哈工大移动通信作业第四章-第六章

1、第四章1设发送的二进制信息为1011001，分别画出 OOK 2FSK 2PSK及2DPSK信号的波形示意图，并注意观察其时间波形上各有什么特点。3、QPSK OQPSK与 / 4 -QPSK调制方式的各自优缺点是什么？在衰落信道中一般选用哪 种调制方式更合适？为什么？答：QPSK的优点为具有较高的频谱利用率，较强的抗干扰能力，在电路中易于实现。缺点 是存在相位模糊的问题，同时在码元交替处的载波相位是突变的，产生的180的载波跃变会使调相波的包络上出现零点，引起较大的包络起伏，其信号功率将产生很强的旁瓣分量。OQPSK的优点是最多只能有90相位的跳变，相位跳变较小，旁瓣的幅度较小一些。而且没有

2、包络零点。缺点是没有实现相位跳变的连续变化，且信号的动态范围较小。n /4-QPSK的优点为既能够非相干解调，又能够非相干解调，也可以非线性放大，可得到高效率的功放。并且多径衰落信道中比QPSK性能更好，是适于数字移动通信系统的调制方式之一。缺点是最大相位跳变为135,恒包络特性不如 OQPSK在衰落信道中一般采用n /4-QPSK的调制方式更合适， 因为多径衰落使得相干检测十 分困难，从而采用差分检测， 在差分检测中，OQPS性能较QPSK1,为了兼顾频带效率高, 包络幅度小和能采用差分检测，从而选择n /4-QPSK。4、QPSK OQPSKf / 4-QPSK信号相位跳变在型号星座图上的

3、路径有什么不同？QPSK相邻码元间转变的相移路径的相位变化为 90或180 ,如从（1,1 ）变到（0,1 ）, 相移路径从（1,1）点旋转90到（0,1）点；从（1,1 ）变到（0,0 ）,相移路径（1,1）点旋转180 到00点，如图（1）所示。OQPSI相邻码元间转变的相移路径的相位变化为0或90,如从（1,1 ）变到（0,1），相移路径从（1,1）点旋转90到（0,1）点；从（1,1 ）变到（0,0 ），相移路径（1,1）点旋转0 到（0,0）点，如图（2）所示。n /4-QPSK相邻码元间转变的相移路径与前有很大不同两个不同，它是通过两次跳变才跳转到目的码元，从图（3）中可以看出，图

4、中有 8个相位，4个为调制应到达的相位。在调 制过程中相移的路径要先经过图中4个标记为O的相位之一。对于该经过哪一个， 要看到前一符号的位置和要到达的相位，即使它的相位变化路径最小。例如信号从10变到01,则相移路径先由10转到B点，变化135,再从B点旋转45到01点。它在调制时避免了在 QPSK中的180的不连续相位变化。8、什么是OFDMt号？为什么它可以有效的抵抗频率选择性衰落？答：OFDM可以看作是 MFSK和另一种多进制数字调制（如MPSK或 QAM的结合：首先，有多个载频，各载频两两相互正交。其次，每个载频都采用多进制传输。高速的数据流经OFDM后被串并变换，分配到多个并行的正交

5、子载波上，同时进行数据传输。高速的数据流经过 OFDM后被串并转换，分配到多个并行的正交子载波上，同时进行数 据传输。假设系统总带宽为B,被分为N个子信道，则每个子信道带宽为B/N,每路数据的传输速率为系统总的传输率的1/N，及符号周期为原来的 N倍，远大于信道的最大延迟拓展。所以OFDM系统将宽带信道转化为许多并行的正交子信道的同时实现了将频率选择性信道转 化为一系列频率平坦衰落信道的，减轻了码间干扰。由于OFDM系统各个子载波频谱相互重叠，提高了频谱利用效率。同时可以通过在OFDM系统中引入循环前缀（CP来消除时间弥散信道的影响。只要 CP长度大于信道最大时延，就可以完全消除符号间干扰和子

6、载波间干 扰。9、OFDM系统中CP的作用是什么？答：CP是用来消除时间弥散信道的影响。只要CP长度大于信道最大时延，就可以完全消除符号间干扰和子载波间干扰。为了保持原信息传输速率不变，信号的抽样速率应提高到原来的1+N/g倍。11、若4ASK调制的误码率为P4,试推导方形16QAM调制的误码率。E av答：lS内平均能量:M1MEi MTs20 Si (t)dt12P44ASK误码率erfc .3EavM M 13 erfc4 、 1516-QAM误码率PM1(1P4)2(1erfc413、设有dmin=sqrt(2)的4ASK星座，求增加1比特输出(8ASK)且仍然保持dmin不变(即 误

7、码率不变)所需要的能量增量。答：由dmin sqrt(2)，故对于4-ASK来说，半径r为1E4 PSK 11对于8-ASK来说，半径r为1 . 8 5E8 psk 1.8523.4能量增量Eg10 log1. 8525. 33dB16、对于差分8PSK列出格雷编码时比时序列和相位变化的对应关系，然后给出比特序列101110100101110对应的调制输出的符号序列，设信息从第k个码元时间开始发送，且第(k+1)个码元时间发送的符号为s(k-1)=Ae j ”/4答:010 J10tn001ooo * - jh*)*100格tri眄相位0 0 0tt/40 0 1it) 1 13 jt/40

