无线通信基础期中考试答案.docx

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无线通信基础期中考试答案

线通信基础期中考试（答案）

无线通信基础（熊磊）-期中考试

1.简述无线通信面临的挑战（5分）

更高的传输速率要求、恶劣的传输环境、有限的频谱资源、网络建设成本、低发射功率（节能、环保）

2.简述电波传播的5种机制（5分）

直射、散射、绕射、反射、透射

3.接收机包括3部分:

1）天线和馈线，损耗为2dB；2）低噪声放大器，等效噪声温度为580K，增益为10dB；3）混频器，等效噪声温度为200K，求接收机的噪声系数。

（8分）

提示：

将等效噪声温度转换为噪声系数（线性值）

解：

F1=2dB=1.58G1=1/F1=0.63

G2=10dB=10F2=1+580/290=3

F3=1+200/290=1.69

接收机噪声系数：

Feq=F1+（F2-1）/G1+（F3-1）/G1G2=1.58+2/0.63+0.69/（0.63*10）=1.58+3.17+0.11=4.86

Feq=10*log10（4.86）=6.87dB

4.高速铁路的GSM-R系统，下行频率930MHz，移动速度250km/h，信道模型为TU6径模型：

1）计算信道的相干带宽（相关系数门限0.9）和相干时间；

2）GSM-R系统带宽为200kHz，数据传输速率为271kbps，则信道为频率选择性还是平坦衰落，是快衰落还是慢衰落，是否需要均衡；

3）在进行信道估计后，可以对多少个bit进行均衡处理？

（25分）

TU6模型

路径

相对时延ns

相对功率dB

1

0

-3

2

200

0

3

500

-2

4

1600

-6

5

2300

-8

6

5000

-10

解：

1）

平均附加时延

=（0.5*0+1*0.2+0.6*0.5+0.25*1.6+0.16*2.3+0.1*5）/（0.5+1+0.6+0.25+0.16+0.1）=0.677μs

RMS时延扩展

1.068μs

信道相干带宽=18.7kHz

v=250km/h=69.44m/s,f=930MHZ

多普勒频移

相干时间

2）

因为GSM-R系统带宽为200kHz，大于信道相干带宽18.7kHz，所以信道为频率选择性衰落，需要均衡。

因为数据传输速率R=271kbps，信号周期，

则信号周期小于相干时间，所以是慢衰落。

3）

，在进行均衡时，每发送一个训练序列，可发送数据个数为286。

5.画出（2,1,5）卷积码的编码器，生成式为23和35（八进制）。

该卷积码有多少个状态节点。

（7分）

解：

状态数25-1=16（2分）

生成式g1=10011

生成式g2=11101（2分）

（3分）

6.某系统采用BPSK调制，相干解调，载频为2.5GHz，符号速率为20Mbps。

接收机距发射机1000m，断点（breakpoint）距发射机100m，损耗指数n=3.5，接收机噪声系数为9dB，发射天线和接收天线增益分别为5dB和3dB，发射天线和接收天线馈线损耗均为1dB，系统能接受的最差情况下的误比特率为10-4。

（不考虑干扰，只考虑白噪声和衰落）（25分）

1）计算最差情况下时的信噪比；（答案：

SNR=8.4dB）

2）信道为平坦Rayleigh衰落，中断概率为0.01，求衰落余量；（答案：

20dB）

3）求最小发射功率。

解：

符号速率：

db=20Mbps

断点距离：

dbreak=100m

损耗指数：

n=3.5

收发距离：

d=1000m

接收机噪声系数：

F=9dB

发射天线增益：

Gt=5dB

接收天线增益：

Gr=3dB

收发收天线馈线损耗均为：

La=1dB

允许的误比特率（BER）：

pb=10-4

1）

相干BPSK允许的误比特率（BER）：

pb=10-4，

看图得，所需的信噪比为Eb/N0=8.4dB

2）

中断概率Pout=1–exp（1/M）=0.01，则衰落余量M=99.5=19.98dB=20dB

3）

已知290K时的热噪声功率谱密度为-174dBm/Hz，加上接收机噪声系数F，

得噪声功率谱密度N0=-174+9=-165dBm/Hz。

由信噪比Eb/N0=8.4dB，可得Eb=-165+8.4=-156.6dBm，

接收功率为Pr=Eb*db=-156.6dBm+10*log10（20*106）=-156.6+63=-93.6dBm

从dbreak=100m到d=1000m距离上的路径损耗：

L1=10*n*log10（d/dbreak）=35dB

断点dbreak=100m距发射天线（自由空间）

L2=32.45+20*log10（d|km）+20*log10（f|MHz）=32.45+20*log10（0.1）+20*log10（2.5*103）=80.4dB

路径损耗L=L1+L2=35+80.4=115.4dB

发射功率Pt=Pr-Gt-Gr+L+2*La+M=-93.6-5-3+115.4+2+20=35.8dBm

7.（15,11）循环码，生成多项式为g（x）=x4+x+1

1）设计编码器；

2）该码的最小汉明距离为3，能纠几位错？

3）采用BPSK调制，相干解调，当Eb/N0=10dB时，计算未编码时的误比特率和采用编码后的误码率。

（25分）

解：

1）

2）由最小汉明距离为3>=2*t+1，得纠错位数为t=1

3）

Eb/N0=10dB=10

未编码的误比特率

编码后

R=11/15

Ec/N0=7.3=8.65dB

没有错的概率

错误1个bit的概率（此时可以纠错）

错误2个及以上的概率