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

1、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障礙物時(shí)，電波直接到達(dá)接收天線：當(dāng)電波的直射路徑上存在 障礙物時(shí)，電波會(huì)繞過障礙物遮擋向前傳播形成繞射波；當(dāng)電波在平坦地而上傳播時(shí)，因 大地和大氣是不同的介質(zhì)而使入射波在界而上產(chǎn)生反射波：肖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 自由空間中距離發(fā)射機(jī)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(jī)d處天線的接收功率，其數(shù)學(xué)表達(dá)式（Friis公式）為：（4龍）dH其中，Pt為發(fā)射功率，亦稱有效發(fā)射功率：Pr（d）是接

2、收功率，為T-R距離的幕函數(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：入為波長。其規(guī)律是：與滬成反比一距離越遠(yuǎn)，衰減越大。與，成正比（與尸成反比）一頻率越髙，衰減越大。3 設(shè)發(fā)射機(jī)天線高度為40m,接收機(jī)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lkm至20km范圍的 接收天線處的場(chǎng)強(qiáng)。（可用總場(chǎng)強(qiáng)對(duì)E。的分貝數(shù)表示），并給出距離發(fā)射機(jī)距離d 處的無線接收功率的規(guī)律。解：. ht = 40/?, hr = 3m yf = 1 SQOMHz反射波與直射波的路徑差為“ = J +因?yàn)?E = E0

3、(l + RcT)又因?yàn)? = 1800MHz 150MHz所以有R = l;此時(shí)接收到的場(chǎng)強(qiáng)為E = E0(l + Re) = E0(l-?)E-j2創(chuàng)1用分貝表示為= 101g（l-e V “） lkmd20kmE（）用Mat lab畫岀變化曲線。由式（2-29）可知，其規(guī)律是：與d “成反比一比自由空間衰減快得多。與頻率成無關(guān)。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。 m込=空解：用兩徑模型的近似公式d J.Acd144（br此時(shí)接收到的場(chǎng)強(qiáng)為E = Eo（l + Re） = Eo（l-訂）E沖用分貝表不為=101g(l-eA ) km d /2x 8500x1000（71

4、00 + 殛）彩 59.7km7 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?yàn)殡姴ㄔ趥鬏斶^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。繞射能力與波長存在下面的關(guān)系” = /j2（+如）.即波長越長，繞射能力越弱。這是因?yàn)?y 加“阻擋體對(duì)次級(jí)波的阻擋產(chǎn)生了繞射損耗，僅有一部分能疑能繞過阻擋體，這里的繞射損耗 跟電波的頻率有關(guān)，相對(duì)于同一個(gè)阻擋物來說，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)

5、電臺(tái)距建筑物10km,兩電臺(tái)天線高度均為10m,電臺(tái)工作頻率為900MHz,試求電波傳播損耗。解：菲涅爾余隙召=如2（+2）/3xlOsx5xlOxlO6V 15x103x900x106q333繞射參數(shù)汁常7.2,查表得附加損耗為則電波傳播損耗為：L = L,. +1 &5dB = (32.44 + 201gl5 + 201g 900)dB +18.5dB = 13355d39 如果其它參數(shù)與上題相同，僅工作頻率為50MHz；1900MHz,試求電波傳輸損耗各是多少解：當(dāng)工作頻率為50MHz時(shí)，菲涅爾余隙召=Add2（i +2）/3xlOsx5xlOxlO6V 15xlO3x5OxlO6al4

6、14繞射參數(shù)滬喘叭皿，査表得附加損耗為嚨則電波傳播損耗為：L = Lf. +1 &5dB = (32.44 + 2Olgl5 + 2OIg 900)旳 +1 (M3 = 125 O5dB菲涅爾余隙召=/3xlOsx5xlOxlO6V15x103x1900x106當(dāng)工作頻率為1900MHz時(shí)q229繞射參數(shù)一= = 1.74,育表得附加損耗為22dBX 22.9則電波傳播損耗為：L = Lt. +1 &5dB = (32.44 + 201gl5 + 201g 900)d + 22dB = 137.05dB10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)

7、傳播距離而導(dǎo)致的傳播損耗 （大尺度范囤），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,移動(dòng)臺(tái)行駛速度分別為30m/s和8（Ws,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：vi vj _30x900x1063x10s= 90( Hz)當(dāng)工作頻率為2200MHz,行駛速度為30w s和80m/s時(shí)的最大多普勒頻移為:AC=80x220

8、0x103x10s3x10爲(wèi)* =込竺里竺=22。（旳X c由以上的汁算結(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lOOm/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R解：由題R = R”、,所以p = =1,由式（3-56）計(jì)算出Nr =0.915幾滬晉“訕而九士罟咖，所以心=0.915 x 3000 = 274.5（HZ）所以在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N = 3xNr =16470（次）P（r R）平均衰落時(shí)間為

9、心=二 其中:p(rRnns)= f pfW = l_exp-分=1 一 0.6321P(r R0.6321A Nr274.513 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門限電平的衰落。解：由題中尺=繹得八/mrr Lp(rRnns)= f p,.(r)dr = 1 -exp-= -eA 0.0952 匕2b所以 Nk=95.2HZR由題意的R = Rg 所以p = =1,由式（3-56）計(jì)算出弘=0915幾可得v = Afm =104.0437 /3

