現代無線通信原理習題

1、現代無線通信習題課 例題例題1n天線的參數天線的參數增益增益電壓駐波比（電壓駐波比（vswr）天線下傾天線下傾半功率角半功率角極化方式極化方式天線增益天線增益（1）如圖）如圖1所示天線增益為多少所示天線增益為多少dbd?（2）把反射板放在該陣列的一邊）把反射板放在該陣列的一邊構成扇形覆蓋天線，構成扇形覆蓋天線，如圖如圖1所示所示天線增益為多少天線增益為多少dbd?n解：解：4個對稱振子組陣接收功率：4 mwdbdmwmwgdbdmwmwg91/8lg10)2(61/4lg10) 1 (“扇形覆蓋天線 ”將在接收機中有8mw功率 圖1圖2需了解基礎知識：需了解基礎知識：電壓駐波比（電壓駐波比（v

2、swr）n反射波和入射波幅度之比叫作反射波和入射波幅度之比叫作反射系數。反射系數。 反射系數反射系數n駐波波峰電壓與波谷電壓幅度之比稱為駐波波峰電壓與波谷電壓幅度之比稱為駐波系數駐波系數，也叫，也叫電電壓駐波比壓駐波比(vswr)n駐波系數駐波系數n終端負載阻抗和特性阻抗越接近，終端負載阻抗和特性阻抗越接近，反射系數越小，駐波系反射系數越小，駐波系數越接近于，匹配也就越好。數越接近于，匹配也就越好。11minmaxvvs00zzzz電壓駐波比（電壓駐波比（vswr）n假設基站發(fā)射功率是假設基站發(fā)射功率是10w，反射回，反射回0.5w，求電壓駐波比。，求電壓駐波比。（1）計算回波損耗）計算回波損

3、耗rl： rl=10lg（入射功率（入射功率/反射功率）反射功率） 則：則：rl10lg(10/0.5)=13db（2）由回波損耗）由回波損耗rl計算計算反射系數反射系數： rl=-20lg , 0.2238 （3）vswr=(1+ )/(1- )1.589.5 w80 ohms50 ohms朝前朝前: 10w返回返回: 0.5w例題例題2n某無樹林丘陵地區(qū)微波電路，微波通信頻率為某無樹林丘陵地區(qū)微波電路，微波通信頻率為4ghz，站距為，站距為41km，發(fā)，發(fā)射天線高度為射天線高度為 h1=2m ,接收天線高度為接收天線高度為h2=10m，發(fā)端海拔高度，發(fā)端海拔高度h1=80m，收端海拔高度收

4、端海拔高度h2=90m，離發(fā)射端，離發(fā)射端3km處有一突起山頭，海拔高度處有一突起山頭，海拔高度65m，路徑其余各點明顯低于它，見圖所示路徑剖面圖。路徑中地勢最高點路徑其余各點明顯低于它，見圖所示路徑剖面圖。路徑中地勢最高點為反射點，反射系數為為反射點，反射系數為0.7，考慮氣象條件對電波傳播影響，當，考慮氣象條件對電波傳播影響，當k4/3時，時，求：求：（1）確定反射點位置）確定反射點位置（2）反射點余隙為多少米？）反射點余隙為多少米？（3）衰落因子）衰落因子vdb例題例題2n解：解：（1）反射點應取路徑中相對余隙的最小點，此點一般就）反射點應取路徑中相對余隙的最小點，此點一般就是最高障礙點

5、，距離發(fā)端是最高障礙點，距離發(fā)端d1 =3km處為反射點。處為反射點。（2）反射點處等效地球突起高度）反射點處等效地球突起高度k=4/3時，時，（3）等效余隙）等效余隙12()()4433 386.751514ed km dkmhmk 1122213()()(280) 38(1090) 3656.74111.8ceehh dhhdhhhdm1221211.80.82514.43(5)12cos1 1 2cos (0.825) 22cos(123 )1.7520lg20lg1.754.87cecedbhfhvfvvdb 衰落因子（4）第一菲涅爾區(qū)半徑）第一菲涅爾區(qū)半徑12121( )()()31

