現(xiàn)代移動通信 蔡躍明 第三版思考題與習題參考答案 chapter_2

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2、離發(fā)射機距離為d的無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d處天線的接收功率，其數(shù)學(xué)表達式（ Friis公式）為： 其中，Pt為發(fā)射功率，亦稱有效發(fā)射功率； Pr(d)是接收功率，為T-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是與傳播無關(guān)的系統(tǒng)損耗因子；λ為波長。其規(guī)律是: —與成反比→距離越遠，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)射機天線高度為40m，接收機天線高度為3 m，工作頻率為1800MHz，收發(fā)天線增益均為1，工作在市區(qū)。試畫出兩徑模型在1km至20km范圍的接收天線處的場強。（

3、可用總場強對E0的分貝數(shù)表示），并給出距離發(fā)射機距離d處的無線接收功率的規(guī)律。 解： 因為又因為 此時接收到的場強為 用分貝表示為 用Matlab畫出變化曲線。 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。 —與頻率成無關(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 此時接收到的場強為 用分貝表示為 此時近似公式必須滿足 因為 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？標準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，只是

4、地球的實際半徑 (6.37×106m)變成了等效半徑。為了研究大氣折射對電波傳播的影響而引入等效地球半徑。因為等效地球半徑系數(shù)k＝4/3，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 為什么說電波具有繞射能力？繞射能力與波長有什么關(guān)系？為什么？ 答：因為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傳播方向上新的波前，繞射就是由次級波的傳播進入陰影去而形成的。繞射能力與

5、波長存在下面的關(guān)系即波長越長，繞射能力越弱。這是因為阻擋體對次級波的阻擋產(chǎn)生了繞射損耗，僅有一部分能量能繞過阻擋體，這里的繞射損耗跟電波的頻率有關(guān)，相對于同一個阻擋物來說，頻率越大，繞射損耗越小，繞射能力就比較強；頻率越小，繞射損耗越大，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：當工作頻率為 50MHz時， 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： 當工作頻率為1900MHz時 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 移動通信信道中電波傳播的基本特點是什么？ 答：移動通信信道中電波傳播的基本特點是：1）隨信號傳播距離而導(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幅度和相位的隨機變化，結(jié)果將導(dǎo)致嚴重的衰落。 11 設(shè)工作頻率分別為900MHz和2200MHz，

7、移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，最大多普勒頻移與移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。 12 設(shè)移動臺速度為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，所以，由式（3-56）計算出 而，所以 所

8、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 其中： 13 移動臺以勻速行駛，并接收到900MHz的載頻信號。測得信號電平低于rms電平10dB的平均衰落持續(xù)時間為1ms，問移動臺在10s鐘內(nèi)行駛多遠？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：由題中得 因為 所以 由題意的，所以，由式（3-56）計算出 所以 由和 可得 所以移動臺在10秒內(nèi)行駛了326.812m 在10s內(nèi)移動臺經(jīng)歷了低于rms門限電平的衰落的次數(shù)為 14 如果某種特殊調(diào)制在時能提供合適的誤比特率(BER)，試確定下圖（圖P14）所示的無均衡器的

9、最小符號周期(由此可得最大符號率)。 圖2-26 習題14的兩個功率時延分布 解：對于（a）， 所以rms時延擴展為: 由于，即 所以最小符號周期 對于（b）， 所以rms時延擴展為: 由于，即 所以最小符號周期 若同時滿足（a）和（b）兩個環(huán)境，則最小符號周期為。 15 信號通過移動信道時，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)帶寬遠大于發(fā)送信號的帶寬，則信號經(jīng)歷平坦衰落；如果信道的相關(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。 16 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：信道的相關(guān)（相干）時

10、間比發(fā)送信號的周期短，且信號的帶寬小于多普勒擴展，信道沖擊響應(yīng)在符號周期內(nèi)變化很快，從而導(dǎo)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：信道的相關(guān)（相干）時間遠遠大于發(fā)送信號的周期，且信號的帶寬遠遠大于多普勒擴展，信道沖擊響應(yīng)變化比要傳送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 某移動通信系統(tǒng)，工作頻率為1800 MHz，基站天線高度為40 m，天線增益為6dB，移動臺天線高度為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)射機送至天

11、線的信號功率為10W，不考慮饋線損耗和共用器損耗，求移動臺天線接收到的信號功率。 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 由移動臺天線高度增益因子圖表可查得 由準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，移動臺天線高度為1.5m，天線增益為0 dB，要使工作在小區(qū)邊緣的手持移動臺的接收電平達-102dBm，基站發(fā)射機的功率至少應(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 由基站天線高度增益因子圖表可查的 由移動臺天線高度增益因子圖表可查得 由準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 由基站天線高度增益因子圖表可查的 由移動臺天線高度增益因子圖表可查得 由準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matlab文件jake1.m