移动通信原理习题答案5章.docx

1、移动通信原理习题答案5章Chapter 11为什么寻呼系统需要提供较低的数据传输速率？较低的数据速率如何实现更好的覆盖？答：寻呼系统用来提供高度可靠地覆盖，甚至包括建筑物内部。而建筑物能削弱无线信号20-30dB。因此我们希望在信号传输过程中提高信噪比。发射功率是一定的，因此提高信噪比要求降低接收端的噪声电平， 因为噪声电平和射频带宽成正比， 因此提高信噪比必然要求我们减小射频带宽，射频带宽的减小导致较低的数据传输速率。寻呼机的接收信噪比随着寻呼机与基站距离的增加而减小。 若将寻呼系统的覆盖范围用寻呼机正确接收所需的最低信噪比门限来表示， 那么为了得到更好的覆盖， 可以通过降低噪声功率来使得信

2、噪比满足门限限制，即降低频带宽度（使得速率降低） 。2、假设蜂窝电话使用容量为 1安培小时的电池。假设蜂窝电话在空闲时耗电 35mA，通话时耗电250mA。如果用户一直开机，并且每天通话 3分钟，那么这个电池能用多久？每天通话6小时呢？该电池最多能通话多久。答：每天通话三分钟，则每天耗电：35* （ 24-3/60）+250*3/60=850.75mAh，故可用 1000/850.75=1.175 天=28.21 小时每天通话6小时，则每天耗电：35*18+250*6=2130mAh1000mAh ，故一天不能通话 6小时， 最长通话时间为：1000/250=4小时。移动通信原理习题Chapt

3、er 32、一个FDD蜂窝电话系统分配有 24MH乙总带宽，并使用两个30kHz信道来提供全双工语音 和控制信道。设每个小区电话用户的业务量为 0.1 Erla ng 。假设使用Erla ng B公式。（a） 计算在4小区复用系统中每个小区的信道数。（b） 设每个小区的信道能够达到 90%的利用度（也就是说总有 90%的信道在被用户使用）, 计算当每个基站使用全向天线时，每个小区所支持的最大用户数目。（c） 如果按照（b）所计算出来的最大用户数同时发起呼叫，计算该系统的阻塞率。（d ）如果用每个新校区使用 120裂向来代替原基站的全向天线。在到达与（ c）中相同的阻塞率时，每个小区所能支持的用

4、户总数是多少。（e） 如果每个小区覆盖 5kmf,在使用全向基站天线时，一个 50km 50km的城区环境可以支持多少个用户。（f） 如果每个小区覆盖 5km，在使用120扇区天线时，一个 50km 50km的城区环境可 以支持多少个用户。答：（a） 总信道数： 24MHz 400信道2 汉 30kHz每个小区信道数：400/4 =100信道每小区（b） 每个小区的信道能够达到 90%的利用度，即总话务量 A = uAu二90 Erlang=u = A/A, =90 /0.仁900用户每小区（c） 查图 3.6（p.54），当 A =90 Erlang，C=100信道时，GOS = 0.03。

5、（d） 每个扇区信道数为：100/3 33信道每扇区，GOS = O.O3，查图3.6得，每个扇区的话务量为A 25 Erlang，丄=A/代=25/0.1 =250用户每扇区。每小区用户数为，uc =3比=750用户每小区。50 x 50（e） 小区数：Ncell 500 cells，用户数：u 二 Ncell 900 二 450000 用户。5（f） 用户数：u = Nceii 750 =375000 用户。3、假设在只含有一个基站的移动无线系统中，每个用户平均每小时呼叫 3次，每次呼叫平均持续5分钟。（a） 每个用户的话务量强度？（b） 如果系统阻塞率为 1%且只有1个信道可用，计算系统

6、的用户数。（c） 如果系统阻塞率为 1%且有5个信道可用，计算系统的用户数。（d） 如果系统中的用户数突然增大到 （c）的结果的两倍，计算此时的系统阻塞率。试问这 样的性能能否被接受？给出相应的证明。答：(a) 每个用户的话务量强度： Au二 H = 3 5/60 =0.25 Erlang(b)根据Erlang B公式，当C =1，阻塞率GOS = 0.01时，有ACGOS = C!k 0.01= A = 0.01C Ak 1 + A心订系统能够容纳的用户数为： A/Au =0.01/ 0.25 =0.04用户，由于一个信道总能容纳一个用户，故系统的用户数为 1。(c)根据 Erlang B

7、表，可得当 GOS = 0.01，C = 5时，A =1.37,所以系统能够容纳的用户数为： A/代=1.37/0.25 =5.48用户，故系统的用户数为 5。(d) 系统中的用户数突增到 10,提供的信道数仍为 5，系统中的话务量强度： A=10，H =10 0.25 =2.5 Erlang，由Erlang B表，可得：系统的阻塞率为 0.0697 ;通常情况2河下的GOS是可以接受的，此时系统的阻塞率为 6.97%，这样的性能是不能容忍的。4、美国的AMPS系统使用800MHz内的50MHz频率，共有832个信道，其中42个作为信令 信道。前向信道频率比反向信道频率大 45MHz(a) A

8、MPS系统是单工的、半双工的、还是双工的？每个信道带宽多少？如何在基站和用 户之间分配？(b) 假设一个基站在信道 352上发送控制信令， 频率为880.560MHz。贝U信道352上的用户 发射频率是多少？(c)AMPS信道在A组和B组载频间平均分配，计算各自的控制信道数和话音信道数。(d)假设你是一个7小区复用蜂窝系统的总工程师，要求在系统中平均为分布的用户设计一个信道分配策略。目前每个小区有 3个控制信道(利用120裂向)，计算为每个控制信道分配的话音信道数。(e) 对于理想的大小一致的六边形蜂窝小区的系统结构， 7小区复用时两个最近的同频小 区距离是多少？ 4小区复用呢？答：(a)全双

