北京交通大学无线通信技术课后习题答案PPT课件

无线通信、无线通信、练习2.1、问：系统的载波频率是否会影响以下两种衰落？(I)小规模淡入(ii)阴影淡出。移动距离为x的情况下，如果使用低载波频率和高载波频率，接收信号功率会发生更多变化吗？怎么了？衰落：移动台移动时，通道环境发生变化，信号级别随机波动，这就是信号衰落。练习2.1，a:载波频率对衰落有很强的影响。移动台移动到/2(或更低)阶段时，小幅度的淡入度会发生很大变化。因此，在移动距离固定的情况下，载波频率高的系统小幅度的衰落程度发生了很大的变化。载波频率对阴影衰减有类似的影响。载波频率越高，阻挡球投射的阴影就越“尖锐”。也就是说，LOS不隐藏。从区域切换到“黑暗”(即LOS被遮挡)所需的行程距离缩短。当然，移动台和掩体的距离也会影响从“光”到“暗”所需的移动距离。练习2.2，考虑以下方案：有从BS到MS的直接传输路径，其他多路径组件由附近山的反射形成。bs和MS之间的距离为10公里，BS和山之间的距离为14公里。直接路径组件和单个反射组件到达接收器的时间必须以0.1倍的符号间隔分布，以避免严重的符号间干扰。符合要求的符号速度是多少？path1(LOS)、path2、练习2.2，附近山的反射路径长度：2*14=28km反射路径比直接路径长28-18km，因此其延迟大于直接路径。为了使直接路径组件和单个反射组件到达接收器的时间在符号间隔的0.1倍内分布，匹配间隔是最小T=60/0.1=600s必须满足要求的符号率。R=1/T=1.67ksymbols/s，练习4.1，天线增益始终定义与全方位天线(所有方向上相同的复制/接收)的关系。可以证明该天线的有效面积为aiso= 2/4 。计算有效面积Ae=0.55A，a为展开物理面积r的圆形抛物线天线的增益Gpar。解决方法：练习4.2，在与地球同步卫星通信时，发送方和接收方之间的距离约为35000公里。假定适用自由空间丢失的Friis法则(忽略大气产生的各种影响)，站点具有60dB(地球)和20dB(卫星)增益的抛物线天线使用11GHz载波频率。(a)发布发射功率PTX和接收功率PRX之间的链路预算。(b)如果卫星接收器的最小接收功率为-120dBm，那么地球站天线需要多少发射功率？需要设计在练习4.2、(a)、(b)、练习4.3、1GHz下工作的两个90米(直径15米)圆抛物线天线系统。(a)Friis法则能否用于计算接收功率？(b)假定Friis法则有效，计算从发射天线输入到接收天线输出的链路预算。比较PTX和PRX并评估结果。(c)对于与问题1相同的圆形抛物线天线，确定瑞利距离和天线增益Gpar函数关系。练习4.3，(a)Friis规则适用于天线远、发射和接收天线，至少一个瑞利距离间隔。(圆形抛物线天线的最大大小La=2r)因此，没有d(1/2t外部功率，因此可以在1MHz带宽上实现741kbps的数据速率。如果MSK为f-fc=0.5MHz，Rb=741kbps，即TB=1.35s，则带外发射产生的衰减仅为72.5dB。因此，BPSK更好。其中f考虑相对于fc的大小、功率谱：练习12.1、静态环境中两个高定向天线之间的点对点无线链路。天线增益为30dB，路径损失为150dB，接收器的噪声系数为7dB。符号速度为20Msymbols/s，采样为naiquist。假设无线链路可以被视为无衰落的加性高斯白噪声信道。如果最大BER为10-5，需要多少发送功率(忽略发送器和接收端的功率损失):(a)一致检测BPSK、FSK、差分检测BPSK或非干扰FSK。(c)使用gray编码QPSK时，需要多少发送功率？练习12.1，问题的每个参数如下：噪声系数与噪声温度的关系如下：T=(NF-1)T0，其中：T0-绝对温度(290K)考虑接收机噪声系数后噪声功率谱密度(N0=KT)，练习12.1，与各种调制方式对应的BER和Eb/N0，与各种调制方式对应的BER和Eb/N0最小发射功率为：计算：练习12.1，因此一致检测BPSK，FSK，差分检测BPSK，非干涉检测FSK所需的发射功率分别为：-25.3dBW，-22.3dBW，-24.6dBW，-。