现代移动通信第四版第二章课后

第二章思虑题与习题无线电波流传共有哪几种主要方式？各有什么特点？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挡物时，电波直接到达接收天线；当电波的直射路径上存在阻挡物时，电波会绕过阻挡物遮挡向前流传形成绕射波；当电波在平坦地面上流传时，因大地和大气是不相同的介质而使入射波在界面上产生反射波；当电波入射到粗糙表面时，反射能量由于散射而散布于所有方向，形成散射波。自由空间流传的特点是什么？答：自由空间流传是指空间周围为无量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，其能量既不会被阻挡物所吸取，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，流传路径上没有阻挡物阻截，到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耗费为Lfs

32.4420lgd(km)

20lgf(MHz)

，其中，d为

T-R间距离，

f

为电波频率。其规律是:与d2成反比→距离越远，衰减越大；与3设发射机天线高度为40m，接收机天线高度为增益均为1，工作在市里。试画出两径模型在

f2

成反→频率越高，衰减越大。3m，工作频率为1800MHz，收发天线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：由于E（j）又由于f1800MHz150MHz所以有R1;E01ReEE（1Rej(1j2d[1(43)21(37)2])此时接收到的场强为）E0edd0Ej2d[1(43)21(37)2]用分贝表示为10lg(1edd)1kmd20kmE0用Matlab画出变化曲线。由式（2-29）可知，其规律是:4—与d成反比→比自由空间衰减快得多。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。hthr120dd解：用两径模型的近似公式d22f1440dddcEE（1Rejj1440此时接收到的场强为）E0(1ed)0用分贝表示为Eej1440kmdkm10lg(1d)20E0此时近似公式必定满足hthrd由于hthr43m，MIN(d)1000m,满足条件所以以上近似公式可用。什么是等效地球半径？为什么要引入等效地球半径？标准大气的等效地球半径是多少？答：地球等效半径是指电波仍旧按直线方向行进，可是地球的实质半径R0×106m)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。由于等效地球半径系数k＝4/3，所以等效地球半径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：视线流传的极限距离为d2Re(hthr)285001000(20020)76.7km若发射天线的高度为100m，则视线流传的极限距离为d2Re(hthr)285001000(10020)59.7km为什么说电波拥有绕射能力？绕射能力与波长有什么关系？为什么？答：由于电波在传输过程中的波前的所有点都可以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阴影去而形成的。绕射能力与波长存在下面的关系h2(d1d2),即波长越长，绕射能力越弱。这是由于d1d2阻截体对次级波的阻截产生了绕射耗费，仅有一部分能量能绕过阻截体，这里的绕射耗费跟电波的频率有关，有对于同一个阻截物来说，频率越大，绕射耗费越小，绕射能力就比较强；频率越小，绕射耗费越大，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10km，两电台天线高度均为10m，电台工作频率为900MHz，试求电波流传耗费。解：菲涅尔余隙x1d1d2310851010633.3d2d1绕射参数x(5010)1.2，查表得附加耗费为x133.3则电波流传耗费为：LLfs若是其他参数与上题相同，仅工作频率为①50MHz；②1900MHz，试求电波传输耗费各是多少？解：当工作频率为50MHz时，菲涅尔余隙x1d1d23108510106141.4(d1d2)1510350106x(5010)0.28，查表得附加耗费为10dB绕射参数141.4x1则电波流传耗费为：LLfs18.5dB(32.4420lg1520lg900)dB10dB125.05dB当工作频率为1900MHz时菲涅尔余隙x1d1d2310851010622.9(d1d2)151031900106x(5010)1.74，查表得附加耗费为22dB绕射参数22.9x1则电波流传耗费为：LLfs18.5dB(32.4420lg1520lg900)dB22dB137.05dB搬动通信信道中电波流传的特点是什么？答：搬动通信信道中电波流传的基本特点是：1）随信号流传距离而以致的流传耗费（大尺度范围），2）由地形起伏、建筑物及其他阻挡物对电波的掩盖而引起的耗费（阴影衰落），3）因发射、绕射和散射等因素造成的多径流传而引起的接收信号幅度和相位的随机变化，结果将以致严重的衰落。11设工作频率分别为900MHz和2200MHz，搬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：当工作频率为900MHz，行驶速度为30m/s和80m/s时的最大多普勒频移为：当工作频率为2200MHz，行驶速度为30m/s和80m/s时的最大多普勒频移为：由以上的计算结果可以知道，最大多普勒频移与搬动台的速度和工作频率有关，速度越大；最大多普勒频移越大，频率越大，最大多普勒频移。设搬动台速度为100m/s，工作频率为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。平均衰落时间是多少？解：：由题RRrms，所以RNR0.915fm1，由式（3-56）计算出Rrms3108100，所以f1090.3所以在1分钟之内信号包络衰减至信号均方根电平的次数为平均衰落时间为P(rR)R其中：NRp(rRrms)Rrmspr(r)dr1exp[Rrms22]1e10.63212设搬动台以匀速行驶，并接收到900MHz的载频信号。测得信号电平低于rms电平10dB的平均衰落连续时间为1ms，问搬动台在10s钟专家驶多远？并求出10s钟内信号经历了多少低于rms门限电平的衰落。解：由题中RRrms1得102由于P(rRrms)0.0952RNR1msNR所以NR95.2HZ由题意的RRrms，所以R0.915fm1，由式（3-56）计算出NRRrms所以fmNR104.0437HZ由31081/3(m)和fm91080.915f可得fm104.0437/332.6812m/s所以搬动台在10秒专家驶了326.812m在10s内搬动台经历了低于rms门限电平的衰落的次数为N10NR952(次)若是某种特别调制在/Ts0.1时能供应合适的误比特率(BER)，试确定以下图（图题）所示的无均衡器的最小符号周期(由此可得最大符号率)。图习题14的两个功率时延散布解：对于（a），(1)(0)(1)(50)(0.1)(75)(0.01)(100)[110.10.01]27.725ns所以rms时延扩展为:1498.8(27.725)227ns由于/Ts0.1，即Ts10270ns所以最小符号周期Tsmin270ns对于（b），

