最新北京交通大学无线通信技术课后习题答案

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北京交通大学无线通信第二章

分层电解质结构

d-4定律

总透射系数
T T1T2 e j 1 1 2 e 2 j
一个直射波加一个反射波
h h PRX (d ) PTX GTX GRX TX 2RX d hTX 和hRX 分别是发收天线的高度
2
2 cos e 1 cos t
dபைடு நூலகம்d 2
d
F1 1 7 .3
d1d 2 fd
最小费涅尔区半径 F0=0.577F1 该半径（Fo）就是接收点能得到与自由空间传播相同的信号强度时所需要的最小菲涅尔椭球区的半径只要“最小”菲涅尔区不受阻挡，则可以认为是在自由空间传播。但是，如果收发两天线的连线与障碍物最高点之间的垂直距离（称为传播余隙HC）小于 Fo，则需要考虑障碍物绕射场的影响。
偶极子天线
且：d >> 以及d >> La
直射反射与透射绕射粗糙表面的散射系统的噪声和干扰系统的链路预算
抛物面天线
反射与透射

反射与透射

反射与透射

定义

反射：发射机发射的电磁波，照射到比载波波长大的平面物体，反射出来的电磁波再被无线通信接收机的天线接收。透射：空气中的电磁波照射到某一物体时，一部分能量的信号经反射、绕射或散射后在空气中传播，另一部分能量的信号会直接穿透该物体，在该物体的背面空气中传播。短波通信流星余际远距离传输室内接收
Pb d P1 d nN (d pi d ni )
i 1
N
无线信道传播机制

散射

粗糙表面的散射

直射反射与透射绕射粗糙表面的散射系统的噪声和干扰系统的链路预算

北交大无线通信课后题答案

对于相干BPSK：Eb/N0=44dB 对于相干FSK: Eb/N0=47dB 对于相干DPSK:Eb/N0=47dB 对于非相干FSK，由公式得，可得Eb/N0=50dB
可知要达到pb=10-5，则所需的信噪比为对于相干BPSK：Eb/N0=44dB，而N0=-167dBm/Hz，则 Eb=-167+44=-123dBm，由此可得接收功率为 Pr=Eb* Rb=-123dBm+10log(20*106)=-123+73=-50dBm 由接收功率Pr = Pt+Gt+Gr-L，可得发射功率 Pt=-50-30-30+150=40dBm
11.8
解：发送功率20W=43dBm，所以需要带外发射的衰落为43+50=93dBm。
对于BPSK调制（升余弦脉冲），没有带外分量，
（码率至少为R=B/(1+α)=1/(1+0.25)=741kbps）对于MSK调制，fTB=1.35，TB=1/R=1.35*10-6，带外功率衰减
带外发射的衰落为33dB。所以，采用BPSK更好。
Okumura计算出来。
7.5（a）
均方根时延扩展功率在时间上的积分平均时延
(b)
近似为
（c）两个不同的功率时延谱函数可以有相同的均方根时延扩展。
均方根时延扩展不足以描述功率时延谱函数。
问题1：不会计算均方根时延。问题2：计算均方根时延，积分范围取值出错，应为问题3：计算相干带宽的公式出错，部分同学用此公式计算
12.1 天线增益（指的是每个天线的增益）：Ga=30dB 路径损耗：LPL=150dB 接收机噪声系数：F=7dB 符号速率：Rs=20M symb/s 允许的误比特率（BER）：pb=10-5 1）噪声已知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-174+7=-167dBm/Hz。 2）解调各种解调方式误码率为：相干检测BPSK 相干检测FSK 差分检测BPSK 非相干检测FSK

北京交通大学无线通信第十一章

由于OFDM 信号由一系列相互独立的调制载波合成，根据中心极限定理，OFDM 的时域信号在N 比较大时是很接近于高斯分布的统计概率。

单载波多载波
f0 0
f1
f2
N> 20 时，分布就很接近高斯分布了。一般的OFDM 系统中，N 都可达几百以上。从理论上讲，OFDM 信号的峰值-平均值功率比的分布与高斯分布信号极为相似。调制星座大小，调制星座越大，峰值-平均值功率比就可能越大并行载波数N
…

OFDM的原理收发信机实现频率选择性信道信道估计峰值平均功率比载波间干扰自适应调制和容量多址多载波码分多址采用频域均衡的单载波调制
低复杂度收发机
d (0)
d (1)
f0
f0
(1) d (1) d
f1
f1
S (t )
f N 1
f N 1
( N 1) d
d ( N 1)
s
d (k )e j 2 kn / N
k 0
N 1
(n 1, 2,...., N )
奈奎斯特抽样
d (k ) D(n)e
n 0
N 1
j 2 nk / N
(k 1, 2,...., N )