10、 = 32.6812/5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門限電平的衰落的次數(shù)為N = 10N& =952（次）14 如果某種特殊調(diào)制在A/Tc0時(shí)能提供合適的誤比特率（BER）,試 確定下圖（圖P14）所示的無均衡器的最小符號(hào)周期（由此可得最大符號(hào)率）。OdBI戶內(nèi)-10dB -4-20 dB -J30 dB -I；(r)L P)OdB 戶外A-1() dB -i-20 dB .-30 dB -(510W)050751(X) r(ns)(a)b)圖2-26習(xí)題14的兩個(gè)功率時(shí)延分布解：對(duì)于（a）,(1)(0) + (1)(50) + (0.1)(7

11、5) + (0.01)(100)1 + 1 + 0.1 + 0.01= 27.725 恥=1498 .8/Z52尹_ (。尸 +(1X50)2+(0.1X75)2 +(0.01)(100)21 + 1 + 0.1 + 0.01所以 rms 時(shí)延擴(kuò)展為：6 = J1498.8 (27.725)2 = Tins由于3!TS 10rr = 270/15所以最小符號(hào)周期min = 270，/5對(duì)于(b) , T.(0.01)(0) + 1 *(5) + (0.1)(10) _ “ v1 + 0.1 + 0.01八八? =(Om)W+m(IO)： = 3 .53“$0.01 + 1 + 0.1所以rms

12、時(shí)延擴(kuò)展為：6 =1.53-(5.41尸=1.50“$由于5/Ts 10crf = 15/5所以最小符號(hào)周期rvmin = 15/5若同時(shí)滿足（G和（b）兩個(gè)環(huán)境，則最小符號(hào)周期為15/75 o15 信號(hào)通過移動(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)間比發(fā)送信號(hào)的周期短，且信號(hào)的帶寬B,小于多普勒擴(kuò)展B“，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

13、 衰落。信號(hào)經(jīng)歷快衰落的條件是：d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B、.遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多普勒擴(kuò)展B“，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：TV5 B,17 某移動(dòng)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(dòng)臺(tái)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(zhǔn) 平坦地形，通信距離為10 kmo試求：（1）傳播路徑的中值路徑損耗；（2）若基站 發(fā)射機(jī)送至天線的信號(hào)功率為10W,不考慮饋線損耗和共用器損耗，求移動(dòng)臺(tái)天線接 收到的信號(hào)功率。解：（

14、1）由傳播路徑的自由空間中電波傳播損耗公式厶,（dB） = 32.44 + 20 lg dkm） + 20 lg f（MHz）可得自由空間中電波傳播損耗Lfs =32.44 + 20 lg（10） + 20 lg（1800） 117.5455dB由基站天線高度增益因子圖表可查的Hh（hh,d） = -4dB由移動(dòng)臺(tái)天線髙度增益因子圖表可查得= -4dB由準(zhǔn)平坦地形大城市地區(qū)的基本中值損耗圖表可得九（/,）= 33B由傳播路徑的中值路徑損耗公式厶彳=+九（/,）-乩（心，）-耳”（觴,/） 可得厶彳=117.5455 + 33 + 4 + 14 = 168.5455 JB 由 S = Lfs 十

15、_ H_H門和Pr = Pt-5 +Gb+Gm-Lb-Lm-Ld 可得： =101g(馬)一厶” +G“+G =10-168.5455 + 6 +1 =151.5455dBW18 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,基站天線高80m,天線增益為6dB,移動(dòng)臺(tái)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(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)為多少解：(1)由傳播路徑的自由空間中電波傳播損耗公式()=32.44 + 20 lg d(km) + 20 lg f(MHz)可得自由空間中電波傳播損耗Lfi =32.44

16、+ 20Ig(10) + 20lg(900) 111.5249dB由基站天線高度增益因子圖表可查的Hb(hb,d) = &IB由移動(dòng)臺(tái)天線高度增益因子圖表可查得HJJizf) = -3dB由準(zhǔn)平坦地形大城市地區(qū)的基本中值損耗圖表可得A(/,J) = 29.7JB由傳播路徑的中值路徑損耗公式厶，=+九(/，)-0,(%，)-/”*”，/)可得 5 =111.5249 + 29.7 + 3 + 8 = 152.2249(2)由 Lm = L“ +-/,(/?,/)和Pr = PTLM +Gb+ Gm - Lb - L,n Ld 可得：PK=0g(PT)-LM +Gh+ Gm = 10 lg(馬)一

17、152.2249 + 6 + 0 = 132BW馬=26.4539 W19 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厶訂(dB) = 32.44 + 20 lg d(km) + 20 lg f(MHz)可得自由空間中電波傳播損耗Lfx =32.44 + 20 lg(10) + 20 lg(1800)總 117.5455dB由基站天線高度增益因子圖表可查的HQ) = -&1B由移動(dòng)臺(tái)天線髙度增益因子圖表可查得= -3HB由準(zhǔn)平坦地形大城市地區(qū)的基本中值損耗圖表可得A(/,J) = 29.7JB由傳播路徑的中值路徑損耗公式