(0.01)(0)1*(5)(0.1)(10)[10.15.41s0.01]所以rms时延扩展为:31.53(5.41)21.50s由于/Ts0.1，即Ts1015s所以最小符号周期Tsmin15s若同时满足（a）和（b）两个环境，则最小符号周期为15s。15信号经过搬动通信信道时，在什么样情况下受到到平坦衰落？在什么样情况下受到到频率选择性衰落？答：若是信道有关带宽远大于发送信号的带宽，则信号经历平坦衰落；若是信道的有关带宽小于发送信号带宽，则信号经历频率选择性衰落。简述快衰落、慢衰落产生原因及条件。答：快衰落产生原因：信道的有关（有关）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，从而以致信号失真，产生衰落。信号经历快衰落的条件是：慢衰落产生的原因：信道的有关（有关）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很多，可以认为该信道是慢衰落信道。信号经历慢衰落的条件是：17某搬动通信系统，工作频率为1800MHz，基站天线高度为40m，天线增益为6dB，搬动台天线高度为1m，天线增益为1dB；在市里工作，流传路径为准平坦地形，传播距离为10km。试求:（1）流传路径的中值路径耗费；（2）若基站发射机送至天线的信号功率为10W，不考虑馈线耗费和共用器耗费，求搬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耗费公式可得自由空间中电波流传耗费由基站天线高度增益因子图表可查的Hb(hb,d)14dB由搬动台天线高度增益因子图表可查得Hm(hm,f)4dB由准平坦地形大城市地区的基本中值耗费图表可得Am(f,d)33dB由流传路径的中值路径耗费公式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设某系统工作在准平坦地区的大城市，工作频率为900MHz，小区半径为10km，基站天线高80m，天线增益为6dB，搬动台天线高度为1.5m，天线增益为0dB，要使工作在小区边缘的手持搬动台的接收电平达-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耗费公式可得自由空间中电波流传耗费由基站天线高度增益因子图表可查的Hb(hb,d)8dB由搬动台天线高度增益因子图表可查得Hm(hm,f)3dB由准平坦地形大城市地区的基本中值耗费图表可得Am(f,d)29.7dB由流传路径的中值路径耗费公式

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若是上题中其他参数保持不变，仅工作频率改为解：（1）由流传路径的自由空间中电波流传耗费公式可得自由空间中电波流传耗费

1800MHz，计算结果又是如何？由基站天线高度增益因子图表可查的

Hb

(h

b,d)

8dB由搬动台天线高度增益因子图表可查得Hm(hm,f)3dB由准平坦地形大城市地区的基本中值耗费图表可得Am(f,d)29.7dB由流传路径的中值路径耗费公式

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试给出Jakes模型的信道仿真结果，结果中应包括输出的波形以及响应的功率谱。1输出波形0.80.60.40.20-0.2-0.4-100-50050100150-15011000功率谱10000900080007000600050004000300020001000-1000-800-600-400-20002004006008001000MIMO信道建模与SISO信道建模的不相同点是什么？答：MIMO信道在SISO信道的时