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

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1、【精品文檔】如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學(xué)習(xí)與交流 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 .....精品文檔...... 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(xiàn)；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

2、離發(fā)射機(jī)距離為d的無(wú)線(xiàn)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(xiàn)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，為T(mén)-R距離的冪函數(shù)；Gt是發(fā)射天線(xiàn)增益；Gr是接收天線(xiàn)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；λ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(xiàn)高度為40m，接收機(jī)天線(xiàn)高度為3 m，工作頻率為1800MHz，收發(fā)天線(xiàn)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(xiàn)處的場(chǎng)強(qiáng)。（

3、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(xiàn)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(xiàn)。 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)? 所以以上近似公式可用 5 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(xiàn)方向行進(jìn)，只是

4、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)k＝4/3，所以等效地球半徑。 6 設(shè)發(fā)射天線(xiàn)的高度為200m，接收天線(xiàn)高度為20m，求視距傳播的極限距離。若發(fā)射天線(xiàn)為100m，視距傳播的極限距離又是多少？ 解：視線(xiàn)傳播的極限距離為 若發(fā)射天線(xiàn)的高度為100m，則視線(xiàn)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

5、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)距建筑物10km，兩電臺(tái)天線(xiàn)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①50MHz；②1900MHz，試求電波傳輸損耗各是多少？

6、 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，

7、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

8、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

9、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、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)

10、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(xiàn)高度為40 m，天線(xiàn)增益為6dB，移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度為1 m，天線(xiàn)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）傳播路徑的中值路徑損耗；（2）若基站發(fā)射機(jī)送至天

11、線(xiàn)的信號(hào)功率為10W，不考慮饋線(xiàn)損耗和共用器損耗，求移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)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(xiàn)高度增益因子圖表可查的 由移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)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(xiàn)高80m，天線(xiàn)增益為6dB，移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)高度為1.5m，天線(xiàn)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

12、？ 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(xiàn)高度增益因子圖表可查的 由移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)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(xiàn)高度增益因子圖表可查的 由移動(dòng)臺(tái)天線(xiàn)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： 20 試給出Jakes模型的信道仿真結(jié)果，結(jié)果中應(yīng)包括輸出的波形以及響應(yīng)的功率譜。 見(jiàn)matlab文件jake1.m