现代移动通信第四版课后问题解释

1、实用标准文案第二章 思考题与习题1 无线电波传播共有哪几种主要方式？各有什么特点？答：典型的电波传播方式有直射、反射、折射、绕射、散射等。当电波的直射路径上无障碍物时，电波直接到达接收天线；当电波的直射路径上存在 障碍物时，电波会绕过障碍物遮挡向前传播形成绕射波；当电波在平坦地面上传播时，因 大地和大气是不同的介质而使入射波在界面上产生反射波；当电波入射到粗糙表面时，反 射能量由于散射而散布于所有方向，形成散射波。2 自由空间传播的特点是什么？答：自由空间传播是指空间周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电 波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。电波在

2、自 由空间传播时，媒质的相对介电常数和相对导磁率都等于1，传播路径上没有障碍物阻挡，到达接收天线的地面反射信号场强忽略不计。自由空间中电波传播损耗为Lfs =32.4420 lgd（km） 20lg f （MHz），其中，d 为 T-R 间距离，f 为电波频率。其2 2规律是：与d成反比f距离越远，衰减越大；与 f成反f频率越高，衰减越大。3 设发射机天线高度为 40m接收机天线高度为 3 m,工作频率为1800MHz收发天线增益均为1, 工作在市区。试画出两径模型在1km至20km范围的接收天线处的场强。（可用总场强对 E0的分贝数表示）解： ht =40m, hr = 3m, f = 18

3、00MHz.反射波与直射波的路径差为=d 1 （厂）十f 精彩文档呵1.（：3,1骨O生 7 二口 d&c因为 E =E0(1 Rej)又因为 f = 1800MHz 150MHz 所以有 R= -1;仆译尺皿吨小讦卜弓）2此时接收到的场强为 E二E0（1 Re二 E0（1e"W）E-j 2叭疋7门西用分贝表示为10lg（1-ed d ） 1km ： d ： 20kmE0用Matlab画出变化曲线。由式（2-29 ）可知，其规律是：与d成反比f比自由空间衰减快得多。与频率成无关。4 用两径模型的近似公式解上题，并分析近似公式的使用范围。120解：用两径模型的近似公式:：=14

4、40二d1440兀 此时接收到的场强为Eo（1 ReEo（1_ed ）.1440応1km :：: d :：: 20km用分贝表示为 E =10lg(1-ed )Eo此时近似公式必须满足 ht亠hr ： d因为 ht hr =43m, MIN (d) =1000m,满足条件所以以上近似公式可用。5 什么是等效地球半径？为什么要引入等效地球半径？标准大气的等效地球半径是多少？答：地球等效半径是指电波依然按直线方向行进，只是地球的实际半径& （6.37 X10 m）变成了等效半径 &。为了研究大气折射对电波传播的影响而引入等效地球半径。因 为等效地球半径系数 k = 4/3，所以等效

5、地球半径 Re = 8500 km。6 设发射天线的高度为 200m接收天线高度为20m,求视距传播的极限距离。若发射天 线为100m视距传播的极限距离又是多少？解：视线传播的极限距离为 d2Re（.h，hr） -2 8500 1000（、-20°20） ：76.7km若发射天线的高度为 100m则视线传播的极限距离为d =. 2Re（、.ht .、hr ） = .2 8500 1000 （. 100 20）：r59.7km7 为什么说电波具有绕射能力？绕射能力与波长有什么关系？为什么？答：因为电波在传输过程中的波前的所有点都可以作为产生次级波的点源，这些次级 波组合起来形成传播方向

6、上新的波前，绕射就是由次级波的传播进入阴影去而形成的。绕 射能力与波长存在下面的关系v =J2（d1 +山）,即波长越长，绕射能力越弱。这是因为Y >-d1d2阻挡体对次级波的阻挡产生了绕射损耗，仅有一部分能量能绕过阻挡体，这里的绕射损耗 跟电波的频率有关，相对于同一个阻挡物来说，频率越大，绕射损耗越小，绕射能力就比 较强；频率越小，绕射损耗越大，绕射能力就越弱。10km,两电台8 相距15k m的两个电台之间有一个 50m高的建筑物，一个电台距建筑物 天线高度均为10m,电台工作频率为 900MHz试求电波传播损耗。解：菲涅尔余隙x1 二 d1d2(di d2)3 108 5 10 1