6、.6()0.075 3 3831.614.43( )41d dm d km dkmfdd kmm n方法方法2:由查圖法直接求由查圖法直接求vdb例題例題3n一個廣義平穩(wěn)非相關信道的多普勒擴展為一個廣義平穩(wěn)非相關信道的多普勒擴展為fd=50hz，多徑時，多徑時延擴展為延擴展為 ，信號傳輸的通帶信道的總帶寬為，信號傳輸的通帶信道的總帶寬為bs=200khz，為減少符號間干擾的影響，信號設計時選用數，為減少符號間干擾的影響，信號設計時選用數據速率為據速率為rs=270.833kb/s (1)確定相關帶寬和相干時間。確定相關帶寬和相干時間。(2)該信道是否具有頻率選擇性的衰落？做出解釋。該信道是否具

7、有頻率選擇性的衰落？做出解釋。(3)該信道表現為慢衰落還是快衰落？做出解釋。該信道表現為慢衰落還是快衰落？做出解釋。3 s 需了解基礎知識：需了解基礎知識：基于時間色散 平坦衰落bs bc tm bc tm ts1.isi信號信道頻率bsbc頻率bcbs信道信號需了解基礎知識：需了解基礎知識： 慢衰落低多普勒頻移1/fm tc ts信道變化慢于基帶信號變化基于時變基于時變 快衰落高多普勒頻移1/fm tc ts信道變化快于基帶信號變化信號頻率fm bs頻率bsfm 多普勒信號多普勒解解(1) (2) 該信道具有頻率選擇性衰落。當信號的帶寬遠大于信道相關該信道具有頻率選擇性衰落。當信號的帶寬遠大

8、于信道相關帶寬時，信道具有選擇性衰落。由題可知，帶寬時，信道具有選擇性衰落。由題可知， ，故信道具有頻率選擇性衰落。故信道具有頻率選擇性衰落。（3）該信道表示為慢衰落。因為）該信道表示為慢衰落。因為 ，也就，也就是說信道變化慢于信號變化，即，故信道表示為慢衰落。是說信道變化慢于信號變化，即，故信道表示為慢衰落。 200scbkhzbc111530.02250cmbkhztsf13.70.02270scts ts例題例題4n計算下圖所示計算下圖所示900mhz的功率延遲分布的平均附加的功率延遲分布的平均附加時延、時延、rms時延擴展及相干帶寬。設信道相干帶寬時延擴展及相干帶寬。設信道相干帶寬取取

9、50%，則該系統(tǒng)在不使用均衡器的條件下對，則該系統(tǒng)在不使用均衡器的條件下對gsm（200khz）業(yè)務是否合適？）業(yè)務是否合適？ 0 1 2 5 pr()(s)0db-10db-20db-30db需了解基礎知識需了解基礎知識平均附加時延是功率時延分布的一階矩，定義為：)()(kkkkkpp22()()kkkkkpp 其中 22rms時延擴展是功率時延分布的二階矩的平方根定義為： n解：解：各分布的時延測量量相對于第一個可測量信號，所各分布的時延測量量相對于第一個可測量信號，所給信號的平均附加時延為：給信號的平均附加時延為： s38. 411 . 01 . 001. 0)0)(01. 0()2)(

10、1 . 0() 1)(1 . 0()5)(1 (2222(1)(5)(0.1)(1)(0.1)(2)(0.01)(0)21.070.01 0.1 0.1 1srms時延擴展為：時延擴展為：s37. 1)38. 4(07.212n解：解：相干帶寬近似為：相干帶寬近似為：由于由于gsm所需的所需的200khz帶寬超過了帶寬超過了bc ,所以所以gsm需需要均衡器才能正常工作。要均衡器才能正常工作。khzsbc116)37. 1 (28. 6121例題例題5n設基站天線高度為設基站天線高度為50m50m，發(fā)射機功率為，發(fā)射機功率為20w,20w,增益為增益為6db,6db,工工作頻率作頻率900mh