9、工。每个信道带宽：50 10 /832 =60KHz60KHz的全双工信道分为前向（基站到用户）信道和反向（用户到基站）信道，各30KHz , 前者比后者频率高45MHz。（b） 880.560 - 45 = 835.560MHz（c） 总信道数832，控制信道数42,所以话音信道数为 832-40=790,则每组控制信道数 42/2=21，话音信道数790/2=395。（d） 参考例 3.3（ p.50）（e） 根据同信道复用比（co-channel reuse ratio）的定义可得对于六边形蜂窝： Q = P = . 3N ，R故对于N=7小区，D=4.58R，其中R为小区半径；对于N=

10、4小区，D=3.46R5、一个特定的区域被84个小区、簇大小为N的蜂窝无线系统覆盖，此系统可用的信道数为300。用户均匀分布，为每个用户提供的话务量为 0.04Erlang。假设阻塞呼叫被清除，阻塞率为Fb =1%。（a） 在簇大小N=4寸，计算每个小区所承载的最大话务量。当 N=7,12时呢？（b） 当阻塞率为1%簇大小N=4寸，计算系统所支持的最大用户数。当 N=7,12 时呢？答：（1）每个小区平均信道数为：300/4=75查表 C=75,p=1%|A=60Erlang ,同理可得当 N=7,12时A勺为 31Erlang,17Erlang。（2）最大用户数为 84*A/Au=12600

11、0,65100,35700。移动通信原理习题答案Chapter 41、发射机的工作频率是 50W假设接收机距发射机10km载频为6GHz,且为自由空间传播。令 Gt = 1 , Gr =1 oa） 求接收机的功率。b） 接收机天线的电场幅度。c） 假设接收机天线具有纯实数阻抗 50 ,且与接收机匹配，求用于接收机输入的 rms电压（均方根电压，即有效电压）。答：霁 2=7.9 10,2W 一 -81dBm（4兀）（10k） （6G ）c) Vr = . P Rant = - 7.9 10J2 50 ： 2 10V2、( a)在路径损耗分析中，解释双线地面模型的优点和缺点。(b)在下列情况下，双

12、线模型是否可以应用，解释原因。ht =35m,hr = 3m, d = 250mht = 30m, hr =1.5m,d = 450m(c)当蜂窝系统使用非常大的小区时，考虑双线传播模型提供的大尺度路径损耗的情况。答：(a)优点：双线地面模型不仅考虑了直接路径，而且考虑了发射机和接收机之间的地面反 射路径。缺点：未考虑发射机和接收机之间的地形、建筑物、植被等因素。(b) 般地，当满足 d 10(ht hr)时，可认为dL (ht hr)，此时可以应用双线模型。当 ht =35m,hr =3m,d =250m 时，d : 10( hr) =380m，不能应用双线模型。当 ht =30m, hr

13、=1.5m,d =450m 时，d 10(ht hr)=315m，可以应用双线模型。(c)当蜂窝系统使用非常大的小区时，采用双线传播模型，认为接收功率随距离增大呈 4次方衰减，这比自由空间中的损耗要快得多， 此时对于较大的d值，接收功率和路径损耗与频率无关。3、如果R =10W，Gt =10dB，Gr =3dB，L =1dB，频率为900MHz计算下图中刃形地形的接收功率。比较如果阻挡体不存在时理论上的自由空间接收功率。在这种情况下，由 绕射引起的损耗为多少？* 3 km x 2 km答：先计算自由空间中接收机的接收功率Gt =10dB=10, Gr =3dB=2，L =1dB 1.2591

14、2PGG 2 10 10 2 ()2P = t 七 2 r 2 = 2 2 3 4.47 10 二53.5dBm4 二 d L 4 二 5k 1.259画出等效刃形绕射模型:如图，W是555Gd = 20log 41.4dBmI v丿故绕射引起的损耗为 Ross =41.4dBm，刃形地形的接收功率为P y P - Ross - -53.5 - 45.4 - -94.9 dBm4、假设在建筑物内进行局部平均信号强度的测试，发下测试数据呈对数正态分布，其均值符合距离的指数函数。 假设均值功率定律为 Rr d =d”.5。如果距发射机d0=1m处的接收信号为1mW，并且接收距离10m处,10%的测

15、试高于-25dB，求解距离d =10m处路径损 耗模型的标准差匚。答：路径损耗指数 n = -3.5，以d。=1m处的接收信号功率为参考， 1 plP (d )=Pr(d0 )+10nlog (dBm )= 0-35log(10)(dBm )=-35dBm 2。丿-25 35 =10%= 二他- 7.75dB CT CTChapter 51确定从一个静态发射机接收到的最大和最小频谱频率，该发射机的中心频率为1950.000000MHz。假设接收机的移动速度为 (a)1km/h ; (b)5km/h ；c)100km/h ；d)1000km/h。答：多普勒频移，最大和最小频率分别出现在接收机朝向和远离发射机运动的情况。信号波长：c 3 108a _ 0.154mf 1950 106多普勒频移：v v vfd COST = fd max ； - fdmaxv =1km/h=0.278m/s时，fdma1-8Hz，则最大和最小频谱频率为:fmax 二 f fdmax = 1950MHz 1.8Hz = 195