河南城建学院(无线通信部分习题答案)必考点!!!

减小区群大小N 能增大系统容量
v f d f c cos f dmax cos c v 其中，f d max f c 表示多普勒频移最大值。 Δd c γ A
S
结论： 结论：
l
v
γ B
1）0< 时，f d 0，接近发射机的方向运动 ( ,接收频率上升); 2 2) > 时，f d 0，远离发射机的方向运动 ( ,接收频率下降); 2 3)v f d ，运动速度越快，频移越严重；
2、控制信道数
1000 20 25 2
3、每个小区中的话音信道数
600－20 64 9
例2：一个蜂窝系统中有1001个用于处理通信业务的可用信道， 设小区的面积为6km2，整个系统的面积为2100km2。 1. N=7，计算系统容量； 2. N=4，覆盖整个区域，需要将该区群覆盖多少次？计算系统 容量；
4-3 某蜂窝通信系统所容许的S/I值为18dB，测量所得的路径
损耗因子为4。（1）求全向天线、120度扇区、60度扇区三种 情况下区群大小N的最佳值；（2）解释采用扇区划分后如何 提高系统容量。
例1：某蜂窝系统的总带宽为30MHz，采用两个25kHz的信道组 成全双工语音和控制信道，系统采用9小区复用方式，并将总带 宽中的1MHz分给控制信道。 1.计算总的可用信道数； 2.确定控制信道数； 3.确定每个小区中的语音信道数； 解： 30000 1、可用信道总数 600 25 2
Pr (100m)(dBm) 10 lg Pr (100 m ) 10 lg(3.5 103mW /1mW ) 24.6 dBm
10km处的 d 2 100 接收功率为 Pr (10km) Pr (100m) ( 0 ) Pr (100m)(dBm) 20 lg 64.6 dBm.
超帧
1 复帧 =26TDMA 帧（ 120ms ）
1 复帧 =51TDMA 帧（ 3060/13ms ） 24 25 0 1 49 50
复帧
0
1
1TDMA 帧 =8 时隙（ 120/26=4.615ms ）
帧
0
1
2
3
4
5
6
7
1 时隙 =156.25 比特持续期（ 15/26=0.557ms ）
复帧:复帧由若干个TDMA帧构成，其结构有两种: 一种是26帧的复帧，包括26个TDMA帧，持续时长120ms,主要用 于业务信息的传输，也称作业务复帧; 另一种是由51帧组成的复帧，这种复帧长235.37ms，专用于传 输控制信息，也称作控制复帧。 超帧:由51个业务复帧或26个控制复帧均可组成一个超帧，超帧 的周期为26*51=1326个TDMA帧，超帧长为6.12s。（两种超帧长 度相同） 超高帧:由2048个超帧组成一个超高帧。超高帧时间长度为:3.5 小时。
数为
25 MHz 125 200 kHz
又由于每一无线信道能支持8个语音信道，即可同时支持8 个用户，所以GSM系统能够同时容纳的用户数为
125个载波
0.2MHz 0.2MHz 25MHz
N=125×8=1000
实例：GSM系统
上行：890MHz～915MHz
下行：935MHz～
960MHz 收、发频率间隔为45MHz。