8、t 0id 21 1 Dn/41 1 1D1 0 In/41 u 0n/ 2j n /0j n /4-j n /4-j n /2-j n /4对应 101110100101110 输出符号序列为：Ae , Ae , Ae , Ae , Ae17、/ 4-QPSK调制可以看做两个 QPSK系统，它们的星座图相对旋转了(1) 、画出 / 4-QPSK的信号空间图。(2) 、安格雷规则标出每个星座点对应的比特序列。(3) 、切比特序列 0100100111100101通过 / 4-QPSK基带调制发送的符号序列。答：(1)/ 4-QPSK的信号空间图：01.3AehAe4Ae.3Ae.7AeTAe0

9、1.3Ae_SI S2AOcos A9sin AG1 177 41/V20 1-lfj21/J20 0-3ic/4-1/721 0 77/41/77-l.-VI(3)切比特序列0100 10 01 11 10 0101假设00，头两个比特是01, 1 06I cos 1Q sin 1之后是00,I COSQ sin第三组是10 ,32I cos3Q sin第四组是01 ；4I cosQ sin第五组是11 ；5I cos12Q sin2第六组是10 ； 6I cos6Q sin6 2第七组是01 ； 7I cosQ sin第八组是01 ； 8I cosQ sin故发送符号序列为10【2 J 0

10、1 J J- .J 2则编码输出：10101101100111a、b。18、考虑下图所示的八星制星座图(1)、若8QAM中星座点间的最小距离为(2、若8PSK中相邻坐标点的间距 A,(3) 、求这两种星座图的平均发送功率，A,求内圆与外圆半径 求半径r。 并作比较。这两个星座图相对的功率增益是多少?(4) 、对于这两个星座图，有无可能使相邻星座点表示的三比特中只相差一比特?(5) 、如果比特率为 90Mbps,求符号速率。答：(1 )、已知8QAM中个星座点间最小距离为 A则内圆半径a2a 0.707 A2外圆半径b13A 1.366 A2(2 )、若8PSK中相邻星座点间距为 AA由 A2r

11、2(2 2 cos )得 r4V22(1 =)21.307A(3)、8PSK平均功率为:P 8 PSK2(8 1 .307 )21.707 A(4 )、8QAM平均功率为：P8QAM (4a2 4b2)1.18 A28001loo*1018-PSK可以，使用格雷码对星座点进行标号可以得到三位码。由于8-QAM不是三位码，因而 8-QAM不能保证相邻星座点表示的三比特中只差一比特。(5)、符号速率为：RB=90 /3 30Mb/s第五章1、简要说明直接序列扩频和解扩的原理。在接答:直接序列扩频原理：直接用具有高码片速率的扩频码序列去扩展数字信号的频谱。 收端，用相同的扩频码序列将频谱展宽的扩频信

12、号还原为原始信号。直接序列扩频通信系统的原理图如下：扩频,扩啊变MAM宝生 器由信源产生的信息流an 变换为二进制数字信号的d(t) 。d(t)与一个高速率的二进制伪噪声码c(t)相乘，得到复合信号d(t)c(t),这就扩展了传输信号的带宽。频谱扩展后的复 合信号d(t)c(t) 对载波cos( 2 f )进行调制，得到射频信号 s(t),然后通过发射机和天线 送入信道中传输。解扩原理：在接收端，接收到的射频信号经过下变频后得到中频信号，通常中频信号是由N个发射信号和干扰及噪声组成的混合信号。它与和发射端同步的参考伪噪声码所调制的本地扩频码进行扩频解调，将宽带信号变为窄带信号， 当这两个信号相

13、关性很好时，得到最大的相关峰值。窄带信号经数据检测器恢复成原始信号。2、为什么扩频信号能够有效抑制窄带干扰？答：扩频信号能够有效的抑制窄带干扰是因为在接收机同时接收到窄带噪声和多径干扰和有用信号时，窄带噪声和干扰信号与本地参考伪噪声码不相关，在进行相关处理时， 其频带被扩展，也就是干扰信号的能量被扩展到整个传输频带之内，降低了干扰信号的电平（单位频率内的能量或功率）。但是由于有用信号和本地参考伪噪声码有良好的相关性，在通过相关 处理后被压缩到中心频率为 fiF、带宽为Bb的频带内，因为相关器后的中频滤波器通频带很窄，通常为Bb 2Rb，所以中频滤波器只输出被基带信号调制的中频信号和落在滤波器铜

