移动通信 答案.pdf

第 1 页 共 51 页 第二章 无线传播与移动信道 2 1 移动通信信道具有哪些主要特点 答 移动通信信道的主要特点 1 传播的开放性 2 接收环境的复杂性 3 通信用户的随机移动性 2 2 在移动通信中 电波传播的主要传播方式有哪几种 答 电波传播的主要方式 直射 反射 绕射 2 3 移动通信的信道中存在着大 中 小尺度 范围 的衰耗与衰落 它们各自具有什么性 质的特征 答 移动通信信道中 大 中 小尺度衰耗与衰落的特征 1 大尺度 电波在空间传播所产生的损耗 反映的是传播在宏观大范围 千米量级 的 空间距离上的接收信号电平平均值的变化趋势 2 中尺度 主要是指电磁波在传播路径上受到建筑物等的阻挡所产生阴影效应而产生的 损耗 反映了在中等范围内 数百波长量级 的接收信号电平平均值起伏变化的趋势 为无 线传播所特有 一般从统计规律上看遵从对数正态分布 其变化率比传送信息率慢 3 小尺度 反映微观小范围 数十波长以下量级 接收电平平均值的起伏变化趋势 其 电平幅度分布一般遵从瑞利 Rayleigh 分布 莱斯 Rice 分布和纳卡伽米 Nakagami 分布 2 4 移动通信中存在 3 种类型的快衰落 它们各自表示什么类型的快衰落 在什么情况下会 出现 各自克服需要采取的主要措施是什么 答 移动通信中 快衰落分为以下三种类型 空间选择性快衰落 频率选择性快衰落和时间 选择性快衰落 其产生的原因和克服需要采取的措施如下 1 空间选择性快衰落 由于开放型的时变信道使天线的点波束产生了扩散而引起的 克 服措施为空间分集 2 频率选择性快衰落 由于信道在时域的时延扩散而引起的 可采用自适应均衡喝 Rake 接收加以克服 3 时间选择性快衰落 由于用户的高速移动在频域引起多普勒频移 在相应的时域其波 形产生时间选择性衰落 可采用信道交织技术加以克服 2 5 移动通信中主要噪声干扰有哪几种 对于 CDMA 哪一类干扰是最主要的干扰 答 移动通信中主要噪声干扰有 加性正态白噪声 多径干扰 多址干扰 对于 CDMA 最主要的干扰是多径干扰 2 6 Okumura Hata 传播模型的主要运用环境与条件是什么 答 Okumura Hata 传播模型的主要运用环境与条件为 适用于小城镇与郊区的准平坦地区 应用频率为1501500 c MHzfMHz 有效距离为120kmdkm 发射 基站 天线 有效高度为 30 200m 接收 移动台 天线有效高度为 1 10m 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 2 页 共 51 页 2 7 什么是平坦瑞利衰落 Rayleigh 平坦的含义是什么 是针对什么而言的 试给出这 类信道的统计分析模型 答 平坦瑞利衰落即空间选择性衰落 是指在不同的地点与空间位置衰落特性不一样 平坦 的含义是指在时域 频域中不存在选择性衰落 Rayleigh 分布 2 22 exp 2 p 0 2 8 Rice 分布 Rayleigh 分布和 Nakagami m 分布是移动通信中最常用的 3 类分布 试说明 何时采用 Rice 分布 何时采用 Rayleigh 分布 又何时采用 Nakagami m 分布 它们之间 有什么关系 答 3 类分布的表达式分别为 Rice 分布 22 0 222 exp 2 KK pI 0 Rayleigh 分布 2 22 exp 2 p 0 Nakagami m 分布 212 2 exp m m mm p m 0 1 2m 它们之间的关系为 Rice 分布与 Rayleigh 分布主要差别在于传播中是否存在视距 LOS 主导 分量 即K分量是否存在 当0K 时 有 LOS 主导分量 则随机幅度 遵从 Rice 分布 而当0K 时 不存在 LOS 主导分量 随机幅度 遵从 Rayleigh 分布 Nakagami m 分布与 Rice 分布非常相似 当1m 时 它们之间可以近似的互相转换 当1m 时 Nakagami m 分布与 Rice 分布均退化成 Rayleigh 分布 2 9 在线性时变信道的时 频二维分析中 主要参量 H R 的物理含义是什么 v P 的物理含义是什么 它们之间有什么关系 答 在线性时变信道的时 频二维分析中 H R 为时 频二维相关函数 v P 为 频 时二维扩散函数 它们之间的关系如下图所示 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 3 页 共 51 页 F T F T Ps H R Pv h P F T F T 2 10 在线性时变信道的时 频 空三维分析中 主要参量 H r R 的物理含义是什么 v P 的物理含义是什么 它们之间有什么关系 答 H r R 是时域 频域和空间角度上的三维广义相关函数 v P 是信道 在时域 频域和空间角度上的联合三维扩散函数 表示在点散射模型下 通过移动的时变色 散信道后分别在时域 频域和空间角度的扩散 色散 程度 它们之间的关系如下图所示 F TF T F T F T F T F T F T F TF T F T F T F T Pv h P r v P r h P r s P Ps r H R H R 第三章 多址技术与扩频通信 3 1 移动通信中的多址技术与固定网络中的信号复用技术之间有哪些共同点 有哪些不同 点 答 移动通信中的多址技术与固定网络中的信号复用技术的异同如下 