現(xiàn)代移動通信第四版第二章課后答案

第二章思慮題與習(xí)題無線電波流傳共有哪幾種主要方式？各有什么特色？答：典型的電波流傳方式有直射、反射、折射、繞射、散射等。當(dāng)電波的直射路徑上無阻攔物時，電波直接抵達(dá)接收天線；當(dāng)電波的直射路徑上存在阻攔物時，電波會繞過阻攔物遮擋向前流傳形成繞射波；當(dāng)電波在平展地面上流傳時，因大地和大氣是不同樣的介質(zhì)而使入射波在界面上產(chǎn)生反射波；當(dāng)電波入射到粗拙表面時，反射能量因為散射而散布于全部方向，形成散射波。自由空間流傳的特色是什么？答：自由空間流傳是指空間四周為無窮大真空時的電波流傳，它是理想流傳條件。電波在自由空間流傳時，其能量既不會被阻攔物所吸取，也不會產(chǎn)生反射或散射。電波在自由空間流傳時，媒質(zhì)的相對介電常數(shù)和相對導(dǎo)磁率都等于1，流傳路徑上沒有阻攔物阻截，抵達(dá)接收天線的地面反射信號場強忽略不計。自由空間中電波流傳消耗為Lfs32.4420lgd(km)20lgf(MHz)，此中，d為T-R間距離，f為電波頻次。其規(guī)律是:與d2成反比→距離越遠(yuǎn)，衰減越大；與f2成反→頻次越高，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3m，工作頻次為1800MHz，收發(fā)天線增益均為1，工作在市里。試畫出兩徑模型在1km至20km范圍的接收天線處的場強。（可用總場強對E0的分貝數(shù)表示）解：Qht40m,hr3m,f1800MHz反射波與直射波的路徑差為dd[1(hthr)21(hthr)2]ddd[1(43)21(37)2]dd因為（Rej）又因為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])此時接收到的場強為）E0edd0Eej2d[1(43)21(37)2]1kmd20km用分貝表示為10lg(1dd)E0用Matlab畫出變化曲線。由式（2-29）可知，其規(guī)律是:—與d4成反比→比自由空間衰減快得多?！c頻次成沒關(guān)。用兩徑模型的近似公式解上題，并解析近似公式的使用范圍。hthr120ddd解：用兩徑模型的近似公式22f1440ddcdjj1440此時接收到的場強為E（Re）E0(1ed)E01Eej1440kmdkm用分貝表示為10lg(1d)20E0此時近似公式一定知足hthrd因為hthr43m，MIN(d)1000m,知足條件因此以上近似公式可用。什么是等效地球半徑？為何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？6答：地球等效半徑是指電波依舊按直線方向前進，但是地球的實質(zhì)半徑R0×10m)變成了等效半徑Re。為了研究大氣折射對電波流傳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，因此等效地球半徑e8500Rkm。設(shè)發(fā)射天線的高度為200m，接收天線高度為20m，求視距流傳的極限距離。若發(fā)射天線為100m，視距流傳的極限距離又是多少？解：視野流傳的極限距離為d2Re(hthr)285001000(20020)76.7km若發(fā)射天線的高度為100m，則視野流傳的極限距離為d2Re(hthr)285001000(10020)59.7km為何說電波擁有繞射能力？繞射能力與波長有什么關(guān)系？為何？答：因為電波在傳輸過程中的波前的全部點都能夠作為產(chǎn)生次級波的點源，這些次級波組合起來形成流傳方向上新的波前，繞射就是由次級波的流傳進入暗影去而形成的。繞射能力與波長存在下邊的關(guān)系h2(d1d2),即波長越長，繞射能力越弱。這是因為d1d2阻截體對次級波的阻截產(chǎn)生了繞射消耗，僅有一部分能量能繞過阻截體，這里的繞射消耗跟電波的頻次相關(guān)，相關(guān)于同一個阻截物來說，頻次越大，繞射消耗越小，繞射能力就比較強；頻次越小，繞射消耗越大，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，一個電臺距建筑物天線高度均為10m，電臺工作頻次為900MHz，試求電波流傳消耗。

