移动通信第一二章作业,配合哈工大移动通
信课程
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CHAPTER1
1. 简述移动通信的发展和各个阶段的特点?
2. 未来移动通信发展的趋势是什么?
3. 为什么最佳的小区形状是正六边形?
1) 无缝覆盖相同面积,用正六边形所需正六边形数量最少,即所需最少的无线频率个
数; 2) 区域间隔最大为; 3) 重叠部分面积最小; 4) 重叠区的宽度最小。
4. 什么叫中心激励,什么叫顶点激励?后者有什么好处?
1) 在每个小区中,基站可设在小区的中央,用全向天线形成圆形覆盖区,这就是所谓
“中心激励”方式。
2) 也可以将基站设计在每个小区六边形的三个顶点上,每个基站采用三幅120度扇形
辐射的定向天线,分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域,每个小区由三副120
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度扇形天线共同覆盖,这就是“顶点激励”。
采用顶点激励方式,所接收的同频干扰功率仅为全向天线系统的1/3,因此可以减少系统的通道干扰。
5. 如何选取频率复用因子?
,N为簇的大小。如果为了提高容量可以选择小的Q值,因为,小 Q则小N;
如果为了提高传输的质量,则要选择大的Q值。
6. 无线信道有几种双工方式各自的特点及优点分别是什么?
全双工:一般使用同一对频道,以实施频分双工(FDD)工作方式。这种工作方式虽然耗电量大,但使用方便,在移动通信系统中应该用广泛。
半双工:一方使用双工方式,另一方使用双频单工方式。这种方式,设备简单,功耗小,克服了通话断断续续的现象。但其操作仍不太方便,主要用于专业移动通信系统中。 7. 解:
设x为话音信道数,y为数据信道数,则有所以解有以下三种情况:
分别求三种解形式下的每个T的通信话费的数学期望: 当当当
时,时,时,
综上可知,当信道分成三个话音信道和一个数据信道时期望收益最大。
,又因为x,y均为整数,
CHAPTER2
1. 设天线发射高度为200米,接收天线高度为20米,求视距传播的极限距离?若发射天
线高度为100米,视距传播的极限距离又是多少?
由公式
当发射天线为200米时,d=66.45m;当发射天线为100米时,d=51.67m
2. 工作频率800MHz,移动速度60km/h,背离基地台运动时,多普勒频移为多大?
,
,带入数据得
3. 什么是快衰落、什么是频率选择性衰落,其出现的原因分别是什么?
快衰落:当信道的相关时间比发送信号的周期短,且基带信号的带宽Bs小于多普勒扩展时,信道冲激响应在符号周期内变化很快,从而导致信号失真,产生衰落,此衰落称为快衰落;
频率选择性衰落:是指传输信道对信号不同的频率成分有不同的随机响应,信号中不同频率分量的衰落不一致,引起信号波形失真。频率选择性衰落是由信道中发送信号的时间色散引起的,当发送信号的带宽大于信道的相关带宽,由频域可以看出,不同
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频率获得不同增益时,信道会产生频率选择性衰落。
4. 多径衰落的原因是什么?多径延时与相关带宽的关系是什么?多径延时与相关带宽对
传输信号带宽有什么影响?
a) 传输到移动台的信号不是单一路径来的,而是许多路径来的多个信号的叠加。因为
电波通过各个路径的距离不同,所以各个路径电波到达接收机的时间不同,相位也就不同。不同相位的多个信号在接受端叠加,有时是同相叠加而加强,有时是反相叠加而减弱。这样接收信号的幅度将急剧变化,产生所谓的多径衰落。
b) 相关带宽
,其中为rms时延扩展。
影响:对于一个固定的移动信道,存在一个固有的相关带宽。当信号带宽大于相关带宽时,发生频率选择性衰落;当信号带宽小于相关带宽时,发生非频率选择性衰落。 5. 设基地台天线有效高度为100M,移动台天线高度为3M;工作频率为400MHz,在市
区工作,传播路径为标准平滑地形,通信距离为10km。求传播路径衰耗中值? 由okumura模型可知,
有因为f=400MHZ>300MHZ, 所以
带入数据求得L=139dB
6. 阐述无线信道中路径传输损耗、阴影衰落和多径衰落的特性及其特点分别是什么。并
说明常见的用于描述多径衰落的模型都有哪些,区别是什么?