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 4 页 共 51 页 共同点 都属于信号的正交划分与设计技术 不同点 多址划分是为了区分不同的用户地址 通常需要利用射频频段辐射的电磁波来寻找 动态的用户地址 同时为了实现多址信号之间互不干扰 信号之间必须满足正交特性 多路 复用的目的是区别多个通路 通常是在基带和中频上实现的 3 2 什么叫窄带通信系统 什么叫宽带通信系统 扩频的基本原理是什么 答 设R为待传送的信源码元速率 或带宽 T为码分的持续时间 F为传送至信道的扩 频序列 chip 信号速率 或带宽 若1R TF T 即当RF 或2FR 带宽 时 称该系统为窄带通信系统 若FR 即 6 10 10 10 60 F dB R 则称该系统为宽 带通信系统 扩频的实质是扩展信号的频谱带宽 是用扩频码 chip 序列与发送码元相乘 扩频前信源提供的消息码元带宽 或速率 远远小于扩频后进入信道的扩频序列 chip 信 号带宽 或速率 3 3 扩频的技术指标是什么 答 扩频的技术指标是 处理增益 G 和干扰容限 M 处理增益 G 表示扩频系统通过扩频与 解扩以后信噪比的改善程度 干扰容限 M 表示在正常工作的条件下 接收机输入端所允许 的最大强度值 用分贝表示 3 4 扩频的主要优 缺点是什么 答 优点 1 抗干扰性强 2 低功率谱密度 具有良好的隐蔽性能 对其他通信方式与设备干扰小 特别是对 人体及大脑干扰小 3 保密性能好 4 潜在地址多 容量大 易于实现多种形式的分集接收 更能提高抗干扰性能 因 而更适合于变参信道的无线通信 缺点 1 占用信号频谱宽 这对于频率资源极其宝贵的无线通信是一个主要弱点 2 系统实现复杂 3 在衰落时变信道中 实现同步 实现信道估值都比较困难 比较复杂 4 目前在寻求性能好 数量多的扩频码分多址方面仍存在不少问题 3 5 在 CDMA 中 地址码有多少种类型 各用在什么场合 其中做扩频用的是哪一种类型 地址码 答 在 CDMA 中 地址码的分类及应用场合 1 用户地址码 用于区分不同移动用户 2 信道地址码 用于区分每个小区 或小区 内的不同信道 3 基站地址码 用于区分不同的基站小区 或小区 其中做扩频的是信道地址码 3 6 若用每比特 4 个码片 chip 来生成 Walsh 函数 试写出 4 组 Walsh 函数的取值 画出 它们的波形 并证明它们之间的正交性 答 四 组 Walsh 函 数 的 取 值 分 别 为 1 1 1 1 1s 2 11 11s 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 5 页 共 51 页 3 1 111s 3 111 1s 波形图 略 正交性 任取两组 Wslsh 函数 将对应元素相乘再求和 结果均为 0 例如 1 s与 2 s 1 1 1 1 1 1 1 1 0 同理可证明其它组合的正交性 3 7 在信噪比受限的 CDMA 系统中 若已知 0 6 b ENdB 相邻小区干扰60 语 音激活因子50 功控精度0 8 射频带宽为1 25MHz 传输速率为9 6Kbps 而一个全向小区用户数量M可采用下列公式 0 11 1 b G M EN 其中G为扩 频增益 试问M为多少 答 10lg 1 25 9 6 21 15 GMKdB 0 1121 1511 0 89 4 161 0 60 5 b G M EN 3 8 在地址码的移位寄存器实现结构中有两种不同的类型 SSRG 和 MSRG 它们各自有什 么特点 两类结构之间有什么关系 答 SSRG 是简单型移位寄存器 又称 Fabonacci 型移位寄存器 MSRG 是模块 组件 型 移位寄存器 又称为 Galois 型移位寄存器 对于 SSRG 特定输出起始相位给定的伪随机序列与并行模 2 加的相移模块之间规律是不确 定的随机规律 对于 MSRG 特定输出起始相位给定的伪随机序列与并行模 2 加的相移模 块之间的规律是确定型的 即可以通过不同的相移模块产生所要求特定的输出伪随机序列 这两种结构是等效的 它们能得到相同的序列 所不同的只是相对相移 3 9 已知 IS 95 基站地址码的 I 路与 Q 路 PN 码生成多项式分别为 26781015 1 I fxxxxxxx 345910111215 1 Q fxxxxxxxxx 试画出相应 MSRG 结构 15 阶 PN 序列 I Q 信道地址码的结构图 答 同相 I 信道的地址码产生器结构 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 6 页 共 51 页 123567 8 选定的I信道PN码相位偏移 模2加法器 4 910 11 12 1314 15 正交 Q 信道的地址码产生器结构 1235 6 选定的Q信道PN码相位偏移 模2加法器 7891014 15 4 111312 3 10 已知 WCDMA 的一个 25 阶 Gold 生成多项式为 325 1 1f xxx 2325 2 1fxxxxx 试画出相应的 MSRG 结构与 25 阶 Gold 码产生结构图 答 MSB LSB 1 C 2 C 第四章 信源编码与数据压缩 4 1 语音压缩编码有哪 3 种主要类型 移动通信中主要采用哪种类型的语音编码 答 语音压缩编码的 3 种类型 波形编码 参量编码 混合编码 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 