10km，兩電臺解：菲涅爾余隙xd1d2310851010633.31(dd)1510390010612繞射參數(shù)x(5010)1.2，查表得附帶消耗為x133.3則電波流傳消耗為：LLfs18.5dB(32.4420lg1520lg900)dB18.5dB133.55dB假如其余參數(shù)與上題同樣，僅工作頻次為①50MHz；②1900MHz，試求電波傳輸消耗各是多少？解：當(dāng)工作頻次為50MHz時，菲涅爾余隙x1d1d23108510106141.4(d1d2)1510350106繞射參數(shù)x(5010)0.28，查表得附帶消耗為10dBx1141.4則電波流傳消耗為：LLfs18.5dB(32.4420lg1520lg900)dB10dB125.05dB當(dāng)工作頻次為1900MHz時菲涅爾余隙x1d1d2310851010622.9(d1d2)151031900106繞射參數(shù)x(5010)1.74，查表得附帶消耗為22dBx122.9則電波流傳消耗為：LLfs18.5dB(32.4420lg1520lg900)dB22dB137.05dB挪動通訊信道中電波流傳的特色是什么？答：挪動通訊信道中電波流傳的基本特色是：1）隨信號流傳距離而致使的流傳消耗（大尺度范圍），2）由地形起伏、建筑物及其余阻攔物對電波的掩蓋而惹起的消耗（陰影衰敗），3）因發(fā)射、繞射和散射等要素造成的多徑流傳而惹起的接收信號幅度和相位的隨機變化，結(jié)果將致使嚴(yán)重的衰敗。11設(shè)工作頻次分別為900MHz和2200MHz，挪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(dāng)工作頻次為900MHz，行駛速度為30m/s和80m/s時的最大多普勒頻移為：11f30900106fm1c310890(Hz)fm222f80900106c3108240(Hz)當(dāng)工作頻次為2200MHz，行駛速度為30m/s和80m/s時的最大多普勒頻移為：11f302200106fm1c3108220(Hz)22f802200106fm2c3108586.7(Hz)由以上的計算結(jié)果能夠知道，最大多普勒頻移與挪動臺的速度和工作頻次相關(guān)，速度越大；最大多普勒頻移越大，頻次越大，最大多普勒頻移。設(shè)挪動臺速度為100m/s，工作頻次為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)。平均衰敗時間是多少？解：：由題RRrms，因此R，由式（3-56）計算出NR0.915fm1Rrms31080.3(m)而100，因此fm（3f1090.3NR0.9153000274.5(HZ)因此在1分鐘以內(nèi)信號包絡(luò)衰減至信號均方根電平的次數(shù)為N60NR16470(次)平均衰敗時間為P(rR)RNR此中：Rrms2p(rRrms)pr(r)dr1exp[Rrms2]1e10.63212RP(rRrms)0.63212.3msNR274.5設(shè)挪動臺以勻速行駛，并接收到900MHz的載頻信號。測得信號電平低于rms電平10dB的平均衰敗連續(xù)時間為1ms，問挪動臺在10s鐘行家駛多遠(yuǎn)？并求出10s鐘內(nèi)信號經(jīng)歷了多少低于rms門限電平的衰敗。解：由題中RRrms1得102Rrms2p(rRrms)pr(r)dr1exp[R2]1e0.10.09522因為P(rRrms)0.0952RNR1msNR因此NR95.2HZ由題意的RRrmsR，由式（3-56）計算出NR0.915fm，因此1Rrms因此fmNR104.0437HZ由31081/3(m)和fm0.915f9810可得fm104.0437/332.6812m/s因此挪動臺在10秒行家駛了326.812m在10s內(nèi)挪動臺經(jīng)歷了低于rms門限電平的衰敗的次數(shù)為N10NR952(次)假如某種特別調(diào)制在/Ts0.1時能供給適合的誤比特率(BER)，試確立下列圖（圖題）所示的無平衡器的最小符號周期(由此可得最大符號率)。Pr( )Pr( )0dB戶內(nèi)0dB戶外-10dB-10dB-20dB-20dB-30dB-30dB05075100(ns)0510(s)（a）（b）圖習(xí)題14的兩個功率時延散布(1)(0)(1)(50)(0.1)(75)(0.01)(100)解：關(guān)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時延擴展為:1498.8(27.725)227ns因為/Ts0.1，即Ts10270ns因此最小符號周期Tsmin270ns關(guān)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時延擴展為:31.53(5.41)21.50s因為/Ts0.1，即Ts1015s因此最小符號周期Tsmin15s若同時知足（a）和（b）兩個環(huán)境，則最小符號周期為15s。