无线通信期末复习题.docx

无线通信复习题一、填空题1、按照经典的信息容量定理，可以把信息容量表达为_。 2、在实际应用过程中，广泛应用的交织器有_、_、_。 块交织、随机交织、卷积交织3卷积编码器具有哪两种形式_。非递归非系统和递归系统4、主要的分集方式_、_、_、_，分集合并技术_、_、_、_、_。空间分集；极化分集；频率分集；时间分集； 分集合并技术：选择式合并； 最大增益合并； 最小色散合并； 最大比合并。5、蜂窝系统三代分别是:、。（答案：模拟系统 早期的数字系统 集成了语音和数据的系统）6通信系统的设计受三方面或层面的影响：物理层、数据链路层和网络层。7物理层提供了信源与信道之间的通信通道。它包含三个基本部分：发射机、信道和接收机。8 共享频谱的四种多址策略为 频分多址、时分多址、码分多址、空分多址。9. 通信系统的设计受三方面或层面的影响：物理层、数据链路层和网络层。10. 相干时间指信道的两个时域样值变得不相关的时间间隔。11相关带宽指信道的两个频域样值变得不相关的频率间隔。12利用两个参数来表征频率和时间色散的影响：相干时间、相关带宽。二、名词解释1、信源编码定理：给定一个由一定数量的熵表征的离散无记忆信源，无失真信源编码方案的平均码字长度以这个熵为上界。2、信道编码定理：如果离散无记忆信道的容量为C，并且信源以低于C的速率产生信息，那么存在一种编码方式，使得该信源的输出信息可以用任意低的符号差错概率在信道中传送。3、MIMO链路的中断：数据以某一速率R通过链路传输时，链路处于中断（即失败）状态的概率，其中R的单位为b/s/Hz。4、无线分组网：是一种分组交换网，采用分组交换而不是电路交换。它利用无线信道的特点，具有广播通信的性质，可以同时把分组数据分发给多个用户。用户对信道的访问是随机的。5物理层，这一层为任意一对节点对之间传输比特（即二进制数字）提供了物理机制。在无线系统中，这一层用于完成承载信息的电磁波的调制和解调。6数据链路层，它的一个作用是进行纠错和检测，还负责提供不同用户分享传输媒介的方式。在无线通信中，传输媒介就是无线电频谱。7网络层，它的其中一个功能是确定信息从源节点到终节点的路由。第二个功能是确定服务质量。第三个功能是流量控制，以保证网络不会拥塞。8发射机 接收由信息源产生的、承载着信息的信号，并且将其变成适合于信道中传输的形式。9信道 提供传送由发射机产生的信号并将它传送给接收机的物理手段。10接收机 对接收信号进行处理，以便产生承载信息的原始信号的某一估计。11多径 发射信号会通过多个路径到达接收机，不同路径的信号之间会会产生建设性和破坏性的相互干扰。12极化 电磁波在两个正交的方向上发射称为极化。存在两种常用的正交极化集：水平和垂直极化和左手和右手循环极化。13中间路径损耗 由覆盖范围决定，并且其路径损耗指数与传播环境有关。14快衰落 他指的是用户终端移动很小距离时，信号电平发生快速变化。快衰落是由于局部物体发射和相对这些物体的终端移动造成的。15慢衰落 其产生式因为信号传输路径上大多数大反射体和绕射物是远离终端的。相对于远距离而言，终端的移动是很小的，因此相应的传播变化也是很小的。16大尺度效应是由于地面、建筑物和植物的高度和密度造成的。这种效应由中值路径损耗和对数正态阴影来统计表征。具有随时间相对慢变的特性。17小尺度效应是由于附近的树木、建筑物等局部环境以及无线电终端通过该环境移动而造成的。这些效应具有短的多的时标，而且可以用快瑞利衰落来统计表征。18频率选择性信道在信号带宽内不能假设是平坦的。频率选择性是由相对于发射符号周期具有很大时延扩展的多径效应引起的。19信噪比 提供了可靠通信调制解调器所要求的信噪比。