m/s和80m/s时的最大多普勒频移为：11f30900106fm1c310890(Hz)fm222f80900106c3108240(Hz)当工作频次为2200MHz，行驶速度为30m/s和80m/s时的最大多普勒频移为：11f302200106fm1c3108220(Hz)22f802200106fm2c3108586.7(Hz)由以上的计算结果能够知道，最大多普勒频移与挪动台的速度和工作频次相关，速度越大；最大多普勒频移越大，频次越大，最大多普勒频移。设挪动台速度为100m/s，工作频次为1000MHz，试求1分钟内信号包络衰减至信号均方根（rms）电平的次数。平均衰败时间是多少？解：：由题RRrms，因此R，由式（3-56）计算出NR0.915fm1Rrms31080.3(m)而100，因此fm（3f1090.3NR0.9153000274.5(HZ)因此在1分钟以内信号包络衰减至信号均方根电平的次数为N60NR16470(次)平均衰败时间为P(rR)RNR此中：Rrms2p(rRrms)pr(r)dr1exp[Rrms2]1e10.63212RP(rRrms)0.63212.3msNR274.5设挪动台以匀速行驶，并接收到900MHz的载频信号。测得信号电平低于rms电平10dB的平均衰败连续时间为1ms，问挪动台在10s钟行家驶多远？并求出10s钟内信号经历了多少低于rms门限电平的衰败。解：由题中RRrms1得102Rrms2p(rRrms)pr(r)dr1exp[R2]1e0.10.09522因为P(rRrms)0.0952RNR1msNR因此NR95.2HZ由题意的RRrmsR，由式（3-56）计算出NR0.915fm，因此1Rrms因此fmNR104.0437HZ由31081/3(m)和fm0.915f9810可得fm104.0437/332.6812m/s因此挪动台在10秒行家驶了326.812m在10s内挪动台经历了低于rms门限电平的衰败的次数为N10NR952(次)假如某种特别调制在/Ts0.1时能供给适合的误比特率(BER)，试确立下列图（图题）所示的无平衡器的最小符号周期(由此可得最大符号率)。Pr( )Pr( )0dB户内0dB户外-10dB-10dB-20dB-20dB-30dB-30dB05075100(ns)0510(s)（a）（b）图习题14的两个功率时延散布(1)(0)(1)(50)(0.1)(75)(0.01)(100)解：关于（a），10.127.725ns[10.01]2(1)(0)2(1)(50)2(0.1)(75)2(0.01)(100)21498.8ns2110.10.01因此rms时延扩展为:1498.8(27.725)227ns因为/Ts0.1，即Ts10270ns因此最小符号周期Tsmin270ns关于（b），

(0.01)(0)1*(5)(0.1)(10)[10.15.41s0.01]2(0.01)(0)21*(5)2(0.1)(10)220.0110.131.53s因此rms时延扩展为:31.53(5.41)21.50s因为/Ts0.1，即Ts1015s因此最小符号周期Tsmin15s若同时知足（a）和（b）两个环境，则最小符号周期为15s。15信号经过挪动通讯信道时，在什么样状况下受到到平展衰败？在什么样状况下受到到频次选择性衰败？答：假如信道相关带宽远大于发送信号的带宽，则信号经历平展衰败；假如信道的相关带宽小于发送信号带宽，则信号经历频次选择性衰败。简述快衰败、慢衰败产生原由及条件。答：快衰败产生原由：信道的相关（相关）时间比发送信号的周期短，且信号的带宽Bs小于多普勒扩展BD，信道冲击响应在符号周期内变化很快，进而致使信号失真，产生衰败。信号经历快衰败的条件是：TsTcBsBD慢衰败产生的原由：信道的相关（相关）时间远远大于发送信号的周期，且信号的带宽Bs远远大于多普勒扩展BD，信道冲击响应变化比要传达的信号码元的周期低好多，能够以为该信道是慢衰败信道。信号经历慢衰败的条件是：TsTcBsBc17某挪动通讯系统，工作频次为1800MHz，基站天线高度为40m，天线增益为6dB，挪动台天线高度为1m，天线增益为1dB；在市里工作，流传路径为准平展地形，传播距离为10km。试求:（1）流传路径的中值路径消耗；（2）若基站发射机送至天线的信号功率为10W，不考虑馈线消耗和共用器消耗，求挪动台天线接收到的信号功率。解：（1）由流传路径的自由空间中电波流传消耗公式Lfs(dB)32.4420lgd(km)20lgf(MHz)可得自由空间中电波流传消耗Lfs32.4420lg(10)20lg(1800)117.5455dB由基站天线高度增益因子图表可查的Hb(hb,d)14dB由挪动台天线高度增益因子图表可查得Hm(hm,f)4dB由准平展地形大城市地域的基本中值消耗图表可得Am(f,d)33dB由流传路径的中值路径消耗公式LMLfsAm(f,d)Hb(hb,d)Hm(hm,f)可得LM117.545533414168.5455dB（2）由LMLfsAm(f,d)Hb(hb,d)Hm(hm,f)和PRPTLMGbGmLbLmLd可得：PR10lg(PT)LMGbGm10168.545561151.5455dBW18设某系统工作在准平展地域的大城市，工作频次为900MHz，小区半径为10km，基站天线高80m，天线增益为6dB，挪动台天线高度为1.5m，天线增益为0dB，要使工作在小区边沿的手持挪动台的接收电平达-102dBm，基站发射机的功率最少应为多少？解：（1）由流传路径的自由空间中电波流传消耗公式Lfs(dB)32.4420lgd(km)20lgf(MHz)可得自由空间中电波流传消耗Lfs32.4420lg(10)20lg(900)111.5249dB由基站天线高度增益因子图表可查的Hb(hb,d)8dB由挪动台天线高度增益因子图表可查得Hm(hm,f)3dB由准平展地形大城市地域的基本中值消耗图表可得Am(f,d)29.7dB由流传路径的中值路径消耗公式LMLfsm(f,d)Hb(b,d)Hm(m,f)Ahh可得LM111.524929.738152.2249dB（2）由LMLfsAm(f,d)Hb(hb,d)Hm(hm,f)和PRPTLMGbGmLbLmLd可得：PR10lg(PT)LMGbGm10lg(PT)152.224960132dBWPT26.4539W19假如上题中其余参数保持不变，仅工作频次改为1800MHz，计算结果又是怎样？解：（1）由流传路径的自由空间中电波流传消耗公式Lfs(dB)32.4420lgd(km)20lgf(MHz)可得自由空间中电波流传消耗Lfs32.4420lg(10)20lg(1800)117.5455dB由基站天线高度增益因子图表可查的Hb(hb,d)8dB由挪动台天线高度增益因子图表可查得Hm(hm,f)3dB由准平展地形大城市地域的基本中值消耗图表可得Am(f,d)29.7dB由流传路径的中值路径消耗公式LMLfsAm(f,d)Hb(hb,d)Hm(hm,f)可得LM117.545529.738158.2455dB（2）由LMLfsAm(f,d)Hb(hb,d)Hm(hm,f)和PRPTLMGbGmLbLmLd可得：PR10lg(PT)LMGbGm10lg(PT)158.245560132dBWPT105.8157W20试给出Jakes模型的信道仿真结果，结果中应包含输出的波形以及响应的功率谱。MIMO信道建模与SISO信道