OFDM的原理收发信机实现频率选择性信道信道估计峰值平均功率比载波间干扰自适应调制和容量多址多载波码分多址采用频域均衡的单载波调制
衰落的频率选择性（frequency selectivity）

频率选择（frequency selective）非频率选择（non-frequency selective or flat）

奥鹏北京交通大学考前练兵无线通信工程.doc

单选题1 •长波通信（包括长波以上）主要由（）传播，也可在地面与高空电离层之间形成的波导中传播，通信距离可达数千公里甚至上万公里。

A.天波B.地波C.空间波D.流星余迹答案：B2.短波通信也称高频通信，主要靠（）传播，可经电离层一次或数次反射，最远可传至上万公里。

A.天波B.地波C.空间波D.流星余迹答案：A3•超短波VHF频段的频率范围为（）。

A.3〜30MHzB.30~300MHC.300~3000MHzD.300~3000kHz答案：B4.属于四进制系统的调制方法为（）。

A.2FSKB.BPSKC.QPSKD.16QAM答案：C5.()是在发信端将一个信号利用两个间隔较大的发信频率同时发射, 在收信端同时接收这两个射频信号后合成。

A.频率分集B.空间分集C.混合分集D.极化分集答案：A6•对通信卫星进行姿态控制和位置控制的是通信卫星中的()。

A.天线分系统B.通信分系统C •遥测指令分系统D.控制分系统答案：D7.下列哪种IFS具有最高的帧(分组)发送优先级，主要用于ACK帧和CTS帧等。

()A.短帧间间隔(SIFS)B.PCF帧间间隔(PIFS)C.长帧间间隔_(LIFS)D・DCF帧间间隔(DIFS)答案：A&自由空间传输损耗的含义是()。

A.发射的能量被分散B.发射的能量被吸收C.发射的能量被转换成其它能量D.只有很少的能量被发射答案:A9•在10G以下的微波通信中，大气效应对传播的影响主要是()。

A.大气吸收引起的衰减B.雨雾散射引起的衰减C.绕射引起的衰减D.大气折射引起的衰减答案：D10.衰减网络的噪声系数等于()。

A.LB.GC.TeD.Ne答案：A11.在以下分集技术中，请问哪种技术用来对抗选择性衰落的效果最好。

A.最佳选择法B.最大信噪比组合C.最大功率组合D.最小色散组合答案：D12.在设计一个要求具有NAT功能的小型无线局域网时，应选用的无线局域网设备是()A.无线网卡B.无线接入点C.无线网桥D.无线路山器答案：D13.在设计点对点(Ad Hoc)模式的小型无线局域时，应选用的无线局域网设备是()。

北京交通大学无线通信第三章

实部Re(E)和虚部Im(E)都是随机变量的和实部和虚部相互独立 2 实部和虚部服从均值为零正态分布 N (0, ) 幅度|E|服从瑞利分布相位服从均匀分布
瑞利分布性质 r /2 均值

均方值方差中值
r 2 2 2
2 2
平均功率

r (r ) 2 2 2

N R ( rmin ) 2 vmax
cdf ( f r (r )) N R (r )
ADF (r )
概述时不变两径模型时变两径模型不含主导分量的小尺度衰落含主导分量的小尺度衰落多普勒谱衰落的时间依赖性大尺度衰落
2 r cdf ( f r (rmin )) 1 exp min 20

例

求Kr=0.3dB/3dB/20dB时中断概率小于5%的衰落余量
2 r 2 2 (1 K r ) 10 log rms rmin 2 rmin 2
a 2 b2 a ) I n (ab) QM (a, b) exp( 2 n0 b
有主导分量的多径

莱斯因子K
实部Re(E)和虚部Im(E)都是随机变量的和实部和虚部相互独立实部服从均值为A正态分布,而虚部服从零均值的正态分布幅度|E|服从莱斯分布相位服从非零均值的正态分布
K r A2 /(2 2 )
莱斯分布

莱斯分布

衰落余量

相位分布
莱斯分布的性质

中断概率
r 值小于rmin的Pr 概率衰落余量为20dB,中断概率0.01 衰落余量为6dB,中断概率0.221 衰落余量为3dB,中断概率0.393

北京交通大学无线通信第九章

p为u与c互相关矢量
ruc (0) r (1) uc p E u* i ci ruc (1 M )

T R E u* i ui
n K
eu
2
K
n i n
ˆi i ci c
MSE E{ i } E c(n)