11、z900mhz，移動臺天線高度為，移動臺天線高度為1.5m1.5m，增益為，增益為3db3db，通，通信距離為信距離為15km15km，利用，利用解： (1)=69.55+ 26.16lg900 -13.82lg50- (hm)+(44.9-6.55lg50)lg15 =153.13db(2)pr=pt-lp+gt+gr =10log20-153.3+6+3=-131.13dbw69.5526.16log13.82log44.96.55loglogpcteretecellterrainldbfhhhdcc例題例題6ieee無線局域網中無線局域網中5ghz無線業(yè)務必須發(fā)射無線業(yè)務必須發(fā)射200m

12、w(23dbm)或者更少或者更少的功率，假設在一個沒有墻壁的開放辦公室，收發(fā)信機處于一的功率，假設在一個沒有墻壁的開放辦公室，收發(fā)信機處于一個樓層個樓層54mb/s業(yè)務獲得誤比特率所需的業(yè)務獲得誤比特率所需的 ，噪聲密度為，噪聲密度為-164dbm/hz，問，問54mb/s業(yè)務可達到的最大覆蓋范圍為多大？業(yè)務可達到的最大覆蓋范圍為多大？n解：已知：解：已知：pt=200mw(23dbm)， ， ，因為沒有墻壁且在一個樓層，故因為沒有墻壁且在一個樓層，故 ，由由 可得：可得：解得解得 r=17.78m b0en30dbb0en30db0n164dbm hz 610lg(54 10 )77.32b

13、rdbhz( )0qwaf q ( )0qfaf q b00en ()()nbsdbr dbhzdbm hz （）rtpp41db31lg( )( )rqqrwaf qfaf qps且234131lg3077.32164dbmdbrdbdbhzdbm hz例題例題7n某公司想在兩棟樓之間建一個某公司想在兩棟樓之間建一個4ghz4ghz的微波鏈路，的微波鏈路，樓高分別為樓高分別為100m100m和和50m50m，相距，相距3km3km。在視距內和。在視距內和兩棟樓中途有一棟高兩棟樓中途有一棟高70m70m的樓房，試問能不能的樓房，試問能不能在兩棟樓之間視距傳輸？在兩棟樓之間視距傳輸？n地球凸起高

14、度為：地球凸起高度為：n有幾何關系可知有幾何關系可知:n自由空間余隙自由空間余隙h0mddhe177. 06370210005 . 15 . 1221mhhh752113h1h3h2he距傳播。，則為開路線路，能視由于則余隙樓高為03938210823. 4)70(,7033. 43104105 . 15 . 11033131hhmhhhmdddhcec例題例題8n已知一個正交調幅系統(tǒng)采用已知一個正交調幅系統(tǒng)采用16qam調制，帶寬為調制，帶寬為2400hz,滾滾降系數降系數 。試求每路所采用的電平數、調制速率（符。試求每路所采用的電平數、調制速率（符號速率）、總比特率和頻帶利用率。號速率）、

15、總比特率和頻帶利用率。n解：解：1n每路所采用的電平數每路所采用的電平數416 mln每路的調制速率每路的調制速率hzffms2400n總的比特率總的比特率hzfb960048002n頻帶利用率頻帶利用率)/(21116log1log22hzbitm例題例題9n對于對于ofdm發(fā)送和接收結構圖中，解釋下列問題：發(fā)送和接收結構圖中，解釋下列問題：（1）子載波的間隔如何選取？為什么？）子載波的間隔如何選??？為什么？（2）各子信道間的正交調制通過什么方法來實現？）各子信道間的正交調制通過什么方法來實現？（3）ofdm系統(tǒng)與單載波系統(tǒng)相比較存在哪些主要缺點？系統(tǒng)與單載波系統(tǒng)相比較存在哪些主要缺點？ 答：答：（1）若子信道的碼元速率為若子信道的碼元速率為1/ts，子載波的間隔子載波的間隔 ；避免；避免碼間干擾。碼間干擾。另外若頻譜允許重疊，提高頻帶效率另外若頻譜允許重疊，提高頻帶效率 。（2）快速（離散）傅里葉反變換和快速（離散）傅里葉變換。）快速（離散）傅里葉反變換和快速（離散）傅里葉變換。（3）易受頻率偏差的影響；存在較高的峰值平均功率。）易受頻率偏差的影響；存在較高的峰值平均功率。stf1例題例題10n直接序列擴頻系統(tǒng)，信息速率為直接序列擴頻系統(tǒng)，信息速率