7 页 共 51 页 移动通信中主要采用混合编码 4 2 试说明 GSM 语音编码方案的主要特点 其中全速率与半速率各为多少 答 GSM 语音编码是规则脉冲激励长期预测编码 即 RPE LTP 方案 其基本原理基于线性 预测编码 采用等间隔 相位与幅度优化的规则作为激励源 以便使合成后的波形更接近原 始信号 该方案结合长期预测以消除信号的冗余度 降低编码速率 同时其算法较简单 计 算量适中且易于硬件实现 全速率 13kbps 半速率 6 5kbps 4 3 试说明 IS 95 空中接口标准中的语音编码标准 IS 96 的主要技术特点 其可变速率分为 几种类型 答 IS 96 即 QCELP 声码器 是可变速率的混合编码器 是基于线性预测编码的改进型 码激励线性预测 即采用码激励的矢量码表替代简单的浊音的准周期脉冲产生器 采用可 变速率编码 利用语音激活检测 VAD 技术 在语音激活器内 可根据不同的信噪比分别选择 4 种速率 全速率 8Kbps 半速率 4Kbps 四分之一速率 2Kbps 八分之一速率 1Kbps 4 4 试说明 CDMA2000 语音编码 EVRC 方案的主要技术特点 其语音速率分为几种类型 其速率分别为多少 答 EVRC 方案采用基音内插方法减少基音参数传送速率 使其在每个语音帧仅传两次 而 将节省下的信息位 比特数 用于提高激励信号质量 EVRC 编码器基于码激励线性预测 能基于语音质量 背景噪声和其他语音特性动态调整编码速率 EVRC 语音速率分为三种 全速率 9 6Kbps 半速率 4 8Kbps 八分之一速率 1 2Kbps 4 5 试说明 WCDMA 语音编码 AMR 方案的主要技术特点 其语音分为几种类型 每种类型 又分为几种速率 答 AMR 联合自适应调整信源和信道编码模式来适应当前信道条件与业务量大小 AMR 方案以自适应码激励线性预测编码 ACELP 技术为基础 提供两种信道模式下 14 种编码速 率 每种编码可提供不错的容错度 应采用哪种编码速率主要是根据实测信道与传输环境的 自适应变化 语音分为两种类型 分别又分为 8 种和 6 种速率 4 6 用于移动通信中的图片压缩编码是采用什么类型的国际标准 它具有什么主要特色 答 移动通信中的图片压缩编码是采用 JPEG2000 JPEG2000 主要特点是 1 以小波变换为主的多分辨率编码方式代替 JPEG 中采用的传统 DCT 变换 从而可以去 掉方块效应 2 采用了渐进传输技术 可以先传送图像的轮廓或缩影 然后再由用户决定是否需要及 需要什么 QoS 等级的图像细节与数据 即由用户决定所需带宽 传送速率及数据量的大小 3 用户在处理图像时可以指定感兴趣区域 对这些区域可以选取特定的压缩质量和解压 缩质量 即接受了用户主观要求 实现交互式压缩 4 利用预测法可以实现无损压缩 5 具有误码鲁棒性 抗干扰性能好 6 充分考虑了人眼的主观视觉特性 增加了视觉权重和掩膜 在不损害视觉效果的情况 下 大力提高压缩效率 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 8 页 共 51 页 4 7 用于移动通信中活动图像压缩编码是采用什么类型的国际标准 它又具有什么主要特 色 答 移动通信中活动图像压缩编码是采用 MPEG 4 MPEG 4 的主要特点是 1 图像信息处理的基本单元 由第一代像素块 像素帧转变到纹理 形状和运动 3 类 主要数据的取样值构成的视频对象平面 1 2 i VOP in 而这些 i VOP分别表示不同分辨 率的视频对象 如人脸 背景及声 乐 文字组合等 2 视频编码基础由第一代仅决定于图像信源的客观统计特性 转变为既取决于原有的客 观统计特性 而更重要的则是取决于视频对象 内容的各种主 客观及图像瞬时特性 3 基于对象 基于内容 用户可以根据视频对象和内容 基于交互式 可编辑性和可选 择性等一系列面向用户 面向对象的操作特性 选择不同等级 空间 时间 不同分辨率 不同需求的视频业务 这样可以大力提高信源编码效率 4 对于不同的信源与信道 各个 VO 及 i VOP在总体图像中的重要性和地位 可以分别采 用不同等级的保护与容错措施 以提高图像的总体容错能力 5 图像处理中具有时间 空间可伸缩性 尺度变换 同时允许译码器以不同空 时精度 与分辨率重建图像 4 8 Huffman 编码与算术编码属于什么类型的信源编码 在移动通信中 它用在什么地方 答 Huffman 编码与算术编码属于熵编码 在移动通信中 它用于静止图像压缩标准 JPEG 的无失真编码系统 4 9 为什么在 CDMA 中能有效利用语音激活技术 而在 GSM 中应用这一技术却存在一定的 困难 答 CDMA 系统使用可变速率声码器 在不讲话时传输的速率低 减弱了对其它用户的干 扰 这就是语音激活技术 是 CDMA 特有的技术 GSM 系统中 由于存在通话停顿需重新 分配信道而发生一定的时延 所以难以实现话音激活技术 4 10 什么叫矢量量化编码 它有什么主要技术特点 PCM编码中的量化编码是矢量量化编 码吗 为什么 在移动通信中 矢量量化编码用在什么地方 答 矢量量化编码是一维标量量化编码的自然法展 是将每 K 个信号样点分为一组的多维 量化 即将 K 维欧式空间中的一个信号矢量进行多维量化 或者说 将一个 K 维欧式空间 的模拟连续量变换 或映射 为另一个 K 维欧式空间的一个有限子空间的整数集集合 