1、第二章思考題與習題1 蜂窩移動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。當電波的直射路徑上無障礙物時，電波直接到達接收天線；當電波的直射路徑上存在障礙物時，電波會繞過障礙物遮擋向前傳播形成繞射波；當電波在平坦地面上傳播時，因大地和大氣是不同的介質而使入射波在界面上產生反射波；當電波入射到粗糙表面時，反射能量由于散射而散布于所有方向，形成散射波。2 自由空間中距離發射機距離為d的無線接收功率與那些因素有關？服從什么規律?答：距發射機d處天線的接收功率，其數學表達式（Friis公式）為：Pr(d)=_.7RGtGr,22(4二)dL其中，Pt為發射功率

2、，亦稱有效發射功率；Pr（d）是接收功率，為T-R距離的哥函數;Gt是發射天線增益；Gr是接收天線增益；d是T-R間距離；L是與傳播無關的系統損耗因子；入為波長。其規律是：.2一與d成反比一距離越遠，最減越大。一與九2成正比（與f2成反比）一頻率越高，衰減越大。3 設發射機天線高度為40m接收機天線高度為3m,工作頻率為1800MHz收發天線增益均為1,工作在市區。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的分貝數表示），并給出距離發射機距離d處的無線接收功率的規律。解：ht=40m,hr-3m,f=1800MHz,反射波與直射波的路徑差為Ad=d11+(h3)

3、2-j1+(二左)2.dd432372(d)一(d)因為E=E0(1+Re-空又因為f=1800MHza150MHz所以有R=1;；=21；d=2fd1(43)2-.1(：7)2=12=d.1(：3)2-.1(：7)2c1dld.d；d二酸-)27B.nr-43)2rir37)2此時接收到的場強為E=E0(1+ReT紳)=E0(1eYd、d)E-2旬,1牛竺)21+37)2用分貝表示為二10lg(1-edd)1km：d：20kmE。用Matlab畫出變化曲線。由式(2-29)可知，其規律是：一與d4成反比一比自由空間衰減快得多。一與頻率成無關。4用兩徑模型的近似公式解上題，并分析近似公式的使用

4、范圍。.dhthr120d=1440二解：用兩徑模型的近似公式dd2二2二fddc11440二此時接收到的場強為E=E0(1+Re維=Eo(1-ed)j1440二用分貝表示為=10lg(1-ed)1km:二d：二20kmE。此時近似公式必須滿足hthr；：:；：:d因為ht+hr=43m,MIN(d)=1000m,滿足條件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？標準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，只是地球的實際半徑R(6.37X106m)變成了等效半徑Q。為了研究大氣折射對電波傳播的影響而引入等效地球半徑。因為等效地球半徑系數

5、k=4/3,所以等效地球半徑Re=8500km。6 設發射天線的高度為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d-2Re(.hthr)一85001000(-200-20):76.7km若發射天線的高度為100m則視線傳播的極限距離為d-.2Re(、.ht.hr)-.285001000(.100公20):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系？為什么？答：因為電波在傳輸過程中的波前的所有點都可以作為產生次級波的點源，這些次級波組合起來形成傳播方向上新的波前，繞射就是由次級波的傳播進入

6、陰影去而形成的。繞射能力與波長存在下面的關系v=兒(綱匚也)，即波長越長，繞射能力越弱。這是因為；d1d2阻擋體對次級波的阻擋產生了繞射損耗，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，相對于同一個阻擋物來說，頻率越大，繞射損耗越小，繞射能力就比較強；頻率越小，繞射損耗越大，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10km,兩電臺天線高度均為10m,電臺工作頻率為900MH4試求電波傳播損耗。解：菲涅爾余隙xi.一3=.3-叫51010：,33.3(d1d2):151090010繞射參數=一(50-10)=-1.2,查表得附加損耗為1

7、8.5dBx133.3則電波傳播損耗為：L=Lfs18.5dB=(32.4420lg1520lg900)dB18.5dB=133.55dB9如果其它參數與上題相同，僅工作頻率為50MHz;1900MHz試求電波傳輸損耗各是多少？解：當工作頻率為50MHz時，菲涅爾余隙d1d2(d1d2)3108510106:1510350106-141.4x-(50-10)-口，繞射參數一-=-0.28,查表得附加損耗為10dBx1141.4則電波傳播損耗為：L=Lfs18.5dB=(32.4420lg1520lg900)dB10dB=125.05dB菲涅爾余隙X當工作頻率為1900MHz時:22.93108

