《复习T通信》PPT课件.ppt

天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,通信信号处理复习课,电子信息工程学院李琨,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,2,试卷题型和分值,第一套试卷填空6题11空11分单项选择5题10分画图题3题18分名词解释5题15分简答题6题36分计算题1题10分总计100分,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,3,第二套试卷填空5题10空10分单项选择5题12分画图题2题12分名词解释5题10分简答题6题36分综述题2题20分总计100分,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,4,公共邮箱：账户：tongxinxinhao_tjut密码：tjut2011,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,第一章绪论,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,6,无线通信的变革（3代）,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,7,未来的标准,LTE未来长期演进（俗称3.9G）TD-SCDMA发展为TD-LTELTE采用了OFDM、MIMO等先进的技术,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,8,多址方式,FDMA方式,TDMA方式,CDMA方式,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,9,FDMA,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,10,TDMA,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,11,CDMA,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,12,合并后需传输的波形,待发送,正交码,各路信号,解正交后信号,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,13,多址方式（会画此图）,FDMA方式,TDMA方式,CDMA方式,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,14,软件无线电,软件无线电的基本思想以一个通用、标准、模块化的硬件平台为依托，通过软件编程来实现无线电台的各种功能，从基于硬件，面向用途的电台设计方法中解放出来。,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,15,软件无线电框图（会画此图）,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,16,理想的软件无线电,以上的框图只是软件无线电的过渡阶段理想的软件无线电的AD、DA应更加靠近天线，由此可以实现的通信终端更具灵活性,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,第二章通信信号表示及表征,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,18,知识点,循环平稳过程：统计特性呈周期或多周期平稳变化的过程。实际上是非平稳过程，但这种非平稳过程有一个重要的特性，即非平稳性表现为周期平稳性。分为一阶循环平稳过程（平均值），二阶循环平稳过程（相关函数），高阶循环平稳过程,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,19,统计量,功率谱密度随机信号无法直接做傅里叶分析功率谱密度与自相关函数成傅里叶变换对信号经过线性网络的过程,时域,频域,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,20,知识点（续）,通信信号常采用复信号表示表示方式分为：解析信号和基带信号,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,21,解析信号,原始信号,具有双边的频谱,补偿信号,具有双边的频谱,叠加后的信号,只具单边谱,需要构造一个补偿信号,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,22,基带信号,一个实信号,解析信号的表示：,不包含信息，故可舍弃，,两边同乘：得,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,23,解析信号含载波，基带信号不含载波基带信号更常用，因为在实际中是可以有带载波的信号得到不带载波的基带信号而解析信号往往用于数学推导，实际中无法得到,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,第三章无线信道,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,25,无线信号传播,信号传播方式：直射（自由空间传播），反射、绕射、散射反射：无线电波入射到某一媒介表面时，部分无线电波能量返回到第一种媒介的现象。散射：无线电波入射到一粗糙表面时，反射的能量会扩散（弥散）到所有方向的现象。绕射：无线电波绕过地球弯曲的表面或障碍物传播的现象。,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,26,四种传播方式,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,27,衰落,衰落：了解阴影衰落和多径衰落的成因阴影衰落：由于建筑物、地形等障碍物遮挡造成的接受信号强度下降多径衰落：由于同一信号经不同路径达到接收机，各路径延时和相位不统一，使得叠加信号的强弱剧烈变化阴影衰落：大尺度衰落，特性变化慢多径衰落：小尺度衰落，特性变化快,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,28,描述信道的参数相干带宽B：其物理意义为两信号频率间隔大于B，则认为两信道特性不相关相干时间：其物理意义为两信号时间间隔大于，则认为两信道特性不相关,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,29,上行信道：手机发给基站下行信道：基站发给手机高速移动会造成多普勒频移（多普勒效应）,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,第四章分集接收和最佳接收机,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,31,分集接收,1、定义：分集接收是指接收端对它收到的多个衰落特性互相独立（携带同一信息）的信号进行特定的处理，以降低信号电平起伏的办法。2、优点：抵抗衰落，因为收到了衰落特性不一样的信号的多个复本,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,32,3、分集的分类：宏分集：抵挡阴影衰落微分集：抵抗多径衰落空间分集、频率分集、时间分集、极化分集、角度分集等,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,33,4、信号的合并方式:多个信号接收之后，如何能有效的利用这几个信号，提高接收质量分为：选择式合并：选择一路最好的进行解调，软硬件最简单，性能一般最大比值合并：每路都有一个加权，加权的权重按照各路的信噪比分配，信噪比大的权重大，所以合成后的信噪比能够最佳，软硬件都复杂，但性能最好等增益合并：加权系数统一，等增益相加。