1) 路径传输损耗:随信号传播距离变化而导致的传播损耗和弥散,距离越大损耗越
大,是大尺度衰落
2) 阴影衰落:由于传播的地形起伏、建筑物以及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的
衰落,是大尺度慢衰落。一般表示为电波传输距离r的m次幂与表示阴影损耗的正态对数分量的乘积。
3) 多径衰落:到达信号以随机相位从不同方向到达,在接收点矢量合成,有时加强有
时减弱。基本特性表示在幅度的衰落和时延扩展。是一种小尺度衰落。
模型:
1) 2)
;
,当主信号减弱
时,逐渐变为瑞丽分布。
3) Nakagami-m分布模型:m=1为瑞丽分布;m较大时,接近高斯分布。 7. 场强信号的采样应该满足的条件是什么?
1) 采样长度适中,太短不平滑,太长中值波动,一般选取20-40倍的波长;
2) 采样点数量适中,太少不满足奈奎斯特抽样定理,统计错误,太多计算量太大并且
出现相邻两点相关性强的问题。
8. 近距离传播和远距离传播的研究重点差异在那里?
1) 室内覆盖面积小得多;
2) 收发机间的传播环境变化更大。
9. 对于自由空间路径损耗模型,求使接收功率达到1dBm所需的发射功率。假设载波频
率f=5GHz, 全向天线(GL=1),距离分别为d=10m及d=100m。
当d=10m时,
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66.43dB,
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当d=100m时,86.43dB,
10. 设两径模型中ht=10m,hr=2m,收发间距d=100m,求两路信号的相对延迟。
由光滑表面模型可知,两径的距离差
可以近似为
,又由于
带入数据得
11. 若移动台移动速度为v=20m/s,载波中心频率fc=2GHz,当相干时间与最大多普勒频
移满足公式Tc=9/(16πfm)时,为保证传输信号处于慢衰落的传输速率Rb应满足什么条件?
带入数值可得,Tc=1.35ms,Rb>1/ c,即Rb>740bit/s。
12. 考虑两种情况:(1)v =20m/s,fc=2GHz, Rb=100kbps, BPSK调制;(2)v =5m/s,fc=
1GHz, Rb=1Mbps, QPSK调制;试计算两种情况的FDT值分别是多少,并对比说明两种情况下哪种的衰落更快一些。
(1) (2) 同理
(对于QPSK信号,(对于QPSK信号,
) )
所以BPSK信号衰落的更快。
13. 未归一化的时延谱如下图所示,试计算多径分布的平均附加时延和rms时延扩展。若信
道相干带宽按照Bc=1/(2πστ)来计算,则该系统在不使用均衡器的条件下对AMPS(工作带宽30kHz)和GSM (工作带宽200kHz)业务是否合适。(提示:按照教材公式2.31-2.33来计算)
以t=0时刻为固定延时参考,由公式得平均附加延时为
微秒
rms实验扩展为
微秒
相关带宽为
190khz,若保证信号不发生频率选择性衰落,信号带宽应该小
于相关带宽,所以该系统对AMPS业务合适,对GSM业务不合适,因为会出现频率选择性衰落。
14. 信道的时间/频率弥散的原因,频率弥散和时间弥散的差异是什么?
a) 时间弥散:当发端发射一个极窄的脉冲信号时,由于多径的影响,使收端收到这个
信号(经过不同路径传播的)多个副本,造成信号在时域上展宽;
b) 频率弥散:在多径的环境下中,发端和收端之间存在相对运动,由于多普勒效应,
各个路径的信号产生不同的多普勒频移。接收天线处合成的接收信号的频谱被展
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