(c) QPSK与BPSK具有相同的BER，因此所需的发射功率与非干扰BPSK相同，为-25.3dBW。考虑练习问题12.8，问题1中提到的点对点无线链接。如果通道是扁平的瑞利衰落，发送功率需要增加多少才能保证最大BER为10-5？(a)一致的检测BPSK、FSK、DBPSK和非干扰FSK。(b)对于赖斯通道，Kr=10，使用DPSK将增加多少发射功率？Kr的结果如何？解决方案：(a)不同调制方式、与BER的关系、0、练习12.8、与不同调制方式相对应的最小Eb/N0与练习12.1相比，一致的检测发射功率增加34.4dB，一致的检测发射功率增加36.6dB。练习12.8，(b)赖斯通道bur和Pb=10-5，Kr=10，rb=76.623，当发送功率需要增加到0时，直接路径组件减少到0，(a)与瑞利通道一样，增加34.4dB。dB，10.82对比练习12.10，考虑使用MSK调制的移动无线系统，比特率为100k位/秒。该系统用于传输最多1000字节的IP包。软件包错误率不超过10-3(不使用ARQ方法)。(a)移动无线通道允许的最大平均延迟扩展是多少？(b)对于移动通信系统，在室内、城市和农村环境中平均延迟扩展的典型值是多少？练习12.10，错误比特率为Pb，IP包总计为1000字节，即8000bits。IP数据包的错误概率Pp=Pp的最大值为10-3，因此Pb的最大值为MSK调制；瑞利衰落的TB=1/Rb=10s；练习12.10；(b)；练习14.1；多项式G(x)=xx考虑使用(a) G(x)对信号U(x)=x2 1进行系统编码的线性循环分组代码(7，3)。(b)R(x)=接收x6 X5 x4 x 1时，计算伴随S(x)。(c)进一步研究表明，G(x)可以分解为G(x)=(x 1)T(x)。其中T(x)=x3 x 1是原始多项式。也就是说，代码可以更正彼此相邻的所有单个错误和所有对错误。请说明如何验证上述陈述。实践问题14.1，(a)(b)(c)我们可以计算所有单个错误和所有相邻对的错误，并且证明了如果这些代码的伴随多项式不同，就可以区分它们。/，练习14.2，我们有二进制(7，4)系统线性循环码。相应的代码字符X(x)=x4 x2 x相应的消息U(x)=x。是否可以使用此信息计算所有消息的代码词？如果可能，请详细说明如何实现和描述正在使用的编码的特性。使用代码单词的循环特性，可以将代码单词向左移动三次，以生成X1、X2、X3、X4线性独立和完整的代码空间。可以通过X1、X2、X3和X4的线性组合获得。练习14.2，其他代码单词很容易通过U(x)=1、x、x2、x3相应代码单词的线性组合获得。练习题14.4，多项式x15 1可分解为不可约多项式。x15 1=(x4x 31)(x4x 3x 2 x 1)(x4 x 1)(x2 x 1)(x1)(x 1)使用此信息列出生成多项式，该多项式允许生成(15，8)二进制循环代码。假设有(7，4)线性代码对应于消息5=1000，0100，0010，0001，则总共需要三个生成多项式。(a)确定该代码的所有代码单词(b)确定最小代码大小dmin，此代码可以更正多少错误t？(c)以上代码字符不是系统形式，请计算相应系统代码的生成矩阵g。是否确定奇偶校验矩阵h以使诸如(d) HGT=0(e)的代码循环？如果要生成多项式，则可以使用练习14.5，(a)已知代码词的线性组合(xor)获取所有代码词，根据练习14.5，(b)代码词的线性特性，最小代码大小dmin是所有非零代码的至少一个重量，dmin=3(c)，分别对应于1000，0100，0010，0001的代码单词，线性行转换，练习题14.5，(d)(e)通过观察所有代码字符在循环移动后仍然是该代码的代码，可以看出这些代码是循环的。相应的代码词满足了对这个代码词生成多项式的条件，即我们正在寻找的生成多项式。与系统代码对应的码字，生成多项式必要条件：(1)由代码长度n的最大平方的多项式xn 1分解的1自变量；(2)最大平方为n-k=r；(3)最小项为常数1生成多项式充分条件。