c 1 / 6m f 4h h 4 40 3 d t r 2880m 1/ 6
距离为1km时，路径损耗为
Gt Gr 2 Pt PL( dB ) 10 lg 10 lg 2 2 Pr ( 4 π ) d
20 lg d 20 lg 97.5dB 4π
PG t t Pr Ae PG t t Gr 2 4 d 4 d
2 2.4 大尺度路径损耗与阴影衰落
•
补充1：有一室内无线局域网，载波频率900MHz，小区半径10m， 使用单位增益天线。在自由空间路径损耗模型下，若要求小区内所有终 端的最小接收功率为10µW，则发射功率应该是多大？若工作频率换为 5GHz，相应的所需发射功率又为多少？
解： Gt Gr 1, c 1 m, d 10 m, Pr 10 W.
fc 3 Gt Gr 当频率为 5 GHz, 0.06 m. 则 P t 43.9 W 16.42 dBW.
2 P 4 d 2 r 4 d ) 1.42W 1.52dBW P ( t Friis：P P G G t t 1.45W 1.61 dBW. rr
知dTX=200 m, hTX=20 m, dRX=50 m, hRX=1.5 m, hobs=40 m，无 线通信系统的工作频率为900 MHz。（11.7） 解： Fresnel参数νF的表达式为
2d TX d RX d TX d RX
F d
hobs hTX hobs hRX d arctan arctan d d TX RX 40 20 40 1.5 arctan arctan 0.76 200 50
距离为3km时，路径损耗为
Pt ht2 hr2 PL(dB) 10 lg 10 lg Gt Gr 4 40 lg d 20 lg ht 20 lg hr 97.5dB Pr d
距离为5km时，路径损耗为
PL(dB) 106.4Fra Baidu bibliotekB
2-10 计算单个刃形障碍物阻挡情况下的Fresnel参数νF。 已
• 作业： • 有一室内无线局域网，载波频率900MHz，小区半径
10m，使用单位增益天线。在自由空间路径损耗模型下， 若要求小区内所有终端的最小接收功率为10µW，则发 射功率应该是多大？若工作频率换为5GHz，相应的所 需发射功率又为多少？
• P73-74 2-7、2-8
自由空间中距发射机d处天线的接收功率为：
频移为0 Hz：接收机运动方向与发射机发射信号方向成直角 频移为f d max：接收机朝着发射机发射信号的方向运动 频移为－f d max：接收机背着发射机发射信号的方向运动 0.5f d max ：接收机运动方向与发射机发射信号方向成60°夹角
作业
P161 4-1
4-2 采用全向天线的蜂窝通信系统，将半径为R=1Km的原小区分 裂为半径为R/2的小小区，且不论小区大小每个基站均分配60个信 道。整个地理覆盖区域为4*4Km2，路径损耗指数为3。（1）分裂 前后的基站发射功率如何变化？（2）估计分裂前后的系统容量； （3）画图说明在原小区中如何设置新小小区，才能在分裂后继续 使用原小区基站。
不可以使用双线模型 2) d 2 4ht hr 4 30 1.5 180 600m 0.3m 所以，当电波的波长满足
0.3m 1m时可使用双线模型
2、假定发射机高度为40m，接收机高度为3m，信号频率为 1800MHz，单位增益天线，计算第一费涅尔区距离，并分别 求距离为1km, 3km,5km时的路径损耗。 解 第一费涅尔区距离为
2-8
：发射机和接收机均为单位增益天线，发射机的功率为50W，载 频为900MHz。 求自由空间中距离天线100m和10Km处的接收功率为 多少dBm？
解：
100m处的 接收功率为
c 3 108 0.33 m 8 f 9 10
Pr (100 m )
Gt Gr 2 0.332 P 50W 2 2 t 2 (4 ) d (4 3.14 100) 3.5 106 W 3.5 103 mW.
2d TX d RX d TX d RX
（2-2-23）
（2-2-24）
hobs hRX arctan d RX
2-13 对于一个无线通信系统，当发射机处于静止，接收 机处于运动状态时，试描述当接收信号的多普勒频移分别等 于0 Hz、f d max、－fd max、0.5fd max下时接收机相对发射机的运 动状态。
4)f d max 发生在接收机沿着收发机连线运动的情况，此时 0或180。
例3-4 GSM是一个前向链路占据25 MHz频谱带宽的TDMA/FDD 系统，该25 MHz 频谱带宽被分成若干带宽为200 kHz的无线信道。如 果一个无线信道支持8个语音信道，并且假设没有保护带宽，那么GSM 中能够同时容纳的用户数为多少？ 解：由于没有保护带宽，所以25 MHz频谱带宽提供的无线信道总
3、
P74
2-10
2-13
1、在下列情况下，双线模型是否可以应用，解释原因。 1）ht=35m, hr=3m, d=250m 2）ht=30m, hr=1.5m, d=600m 解： 自由空间传播属于微波 1)
d1 4ht hr 4 35 3 420
0.1m 1m
250m
d
10000
第二次作业：
1、在下列情况下，双线模型是否可以应用，解释原因。 1）ht=35m, hr=3m, d=250m
2）ht=30m, hr=1.5m, d=600m
2、假定发射机高度为40m，接收机高度为3m，信号频率为 1800MHz，单位增益天线，分别求距离为1km, 3km,5km时 的路径损耗，并计算第一费涅尔区距离。(2880m)
1 超高帧 =2048 超帧 =2715648TDMA 帧（ 3 小时 28 分 53 秒 760 毫秒）
超高帧
TCH SACCH/T FACCH
0
1
2
3
2044
2045
2046
2047 BCCH CCCH SDCCH
1 超帧 =1326TDMA 帧（ 6.12 秒） 0 0 1 2 1 3 47 48 24 49 25 50
F d
2d TX d RX d 15.49 11.7 d TX d RX
P43
Fresnel参数 νF的计算。
图2-15 刃形障碍物绕射损耗分析的几何关系图 Fresnel参数νF的表达式为 F d
hobs hTX 式中： d arctan d TX
远场距离df 计算公式：
df
2D
2

（D为天线的最大物理线性尺寸）
2-7 计算最大尺寸为1 m，工作频率为900 MHz的天线的远场 距离。（6 m）
2-8 如果发射机的发射功率为50 W，发射机与接收机均采用 单位增益天线，无线通信系统的工作频率为900 MHz，分别计 算在自由空间距发射天线100 m处和10 km处的接收功率，以 dBm为单位表示。
上行（移动台至基站） 45MHz 890MHz 915MHz 下行（基站至移动台） 935MHz 控制信道 25KHz 1000 1 2 1 2 1000 960MHz
1个时隙
控制信道 25KHz
GSM帧的类型分为：业务帧和控制帧；多 个帧可以构成复帧、超帧、超高帧。
具体结构如下： 帧:一个TDMA帧由载波的8个时隙构成， 1个时隙＝0.577ms(156.25bits)， 1帧长= 8个时隙=8*0.577ms =4.615ms。
解： K 1001
S小区 6km
2
S系统 2100km2
S系统 2100 1、N=7时，区群个数 M = =50 S区群 6 7 系统容量 C M K 50 1001 50050
S系统 2100 2、N=4时，区群个数 M = =87 S区群 6 4 系统容量 C M K 87 1001 87087