北京交通大学无线通信第三章

第三章无线电信号传输: Large - Scale Path Loss3．1．引言（Introduction to Radio Wave Propagation）移动通信信道与有线信道有着很大差别。

（1）信号路径衰耗。

（2）反射，衍射等过程。

（3）多径叠加。

（衰落深度可达30~40dB）（4）发射机与接收机的相对运动。

上述因素使得无线通信受到很大的限制。

尽管在移动通讯中信号传播是非常复杂的，但其物理过程只有三类：（1）反射，（2）衍射和（3）散射。

由于信号传播中可能经历上述三个过程，接收信号一般地讲是一个多径信号。

随着发射机和接收机距离的增大，接收信号的损耗是十分明显的。

这种信号损失表现为在某一小区域内接收信号平均值的下降。

预测这种信号平均值下降的模型叫做Large - Scale 模型。

而由于多径信号相干叠加引起的衰落称之为Small-Scale 模型. 其预测模型称为Small-Scale 模型或Fading 模型。

图3-1 描绘了Large - Scale 和Small - Scale 衰落信号。

图中迅速起伏的线标志信号的Small scale,而中心线标志其平均值。

该值的衰减模型称为Large- Scale模型，它是本章讨论的重点。

图3-1. 接收信号随距离衰落的轮廓图3．2．天线在无线通讯中电磁波信号是靠天线发射和接收的。

天线的尺度应大于波长的十分之一。

否则，发射效率极低。

本节，我们主要讨论天线的方向增益。

首先对BS发射天线进行分析。

一般地讲，天线的辐射能量P是由一个面t积分来确定的：t P =⎰st ds G ),(ϕθ⎰=st d d r G ϕθθϕθsin ),(21 （3-1）式中： S 为一个球表面（如图3-2所示） 2*1)Re(21θϕθE Z H E G ot == （3-2）图3-2 积分球面0Z =377Ω 是自由空间的固有阻抗。

如果天线的辐射是各向同性的， 则214/r P G t iso π=（3-3）如果辐射是非各向同性的， 则天线增益t g 由下列公式定义214/r g P G t t gain π=（3-4）在MS 端天线的接收功率可表达为：e gain r A G P α= （3-5）其中α为与MS 环境有关的衰减因子，A e 为有效孔径并表达为：A e =πλ42r g （3-6）式中：r g 为接收环境增益。

学校代码：10004 密级：公开北京交通大学硕士学位论文基于透镜天线阵列的无网格信道估计及空分复用策略研究Lens Antenna Array-based Off-grid Channel Estimation and Anti-interference Research作者姓名：张伊慧学号：17120174导师姓名：霍炎职称：教授学位类别：工学学位级别：硕士学科专业：通信与信息系统研究方向：宽带移动无线通信北京交通大学2020年6月致谢雁过无痕，岁月无声，不知不觉，我即将完成硕士学业。

三年过去，感触良多，有过欢乐，有过泪水。

在这三年的硕士生涯中，我收获的不止是丰厚的专业知识，更是一段宝贵的人生经历。

在此论文即将完稿之际，我谨向硕士期间给予我帮助的人们，表示深深的感谢！首先，我要向我的导师霍炎教授致以最崇高的敬意和最诚挚的感谢，是霍炎老师给了我在交大攻读硕士的机会。

霍老师有着严谨的治学态度以及不知疲倦的工作热情，同时一心为学生着想。

在整个硕士求学期间，霍老师是我科研之路的启明灯，是我学术研究的领路人，因为霍老师这些年的耐心负责、不抛弃不放弃，我才能顺利完成硕士学业，霍老师给予我的关怀、包容、帮助和指导，使我一生难以忘怀。

霍老师宽阔的胸怀，高尚的师德，正直的人品和谦和的为人处世方式让我铭记在心，再次感谢霍老师在学习和生活中给予我的帮助！其次，我要感谢实验室的荆涛老师，卢燕飞老师以及德克萨斯基督教大学的马利然老师，感谢各位老师在科研工作中给予我的指导和帮助！我要感谢树华实验室的范新博士，高青鹤博士，李慧博士和温营坤博士，几位博士对我科研路上遇到的困难都给予了耐心的解答和指导！同时，我要感谢一直以来与我朝夕相处、互相扶持的安茜雯同学，陪我走完艰辛的科研之路！感谢樊晶晶同学给我带来的快乐，让我在遇到困难时能够保持乐观的心态，感谢树华无线感知实验室的每一位同学，是你们让我的生活充满欢乐！感谢我的室友王紫沁同学和徐媛媛同学，谢谢你们三年的真诚陪伴与无微不至的关怀！衷心的感谢我的父母，因为他们的支持与理解，我才能专心完成硕士学业！衷心的感谢所有关心、支持和帮助过我而又不能一一列举的人们！感谢国家自然科学基金面上项目（No.61871023）和中央高校基本科研业务费项目（2019YJS010）对我的研究工作的支持和资助。

北交无线通信课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握无线通信的基本概念、原理和技术，理解无线通信系统的组成和运作方式。

2. 使学生了解我国在无线通信领域的发展现状和趋势，认识无线通信在现代通信技术中的重要性。

3. 帮助学生掌握无线通信中的关键参数，如信号传输速率、误码率、频段等，并能够运用相关知识分析实际问题。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际无线通信问题的能力。