15信號經(jīng)過挪動通訊信道時，在什么樣狀況下受到到平展衰??？在什么樣狀況下受到到頻次選擇性衰敗？答：假如信道相關(guān)帶寬遠(yuǎn)大于發(fā)送信號的帶寬，則信號經(jīng)歷平展衰??；假如信道的相關(guān)帶寬小于發(fā)送信號帶寬，則信號經(jīng)歷頻次選擇性衰敗。簡述快衰敗、慢衰敗產(chǎn)生原由及條件。答：快衰敗產(chǎn)生原由：信道的相關(guān)（相關(guān)）時間比發(fā)送信號的周期短，且信號的帶寬Bs小于多普勒擴展BD，信道沖擊響應(yīng)在符號周期內(nèi)變化很快，進而致使信號失真，產(chǎn)生衰敗。信號經(jīng)歷快衰敗的條件是：TsTcBsBD慢衰敗產(chǎn)生的原由：信道的相關(guān)（相關(guān)）時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于發(fā)送信號的周期，且信號的帶寬Bs遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多普勒擴展BD，信道沖擊響應(yīng)變化比要傳達(dá)的信號碼元的周期低好多，能夠以為該信道是慢衰敗信道。信號經(jīng)歷慢衰敗的條件是：TsTcBsBc17某挪動通訊系統(tǒng)，工作頻次為1800MHz，基站天線高度為40m，天線增益為6dB，挪動臺天線高度為1m，天線增益為1dB；在市里工作，流傳路徑為準(zhǔn)平展地形，傳播距離為10km。試求:（1）流傳路徑的中值路徑消耗；（2）若基站發(fā)射機送至天線的信號功率為10W，不考慮饋線消耗和共用器消耗，求挪動臺天線接收到的信號功率。解：（1）由流傳路徑的自由空間中電波流傳消耗公式Lfs(dB)32.4420lgd(km)20lgf(MHz)可得自由空間中電波流傳消耗Lfs32.4420lg(10)20lg(1800)117.5455dB由基站天線高度增益因子圖表可查的Hb(hb,d)14dB由挪動臺天線高度增益因子圖表可查得Hm(hm,f)4dB由準(zhǔn)平展地形大城市地域的基本中值消耗圖表可得Am(f,d)33dB由流傳路徑的中值路徑消耗公式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設(shè)某系統(tǒng)工作在準(zhǔn)平展地域的大城市，工作頻次為900MHz，小區(qū)半徑為10km，基站天線高80m，天線增益為6dB，挪動臺天線高度為1.5m，天線增益為0dB，要使工作在小區(qū)邊沿的手持挪動臺的接收電平達(dá)-102dBm，基站發(fā)射機的功率最少應(yīng)為多少？解：（1）由流傳路徑的自由空間中電波流傳消耗公式Lfs(dB)32.4420lgd(km)20lgf(MHz)可得自由空間中電波流傳消耗Lfs32.4420lg(10)20lg(900)111.5249dB由基站天線高度增益因子圖表可查的Hb(hb,d)8dB由挪動臺天線高度增益因子圖表可查得Hm(hm,f)3dB由準(zhǔn)平展地形大城市地域的基本中值消耗圖表可得Am(f,d)29.7dB由流傳路徑的中值路徑消耗公式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假如上題中其余參數(shù)保持不變，僅工作頻次改為1800MHz，計算結(jié)果又是怎樣？解：（1）由流傳路徑的自由空間中電波流傳消耗公式Lfs(dB)32.4420lgd(km)20lgf(MHz)可得自由空間中電波流傳消耗Lfs32.4420lg(10)20lg(1800)117.5455dB由基站天線高度增益因子圖表可查的Hb(hb,d)8dB由挪動臺天線高度增益因子圖表可查得Hm(hm,f)3dB由準(zhǔn)平展地形大城市地域的基本中值消耗圖表可得Am(f,d)29.7dB由流傳路徑的中值路徑消耗公式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試給出Jakes模型的信道仿真結(jié)果，結(jié)果中應(yīng)包含輸出的波形以及響應(yīng)的功率譜。MIMO信道建模與SISO信道