接收信号强度与噪声的结合决定了通信链路能否闭合。三、简答题：1数据链路层的最高等级就是多址策略。共享频谱的四种多址策略为：（1）、FDMA-频分多址是指永久地或暂时地为特定用户分配特定频道来共享频谱。（2）、TDMA-时分多址是指暂时或永久地为特定用户分配特定时间间隔来接人可用频谱。（3）CDMA-码分多址是一种扩频调制方式。它是通过为特定用户分配某一特定码（扩频码），以便与其他用户相区分并共享可用频谱。（4）、SDMA-空分多址是指利用用户终端的空间分布来共享频谱。这种多址方式通过使用可使终端间干扰最小的灵巧方向天线来实现。所有这些策略的目的是使频谱利用率最大，即用相同的频谱为更多的用户提供服务。2 三种传播的基本物理模型：（1）自由空间或视距传输，它对于在发射机和接收机之间有一条清楚的传输路径。（2）反射，它由电磁波遇到建筑物、山脉和过往车辆等周围物体所引起的反弹。（3）绕射，指电磁波围绕诸如建筑物等物体或者山脉等地形，以及通过诸如树木和其他植物所产生的偏移。3 利用两个参数来表征频率和时间色散的影响：相干时间 指信道的两个时域样值变得不相关的时间间隔。相关带宽 指信道的两个频域样值变得不相关的频率间隔。4噪声和干扰。它影响到通信系统的性能。各种噪声形式及其来源说明如下：接收机噪声 它是由接收机电子学和电路基本特性引起的，常用白噪声来建模。天线噪声 它由局部环境的自然辐射造成，其噪声分布取决于天线模式、高度和环境。人为噪声 它由电气设备和通信中无线电频率的谐波或脉冲噪声引起，并且其影响随着信号频率的升高而降低。多址噪声 它由与邻近信道或者相同信道某一信号所用的无线电频率相同的其他终端接入造成。5 调制有哪几种不同的方式？调制可分为模拟调制和数字调制.调制可分为幅度调制和角度调制，其中角度调制又分为频率调制（在这种调制方式中载波频率随消息信号线性变化）和相位调制（相位随消息信号线性变化）。调制可分为线性调制和非线性调制。6.调制/解调的基本功能为载荷信息、搬移频谱 两种方式：基带-中频 基带-射频7.数字调制的实质是什么？为从信道编码后的汉明空间到调制后的欧氏空间的映射或变换。映射可以为一维的，也可以为多位维的，可以为线性变换关系也可以为非线性变换关系。8.调制的最重要的特性是什么？抗干扰特性是调制的一个主要特性，不同调制方式的抗干扰特性分析；不同条件下的最佳调制方式。用误比特率（误码率）公式表示，工程上用Eb/N0与误比特率Pb之间的关系图表示。9调制的一个重要指标是什么？频谱有效性是调制的一个主要指标，用bps/Hz来度量，提高频谱有效性主要依靠高效率的多进制来实现。10无线通信中对调制方式的选择要求？主要有：可靠性（抗干扰）、有效性。要求调制、解调设备简单可靠，体积小，造价低。11数字调制的分类有哪些？幅度、频率、相位、幅度和相位二进制和多进制直接和差分（克服相位模糊）线性调制（ASK,PSK)和非线性调制 连续相位(MSK、CPM、GMSK、TFM)和非连续相位恒包络调制(连续相位的FSK和理想矩形波调制的PSK)和非恒包络 12线性调制技术及优缺点？传输信号的幅度随调制数字信号的变化而线性变化的调制方式，叫线性调制技术。优点：带宽效率高，有很好的频谱效率缺点：要使用功率效率低的线性RF放大器(甲类)13什么是多进制调制，其优缺点是什么？同时改变载波的包络和相位（频率），为多进制调制。 优点：适用于带宽受限信道 缺点：对定时抖动敏感。 获得更好的带宽特性的同时，牺牲了功率效率。 14、载波侦听多址的随机接入协议包含哪几个步骤？（1） 如果信道作为空闲被侦听到，那么用户终端发送分组；（2） 如果信道作为忙被侦听到，则可按照某一随机分布延迟一段时间在调度传输；在一个新的时间点，用户终端侦听信道，并重复该算法。