PCM 编码中的量化编码不是矢量量化编码 它没有考虑到信源的统计特性 编出的是等长 码 在移动通信中 矢量量化编码用于信源编码和数据压缩 第五章 移动通信中的鉴权与加密 5 1 在移动通信系统中 为什么要引入信息安全技术 它与在固网中的信息安全技术的不同 及它应主要考虑在哪一个接口上的信息安全 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 9 页 共 51 页 答 随着移动通信的迅速普及和业务类型的与日俱增 特别是电子商务 电子贸易等数据业 务的需求 移动通信中的信息安全地位日益显著 为了防止移动台盗号 非法入网 需要进 行鉴权或认证 为了防止移动台设备老化 保证定期更新 也需要进行鉴权或认证 同时 基于移动因特网的各种数据业务 如电子商务 电子贸易 电子银行结算和电子炒股 以及 特殊数据业务认证与加解密等 使信息安全技术的引入成为必然 移动通信系统的信息安全应主要考虑空中接口的安全 5 2 移动通信系统中的信息安全技术主要包含哪两大类技术 它们各自应解决什么问题 答 主要包含鉴权 认证 和加密两类技术 鉴权 认证 是为了防止未授权非法用户接入 加密是为了防止接口窃听 5 3 什么是狭义保密学 什么是广义保密学 答 保密系统是以信息系统的安全性为目的的专用通信系统 信息安全是针对通信系统中授 权的合法用户而言的 而未授权的非法用户既可以在接收端窃听 也可以在发送端主动攻击 非法伪造 传统的保密学仅研究非法窃听 称为狭义保密学 两者均研究的称为广义保密学 5 4 什么是单钥制 什么是双钥制 试各举一两个例子加以说明 答 加 解密为同一密钥的为单钥制 加 解密不是同一个密钥的为双钥制 单钥制 序列加密 分组加密 以序列加密为例 加密时明文序列与密钥序列逐位模 2 加 生成密文序列 解密时 密文序列与密钥逐位模 2 加 还原出明文序列 双钥制 RSA 采用发收不对称密钥 发送端加密密钥公开 仅把解密密钥作为保密的私钥 5 5 序列加密的主要特点是什么 分组加密的主要特点又是什么 试问数据业务加密主要 采用何种加密方式 语音业务加密又主要采用何种加密方式 答 序列加密属于串行逐位加密 即通过明文序列与密钥序列逐位模 2 加来生成对应的密文 序列 分组加密是对明文信息进行分组加解密 明文至密文间的映射关系即为密钥 数据业 务主要采用分组加密 语音业务主要采用序列加密 5 6 若已知一序列加密系统如图 5 26 所示 而其密码产生器如图 5 27 所示 若明文序列 m 1010101010101010 试求 写一个周期 1 密钥序列 K 密文序列 c 解密后的明文序列 m 2 若图 5 27 中抽头 模 2 加 位置从 4 1 改为 4 2 试问还能否产生 m 序列伪 随机密钥 答 1 密钥序列100011110101100K 一个周期 密文序列0010010111110011c 解密后的明文序列1010101010101010m 2 若抽头位置由 4 1 改为 4 2 密钥序列变为100010K 一个周期 不能 够成 m 序列伪随机密钥 5 7 若已知下列分组加密方程组 11 22 29 mod26 58 cm cm 试求当明文m data security 不计单字间空隙 时 加密后的密文 c 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 10 页 共 51 页 答 加密后的密文为 qbwd eemamfenc 5 8 若已知一分组加密方式如图 5 28 所示 试求 1 制定对应真值表 2 列出 1 2 3 c c c模 2 加加密方程组方程 3 列出 123 m m m 模 2 加解密方程组方程 4 若能改变明文与密文之间的密钥连线即加密方式 试问它可以组成多少种密钥 答 1 真值表 输入 输出 m 1 m 2 m 3 m 1 c 2 c 3 cc 0 0 0 0 0113 1 0 0 1 1117 2 0 1 0 0000 3 0 1 1 1106 4 1 0 0 0102 5 1 0 1 1004 6 1 1 0 1015 7 1 1 1 0011 2 加密方程组方程 1 1123123123123123 k cfm m mm m mm m mm m mm m m 2 2123123123123123 k cfm m mm m mm m mm m mm m m 3 3123123123123123 k cfm m mm m mm m mm m mm m m 3 解密方程组方程 1 11 2 31 2 31 2 31 2 31 2 3 k mgc c cc c cc c cc c cc c c 2 21 2 31 2 31 2 31 2 31 2 3 k mgc c cc c cc c cc c cc c c 3 31 2 31 2 31 2 31 2 31 2 3 k mgc c cc c cc c cc c cc c c 5 9 若采用一个 RSA 体制的公开密钥 并设 1 5p 2 7p 明文0a 1b 2c 3d 试求 1 素数积 n 相应的欧拉常数 n 2 若选加密指数的e为 1 en 因此 2 垐 xxxxxx ffh ff 反傅立叶变换 垐 xxxx 同时 垐 xx E x tx t 1E x tx d t 1 xx t d t 1 xx b db b 