8、510106,151031900106x-(50-10)-口，繞射參數一二二-=-1.74,查表得附加損耗為22dBx122.9則電波傳播損耗為：L=Lfs18.5dB=(32.4420lg1520lg900)dB22dB=137.05dB1)隨信號傳播距離而導致的傳播損耗10移動通信信道中電波傳播的基本特點是什么？答：移動通信信道中電波傳播的基本特點是:(大尺度范圍)，2)由地形起伏、建筑物及其它障礙物對電波的遮蔽而引起的損耗(陰影衰落)，3)因發射、繞射和散射等因素造成的多徑傳播而引起的接收信號幅度和相位的隨機變化，結果將導致嚴重的衰落。11設工作頻率分別為900MHz和2200MHz移動

9、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？試比較這些結果。解：當工作頻率為900MHz行駛速度為30m/s和80m/s時的最大多普勒頻移為：1.1f309001031086-=90(Hz)fm2、:2fc80900106F=240(Hz)當工作頻率為2200MHz行駛速度為30m/s和80m/s時的最大多普勒頻移為:fm11f30220010618=220(Hz)310fm2、2-2fc8022001063108=586.7(Hz)12由以上的計算結果可以知道,速度越大；最大多普勒頻移越大,最大多普勒頻移與移動臺的速度和工作頻率有關,頻率越大，最大多普勒頻移。設移動臺速

10、度為100m/s,工作頻率為1000MHz,試求1分鐘內信號包絡衰減至信號均方根(rms)電平的次數。平均衰落時間是多少?解：由題R=Rrms,所以P=Rrms=1,由式(3-56)計算出Nr=0.915fm310、100=9=0.3(m)而fm=3KHz),所以f1090.3Nr=0.9153000=274.5(HZ)所以在1分鐘之內信號包絡衰減至信號均方根電平的次數為N=60父Nr=16470(次)平均衰落時間為Nr其中:P(r三Rrms)=Rrmspr(r)dr=1-exp3R2=1-e“：0.63212P(rRrms)0.6321274.52.3ms13移動臺以勻速行駛，并接收到900

11、MHz的載頻信號。測得信號電平低于rms電平10dB的平均衰落持續時間為1ms,問移動臺在10s鐘內行駛多遠？并求出10s鐘內信號經歷了多少低于rms門限電平的衰落。解：由題中R=Rrm：得102R22=1-e1：0.09522Rrmsp(rRrms)=Pr(r)dr=1exp-00952=1msNrq因為.r二PCRms)Nr所以Nr=95.2HZR由題意的R=Rrms,所以P=1,由式(3-56)計算出NR=0.915fmRrms所以fm=-NR-=104.0437HZ0.915,3108，、由九=-=1=1/3(m)和標=一f9108可得.=fm=104.0437/3=32.6812m/

12、s所以移動臺在10秒內行駛了326.812m在10s內移動臺經歷了低于rms門限電平的衰落的次數為N=10NR=952（次）14如果某種特殊調制在A/TsM0.1時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周期（由此可得最大符號率）。戶內5075100(ns)Pr(力0dBn- 10dB- 20dB- 30dB一0圖2-26習題14的兩個功率時延分布(1)(0)+(1)(50)+(0.1)(75)+(0.01)(100)=27.725ns110.10,0122222_(0)(1)(50)(0.1)(75)(0.01)(100)21490.0ns110.10.