7、0615 103 900 106:33.3绕射参数 一（5° "0） 1.2，查表得附加损耗为18.5dB x133.3则电波传播损耗为：L =LfS 18.5dB =(32.44 20lg15 20lg900) dB 18.5dB = 133.55dB9 如果其它参数与上题相同，仅工作频率为50MHz1900MHz试求电波传输损耗各是多少？菲涅尔余隙8 63 105 10 10' 15 103 50 106解：当工作频率为 50MHz时，:141.4绕射参数 -=一（5° "叭 -0.28，查表得附加损耗为10dBx-i141.4则电波传播损耗

8、为：L 二 Lfs 18.5dB =(32.44 20lg15 20lg900) dB 10dB = 125.05dB当工作频率为 1900MHz时菲涅尔余隙:22.9ad?=3 108 5 10 106 (d1 d2) 一 15 103 1900 106绕射参数 -=(50 10 -1.74，查表得附加损耗为 22dB x122.9则电波传播损耗为：L 二 Lfs 18.5dB 二(32.44 20lg15 20lg900) dB 22dB = 137.05dB10移动通信信道中电波传播的特点是什么？答：移动通信信道中电波传播的基本特点是：1）随信号传播距离而导致的传播损耗（大尺度范围），2

9、）由地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波的遮蔽而引起的损耗（阴影 衰落），3）因发射、绕射和散射等因素造成的多径传播而引起的接收信号幅度和相位的随 机变化，结果将导致严重的衰落。11 设工作频率分别为 900MHz和2200MHz移动台行驶速度分别为 30m/s和80m/s ,求最 大多普勒频移各是多少？试比较这些结果。解：当工作频率为 900MHz行驶速度为30m/s和80m/s时的最大多普勒频移为：630 900 103 108= 90( Hz)fm2c680 900 103 108= 240( Hz)当工作频率为2200MHz行驶速度为30m/s和80m/s时的最大多普勒频移为:c630

10、2200 1083 10= 220( Hz)m2c'2680 2200 103 108=586.7( Hz)由以上的计算结果可以知道，最大多普勒频移与移动台的速度和工作频率有关， 速度越大；最大多普勒频移越大，频率越大，最大多普勒频移。12设移动台速度为100m/s，工作频率为1000MHz试求1分钟内信号包络衰减至信号均 方根（rms）电平的次数。平均衰落时间是多少？解:由题 R = Rms，R所以J =Rrms=1，由式（3-56 ）计算出Nr =0.915臨牝=1 -e0.63212；1000.3Nr =0.915 3000 = 274.5（HZ）所以在1分钟之内信号包络衰减至信

11、号均方根电平的次数为N =60 Nr =16470（次）平均衰落时间为卡=P（r -R）其中:NrRrmsP(r 乞 Rrms)Nr0.6321274.52.3msP(r 乞 Rrms)二.Pr(r)dr =1 -exp13设移动台以匀速行驶，并接收到900MHz的载频信号。测得信号电平低于rms电平10dB 的平均衰落持续时间为1ms,问移动台在10s钟内行驶多远？并求出10s钟内信号经历了多少低于rms门限电平的衰落。R解：由题中R =罟得102Rrmsp（r 乞 Rrms）二.Pr（r）dr =1 -exp-P（r 空 Rrms）Nr -95.2HZ=1 d.10.0952因为 R所以N

12、r°.°952 .1ms NrR由题意的R = Rrms，所以1，由式Rrms(3-56 )计算出 Nr =0.915fmN rv所以 fm =104.0437HZ 由=0.915f=1 / 3(m)和 fm =可得、二，fm = 104.0437/3 = 32.6812m/s所以移动台在10秒内行驶了 326.812m在10s内移动台经历了低于 rms门限电平的衰落的次数为N =10Nr =952(次)14如果某种特殊调制在 厶/Ts乞0.1时能提供合适的误比特率（BER），试确定下图（图题（由此可得最大符号率）。2.1图2.1习题14的两个功率时延分布解:对于(a)，壬

13、= (1)(°)+(1)(50)+(0.1)(75)+(0.01)(100)= 27.725ns1+1+0.1+0.012 2 2 21 1 0.1 0.01=27ns孑 _(1)(0) +(1)(50)十(0.1)(75) +(0.01)(100) =1498 8ns2所以 rms 时延扩展为：；、. =,；：1498.8 - （27.725）2由于：/T 0.1，即 Ts_1g.=27°ns所以最小符号周期Tsmin-270ns对于（b），t1 002=31.53 七2二 (0.01)(0)2 1*(5) 2 (0.1)(10)20.01 1 0.1T =所以 rms

