无线通信基础期中考试(答案)

无线通信基本(熊磊)-期中考试1. 简述无线通信面临的挑战（5分）更高的传播速率规定、恶劣的传播环境、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. 接受机涉及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，求接受机的噪声系数。（8分）提示：将等效噪声温度转换为噪声系数（线性值）解：F1 = 2dB = 1.58 G1 = 1/F1 = 0.63 G2 = 10dB = 10 F2 = 1+580/290 = 3 F3 = 1+200/290 = 1.69接受机噪声系数：Feq = F1 + ( F2-1)/G1 + ( F3-1)/G1G2 =1.58+ 2/0.63 +0.69/(0.63*10) = 1.58+3.17+0.11 = 4.86Feq =10*log10(4.86) = 6.87dB4. 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（有关系数门限0.9）和相干时间；2）GSM-R系统带宽为200kHz，数据传播速率为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，与否需要均衡；3）在进行信道估计后，可以对多少个bit进行均衡解决？（25分）TU6 模型途径相对时延ns相对功率dB10-3220003500-241600-652300-865000-10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)= 0.677sRMS时延扩展1.068s信道相干带宽=18.7kHzv=250km/h=69.44m/s, f=930MHZ多普勒频移相干时间2)由于GSM-R系统带宽为200kHz，不小于信道相干带宽18.7kHz，因此信道为频率选择性衰落，需要均衡。由于数据传播速率R=271kbps，信号周期，则信号周期不不小于相干时间，因此是慢衰落。3），在进行均衡时，每发送一种训练序列，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2.5 GHz，符号速率为20Mbps。接受机距发射机1000m，断点（break point）距发射机100m，损耗指数n=3.5，接受机噪声系数为9dB，发射天线和接受天线增益分别为5dB和3dB，发射天线和接受天线馈线损耗均为1dB，系统能接受的最差状况下的误比特率为10-4。（不考虑干扰，只考虑白噪声和衰落）（25分）1）计算最差状况下时的信噪比；（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 = 20 Mbps断点距离：dbreak = 100m损耗指数：n = 3.5收发距离：d = 1000m接受机噪声系数：F = 9dB发射天线增益：Gt = 5dB接受天线增益：Gr = 3dB收发收天线馈线损耗均为：La = 1dB容许的误比特率（BER）：pb = 10-41)相干BPSK容许的误比特率（BER）：pb = 10-4，看图得，所需的信噪比为Eb/N0 =8.4 dB2）中断概率Pout = 1 exp(1/M) = 0.01，则衰落余量M = 99.5 = 19.98 dB= 20 dB3)已知290K时的热噪声功率谱密度为-174dBm/Hz，加上接受机噪声系数F，得噪声功率谱密度N0 = -174+9 = -165dBm/Hz。由信噪比Eb/N0 =8.4 dB，可得Eb= -165+ 8.4 = -156.6dBm，接受功率为Pr = Eb* db= -156.6dBm+10*log10(20*106)= -156.6+63 = -93.6dBm从dbreak =100m到d=1000m距离上的途径损耗：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途径损耗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= 35.8dBm7. （15,11）循环码，生成多项式为g(x)=x4+x+11）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=13）Eb/N0 = 10dB=10未编码的误比特率编码后R=11/15Ec/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