如果满足3个必要条件，则满足要求的生成多项式也必须满足的因素包括：此多项式不等于零系数或重量等于相应的(n，k)线性组码的最小包含距离d0，练习题，14.6，指定的生成矩阵(8，4)线性系统组码(参见课本)，(a)消息u=1011的代码和验证矩阵h(b)从G中删除第五列，除了线性特性外，还得到生成周期性(7，4)码的新生成矩阵G*。通过G*检查确定生成多项式。通过观察循环码的特性可以得到吗？什么特性？(a)删除x=uG=1011000，练习14.6，G中的第五列，与生成矩阵G*对应的代码词为：此代码满足生成多项式的条件。也就是说，我们要找的生成多项式。生成多项式必要条件：(1)由最大平方为弦长度n的多项式xn 1分解的1自变量；(2)最大平方为n-k=r；(3)最小项为常数1生成多项式充分条件。如果满足3个必要条件，则满足要求的生成多项式也必须满足的因素包括：此多项式必须不是0系数或重量等于相应(n，k)线性块码的最小汉明距离d0。练习题，14.10，图14.3中的卷积编码器(a)双极码可以表示网格中的编码和调制。其中1和0被1和-1替换。用此新表示法绘制14.5(a)的栅格图的新说明。(b)通过信号提供的高斯白噪声(AWGN)信道接收以下(软)值：-1.1；0.9；-0.1-0.2；-0.7；-0 . 61 . 1；-0.1；-1.4-0.9；-1.6；0.2-1.2；1.0；0 . 31 . 4；0.6；-0.1-1.3；-0.3；0.7如果在解码这些值之前检测到二进制数字，则可以得到二进制序列，如图14.5(b)所示。但是，我们将使用平方欧洲式测量进行平滑的维特比解码。图14.5(d)-执行与14.5(f)中的硬解码相对应的软解码。最后阶段以后，剩下的幸存者是不是和硬解码一样的情况？练习题14.10，使用1和-1代替1和0的新格图，使用比特比算法解密，练习题14.10，仅保留生存路径：欧式距离，练习14.10或：任何生存路径都与硬确定解密的结果不相同。练习13.1，为了说明分集的作用，通过公式(13.35)粗略地提出了BPSK和MRC(最大集成比)的平均BER。假定平均信噪比为20dB。(a)计算接收天线Nr=1的平均BER。(b)计算接收天线Nr=3的平均BER。(c)在单个天线系统中，计算以获得与20dB信噪比相同的BER所需的SNR。、练习题13.1、基准(13.35)、(a)(b)(c)要从单天线系统获取等于20dB信噪比的BER，您可以：即62dB。练习13.3，如果接收器连接了两个天线，则信噪比相互独立，并且以相同的平均SNR遵循指数分布。使用RSSI控制选择分集并查找掉电概率为Pout的淡出馀数。(a)推导了使用单天线时衰落余量的Pout表达式。(b)推导了使用两个天线时衰落余量的Pout的表达式。(c)使用前面两个结果计算中断概率为1%时的分集增益。解决方案：(a)是平均SNR，rt是将发生中断的SNR门限制的情况下，单天线系统中断的概率为：练习13.3，(b)天线系统中断的概率为：因此，如果衰落馀力为：(c)中断概率为1%，那么分集增益，中断概率与衰落裕度相对应的比率，练习13.5，为了减少复杂性，可以使用混合选择最大比率合并方案代替新的最大比率合并方案，但是如果仅采用3个最强的信号，那么整体信号最大比率合并的平均SNR损失是多少？解决方案：混合选择最大比率合并方案的平均SNR是每个季度的平均SNR(假定对于所有分集分支都相同)。整体信号最大速率合并平均sNr:l考虑组合的信号数，练习13.5，3个最强信号混合选择最大速率合并平均SNR:平均SNR损失：练习13.11，具有NR分支的分集系统。使第k分支中的信号为sk =sk exp (-j k)，每条道路的噪声功率为N0，各分支之间的噪声相互独立。每个分支按拓扑调整为0拓扑，加权为alpha k以合并。给出了与每个分支SNR组合的SNR的表达式，并推导出组合SNR为最大值的k。在最佳权重下，合并的SNR与每个分支SNR之间的关系是什么？解决方案：集成了第一季度SNR的AWGN的功率在集成后总有用信号功率为集成后的信噪比、噪声功率而不是功率谱密度、练习13.11、不等式当时的等号，其中c是任意实数。因此，最佳权重为alpha k=sk。也就是说，最佳权重是与最大百分比合并相对应的SNR是每个分支的SNR的总和。练习16.4，考虑具有以下参数的特