GSM的信道估计

GSM的信道估计

时隙组成
各种突发脉冲
训练序列全0码扩展训练序列加密比特加密比特尾比特尾比特尾比特
8.25 8.25 8.25 68.25 8.25
正常突发脉冲
正常突发（NB）尾比特加密比特频率突发（FB）尾比特同步突发（SB）尾比特加密比特接入突发（AB）

1960年由B.Widrow和Hoff提出使均衡器的期望输出值与实际输出值之间均方误差(MSE)最小化采用LMS算法的均衡器比迫零均衡器更稳定
R

下面以横式均衡器为例讨论LMS算法
n2 LE MSE N 0
Ts 2

/ Ts
1 (e jTs ) N0
/ Ts

在不考虑噪声影响的情况下，有
若传输信道是频率选择性的，那么均衡器将增强频率衰落大的频谱部分，而削弱频率衰落小的部分，以使收到信号频谱的各部分衰落趋于平坦，相位趋于线性若传输信道是时延色散的,那么均衡器通过调整滤波器系数削弱采样时刻符号间的干扰

符号间干扰和噪声使被传输的信号产生变形，从而在接收时发生误码，特别是在高速无线移动数据通信中，符号间干扰是降低误码率的主要障碍均衡技术是对付符号间干扰的有效手段

北京交通大学无线通信测试题及答案(绝对珍贵_老师不让拷贝)

1.某900MHz蜂窝系统中同时存在对数正态阴影衰落和瑞利衰落，阴影衰落的标准差为6dB，调制方式为DPSK，运营商可以容忍0.01的中断率。

非中断时，语音业务对平均误比特率的要求是10-3，假设噪声的功率谱密度为N0/2，N0=10-16mW/Hz，信号的带宽为30kHz。

路径损耗采用自由空间传播模型，发送和接收均采用全向天线（增益为0），不考虑馈线损耗，移动终端的最大发射功率为100mW，求：(1) DPSK采用相干解调，考虑信号受瑞利衰落，求接收信号的平均信噪比，接收信号的平均功率？(2)考虑信号受对数正态阴影衰落，接收功率应该提高为多少？(3)计算小区的最大半径。

注：对于一个均值为μ，标准差为σ的正态分布随机变量X，则Xμσ-服从标准正态分布。

标准正态分布的累计概率密度函数（CDF）()xΦ的值2.已知（7，4）循环汉明码的生成多项式为g(X)= X3+ X2+1。

(1) 写出系统码形式的生成矩阵；(2) 写出该码的校验矩阵；(3) 假设接收码字为R=[1010011]，求其伴随式；3.某移动通信系统的工作频率为900MHz，符号速率为270.833kbps，移动台的移动速率为80km/h，求均衡器一次训练后能够传输的最大符号数。

4.考虑N支路的分集合并系统，每个支路是SNR=10dB的AWGN信道。

假设采用M=4的MQAM调制，误码率近似为P b＝0.2e-1.5γ/(M-1)，其中γ是接收信噪比。

(1) 求N=1时的P b。

(2) MRC下，求使P b<10-6的N。

1.（1）在瑞利信道下，DPSK经相干解调，误码率P b＝1/(4γb)=10-3，∴接收信号信噪比γb＝250噪声功率为N 0B=3*10-12mW∴P 瑞=γb *N 0B =7.5*10-10mW=－91.2dBm （2）中断概率P out =P(P r <P 瑞)=P(ψ<P 瑞- P r )=Φ((P 瑞- P r )/σ)=0.01 (P 瑞- P r )/σ=Φ-1(0.01)=2.4，得衰落余量为M=2.4*σ=14.4 接收功率P r =-91.2+14.4=-76.8dBm （3）自由空间路径损耗L=32.45+20log10(d)+20log10(f)=Pt-Pr=20-(-76.8)=96.8dB 可得 d=1.83km2. 解：(1)由生成多项式g(X)=1+X 2+X 3，得生成矩阵⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=1000010010101101011000110001G 经单位行变换，得系统码形式的生成矩阵⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡=1110011111011000010000100001G(2)校验矩阵⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=100010001101111110011H (3)322332461111)()(x x x x x x x x x x x g x r +++++=+++++= 所以，伴随式s(x)=x ，对应[0 1 0]。

现代通信技术(习题解答)