13、01所以rms時延擴展為：仃t=vi490.0-(27.725)2=27ns由于、./Ts三0.1,即Ts_10c-=270ns所以最小符號周期Tsmin=270ns對于(b),了10.015)+(.1)(10)=541Ns10,10,01222=31.53s-_(0.01)(0)1*(5)(0.1)(10)一0.0110.1所以rms時延擴展為：仃=J31.53(5.41)2=1.50Ns由于、/Ts0.1,即Ts10c-=15s所以最小符號周期Tsmin=15s若同時足（a）和（b）兩個環境，則最小符號周期為15Ns。15信號通過移動信道時，在什么樣情況下遭受到平坦衰落？在什么樣情況下遭受

14、到頻率選擇性衰落？答：如果信道相關帶寬遠大于發送信號的帶寬，則信號經歷平坦衰落；如果信道的相關帶寬小于發送信號帶寬，則信號經歷頻率選擇性衰落。16簡述快衰落、慢衰落產生原因及條件。答：快衰落產生原因：信道的相關（相干）時間比發送信號的周期短，且信號的帶寬Bs小于多普勒擴展Bd，信道沖擊響應在符號周期內變化很快，從而導致信號失真，產生衰落。信號經歷快衰落的條件是:Ts工scBs；Bd慢衰落產生的原因：信道的相關(相干)時間遠遠大于發送信號的周期，且信號的帶寬Bs遠遠大于多普勒擴展Bd，信道沖擊響應變化比要傳送的信號碼元的周期低很多，可以認為該信道是慢衰落信道。信號經歷慢衰落的條件是：Ts二工Bs

15、Bcsc17某移動通信系統，工作頻率為1800MHz,基站天線高度為40m,天線增益為6dB,移動臺天線高度為1m,天線增益為1dB；在市區工作，傳播路徑為準平坦地形，通信距離為10km。試求：(1)傳播路徑的中值路徑損耗；(2)若基站發射機送至天線的信號功率為10W不考慮饋線損耗和共用器損耗，求移動臺天線接收到的信號功率。解：(1)由傳播路徑的自由空間中電波傳播損耗公式Lfs(dB)=32.4420lgd(km)20lgf(MHz)可得自由空間中電波傳播損耗Lfs=32.44201g(10)201g(1800)：117.5455dB由基站天線高度增益因子圖表可查的Hb(hb,d)=-14dB

16、由移動臺天線高度增益因子圖表可查得Hm(hm,f)=-4dB由準平坦地形大城市地區的基本中值損耗圖表可得Am(f,d)=33dB由傳播路徑的中值路徑損耗公式Lm=LfsAm(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f)可得Lm=117.545533414=168.5455dB(2)由Lm-fs+AJfMHbhMHmSmf)和Pr=PTLm+Gb+GmLbLmLd可得：Pr=10lg(R)-LmGbGm=10-168.545561=-151.5455dBW18設某系統工作在準平坦地區的大城市，工作頻率為900MHz小區半徑為10km,基站天線高80m,天線增益為6dB,移動臺天線高度為1.5m,

17、天線增益為0dB,要使工作在小區邊緣的手持移動臺的接收電平達-102dBm,基站發射機的功率至少應為多少？解：(1)由傳播路徑的自由空間中電波傳播損耗公式Lfs(dB)=32.4420lgd(km)20lgf(MHz)可得自由空間中電波傳播損耗Lfs=32.4420lg(10)201g(900)111.5249dB由基站天線高度增益因子圖表可查的Hb(hb,d)=8dB由移動臺天線高度增益因子圖表可查得Hm(hm,f)=-3dB由準平坦地形大城市地區的基本中值損耗圖表可得Am(f,d)=29.7dB由傳播路徑的中值路徑損耗公式Lm=LfsAm(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f)可得L

18、m=111.524929.738=152.2249dB由Lm=Lfs+A(f,d)Hb(hb,d)Hm(hm,f)和Pr=Pt-Lm+Gb+Gm-Lb-Lm-Ld可得：PR=10lg(Pr)-LmGbGm=10lg(PT)-152.224960=-132dBWP-26.4539W19如果上題中其它參數保持不變，僅工作頻率改為1800MHz,計算結果又是如何？解：(1)由傳播路徑的自由空間中電波傳播損耗公式Lfs(dB)=32.4420lgd(km)20lgf(MHz)可得自由空間中電波傳播損耗Lfs=32.4420lg(10)201g(1800)：117.5455dB由基站天線高度增益因子圖表可查的Hb(hb,d)=-8dB由移動臺天線高度增益因子圖表可查得Hm(hm,f)