处理过程简单，效果略差于最大比值合并,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,34,最大比值合并,等增益合并,选择式合并,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,35,匹配滤波器,5、采用匹配滤波器的接收机，是在加性白噪声信道下的最佳接收机,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,36,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,37,6、匹配滤波器只适用于数字通信系统，而不适合模拟系统因为信号经过匹配滤波器后会严重失真，只是在某一个时间点上有一个很高的峰值输出，对于数字通信系统，可以在此峰值位置进行判决以表明是否收到此信号，而对于模拟系统，由于输出波形严重失真，已经无法恢复信号。,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,38,RAKE接收机,RAKE接收机是一种分集接收机，其只适用于CDMA系统中，因为CDMA系统通过正交码来区分多个用户，当同一信号经过不同路径所造成延时相差大于一个码元周期，此两个空中信号之间可以通过不同的正交码区分开，故可以从时域上区分此两路信号，从而进行信号整合，提高接收质量。变废为宝！,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,第六章均衡,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,40,1、码间串扰：因为信道带宽有限和有多径，使得波形在时域上展宽，当前码元的波形影响到后面的码元2、均衡的作用，抵抗码间串扰3.分类：时域均衡（横向滤波器）和频域均衡,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,41,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,42,横向滤波器,4、横向滤波器结构图（要求会画）,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,43,不需要训练序列的均衡称为盲均衡例题：计算抽头系数初始值训练序列0，1，1，接收序列0.1，0.4，0.9，0.9，0.4,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,44,解：或解得,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,第七章阵列信号处理,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,46,智能天线的概念：将天线阵列技术和自适应信号处理技术相结合的一种新型天线。通常采用4-16天线阵元，阵元间距1/2波长，分布呈直线型，圆形研究分为：波束成形技术：通过调整多天线间发送信号的相位角，实现天线的赋形具有一定的指向性空间谱估计（波达方向估计）：同一信源发出的信号（波束）到达多个天线后会形成一定的相位差，接收机利用此相位差来判别信源所在的方向角。,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,47,阵列信号处理的原理根据方向矢量进行波束形成和波达方向估计,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,48,TDD模式比FDD更适合用智能天线因为FDD存在上下行的双工间隔，WCDMA联通190M，CDMA2000电信45MHz，都大于相干带宽，收发所出现多径的情况在上下行可能已经不同。而TDD模式下，上下行采用同频收发，只是所使用的时隙不同，且时隙间隔通常小于相干时间，故上下行信道具有较大的相关性，能够利用上行的来波方向估计指导下行的波束成形。,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,49,阵列信号的超分辨率处理（超过瑞利限）最有名的DOA估计方法是：MUSIC和ESPRITMUSIC的前提阵列形式为线性均匀阵，阵元间距不大于处理最高频率信号波长的1/2；噪声为加性高斯分布，不同阵元的噪声均为平稳随机过程，且相互独立，空间平稳(各阵元噪声方差相等)；空间信号为零均值平稳随机过程，它与阵元噪声相互独立；信号源数D小于阵列元数M，信号取样数大于阵列元数,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,第八章多用户检测技术,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,51,多址干扰：CDMA系统的用户在同一时间、同一频带收发信号，用户间通过不同的正交码字进行区分。因为正交码非完全正交，故解码过程中，用户间会形成人为的相互干扰。多用户检测分为“联合检测”和“干扰抵消”两种技术也就是线性和非线性多用户检测,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,52,多用户检测的分类,多用户,检测,最佳多用,户检测,次佳多用,户检测,线性多用,户检测,非线性多,用户检测,非盲自适,应检测,盲自适应,检测,解相关多用户检测,最小均方误差检测,最小输出能量算法,子空间算法,恒模算法,高阶统计特性算法,串行干扰抵消,并行干扰抵消,神经网络,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,53,线性多用户检测,线性多用户检测框图最佳T使得渐进有效性最大解相关只考虑消除MAI最小均方误差同时考虑噪声和MAI，折中,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,第九章OFDM技术,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,55,1、OFDM正交频分复用,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,56,OFDM的调制可以通过IDFT（或IFFT）实现，解调通过DFT（或FFT）实现,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,57,2、OFDM与FDM辨析FDM：频分复用FrequencyDivisionMultiplexing，各个子载波是独立的（码元周期，调制方式都很灵活），载波间需要有一定频率间隔。OFDM：正交频分复用OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，子载波间相互正交，且相互交叠，大大提高了频谱利用率，但为了保证正交，码元周期和子载波间隔有一定关系,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,58,关键技术,检测技术保护间隔和循环前缀频偏校正加窗信道估计同步技术,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,59,加入循环前缀,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,60,加窗,黑板演示,由于CP的引入会使符号边界处出现显著的相位跳变，使OFDM信号频谱的带外衰减变慢，对单个OFDM符号加窗能够加快带外衰减。,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,第十章MIMO技术,2020/5/18,天津理工大学电子信息工程学院通信信号处理,62,MIMO即多输入多输出系统