常用通信技术
移动通信技术
移动通信技术已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分，我们将探讨其中的2G、3G、4G和 5G等关键技术。
卫星通信技术
卫星通信技术在全球范围内提供了广播、电视、互联网和电话等服务，这一技术对于连接全球的通信至关重要。
光纤通信技术
光纤通信技术通过使用光纤作为传输介质，实现了高速、长距离和低损耗的通信，我们将了解其工作原理和应用。
HTTP协议
HTTP协议是超文本传输协议，用于在Web浏览器和服务器之间传输信息。
SSL证书
SSL证书用于加密和保护网络通信，确保数据的安全传输。
网络安全与隐私
1 网络安全
网络安全是保护计算机网络免受未经授权的访问、破坏和攻击的过程。
2 隐私保护
隐私保护涉及个人信息的收集、存储和使用，我们将探讨如何保护个人隐私。
现代通信技术(习题解答)
欢迎大家来到本次的现代通信技术习题解答课程。在这个课程中，我们将探讨现代通信技术的基本概念、常用通信技术、无线通信技术、光纤通信技术、通信协议、网络安全与隐私等方面的内容。
基本概念
在学习现代通信技术之前，我们首先需要了解一些基本概念。本节中，我们将介绍通信的定义、通信系统的组成部分，以及一些常见的通信术语。
Байду номын сангаас 光纤通信技术
光纤传输速度
光纤通信技术能够提供超高速的数据传输速度，远远超过了传统的铜线传输。
光信号传输
光纤通过光信号的传输实现信息传递，这种方式不会受到电磁干扰，确保数据的准确性。
光纤应用领域
光纤通信技术在电信、互联网、医疗、军事等各个领域都有广泛的应用。
通信协议

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

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）。

北京交通大学无线通信第十二章

将数据流分离成Nt个并行数据流，每个数据流单独进行编码，编码后的数据流再从不同的天线发射出去
缺点优点

正交-空时分组码空时网格码
接收机

速率变化比较灵活，速率随发送天线数线性增加水平BLAST (H-BLAST)，最早叫垂直BLAST (V-BLAST), 对角BLAST(D-BLAST)
H H
HR ss H H C log 2 det I Nr Nt
接收端平均信噪比 P / det 代表行列式 INr 代表M维单位矩阵 HH 表示H的共扼转置 R ss 发射数据的相关矩阵

R
R H s
H
R H n
R H r

2
是有RH个非零值 k

接收机

Alamouti空时分组码

在接收端每个天线的接收信号为2路发送信号与噪声的线性叠加。符号周期1接收 r1 h1c1 h2 c2 n1
符号周期2接收 r2 h1c2 h2 c1 n2
是发射天线数n=2 发送速率R=1的复正交码分集增益＝2m(m为接收天线数)
r 1 h1 r = 1 2 h2 r2

