现代无线通信原理习题.ppt

现代无线通信习题课 例题例题1n天线的参数天线的参数„增益增益„电压驻波比（电压驻波比（VSWR））„天线下倾天线下倾„半功率角半功率角„极化方式极化方式天线增益天线增益（（1）如图）如图1所示天线增益为多少所示天线增益为多少dBd?（（2）把反射板放在该阵列的一边）把反射板放在该阵列的一边构成扇形覆盖天线，构成扇形覆盖天线，如图如图1所示所示天线增益为多少天线增益为多少dBd?n解：解：4个对称振子组阵接收功率：4 mW“扇形覆盖天线 ”将在接收机中有8mW功率 图1图2需了解基础知识：需了解基础知识：电压驻波比（电压驻波比（VSWR））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数反射系数 反射系数反射系数n驻波波峰电压与波谷电压幅度之比称为驻波波峰电压与波谷电压幅度之比称为驻波系数驻波系数，也叫，也叫电电压驻波比压驻波比(VSWR)n驻波系数驻波系数n终端负载阻抗和特性阻抗越接近，终端负载阻抗和特性阻抗越接近，反射系数越小，驻波系反射系数越小，驻波系数越接近于１，匹配也就越好数越接近于１，匹配也就越好电压驻波比（电压驻波比（VSWR））n假设基站发射功率是假设基站发射功率是10W，反射回，反射回0.5W，求电压驻波比。

求电压驻波比1）计算回波损耗）计算回波损耗RL：： RL=10lg（入射功率（入射功率/反射功率）反射功率） 则：则：RL＝＝10lg(10/0.5)=13dB（（2）由回波损耗）由回波损耗RL计算计算反射系数反射系数： 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例题例题2n某无树林丘陵地区微波电路，微波通信频率为某无树林丘陵地区微波电路，微波通信频率为4GHz，站距为，站距为41km，发，发射天线高度为射天线高度为 h1=2m ,接收天线高度为接收天线高度为h2=10m，发端海拔高度，发端海拔高度H1=80m，，收端海拔高度收端海拔高度H2=90m，离发射端，离发射端3km处有一突起山头，海拔高度处有一突起山头，海拔高度65m，，路径其余各点明显低于它，见图所示路径剖面图路径中地势最高点为路径其余各点明显低于它，见图所示路径剖面图路径中地势最高点为反射点，反射系数为反射点，反射系数为0.7，考虑气象条件对电波传播影响，当，考虑气象条件对电波传播影响，当K＝＝4/3时，时，求：求：（（1）确定反射点位置）确定反射点位置（（2）反射点余隙为多少米？）反射点余隙为多少米？（（3）衰落因子）衰落因子VdB例题例题2n解：解：（（1）反射点应取路径中相对余隙的最小点，此点一般就）反射点应取路径中相对余隙的最小点，此点一般就是最高障碍点，距离发端是最高障碍点，距离发端d1 =3km处为反射点。

处为反射点2）反射点处等效地球突起高度）反射点处等效地球突起高度K=4/3时，时，（（3）等效余隙）等效余隙（（4）第一菲涅尔区半径）第一菲涅尔区半径n方法方法2:由查图法直接求由查图法直接求VdB例题例题3n一个广义平稳非相关信道的多普勒扩展为一个广义平稳非相关信道的多普勒扩展为fd=50Hz，多径时，多径时延扩展为延扩展为 ，信号传输的通带信道的总带宽，信号传输的通带信道的总带宽为为Bs=200kHz，为减少符号间干扰的影响，信号设计时选用，为减少符号间干扰的影响，信号设计时选用数据速率为数据速率为Rs=270.833kb/s (1)确定相关带宽和相干时间确定相关带宽和相干时间2)该信道是否具有频率选择性的衰落？做出解释该信道是否具有频率选择性的衰落？做出解释3)该信道表现为慢衰落还是快衰落？做出解释该信道表现为慢衰落还是快衰落？做出解释 需了解基础知识：需了解基础知识：平坦衰落和频率选择性衰落的判定平坦衰落和频率选择性衰落的判定　　基于时间色散 平坦衰落1.BS < BC  Tm < Ts2.Rayleigh, Ricean 分布 频率选择性衰落1.BS > BC  Tm > Ts2.ISI信号信道频率BSBC频率BCBS信道信号需了解基础知识：需了解基础知识：快衰信道和慢衰信道的判定 慢衰落1.低多普勒频移2.1/fm @ TC> Ts3.信道变化慢于基带信号变化基于时变基于时变 快衰落1.高多普勒频移2.1/fm @ TC < Ts3.信道变化快于基带信号变化信号频率fm BS频率BSfm 多普勒信号多普勒解解(1) (2) 该信道具有频率选择性衰落。