14、时延扩展为：二 二 31.53二（5.41）2 =1.50s由于、./Ts 乞 0.1，即 Ts _10；丁 =15七所以最小符号周期 Tsmin =15七若同时满足（*和（b）两个环境，则最小符号周期为15七15信号通过移动通信信道时， 在什么样情况下遭受到平坦衰落？在什么样情况下遭受到 频率选择性衰落？答：如果信道相关带宽远大于发送信号的带宽，则信号经历平坦衰落；如果信道的相 关带宽小于发送信号带宽，则信号经历频率选择性衰落。16简述快衰落、慢衰落产生原因及条件。答：快衰落产生原因：信道的相关（相干）时间比发送信号的周期短，且信号的带宽Bs小于多普勒扩展 BD，信道冲击响应在符号周期内变化

15、很快，从而导致信号失真，产生 衰落。信号经历快衰落的条件是：Ts TcBs : Bd慢衰落产生的原因：信道的相关（相干）时间远远大于发送信号的周期，且信号的带宽Bs远远大于多普勒扩展 Bd，信道冲击响应变化比要传送的信号码元的周期低很多，可 以认为该信道是慢衰落信道。信号经历慢衰落的条件是：Ts : TcBsBe17某移动通信系统，工作频率为1800 MH z,基站天线高度为 40 m，天线增益为6dB,移动台天线高度为1 m,天线增益为1 dB;在市区工作，传播路径为准平坦地形，传 播距离为10 km。试求：(1)传播路径的中值路径损耗；(2 )若基站发射机送至天线的信号功率为10W不考虑馈

16、线损耗和共用器损耗，求移动台天线接收到的信号功率。 解：(1)由传播路径的自由空间中电波传播损耗公式Lfs (dB) =32.44 20lg d(km) 20lg f(MHz)可得自由空间中电波传播损耗Lfs = 32.44 20lg(10) 20lg(1800) ： 117.5455dB由基站天线高度增益因子图表可查的Hb(hb,d) =-14dB由移动台天线高度增益因子图表可查得Hm(hm, f) - -4dB由准平坦地形大城市地区的基本中值损耗图表可得Am( f ,d)二33dB由传播路径的中值路径损耗公式LM =Lfs Af ,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm, f)可得 Lm =1

17、17.5455 33 4 14 = 168.5455dB(2)由 Lm -Lfs 宀(f,d)-Hb(hb，d)-Hm(hm，f)和Pr = Pt - Lm Gb 'Gm-Lb-Lm-Ld 可得：PR =10lg(Pr)-Lm Gb Gm =10-168.5455 6 1 =-151.5455dBW18 设某系统工作在准平坦地区的大城市，工作频率为900MHz小区半径为10km,基站天线高80m,天线增益为6dB，移动台天线高度为 1.5m，天线增益为0 dB，要使工作 在小区边缘的手持移动台的接收电平达-102dBm,基站发射机的功率至少应为多少？解：(1)由传播路径的自由空间中电波

18、传播损耗公式Lfs (dB) =32.44 20lgd(km) 20lg f (MHz)可得自由空间中电波传播损耗Lfs =32.44 20lg(10) 20lg(900) : 111.5249dB由基站天线高度增益因子图表可查的Hb(hb,d)二_8dB由移动台天线高度增益因子图表可查得Hm(hm, f) = _3dB由准平坦地形大城市地区的基本中值损耗图表可得Am(f ,d) =29.7dB由传播路径的中值路径损耗公式Lm二Lfs Am(f,d)-Hb(hb，d)-Hm(hm，f)可得 Lm =111.5249 29.7 3 8 =152.2249dB(2 )由 Lm =Lfs An(f，

19、dHb(hb，d)-Hm(hm，f)和PR - PT LMGb Gm - Lb - Lm _ Ld 可得：Pr -10lg(PrLM Gb Gm -10lg(PT) -152.2249 6 0 = -132dBWP = 26.4539W19如果上题中其它参数保持不变，仅工作频率改为1800MHz计算结果又是如何？解：(1)由传播路径的自由空间中电波传播损耗公式Lfs (dB) =32.44 20lg d(km) 20lg f(MHz)可得自由空间中电波传播损耗Lfs =32.44 20lg(10) 20lg(1800) : 117.5455dB由基站天线高度增益因子图表可查的Hb (hb,d) = -8dB由移动台天线高度增益因子图表可查得H m (hm, f) =-3dB由准平坦地形大城市地区的基本中值损耗图表可得Am(f ,d) =29.7dB由传播路径的中值路径损耗公式LM =Lfs Am(f ,dHb(hb,dHm(hm, f)可得 Lm -117.