15简要概述TDMA优于FDMA之处?答:（1）在TDMA中,可移动终端中避免使用双工设备。（2）在TDMA中，信道中每次只有一个RF载波。（3）利用TDMA策略，可采用某些特殊的处理技术来提高信道效率。（4）在FDMA中，对于正在进行的会话，基站必须有一个信道单元（发射机/接收机对）。在TDMA中，同一个信道单元为多个会话所共享；因此基站硬件显著简化。16时分多址（TDMA）和频分多址（FDMA）有哪两个明显的区别？ 答：两个明显区别：（1）.在TDMA中，每个用户可以接入信道的整个带宽B，而在FDMA中每个用户分配到信道带宽的一小部分，即B/N。（2）.在TDMA中，每个用户只在其使用的部分时间，周期性、按顺序地接入信道，其中传输速率为用户要求的速率的N倍。相反，在FDMA中，每个用户以连续时间为基础接入信道。15扩频技术的优点：提高了抗干扰能力、不易被截获或偷听、提高了抗多途径的能力、提高了无线覆盖的能力16入蜂窝系统概念的目的： 引入蜂窝概念是无线移动通信的重大突破，其主要目的是为了在有限的频谱资源上提供更多的移动电话用户服务。 17时分组码的广义复正交设计与Alamouti码的区别表现在哪些方面？ （1）传输矩阵不是方阵，它允许使用两个以上的发射天线。（2）分数码率。（3）只在时间意义上传输矩阵的正交性，它对于以线性接收机形式和类似于Alamouti码方式实现的最大似然译码已经足够18、第三代蜂窝系统WCDMA特点： (1)、强调宽带技术，最小带宽5MHz (2)、BTS间不需要同步和GPS (3)、正反向信道相干解调19移动应用中的智能天线有哪些优点？ 答案：更大的覆盖范围 2.更少的基站 3.更强的建筑物穿透能力 4.更低的对功率控制差错的敏感度 5.对业务热点更敏感20 列出“接受空间分集技术”几种主要技术形式并说明哪种技术是其最简单的形式，最后简述该技术的主要内容。答案：“接受空间分集技术”包括选择合并、最大比合并、等增益合并和平方律合并。其中选择合并是“接受空间分集技术”的最简单形式。选择合并时指对于一个包含两个功能模块的分集-合并结构。两个模块分别是：Nr个线性接收机和一个逻辑电路。在该系统中，若有相同传输信号所产生的Nr 个接收机的输出已知，则逻辑电路选择具有最大信噪比的接收机输出作为接受信号，故该系统称为选择合并。 四、计算题1早期卫星通信系统通常使用直径20m、天线效率约为60%的抛物线天线，以接收频率为4GHz的信号。试问该天线的增益是多少dB。解：由题意可得 所以，该天线的增益为10log G=56.2dB.2、一架飞机以500km/h的速度、仰角为20朝着机场控制塔飞行。飞机与机场控制塔之间的安全通信的频率约为128MHz。试问接收信号的多普勒频移是多少？解：飞机在飞离控制塔方向的速度为V=-500km/h*cos20=-130m/s相应的多普勒频移为 =55Hz3、假设IS-95系统是干扰受限的，接收机小区和小区间的总干扰为6dB。如果其他小区的干扰因子是0.55，而且要求接收端的SINR为8dB，试问每个小区内平均可以容纳多少个用户？（课本241页）由式 SINR = 可求得每个小区的平均用户数K为 K = 在IS-95中，总扩频因子Q = 128包括了Walsh码和FEC码，因此将Q的值和其他已知量代入上式，可得 K = = 每个小区10.5个用户这是在假定所有用户一直在通话的情况下所得到的结果，如果考虑到语音的激活性，那么每个小区的K值将提高2.5到26个点值。 4、一个移动无线电话在400 MHz频带以19.2 Kb/s 的速率发送数据，并工作在最高车速为100 Km/h 的车辆上。无线电设计中包括了一个码率为1/2、约