《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》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《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(8頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
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:
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(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1km至20km范圍的接收天線處的場(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處的無線接收功率的規(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(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(zhǎng)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
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)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
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 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:(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(dòng)臺(tái)天線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
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(dòng)臺(tái)天線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
由基站天線高度增益因子圖表可查的
由移動(dòng)臺(tái)天線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matlab文件jake1.m