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 = 1.58 G1 = 1/F1 = 0.63
G2 = 10dB = 10 F2 = 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
解:
1)
平均附加时延b3bac4e41bd3203ca71aa76963bc86c5.png
=(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
2461e49c948b3c145948c95729807b91.png
信道相干带宽22e061916f9b65b7990d0b57283e5773.png
v=250km/h=69.44m/s, f=930MHZ
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多普勒频移2bfd9c6f6ff96573707dcea018a9d4dd.png
相干时间0cb4fdf5c758f4db68ac80bc8cbf6766.png
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50a21d1ea7c766b986c6b897981e7996.png
则信号周期小于相干时间,所以是慢衰落。
3)
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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。接收机距发射机1000m,断点(break point)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 = 20 Mbps
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 =8.4 dB
2)
中断概率Pout = 1 – exp(1/M) = 0.01,则衰落余量M = 99.5 = 19.98 dB= 20 dB
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 =8.4 dB,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5626aab1cbabaffda3e1261be157b986.png
编码后
R=11/15
6141f44d37640844361a8b3e54e24ecf.png
Ec/N0=7.3=8.65dB
word/media/image13.giff8ce8a742b9b79ab3673ec6a26c7b76a.png
word/media/image15.gif没有错的概率
错误1个bit的概率(此时可以纠错)
word/media/image16.gif错误2个及以上的概率
word/media/image17_1.png
本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/23a1209d3069a45177232f60ddccda38366be1e5.html
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