移动通信-作业辅导.ppt

2020/5/1,移动通信,1,3.什么是调频信号解调时的门限效应?它的形成机理如何?答：门限效应是指：为了使调频信号在解调后获得足够大的增益，必须使输入信噪比大于一定的门限值。在小信噪比情况下，即信号电平Uc远小于噪声电平时，输出信号完全被噪声淹没，解调器的输出几乎由噪声决定，是解调器的性能恶化。,Chapter2习题,2020/5/1,移动通信,2,5.试述MSK调制和FSK调制的区别和联系。答：FSK是频移键控，FSK利用载波的频率变化来传递数字信息。它是利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术。MSK是一种特殊形式的FSK，其频差是满足两个频率相互正交(即相关函数等于0)的最小频差，并要求FSK信号的相位连续。,2020/5/1,移动通信,3,6.设输入数据速率为16kbs，载频为32kHz，若输入序列为0010100011100110，试画出MSK信号的波形，并计算其空号和传号对应的频率。,2020/5/1,移动通信,4,8.与MSK相比，GMSK的功率谱为什么可以得到改善?答：GMSK信号就是通过在FM调制器前加入高斯滤波器产生的。GMSK通过引入可控的码间干扰(即部分响应波形)来达到平滑相位路径的目的，它消除了MSK相位路径在码元转换时刻的相位转折点。,2020/5/1,移动通信,5,10.试说明GMSK一比特延迟差分检测和二比特延迟差分检测的工作原理。一比特延迟差分检测器的框图如图2-17所示。,设中频滤波器的输出信号为SIF(t)=R(t)cosct+(t)(2-50)式中，R(t)是时变包络；c是中频载波角频率；(t)是附加相位函数。,图2-17一比特延迟差分检测器的框图,2.2.3高斯滤波的最小移频键控(GMSK)调制,2020/5/1,移动通信,6,在不计输入噪声与干扰的情况下，图中相乘器的输出为R(t)cosct+(t)R(t-Tb)sinc(t-Tb)+(t-Tb)，经LPF后的输出信号为,(2-51),当cTb=k(2)(k为整数)时，,(2-52),其中,2.2.3高斯滤波的最小移频键控(GMSK)调制,2020/5/1,移动通信,7,Y(t)0判为“+1”Y(t)0判为“-1”,式中，R(t)和R(t-Tb)是信号的包络，永远是正值。因而Y(t)的极性取决于相差信息(Tb)。令判决门限为零，即判决规则为,当输入“+1”时(t)增大，当输入“-1”时(t)减小。用上述判决规则即可恢复出原来的数据，即。,2.2.3高斯滤波的最小移频键控(GMSK)调制,2020/5/1,移动通信,8,图中相乘器的输出信号为R(t)cosct+(t)R(t-2Tb)cosc(t-2Tb)+(t-2Tb)=R(t)R(t-2Tb)cosct+(t)cosc(t-2Tb)+(t-2Tb),2.二比特延迟差分检测二比特延迟差分检测器的框图如图2-18所示：,(2-53),图2-18二比特延迟差分检测器的框图,2.2.3高斯滤波的最小移频键控(GMSK)调制,2020/5/1,移动通信,9,(2-54),式中,经LPF后的输出,当2cTb=k(2)(k为整数)时,(2-55),2.2.3高斯滤波的最小移频键控(GMSK)调制,2020/5/1,移动通信,10,如果在中频滤波器后插入一个限幅器，则可以去掉振幅的影响。上式中，内的第一项为偶函数，在(Tb)不超过/2的范围时，它不会为负。它实际上反映的是直流分量的大小，对判决不起关键作用，但需要把判决门限增加一相应的直流分量；第二项才是判决的依据：,sin(t)-(t-Tb)sin(t-Tb)-(t-2Tb)(2-56),2.2.3高斯滤波的最小移频键控(GMSK)调制,2020/5/1,移动通信,11,为了从式(256)中恢复出传输的数据，令其中的sin(t)-(t-Tb)对应于原始数据ak经差分编码后的ck,而sin(t-Tb)-(t-2Tb)则对应于ck-1，两者相乘等效于两者的模2相加ckck。若发端进行差分编码，根据差分编码的规则ckakck-1，可得，即为解调输出。,由此可见，检测器只要设置一个判决门限，并令判决规则为Y(t)判为“+1”Y(t)判为“-1”,而相应在发端，需对原始数据ak进行差分编码，如图219所示。,2.2.3高斯滤波的最小移频键控(GMSK)调制,2020/5/1,移动通信,12,17.在正交振幅调制中，应按什么样的准则来设计信号结构?答：QAM信号的结构不仅影响到已调信号的功率谱特性，而且影响已调信号的解调难度和性能。常用的设计准则是在信号功率相同的条件下，选择信号空间中信号点之间距离最大的信号结构；此外，还要考虑解调的复杂性。,2020/5/1,移动通信,13,21.为什么m序列称为最长线性移位寄存器序列，其主要特征是什么？答：m序列是由多级移位寄存器或其延迟元件通过线性反馈产生的最长的码序列。在二进制移位寄存器中，若n为移位寄存器的级数，n级移位寄存器共有2n个状态，除去全0状态外还剩下2n-1种状态，因此它能产生的最大长度的码序列为2n-1位。