1、第二章思考題與習(xí)題1無線電波傳播共有哪幾種主要方式？各有什么特點？答：典型的電波傳播方式有直射、反射、折射、繞射、散射等。當(dāng)電波的直射路徑上無障礙物時，電波直接到達接收天線；當(dāng)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(dāng)電波在平坦地面上傳播時，因大地和大氣是不同的介質(zhì)而使入射波在界面上產(chǎn)生反射波； 當(dāng)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自由空間傳播的特點是什么？答：自由空間傳播是指空間周圍為無限大真空時的電波傳播，它是理想傳播條件。電波在自由空間傳播時，其能量既不會被障礙物所吸收，也不會產(chǎn)生反射或散射。電波在自由空間傳播時，媒質(zhì)的

2、相對介電常數(shù)和相對導(dǎo)磁率都等于 1,傳播路徑上沒有障礙物阻擋，到達接收天線的地面反射信號場強忽略不計。自由空間中電波傳播損耗為Lfs=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz),其中，d為 T-R 間距離，f為電波頻率。其22一規(guī)律是：與d成反比一距離越遠(yuǎn)，衰減越大；與f成反一頻率越高，衰減越大。3設(shè)發(fā)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(fā)天線增益均為 1,工作在市區(qū)。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EO的分貝數(shù)表示)解：7ht=40m,hr=3m,f=1800MHz,反射波與直射波的路徑差為Ad

3、=dJ+()2-J+(h二區(qū))2dd叫，1(：3)1(：7)2dd因為E=E0(1+Re7州又因為f=1800MHz150MHz所以有R=-1;中=空&=2卜(空)2小+停)2=12皿小+(3)21+(2)2c，d1d.dd.-j27Bj1瑤)241卡37)2此時接收到的場強為E=E0(1+ReT理)=E0(1ed/d)E-j2P1,(43)2一1產(chǎn))2用分貝表示為=10lg(1-edd)1km二d:二20kmEO用 Matlab 畫出變化曲線。由式(2-29)可知，其規(guī)律是：4一與d成反比一比自由空間最減快得多。一與頻率成無關(guān)。4 用兩徑模型的近似公式解上題，并分析近似公式的使用范圍

4、。2二2二f1440二二一/d=d=cd1440二此時接收到的場強為E=E0(1+Re”“=E0(1_ed)Ej1440二用分貝表示為二10lg(1-ed)E0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(biāo)準(zhǔn)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 R0(6.37X106m)變成了等效半徑 R。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(shù) k=4/3,所以等效地球半徑 Re=8500km。6設(shè)發(fā)射天線

5、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(fā)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-2Re3ht.)285001000(、20020)：76.7km若發(fā)射天線的高度為 100m 則視線傳播的極限距離為d=.2Re(、.ht._hr)k；285001000(.100,20):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(guān)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(chǎn)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陰影去而形成的。繞射能力與波長存在下面的關(guān)系 v=hJ

6、2d3,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(chǎn)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(guān)，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。120d解：用兩徑模型的近似公式1km:二d:二20km8 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=Fr二3108351010；33.3,(d1d2)射參數(shù).=一(50_10)=_1

7、.2,查表得附加損耗為 18.5dBx133.3則電波傳播損耗為：L=Lfs18.5dB=(32.4420lg1520lg900)dB18.5dB=133.55dB9 如果其它參數(shù)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(dāng)工作頻率為 50MHz 時，did?3108510106菲涅爾余隙 X=5d2=.310J1010：-141.4(d1d2).1510350106x-(50-10)廣，一繞射參數(shù))=-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

8、.05dB當(dāng)工作頻率為 1900MHz 時菲涅爾余隙“一=31083510-10；-，22.9；(d1d2)151031900106x(50-10)廣,工繞射參數(shù)一二)=-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=137.05dB10 移動通信信道中電波傳播的特點是什么？答：移動通信信道中電波傳播的基本特點是：1)隨信號傳播距離而導(dǎo)致的傳播損耗(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(fā)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

9、相位的隨機變化，結(jié)果將導(dǎo)致嚴(yán)重的衰落。解：由題R=Rms,所以P=Rrms=1,由式(3-56)計算出NR=0.915fm310一100九=一=9-=0.3(m)而fm=3KHz),所以f1090.3NR=0.9153000=274.5(HZ)所以在 1 分鐘之內(nèi)信號包絡(luò)衰減至信號均方根電平的次數(shù)為N=60MNR=16470(次)平均衰落時間為小=P（=R）其中:NRP(r-Rrms)Rrms=pr(r)dr=1一exp一6=1-e:0.6321_P(r=Rrms)NR0.6321274.5:2.3ms設(shè)工作頻率分別為 900MHz和 2200MHz移動臺行駛速度分別為 30m/s和 80m/

10、s,求最大多普勒頻移各是多少？試比較這些結(jié)果。解：當(dāng)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：當(dāng)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:3022001068310由以上的計算結(jié)果可以知道，最大多普勒頻移與移動臺的速度和工作頻率有關(guān)，速度越大；最大多普勒頻移越大，頻率越大，最大多普勒頻移。設(shè)移動臺速度為 100m/s,工作頻率為 1000MHz,試求 1 分鐘內(nèi)信號包絡(luò)衰減至信號均方根（rms）電平的次數(shù)。平均衰落時間是多少？11309001063108=90(Hz)809001063108=240(