2. 提高学生的实验操作能力，能够独立完成无线通信相关实验，如搭建简单的无线通信系统。

3. 培养学生的团队协作能力，通过小组合作完成课程项目。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对无线通信技术的兴趣，培养其探索精神和创新意识。

2. 增强学生的国家认同感，认识到我国在无线通信领域取得的成就，树立民族自豪感。

3. 培养学生关注社会发展、关注通信技术进步的责任感和使命感。

课程性质：本课程为专业基础课程，旨在让学生全面了解无线通信技术的基本知识和应用。

学生特点：学生已具备一定的电子技术和通信原理基础，具有较强的学习能力和实践操作能力。

教学要求：结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际应用能力。

在教学过程中，注重引导学生主动参与，培养其独立思考和解决问题的能力。

同时，关注学生的情感态度价值观培养，使其在学习专业知识的同时，形成良好的综合素质。

通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 无线通信概述：介绍无线通信的定义、发展历程、应用领域，使学生了解无线通信的基本概念及其在现代通信技术中的地位。

教学内容涉及教材第一章：无线通信概述。

2. 无线通信原理：讲解电磁波传播原理、无线信号调制解调技术、信道编码与解码等，使学生掌握无线通信的基本原理。

教学内容涉及教材第二章：无线通信原理。

3. 无线通信系统：分析无线通信系统的组成、结构、工作流程，以及各类无线通信标准和技术，如GSM、CDMA、WLAN、4G/5G等。

无线通信基础_北京交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.以下属于方向性信道模型的是参考答案:WINNER模型2.QPSK调制在AWGN信道下采用相干解调，误比特率为10的负五次方，需要的信噪比为参考答案:9.6dB3.一般而言，信道中较多的多径分量会导致MIMO容量的下降。

参考答案:错误4.一般而言，信道的遍历容量小于中断容量。

参考答案:错误5.衰落信道的容量是一个确定的值。

参考答案:错误6.当信道矩阵满秩，且各特征值的模相等时，注水容量取得最大。

参考答案:正确7.MIMO能在不增加频率资源和发射功率情况下，极大地提高传输速率和可靠性。

参考答案:正确8.大规模MIMO技术采用超过100根天线，是4G核心技术之一。

参考答案:错误9.正交-空时分组码码字间具有正交性。

参考答案:正确10.H-BLAST可以获得分集增益。

参考答案:错误11.空分复用的目的是提高传输可靠性。

参考答案:错误12.波束赋形技术仅在链路一端（一般在基站侧）采用多天线。

参考答案:正确13.注水容量小于功率平均分配时的容量。

参考答案:错误14.以下有关信道容量的论述，正确的是参考答案:发射天线和接收天线越多，信道容量越大_视距分量越弱，信道容量越大_散射体越丰富，信道容量越大15.以下属于波束赋形（beamforming，也称波速成形）技术的优点的包括参考答案:增大覆盖范围（相当于定向天线）_改善链路质量（减少了干扰）_增大容量（空分多址）16.卷积码通过删余的方式调整码率。

参考答案:正确17.空分复用是将一个高速数据流分为几个低速数据流，分别在不同的天线进行编码调制，然后发送。

参考答案:正确18.宏分集的作用是抗信道大尺度衰落。

参考答案:正确19.OFDM信号具有较低的峰均功率比。

参考答案:错误20.OFDM的带外辐射小。

参考答案:正确21.OFDM的子载波时域相互正交，在频域上相互不重叠。

参考答案:错误22.OFDM的数字实现方案中，在发射机进行逆离散傅里叶变换（IDFT），在接收机进行傅里叶变换（DFT）。

《无线通信基础》课程研究性学习手册实验三信道均衡姓名：学号：同组成员：指导教师：***时间：2015年6月一、实验任务：在本实验中，你需要在Labview 平台上利用线性最小二乘算法，实现线性均衡器的设计，以领会信道均衡器的基本思想。

此外，通过比较不同接收机误码率性能，你将感受到均衡技术对于抗多径信道的重要意义。

二、理论分析：经过多径传播到达接收机的信号，一般表示为()()()e z t h x t d ττττ=-⎰ （1）其中， ()e h τ为基带的频率选择性信道。

则调制解调器间的等价基带信道为()()*()*()e tx rx h t g t g t τ=，其中，()tx g t ()rx g t 为匹配滤波器组。

ℎ[n]为数字基带等价信道即[]()h n h nT =，其中T 为符号周期，则[][][][][0][][][][] 0,1,...mm y n h m s n m v n h s n h m s n m v n m L ≠=-+=+-+=∑∑(2)其中，0[][]m s n m h m ≠-∑表示符号间干扰;当()h t 为奈奎斯特脉冲时该项为0,即解调器输入信号无符号间干扰。

均衡器()f t 满足()*()()e d h t f t t t δ=-，即均衡器可补偿信道的影响，使得()()*()*()*()e tx rx h t g t g t f t τ=保持奈奎斯特滤波器特征，消除了符号间干扰,如下图1所示。

均衡器参数是由具体信道参数决定的，一般可采用直接估计均衡器参数，和根据估计的信道参数间接估计均衡器参数两种方式完成均衡器的设计。

在本实验中，均衡器间接估计算法已经给出，直接估计算法需要自己完成。

图 1 信道均衡2.1 最小线性二乘本实验所需完成的信道估计和信道均衡都是基于最小二乘法的，下面简单介绍一下该方法的原理。

A 是N M ⨯的列满秩矩阵(N M >),b 是1N ⨯维的矢量，x 是1N ⨯未知的矢量。