h2 c1 n Hc + n h1 c2

当发射天线数>2时，复信号的空时分组码(STBC)不能同时满足以下条件：

译码方法：

H的列是正交的

解相关检测
= HT r HT Hc + n I HT n I n r
上行链路下行链路

多天线系统和空时编码

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习题3.1
• 假定一部接收机由如下部件依次组成：（i）天线连接器和馈线，衰减为1.5dB；（ii）低噪放大器，噪声系数为为 4dB，增益为10dB；（iii）单位增益的混频器，噪声系数为1dB。求接收机的噪声系数。
习题4.10
• Bullington方法：用一个“等价”的单屏来替代多屏。从发射机出发做各个实际障碍物的切线，选择最陡峭（上升角最大）的那一条，从接收机出发做各个障碍物的切线，选择最陡峭的那一条。等价屏就取决于最陡的发射机切线和最陡接收机切线的交界面。然后利用公式4.27、4.28、 4.29、4.30计算。
• （a）推出发送功率PTX和接收功率PRX间的链路预算。 • （b）如果卫星接收机要求最小的接收功率为-120dBm，
那么在地球站天线要求的发送功率为多大？
习题4.2
（a）
（b）
习题4.3
• 要求设计一工作于1GHz，两个相距90m的、有直径为 15m的圆形抛物天线的系统。
（a）Friis定律能够用来计算接收功率吗？（b）假设Friis定律有效，计算从发射天线输入到接收天线
path1(LOS)
path2
习题2.2
• 附近山脉的反射路径长度：2*14=28km
• 反射路径比直接路径长28-18km，因而相应的延时比直接
路径多：
18103 3108
60s
• 要保证直接路径分量和各个反射分量到达接收机的时间分布在0.1倍的符号间隔内，则符合间隔应至少为
T=60/0.1=600µs
（b）
习题4.3
带入给定值得
（c）圆形抛物天线的最大尺寸La=2r
2
dR2L2a
2
2r
8r2
G pa rA A ies o 0 2 .5 /4 A 5 4 20 .5 5 r22 .2 r 2
dR
40 112
Gpar
习题4.8
• 假如我们有一天线增益为6dB的基站和一天线增益为2dB 的移动台，高度分别为10m和1.5m，工作于可以被认为是理想的传导地面环境。两天线的长度分别为0.5m和15cm。基站发送的最大功率是40W而移动台的功率为0.1W。两者的链路（双工）中心频率均为900MHz，尽管在实际中它们通过一个小的双工距离（频率差）分开。
习题2.1
• 答：载波频率对衰落有很强的影响。当移动台以λ/2（或更小）为步长进行移动时，小尺度衰落程度会发生很大变化。因此，移动距离一定时，载波频率高的系统小尺度衰落程度变化大。载波频率对阴影衰落有类似的影响。载波频率越高，阻挡物投射的阴影越“尖锐”，从“光明” （即LOS不被遮蔽）区域到“黑暗”（即LOS被遮蔽）转变所需移动距离越短。当然移动台与遮蔽物的距离也会对从“光明”到“黑暗”所需移动距离造成影响。
无线通信
Wireless Communication
习题2.1
• 问：系统的载波频率对以下两种衰落有影响吗？（i）小尺度衰落（ii）阴影衰落。对于采用低载频和高载频的情形，当移动距离均为x时，哪种情形下，接收信号功率的变化更为显著？为什么？
• 衰落：当移动台移动时，信道环境也发生了变化，使得信号电平也随机波动，这种现象就是信号衰落。
• 解：
Gpar
Ae Aiso
0.55A
2 / 4
4 2
0.55r2
2.2
r
2
பைடு நூலகம்
习题4.2
• 当从地球与地球同步卫星进行通信时，发送端与接收端间的距离大约为35000km。假设自由空间损耗的Friis定律是适用的（忽略开自大气的各种效应），并且站点有增益分别为60dB（地球）和20dB（卫星）的抛物面天线，采用 11GHz的载波频率。
等价图型
习题4.10
• 首先求出等价屏高度h，和发射机到等价屏的距离dTx
10hTx hhTx
6
dTx
16hRx hhRx 10 40dTx
• （a）f=900MHz，λ=1/3m
习题4.10
总的场变：其中E0=exp（-jK0x）场强：
（b）f=1800MHz，λ=1/6m
习题4.10
（c）f=2.4GHz，λ=0.125m
习题4.8
• （a）给定的参数为：
将参数带入公式得移动台和基站天线可用接收功率分别为
习题4.8
• （b）若使式（4.24）成立，d4h Th X R/X 41 1/3 1 0 .518 m0
接收功率随距离变化图
习题4.10
• 如图25.1（见课本）所示，用高为2m的天线从高楼的一侧到另一侧进行通信。将高楼转换为一系列半无限屏，利用Bulington方法计算由绕射引起的在接收天线处的场强，其中：（a）f=900MHz（b）f=1800MHz（c）f=2.4GHz。
习题2.2
• 考虑如下情形：从BS到MS有一条直接传输路径，而其他的多径分量则由附近山脉的反射形成。BS与MS之间的距离是10km,BS与山脉之间的距离和MS与山脉之间的距离相同，均为14km。直接路径分量和各个反射分量到达接收机的时间应该分布在0.1倍的符号间隔内，以避免严重的符号间干扰。满足要求的符号速率是多少？
• 满足要求的符号速率为：R=1/T=1.67ksymbols/s
习题4.1
• 天线增益常被定义相对于全向天线的关系（在各个方向上
的辐射/接收相同）。可以证明这样天线的有效面积为
Aiso=λ2/4π 。计算半径为r的圆形抛物线天线的增益Gpar，其有效面积 Ae=0.55A，A为其展开的物理面积。
• （a）假如式（4.24）成立，计算接收天线输出处的可用接收功率（分别为基站天线和移动台天线），表示为距离 d的函数。
• （b）对所有有效的距离d，即式（4.24）成立且天线的远场条件满足，画出接收功率的图。公式4.24：
P RX dP TG X TG X R X h T d h 2 X R X 2,d4 h Th X R/X
输出的链路预算。对比PTX和PRX并对结果进行评价。（c）对与第1题相同的圆形抛物天线，确定瑞利距离和天线
增益Gpar函数关系。
习题4.3
（a）Friis定律适用于天线远场，发送天线和接收天线至少
要间隔一个瑞利距离。
•
dR2La2201.352 150m0（圆形抛物天线的最大尺寸La=2r）
因而d<dR,所以Friis定律不适用。