14、带内的那部分干扰信号和噪声，而绝大部分的干扰信号和噪声功率被中频滤波器滤除，这样就大大地改善了系统的输出信噪比。6、试解释频率跳变扩频系统有效抵抗宽带干扰和窄带干扰的物理机制。答：跳变扩频系统抵抗宽带干扰和窄带干扰的物理机理为：对于宽带干扰，由于干扰信号的能量分布在一个较宽的频带上， 接收机通过窄带滤波器将大部分能量滤除， 而对于窄带干扰 信号，接收机通过躲避的方法，在大部分时间内不让干扰信号通过接收机中的中频滤波器。即对于宽跳频接收机将干扰信号的能量在一个较宽的频带上进行了平均，对于窄带干扰，将干扰信号的能量在一个较长的时间段内进行了平均。11、RAKE接收机的工作原理是什么？答：RAKE接

15、收机的工作原理：对接收机接到那些幅度明显大于噪声背景的多径分量取出，对它进行延时和相位校正，使之在某一时刻能够对齐， 并按照某种方法合并， 有效地利用多径分量，提高多径分集的效果，提高信号的信噪比。12、分集接收技术的指导思想是什么？答：分集接收技术的指导思想是在接收端将多径信号分离出来，使其互不相干，同时利用收到的 MM2个分集信号来减小衰落的影响。13、什么是宏观分集和微观分集？在移动通信中常用哪些微观分集？答：用来对抗多径衰落的分集技术叫做微分集。以克服长期衰落为目的，用来对抗楼房 等物体的阴影效应的分集叫做宏分集。在移动通信中常用的微分集有频率分集、极化分 集、场分量分集、角度分集、时

16、间分集。14、合并方式有哪几种？哪一种可以获得最大的输出信噪比？为什么？X7h1234567K9I0HITCRC答:合并方式有选择式合并、最大比值合并和等增益合并。最大比值合并方式能够获得最大的输 出信噪比，最大比值合并方式的输出信噪比(SNR等于各支路的 SNR之和，所以，即使每路信号都比较差，没有一路信号可以单独解出来时，最大比值算法仍有可能合成一个达到 SNR要求的可解调信号。附加题1、证明MRC接收分集中，能使输出信噪比 gs最大化的加权系数 ai为a匕gi2/ N。同时证 明，在该加权系数下 gs=Sg。M证明：合并后信号包络：rkkk 1M 2噪声功率：Nmrk Nkk 1输出信噪

17、比:N mrM(kk)2k 1(“Ng / Z2k 1M由施瓦茨不等式得：( k Nrk / . N )2k 1k )(2rk )等号成立的条件：1C C为常数能使最大化的加权系数k为：Cr,NM(kk)2M r 2 I k则k 1kkM 2 kNk k 1k 1 N若加权系数kNrk2、本题说明，由于阵列增益的原因，即使没有衰落，分集合并也能带来性能增益。考虑N支路的分集合并系统，每个支路是信噪比为gi=10dB的AWG信道。假设采用 M=4的M-QAM调制，其误码率近似为 R=0.2e-1.5g/(M-1),其中g是接收信噪比。(a) 求N=1时的Pb。(b) MRC 下，求使 Pb10-

18、6 的 N。答：(a)N=1 时，r r, 10dB 10则 Pb0.2e 1.5/( M 1)31 .3510(b)由 Pb0.2e10 6 求得：N=33、下行MIMO技术都包括哪几种，其具体工作原理是什么？答：空间复用：发射的高速数据被分成几个并行的低速数据流，在同一频带从多个天线同时发射出去。波束赋形：利用空间的强相关性及波的干涉原理产生强方向性的辐射方向图，使辐射方 向图的主瓣自适应的指向用户来波方向，从而提高性噪比，提高系统容量或者覆盖范围。传输分集：利用多条传输相同信息且具有近似相等的平均信号强度和相互独立衰落特性 的信号路径，并在接收端对这些信号进行适当的合并，以便大大地降低多

19、径衰落的影响，只要几个信号之间是相互独立的，经恰当的合并就能得到最大的信号增益。4、均衡器的分类有哪些答：均衡器的分类：频域均衡器和时域均衡器(或线性均衡器和非线性均衡器)。第六章1、大区制和小区制这两种区域覆盖方式的主要区别是什么？分别适用于怎样的应用场合？答：电磁波传播损耗近似与传播距离的4次方成正比，因此移动台处于小区的不同位置时，其损耗会有非常大的差异， 靠近基站的强信号功率会远远大于远离基站的弱信号的功率，当用户共享同一信道时，强信号就会对弱信号有明显的抑制作用，使得弱信号的接收性能很差，甚至根本无法通信。2、威慑呢蜂窝网要采用正六边形？答:在服务区面积一定的情况下，正六边形的小区最接近理想的圆形辐射模式，覆盖面积最大，他们之间的重叠面积最小，可用最少数目的小区就能覆盖整个地理区域，因此用正六边形覆盖整个服务区所需要的基站数最少，无线频率个数最少。3、比较顶点激励与中心激励的区别，并说明顶点激励的优点。 答：中心激励：基站位于无限区的中心，采用全向天线实现无线区的覆盖。顶点激励：每个蜂房相间的三个顶角上设置基站，并采用三个互成120扇形覆盖的定向天线来实现小区覆盖。由于顶点激励方