产生m序列的线性反馈移位寄存器称作最长线性移位寄存器。m序列是一种随机序列，具有伪随机性，其自相关函数具有二值的尖锐特性，但互相关函数是多值的。,2020/5/1,移动通信,14,例1：已知4级m序列反馈系数为C4=(23)8，初始状态为1111，请画出码序列发生器电路，求出码序列，然后求出它的相关系数。解：C4=(23)8=(10011)2,2.5.2伪随机（PN）序列m序列,2020/5/1,移动通信,14,码序列发生器为：,2020/5/1,移动通信,15,2.5.2伪随机（PN）序列m序列,2020/5/1,移动通信,15,码序列产生过程：,P=24-1=15,码序列为：111100010011010,2020/5/1,移动通信,16,23.试述多载波调制与OFDM调制的区别和联系。答：多载波传输首先把一个高速的数据流分解为若干个低速的子数据流（这样每个子数据流将具有低得多的比特速率），然后，每个子数据流经过调制（符号匹配）和滤波，去调制相应的子载波，从而构成多个并行的已调信号，经过合成后进行传输。OFDM的中文名称是正交频分复用，原理是调制的各子载波是互相正交的，且各子载波的频谱有1/2的重叠。此时的系统带宽比FDMA系统的带宽可以节省一半。二者的联系是：OFDM是多载波调制的一种具体实现方式。,2020/5/1,移动通信,17,1.试简述移动信道中电波传播的方式及其特点。答：发射机天线发出的，可依不同的路径到达接收机，当频率f30MHz时，无线电波典型的传播通路包括：直射波：从发射天线直接到达接收天线的电波，它是VHF和UHF频段的主要传播方式；地面反射波：从发射天线经过地面反射到达接收机；地表面波：沿地球表面传播，地表面波的损耗随频率增高急剧增大，传播距离迅速减小，对于VHF和UHF频段。地表面波的传播可以忽略。,2020/5/1,移动通信,18,2.试比较10dBm、10W及10dB之间的差别。dB是一个纯计数单位：对于功率，dB=10*lg(A/B)。对于电压或电流，dB=20*lg(A/B).dBm意即分贝毫X，可以表示分贝毫伏，或者分贝毫瓦。dBw定义watt。0dBw=10lg1WdBm定义的是miliwatt。0dBm=10lg1mw；0dBw=10lg1000mw=30dBm。,ch3思考题与习题,2020/5/1,移动通信,19,5.某一移动信道，传播路径如图3-3(a)所示，假设d1=10km，d2=5km，工作频率为450MHz，|x|=82m，试求电波传播损耗值。,Lfs=32.44+20lgf+20lgd=32.44+20lg450+20lg10=105.5dB,2020/5/1,移动通信,20,3.1.4障碍物的影响与绕射损耗,5.某一移动信道，传播路径如图3-3(a)所示，假设d1=10km，d2=5km，工作频率为450MHz，|x|=82m，试求电波传播损耗值。,第一菲涅尔区半径x1为,解：自由空间传播的损耗Lfs为Lfs=32.44+20lgf+20lgd=32.44+20lg450+20lg15=109.2dB,2020/5/1,移动通信,21,3.1.4障碍物的影响与绕射损耗,查表得附加损耗(x/x1-1.7)为21dB,因此电波传播的损耗L为L=Lfs+21=130.2dB,2020/5/1,移动通信,22,6.某一移动通信系统，基站天线高度为100m，天线增益Gb=6dB，移动台天线高度为3m，Gm=0dB，市区为中等起伏地，通信距离为10km，工作频率为150MHz，试求：(1)传播路径上的损耗中值；(2)基站发射机送至天线的功率为10W，试计算移动台天线上的信号功率中值。,2020/5/1,移动通信,23,(1)根据已知条件，KT=0,LA=LT自由空间传播损耗Lfs=32.44+20lgf+20lgd=32.44+20lg150+20lg10=96.04dB查得市区基本损耗中值：Am(f,d)=25dB基站天线高度增益因子：Hb(hb,d)=-5dB,2020/5/1,移动通信,24,移动台天线高度增益因子：Hm(hm,f)=0dB所以传播路径损耗中值为：LA=LT=96.04+25+5=126.04dB,2020/5/1,移动通信,25,(2)中等起伏地市区中接收信号的功率中值,2020/5/1,移动通信,26,1.分集技术如何分类？在移动通信中采用了哪几种分集接收技术？答：宏分集：主要用于蜂窝通信系统中，也称为“多基站”分集。这是一种减小慢衰落影响的分集技术，其作法是把多个基站设置在不同的地理位置上(如蜂窝小区的对角上)和在不同方向上，同时和小区内的一个移动台进行通信(可以选用其中信号最好的一个基站进行通信)。微分集：是一种减小快衰落影响的分集技术，在各种无线通信系统中都经常使用。理论和实践都表明，在空间、频率、极化、场分量、角度及时间等方面分离的无线信号，都呈现互相独立的衰落特性。,ch4思考题与习题,2020/5/1,移动通信,27,2.对于DPSK信号，采用等增益合并方式，4重分集相对于3重分集，其平均误码率能降多少？,误码率下降为：,4重分集等增益合并的误码率为：,3重分集等