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 16 页 共 51 页 1 xx b db b xx 第七章 信道编码 7 1 在移动通信中 信道编码的主要功能有哪些 试举出几种最典型的信道编码类型并阐述 其主要功能 答 信道编码的主要功能是发现差错 纠正差错 克服信道中的噪声和干扰 提高传输的可 靠性 典型的信道编码有 线性分组码 卷积码 级联码 ARQ 与 HARQ 等 7 2 已知某汉明码的监督矩阵为 1110100 0111010 1101001 H 试求其生成矩阵G 若 当输入序列110101101010u 求编码器输出序列 c 答 生成矩阵 1000101 0100111 0010110 0001011 G 编码器输出 110100101100011010011c 7 3 一个 7 3 线性分组码的生成矩阵为 0101110 0110011 1000111 G 试求 1 构造一个等价的系统生成矩阵G 2 求其监督矩阵H 答 1 系统生成矩阵 1001110 0101011 0010111 G 2 监督矩阵 1101000 1010100 1110010 0110001 H 7 4 卷积码是是无记忆编码还是有记忆编码 决定它的主要参数有哪些 描述它有几类方 法 它们之中哪类方法多用于编码 它们之中哪种方法多用于编码 哪种方法多用于译 码 答 卷积码是一种有记忆编码 决定它的主要参数有 编码器输入端信息数据位 编码器输 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 17 页 共 51 页 出端码元数 编码器寄存器节数 卷积码的描述可以分为两大类型 解析法 可以用数学公 式直接表达 包括离散卷积法 生成矩阵法 码生成多项式法 图形法 包括状态图 树图 及格图 解析法的描述方法多用于编码 图形法的描述方法多用于译码 7 5 若有一个 3 1 2 卷积码 其生成多项式分别为 122 1ggxx 32 1gx 试 求 1 画出该卷积码编码器结构图 2 画出树形结构图 3 画出格状结构图 4 画出状态结构图 7 6 为什么在移动通信中经常采用级联码 它有什么主要特点 在经常采用的串行级联码 中 内码 111 cn k 和外码 222 cn k 各采用什么类型码 答 在实际的通信信道中 出现的差错既不是单纯的随机独立差错 也不是明显的突发差错 而是混合性差错 因此需要能纠正混合差错的纠错码 由于纠错能力与纠错码本身的长度成 正比 但是采用单一结构 单一形式的码来构造长码是非常复杂的 所以采用级联码 级联 码是由短码串行级联构造长码的一种编码方法 内码纠正字节内随机独立差错 外码纠正字 节间和字节内未纠正的剩余差错 它既可以纠正随机独立差错 但更主要的是纠正突发性差 错 其纠错能力比较强 典型的 内码采用卷积码 外码采用 RS 码 7 7 在移动通信中 为什么要采用交织编码 交织编码的主要特点是什么 它的主要缺点是 什么 如何改进 答 由于实际的移动信道既不是纯随机独立差错信道 也不是纯突发差错信道 而是混合型 信道 交织编码利用发送端和接收端的交织器和去交织器的信息处理手段 将一个有记忆的 突发信道改造成为一个随机独立差错信道 交织编码是一种改造信道的信息处理手段 它本 身并不具备信道编码最基本的检错和纠错功能 交织编码的主要缺点是 在交织和去交织过 程中 会产生 2MN 个符号的附加处理时延 这对实时业务 特别是语音业务将带来很不利 的影响 交织器的改进主要是处理附加时延大及由于某种固定形式的交织方式就有可能产生 很特殊的相反效果 即存在能将一些随机独立差错交织为突发差错的可能性 7 8 Turbo 码有哪些主要优缺点 它为什么能取得非常优良的性能 将它用于移动通信 适 合于哪些业务 又不适合于哪些业务 为什么 答 Turbo 码具有反馈式迭代结构 在发送端 交织器起到随机化码组 字 重量分布的作 用 使 Turbo 码的最小重量分布均匀化并达到最大 它等效于将一个确知的 Turbo 编码规则 编码后进行随机化 以达到等效随机编码的作用 在接收端 交织器 去交织器与多次反馈 迭代译码同样也等效起到了随机译码的作用 另外 交织器还同时能将具有突发差错的衰落 信道改造成随机独立差错信道 级联编 译码能起到利用短码构造长码的作用 再加上交织 器的随机化作用 使级联码也具有随机性 从而可以克服确定性的固定式级联码的渐进性能 差的缺点 并行级联码采用最优的多次迭代软输入 软输出的最大后验概率 BCJR 算法 从 而大大改善了译码的性能 Turbo 码所采用的手段与 Shannon 证明信道编码定理时提出的 3 个先决条件 采用随机码 码长无限长和在接收端选用最佳的最大后验概率算法不谋而合 这是 Turbo 取得接近最佳性能的主要原因 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 18 页 共 51 页 Turbo 码的缺点是译码设备很复杂 工程实现有很大难度 译码时延太大 无法应用于实时 的通信系统 在低误码率时产生地板效应 其主要原因是由于 Turbo 码的自由距离太小 移动通信中 Turbo 码适用于数据业务 不适合话音业务 原因是其译码时延太长 7 9 为什么说TCM编码是一类高效率的信道编码 TCM编码中的两类距离的含义是什么 它有哪些主要优点 答 TCM 是通过扩展信号的星座图的大小 而不是采用传统的扩展频带来获取编码增益的 