当信号的带宽远大于信道相关该信道具有频率选择性衰落当信号的带宽远大于信道相关带宽时，信道具有选择性衰落由题可知，带宽时，信道具有选择性衰落由题可知， ，故信道具有频率选择性衰落故信道具有频率选择性衰落3）该信道表示为慢衰落因为）该信道表示为慢衰落因为 ，也就是说信道变化慢于信号变化，即，故信道表示为慢衰，也就是说信道变化慢于信号变化，即，故信道表示为慢衰落 例题例题4n计算下图所示计算下图所示900MHz的功率延迟分布的平均附加的功率延迟分布的平均附加时延、时延、rms时延扩展及相干带宽设信道相干带宽时延扩展及相干带宽设信道相干带宽取取50%，则该系统在不使用均衡器的条件下对，则该系统在不使用均衡器的条件下对GSM（（200KHz）业务是否合适？）业务是否合适？ 0 1 2 5 tPr(t)(ms)0dB-10dB-20dB-30dB需了解基础知识需了解基础知识„平均附加时延是功率时延分布的一阶矩，定义为：„rms时延扩展是功率时延分布的二阶矩的平方根定义为： n解：解：„各分布的时延测量量相对于第一个可测量信号，所各分布的时延测量量相对于第一个可测量信号，所给信号的平均附加时延为：给信号的平均附加时延为： „rms时延扩展为：时延扩展为：n解：解：„相干带宽近似为：相干带宽近似为：„由于由于GSM所需的所需的200kHz带宽超过了带宽超过了Bc ,所以所以GSM需要需要均衡器才能正常工作。

均衡器才能正常工作例题例题5n设基站天线高度为设基站天线高度为50m50m，发射机功率为，发射机功率为20W,20W,增益为增益为6dB,6dB,工作工作频率频率900MHz900MHz，移动台天线高度为，移动台天线高度为1.5m1.5m，增益为，增益为3dB3dB，通信距，通信距离为离为15km15km，利用，利用Okumura-HataOkumura-Hata模型求出城市的路径损耗？模型求出城市的路径损耗？模型求出城市的路径损耗？模型求出城市的路径损耗？接收功率为多少接收功率为多少接收功率为多少接收功率为多少dBW?dBW?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=-131.13dBw例题例题6IEEE无线局域网中无线局域网中5GHz无线业务必须发射无线业务必须发射200mW(23dBm)或者更少或者更少的功率，假设在一个没有墙壁的开放办公室，收发信机处于一的功率，假设在一个没有墙壁的开放办公室，收发信机处于一个楼层个楼层54Mb/s业务获得误比特率所需的业务获得误比特率所需的 ，，噪声密度为噪声密度为-164dBm/Hz，问，问54Mb/s业务可达到的最大覆盖范围为业务可达到的最大覆盖范围为多大？多大？n解：已知：解：已知：Pt=200mW(23dBm)，， ，， ，，因为没有墙壁且在一个楼层，故因为没有墙壁且在一个楼层，故 ，，由由 可得：可得：解得解得 r=17.78m 例题例题7n某公司想在两栋楼之间建一个某公司想在两栋楼之间建一个4GHz4GHz的微波链路，的微波链路，楼高分别为楼高分别为100m100m和和50m50m，相距，相距3km3km。

在视距内和在视距内和两栋楼中途有一栋高两栋楼中途有一栋高70m70m的楼房，试问能不能的楼房，试问能不能在两栋楼之间视距传输？在两栋楼之间视距传输？n地球凸起高度为：地球凸起高度为：n有几何关系可知有几何关系可知:n自由空间余隙自由空间余隙h0h1H3h2he例题例题8n已知一个正交调幅系统采用已知一个正交调幅系统采用16QAM调制，带宽为调制，带宽为2400Hz,滚滚降系数降系数 试求每路所采用的电平数、调制速率（符试求每路所采用的电平数、调制速率（符号速率）、总比特率和频带利用率号速率）、总比特率和频带利用率n解：解：n每路所采用的电平数每路所采用的电平数n每路的调制速率每路的调制速率n总的比特率总的比特率n频带利用率频带利用率例题例题9n对于对于OFDM发送和接收结构图中，解释下列问题：发送和接收结构图中，解释下列问题：（（1）子载波的间隔如何选取？为什么？）子载波的间隔如何选取？为什么？（（2）各子信道间的正交调制通过什么方法来实现？）各子信道间的正交调制通过什么方法来实现？（（3））OFDM系统与单载波系统相比较存在哪些主要缺点？系统与单载波系统相比较存在哪些主要缺点？ 答：答：（（1））若子信道的码元速率为若子信道的码元速率为1/Ts，，子载波的间隔子载波的间隔 ；避免码间干扰。

避免码间干扰另外若频谱允许重叠，提高频带效率另外若频谱允许重叠，提高频带效率 2）快速（离散）傅里叶反变换和快速（离散）傅里叶变换快速（离散）傅里叶反变换和快速（离散）傅里叶变换3）易受频率偏差的影响；存在较高的峰值平均功率易受频率偏差的影响；存在较高的峰值平均功率例题例题10n直接序列扩频系统，信息速率为直接序列扩频系统，信息速率为9.6kb/s9.6kb/s，扩频带宽为，扩频带宽为1.2288MHz1.2288MHz，若，若要求要求进进入基入基带带解解调调器的最小器的最小输输出信噪比出信噪比 (S／N)out =11dB问：（（1 1））扩频增益多少扩频增益多少dBdB？（？（2 2））系系统统的的输输入信噪比入信噪比(S(S／／N)in?N)in?解：(1)扩频增益扩频增益(2)S／N)in ＝(S／N)out -Gp＝11-21.1=-10.1(dB)。