11、Hz)=220(Hz)fm28022001063108=586.7(Hz)12fm213 設(shè)移動臺以勻速行駛，并接U到 900MHz 的載頻信號。測得信號電平低于 rms 電平 10dB 的平均衰落持續(xù)時間為 1ms,問移動臺在 10s 鐘內(nèi)行駛多遠(yuǎn)？并求出 10s 鐘內(nèi)信號經(jīng)歷了多少低于 rms門限電平的衰落。R解：由題中 Rug 得10土RrmsR2p(rRrms)=Pr(r)dr=1exp-Ry=1e”.1：0.09522CP(rMRms)0.0952因為.R=1msNRNR所以NR=95.2HZR由題意的R=Rms,所以P=1,由式(3-56)計算出NR=0.915fmRrmsNR、3

12、108所以標(biāo)=-J=104.0437HZ由九=一=3-0y=1/3(m)和標(biāo)=0.915f910可得、，=*=104.0437/3=32.6812m/s所以移動臺在 10 秒內(nèi)行駛了 326.812m在 10s 內(nèi)移動臺經(jīng)歷了低于 rms 門限電平的衰落的次數(shù)為N=10NR=952（次）14 如果某種特殊調(diào)制在A/TsM0.1時能提供合適的誤比特率（BER）,試確定下圖（圖題2.1 ）所示的無均衡器的最小符號周期PQ0dBK-10dB-20dB一-30dB一0圖 2.1 習(xí)題 14 的兩個功率時延分布戶內(nèi)5075100(ns)(a)（由此可得最大符號率）。解：對于(a),亍:(1)(0)+(1

13、)(50)+(0.1)(75)+(0.01)(100);27.725ns110.10.01(0)2(50)2(0.1)(75)2(0.01)(100)211-0.10.01所以rms時延擴展為：仃=，1498.8(27.725)2=27ns由于6/Ts10rT=270ns所以最小符號周期Tsmin=270ns(0.01)(0)1*(5)(0.1)(10)廣對于(b),f=-=5.4Ws10.10.01/_(0.01)(0)21*(5)2(0.1)(10)2一0.0110.1所以rms時延擴展為：仃=J31.53-(5.41)2=1.501s由于6/Ts0.1,即Ts之10、=15收所以最小符號

14、周期Tsmin=15s若同時足（a）和（b）兩個環(huán)境，則最小符號周期為15Ns。15 信號通過移動通信信道時，在什么樣情況下遭受到平坦衰落？在什么樣情況下遭受到頻率選擇性衰落？答：如果信道相關(guān)帶寬遠(yuǎn)大于發(fā)送信號的帶寬，則信號經(jīng)歷平坦衰落；如果信道的相關(guān)帶寬小于發(fā)送信號帶寬，則信號經(jīng)歷頻率選擇性衰落。16 簡述快衰落、慢衰落產(chǎn)生原因及條件。答：快衰落產(chǎn)生原因：信道的相關(guān)（相干）時間比發(fā)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(yīng)在符號周期內(nèi)變化很快，從而導(dǎo)致信號失真，產(chǎn)生衰落。信號經(jīng)歷快衰落的條件是：TsTcBs：二BD慢衰落產(chǎn)生的原因：信道的相關(guān)（相干）時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于發(fā)送信號

15、的周期，且信號的帶寬Bs遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于多普勒擴展BD,信道沖擊響應(yīng)變化比要傳送的信號碼元的周期低很多，可以認(rèn)為，一一2二1498.8ns,2=31.53s2該信道是慢衰落信道。信號經(jīng)歷慢衰落的條件是：Ts二工BsBc17某移動通信系統(tǒng)，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(qū)工作，傳播路徑為準(zhǔn)平坦地形，傳播距離為 10km。試求：(1)傳播路徑的中值路徑損耗；(2)若基站發(fā)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(

16、dB)=32.44-20lgd(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由移動臺天線高度增益因子圖表可查得Hm(hm,f)=-4dB由準(zhǔn)平坦地形大城市地區(qū)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=Lfs+Am(f,d)Hb(hb,d)Hm(hm,f)可得LM=117.545533414=168.5455dB(2)由LM=Lfs+Am(f,d)Hb(hb,d)Hm(hm,f)和PR=PT-LM+Gb+Gm-Lb-

17、Lm-Ld可得：PR=10lg(PT)-LMGb-Gm=10-168.545561=-151.5455dBW18設(shè)某系統(tǒng)工作在準(zhǔn)平坦地區(qū)的大城市，工作頻率為 900MHz 小區(qū)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,天線增益為 0dB,要使工作在小區(qū)邊緣的手持移動臺的接收電平達-102dBm,基站發(fā)射機的功率至少應(yīng)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)20lg(900)111.5249dB由基站天線高度增益因

18、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(zhǔn)平坦地形大城市地區(qū)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=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f)可得LM=111.524929.738=152.2249dB(2)由LM=Lfs+Am(f,d)Hb(hb,d)Hm(hm,f)和PR=PT-LM+Gb+Gm-Lb-Lm-Ld可得：PR=10lg(PT)-LMGbGm=10lg(R)-152.224960=-132dBWPT=26.4539W19 如果上題中其它參數(shù)保持不變，僅工作頻率改為 1800MHz;計算結(jié)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)201gf(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)=-3dB由準(zhǔn)平坦地形大城市地區(qū)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=Lfs+Am(f,d)Hb(hb