其频谱效率高 所以称为高效率编码调制 TCM 编码中的两类距离指的是欧式距离和汉明 距离 TCM 的最佳性是通过将编码器和调制器作为一个统一的整体来加以考虑的 使得编 码器与调制器级联后具有最大的欧式自由距离 从信号空间角度看这种最佳编码调制的设计 实际上是一种对信号空间的最佳分割 7 10 GSM 中全速率语音的信道编码有什么特色 又如何实现 答 GSM 全速率语音的信道编码是逐帧完成的 全速率语音为 13Kbps 一个语音帧为 20ms 因此一个语音帧中含有 260 比特 其中 前 182 比特称为一级比特 它们对传输误差最敏感 即这些比特中若产生差错 将会严重影响语音质量 应受纠错保护 这 182 比特之中的前 50 比特是重中之重 它们不仅受内码纠错保护 还受外码检错的双重保护 182 比特以后的 78 比特 称为二级比特 不参与检 纠错编码 而仅参与交织编码 其实现流程图如下所 示 一级比特 50bit 一级比特 132bit 二级比特 78bit 260bit 20ms 13Kb s 5013243 378 78 卷积码 C n k 分组码 4567012345670123 重排公式 D x y 57x 64y mod 456 i B j 114114114114114114114114 7 11 7 14 参见课本 第八章 分集与均衡 8 1 题目 答 1 1 11 4312 1 5525 F zzX zF z Fzzz 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 19 页 共 51 页 因此 12 10 25 1212 1 2525 12 01 25 3 5 4 5 0 22 1 1 0 22 1 13 5 1 14 5 10 opt w Ww w 其中 0 48 2 1 20 539 代入求解 1 0 1 0 145 1 95 0 456 opt w Ww w 2 计算矩阵的特征值 10 480 00 4810 480 00 481 I 1 0 3232 1 6768 步长 的范围 max 02 即01 19 3 10 48 0 480 64 1 0 0 6 0 8 w w 1 0 0 1 25 w w 反馈抽头权值 101 0 75ww f 8 2 题目 答 系统 1 1 1 0 9 C z z 的冲击响应 0 9 nc n 0n 自适应 FIR 滤波器的输入 0 k y nc k x nkw n 序列 x n对应信道中传输的信息序列 所以假设 x n是不相关的 均知为 0 方差 为 1 根据 MSE 准则 x n的最佳估计为 0 1 1 b x ny ny n b 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 20 页 共 51 页 利用正交性 可以得到最佳系数 0 1 y n Ee n y n 0 1 1 0 1 by n Ex ny ny n by n 1 0 1 1 1 1 1 1 by n y ny n y ny n x n EE by ny ny ny ny nx n 求得各个相关 0 0 1 k E y n x nEc k x nk x nw n x nc 其中 利用了 k E x nk x n 并且 w nx n相互独立 同样地 0 1 1 0 k E y nx nEc k x nkx nw n x n 2 00 w kj E y n y nEc k c j x nk x nj 2 0 w j c j c j 22 0 0 9 j w j 2 1 1 0 81 w 2 1 0 19 w 00 1 1 kj E y n y nEc k c j x nk x nj 0 1 j c j c j 21 0 0 9 j j 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 21 页 共 51 页 1 0 9 1 0 81 0 9 0 19 因此 1 0 1 10 9 0 1 1 0 190 19 0 910 0 1 0 190 19 b b 0 85 0 75 噪声不存在的情况下 即把 2 0 1 w 从相关矩阵对角线元素中舍去 最佳系数为 11 01 1 0 9B zbb zz 即 均衡器函数是信道函数的倒数 这种情况下 MSE 准 则和迫零准则是相同的 噪声存在的情况下 可以看到使用 MSE 准则的结果和信道函数的 倒数有一点不同 这是为了防止增加额外的噪声 8 3 题目 答 1 定义矩阵V 矩阵各列是特征向量 i v 12 N Vvvv 其共轭转置 1 2 t t t t N v v V v 可以写为 1 N tt iii i v vV V 其中 是一个由 的特征值组成的对角矩阵 如果定义 1 2 t XVV 则有 1 2 1 2 1 21 2 tttt XXV V V VV VV V 在上式的推导中 矩阵V是单位矩阵 即 t VVI 因此 既然 XX 这表明 矩阵 1 2 1 2 1 N tt iii i XV Vv v是 的平方根 2 要计算 1 2 首先决定V 即相关矩阵的特征值和特征向量 然后 1 21 2 1 2 1 N tt iii i v vV V 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 22 页 共 51 页 8 4 论述天线接收分集技术的分类和各种分集技术的异同 答 天线接收分集技术分为 空间分集 频率分集和时间分集 空间分集是利用不同接收地点位置的不同 利用不同地点接收到信号在统计上的不相关性 即衰落性质上的不一样 实现抗衰落的性能 频率分集利用位于不同频段的信号经衰落信道后在统计上的不相关特性 即不同频段衰落统 计特性上的差异 来实现频率选择性抗衰落的功能 时间分集利用一个随机衰落信号 当取样点的时间间隔足够大时 两个样点间的衰落是统计 上互不相关的特点 即利用时间上衰落统计特性上的差异来实现抗时间选择性衰落的功能 8 5 论述 Rake 接收机的分集原理 画出 Rake 接收机的原理框图 答 Rake 接收是一种典型的利用信号统计与信号处理技术将分集的作用隐含在被传输的信 号之中的技术 移动通信传播中多径引起了接收信号时延功率谱的扩散 Rake 接收就是设 法将上述被扩散的信号能量充分利用起来 其主要手段是扩频信号设计与 Rake 接收的信号 处理手段 由于用户的随机移动性 接收到的多径分量的数量 大小 幅度 时延 到达 时间不同 相位均为随机变量 因此合成后的合成分量仍是一个随机分量 利用扩频信号 设计将各条路径信号加以分离 再利用 Rake 接收将被分离的各条路径信号相位校准 幅度 加权 并将矢量和变成代数和 原理框图 P212 图 8 9 8 6 比较 Rake 接收与信道均衡的异同 答 Rake 接收与信道均衡都是信道对抗信道衰落的技术 Rake 接收是设法将被多径扩散的 信号能量充分利用起来 是抗空间衰落的手段 均衡是改造限带信道传输特性的一种有效手 段 是为了减轻或消除由于频率选择性衰落造成的符号间的干扰 8 7 题目 答 1 1 N n n UX 1 N n n E UE XNm 222 U E UEU 22 nm nm EX XN m 22222 1 NmN NN m 2 N 因此 222 22 22 U N mNm SNR N 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 23 页 共 51 页 2 2 1 N n n VX 222 1 N n n E VE XNm 2222 E VNm 222 nm nm E VE X X 422 1 N nnm nnm n m XE XE X 422 1 NE XN NEX 要计算 4 E X 根据 0 1 3 1 k k k odd E Y kk even 3 44224 4 4 0 63 3 EXm E Xmm EXm 代入求解即可 绘图略 8 8 参考 Kalman 滤波器和 RLS 算法的结构 对比这两者之间的相同点 8 9 推导格型滤波器前向预测误差和后向预测误差系数及抽头系数的递推公式 8 10 解释判决反馈均衡器的工作原理和优点及缺陷 答 判决反馈均衡器是由两个滤波器组成 一个是前馈滤波器 另一个是反馈滤波器 前馈 滤波器的作用与线性均衡器一样 反馈滤波器则是将前面已检测符号的判决输出作为它的输 入 该反馈滤波器的作用是从过去已检测的符号来估计当前正检测符号的码间干扰 然后将 它与前馈滤波器输出相减 从而减少了当前输出符号的码间干扰 优点及缺陷 当所需传送的消息符号速率较高时 最大似然序列判决的计算太复杂 而判决 反馈均衡器具有次优而计算效率高的特点 是最为适合的是最为适合的时域自适应均衡方 式 性能下降并不是很明显 缺陷是 一是结构复杂 成本较高 二是仅对时延较短的 ISI 效果比较好 对时延较长的 ISI 效果比较差 第九章 多用户检测技术 9 1 一个同步 CDMA 系统有K个用户 扩频码长为N 求证 1 互相关系数的平方和满足下列下界关系 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 24 页 共 51 页 2 2 11 KK ij ij K N 2 假设互相关的绝对值满足 max 1 N 则推导该同步 CDMA 系统用户数目的上界 答 1 信号波形属于一个 N 维的线性空间 假设这个空间的正交基集合为 12 N x xx 信号波形可以表示为 1 1 2 N kk ii i sa x kK 其中 2 1 1 N k i i a 互相关为 i jimjm ma a 定义一个矩阵A ij Aa 1 2 iK 1 2 jN 这是一个KN 的矩阵 定义 另一个矩阵B ij B 1 2 i jK 那么 T BAA 22 11 KK TTTT ij ij Tr BBTr AA AATrA A T A A是一个NN 的半正定矩阵 如果用 12 N 表示其特征值 那么 2 111 NKK TT ik i iij Tr A ATr AAaK 所以 2 2 22 1111 1 KKNN T ijii ijii K TrA A NN 2 根据 1 的结论 2 22 111 KKK ijij ijij i K K N 所以 2 22 max 1 1 K ij ij i K KK K N 用户数目的上界为 2 max 2 max 1 1 K N 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 25 页 共 51 页 9 2 定义扩频序列波形 1 s t和 2 s t的均方互相关为 22 1221 0 1 T d T 求下列两 种情况下的均方互相关函数 1 12 1 s ts t T 2 1 s t和 2 s t的波形如图 9 11 所示 答 1 1 s和 2 s的互相关为 1212 T T s t s tdt T 2112 0 s t s tTdt T 均方互相关 2222 1221 3 0 112 3 T dTd TT 2 当0 3 T 时 12 1 3T 当 2 33 TT 时 12 1 3T 当 2 3 T T 时 12 1 T 由函数的对称性可得 222 122112 00 12 TT dd TT 代入 12 的值 得到均方互相关为 2 27 9 3 给出多径条件下 同步 CDMA 系统信号模型的详细公式 答 白噪声信道中的接收信号模型 11 ll KL kkkk kl y tA b s ttn t 0 tT 其中 K表示用户数 T表示数据符号周期 L表示每个用户信号的径数 k s t表示第k 个用户的扩频序列波形 l k A表示第k个用户第l径的接收符号幅度 1 1 k b 表示第 k个用户发送的比特信息 l k t表示第k个用户第l径的时延 n t是均值为 0 方差为 2 的 白高斯随机过程 9 4 给出多径条件下 异步 CDMA 系统信号模型的详细公式 答 答 白噪声信道中的接收信号模型 11 ll KML kkkkk kiM l y tA b i s tiTtn t 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 26 页 共 51 页 0 tT 其中 K表示用户数 假设每个用户发送21M 个比特信息 T表示数据符号 周期 L表示每个用户信号的径数 k s t表示第k个用户的扩频序列波形 l k A表示第k个 用户第l径的接收符号幅度 1 1 k b i 表示第k个用户第i比特的信息 l k t表示第k 个用户第l径的时延 n t是均值为 0 方差为 2 的白高斯随机过程 9 5 令 b表 示 最 大 化 度 量 2 TT bb Ayb Hb的 矢 量 集 合 1 1 K 求 证 sgn kkjjjk byA b 答 2 TT bb Ayb Hb 22 kkkkkjjjkk j k b A yb AA bb 与 无关的项 2 kkkjjjkk j k b A yA bb 与 无关的项 b表示最大化度量 所以 11 kKkK bbbbbb 2 2 kkkjjjkkkkjjjk j kj k b A yA bb A yA b 0 kkkjjjk j k b A yA b 由此 sgn kkjjjk byA b 9 6 题目 答 1 在表达式 11 1222121 2 A y bA y bA Abb 中 我们可以选择 1 b和 2 b的值 使三项中的 任两项为正 这样 第三项的符号是受约束的 112212 min AyAyA A 那么显然 112212 max AyAyA A 因此 我们应该选择 12 b b使 11 1 A y b和 222 A y b都是正的 即 11 sgn by 22 sgn by 否则 如果 112212 min AyAyA A 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 27 页 共 51 页 那么我们应该选择 12 b b使 121 2 A Abb 和 11 1222 A y b A y b中较大的一个为正 如果 1122 AyAy 那么 11 sgn by 211 sgn sgn bby 如果 1122 AyAy 那么 22 sgn by 122 sgn sgn bby 综上 11122 11122 21122 sgn sgn sgn sgn yAyAy bA yA y yAyAy 11122 22211 21122 sgn sgn sgn sgn yAyAy bA yA y yAyAy 这样 我们还可以把 2 y包含在 2 sgn y 中 下表 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 28 页 共 51 页 总结了上述 4 种情况 22122212 sgn sgn A yA AA yA A 1 b 1 b sgn 2 0y 2 sgn y sgn 2 0y 2 sgn y 2 sgn y0 2 sgn y 可以看出 11122122212 11 sgn 22 bA yA yA AA yA A 符合第一种情况 即 11 Ay最小 12 sgn by 如果 11 Ay不是最小项 同样可以得到一个类似的表格 22122212 sgn sgn A yA AA yA A 1 b 1 b 1112 sgn A yA A 12 A A 最小 1 sgn y 1112 sgn A yA A 12 A A 最小 1 sgn y 1122 sgn A yA y 22 Ay 最小 1 sgn y 1122 sgn A yA y 22 Ay 最小 1 sgn y 可以看出 11122122212 11 sgn 22 bA yA yA AA yA A 也符合第二种情况 即 11 Ay不是最小 11 sgn by 综上 证明完成 9 7 题目 答 未作 9 8 题目 答 R为归一化互相关矩阵并且可逆 全对角对称矩阵 MRI 1 首先考虑M的特征值 显然 M的特征矢量和R是相同的 同时 如果M的特征值 课后答案网 w w w k h d a w c o m 第 29 页 共 51 页 是 i 则R的特征值是 1 i R是一个实对称矩阵 1 ij 2 三用户情况下 谱半径大于 2 的互相关矩阵如