移动通信第二次作业

1、移动通信第二次作业 李森第四章4.1设发送的二进制信息为，试分别画出OOK、2FSK、2PSK、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。OOK2FSK2PSK2DPSK解 4.2QSPK、/4-QPSK、OQPSK信号相位跳变在信号星座图上的路径有什么不同。解：QSPK在其码元交替处的载波相位往往是突变的，当相邻的两个码元同时转换时，如当00到11或者01到10时会产生180的载波跃变。这种相位跃变会使调相波的包络出现零（交）点，引起较大的包络起伏，起信号功率将产生很强的旁瓣分量。/4-QPSK是一种相位突跳介于QPSK和OQPSK的QPSK改进方案，它的最大

2、相位跳变是135。OQPSK信号由于同相和正交支路码流在时间上相差半个周期，使得相邻码元间相位变化只能是0或90，不会是180，克服了QPSK信号180跃变的缺陷。OQPSK的包络变化的幅度要比QPSK的小许多，且没有包络零点。4.7设有一个TCM通信系统，其编码器如下图所示，且初始状态为“00”。若发送序列是等概率的，接收端收到的序列为1（前后其他码元皆为0）试用网路图寻找最大似然路径并确定译码得出前6个比特。解：000111104.8什么是OFDM信号？为什么它可以有效地抵抗频率选择性衰落？解：OPDM是正交频分复用，主要思想就是把高速的数据流通过串并变换，分配到多个并行的正交子载波上，同

3、时进行数据传输。OFDM技术将高速串行的数据流通过串并变换转化为多路并行的低速数据流在各个子载波上传输，使得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加，并通过添加长度大于最大时延扩展的循环前缀，使得OFDM符号长度远远大于信道的最大时延扩展，从而可以有效减小无线信道的时间弥散所带来的符号间干扰（ISI）。补充题：1. QPSK、OQPSK与/4-QPSK等调制方式各自的优缺点是什么？在衰落信道中一般选用哪种调制方式更合适，为什么？解：（1）QPSK优点：具有较高的频谱利用率，较强的抗干扰性能，同时在电路中易于实现，成为移动通信中的主要调制方式。缺点：存在相位模糊问题，在其码元交替处的载波相位往往是

4、突变的，当相邻的两个码元同时转换时，如当00到11或者01到10时会产生180的载波跃变。这种相位跃变会使调相波的包络出现零（交）点，引起较大的包络起伏，起信号功率将产生很强的旁瓣分量。（2）OQPSK优点：OQPSK信号由于同相和正交支路码流在时间上相差半个周期，使得相邻码元间相位变化只能是0或90，不会是180，克服了QPSK信号180跃变的缺陷。OQPSK的包络变化的幅度要比QPSK的小许多，且没有包络零点。由于两个支路符号的错开并不影响他们的功率谱，OQPSK信号的功率谱和QPSK相同，因此有相同的带宽效率。缺点：信号的动态范围比较小。（3）/4-QPSK优点：/4-QPSK是一种相位

5、突跳介于QPSK和OQPSK的QPSK改进方案，它的最大相位跳变是135。因此，带限p/4-QPSK信号比带限QPSK有更好的恒包络性质，但是不如OQPSK。/4-QPSK具有能够非相干解调优点，并且在多径衰落信道中比OQPSK性能更好，是适于数字移动通信系统的调制方式之一。（4）在衰落信道中一般选用/4-QPSK调制方式更合适，因为它的解调方法有多种，可在中频，也可以在基带解调，它既可以相干解调，也可以非相干解调，还可以用鉴频器解调，也可用非线性放大，可以得到高效率的功放。2.4-ASK调制的误码率推导方形16-QAM调制的误码率。解：假设电平间隔为2（1）其中 即 所以 （2）方形16-Q

6、AM误码率：可把16-QAM的I，Q两分量分别看成是4-ASK调制，需I，Q均不出现误码方形16-QAM才不会出现误码，则有：3.OFDM系统中CP的作用。解：CP即循环前缀，目的是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（ISI），可以保证无论从何时开始，一个OFDM符号周期内均包含完整的子载波信息，保护子载波间正交性，同时消除子载波间干扰（ICI）。4.设有的4-PSK星座，求多增加1比特输出(8-PSK)且仍然保持不变(即误码率不变)所需要的能量增量。 5.若正方形星座每维有比特，证明其平均能量与成正比。若每维增加1个比特，并保持星座点间最小距离不变

7、，证明需要的能量满足关系。求的并计算具有相同比特/符号及相同最小距离的MPSK及MPAM的平均能量。证明：6.对于差分调制的MPSK，令表示一个码元间隔内信道的相位偏移。在不考虑噪声的情况下需要达到多少才会使接收端的检测发生错误？解：在不考虑噪声的情况下，当时可以在接收端检测发生错误。7.对于差分的8-PSK，列出格雷编码时比特序列和相位变化的对应关系。然后给出比特序列101 110 100 101 110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。解：自然二进制码000001010011100101110111格雷码000001011010

8、1101111011000该比特序列对应的调制输出符号序列：8./4-QPSK调制可看做是两个QPSK系统，它们的星座图相对旋转了/4。(a)画出/4-QPSK的信号空间图。(b)按格雷码规则标出每个星座点对应的比特序列。(c)求比特序列01 00 10 01 11 10 01 01通过/4-QPSK基带调制发送的符号序列。解：（a）/4-QPSK的信号空间图(c)9. 考虑下图所示的八进制星座图。(a)若8QAM中各星座点间的最小距离为A，求内圆与外圆的半径a、b。(b)若8PSK中相邻星座点的间距为A，求半径r。(c)求这两种星座图的平均发送功率，并作比较。这两个星座图相对的功率增益是多少

9、？(假设发送端符号等概出现)。(d)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？(e)如果比特率为90Mbit/s，求符号速率。解：（a）8QAM 内圆半径a=/2A, 8QAM外圆半径b=()a=A(b) (c) 相对功率增益：(d) 8PSK可以，如图所示8QAM不可以，只能是3位码，不能保证相邻星座点表示的三比特中只相差一比特。(e) 第五章5.1 简要说直接序列扩频和解扩频的原理。答：用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。 直接序列扩频方式是直接用伪噪声序列对载波进行调制，要传送的数据信息

10、需要经过信道编码后，与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。5.2 为什么扩频信号能够有效的抑制窄带干扰？答：扩频通信在空间传输时，传输信号在发送端被扩频信号扩展频谱后成为宽频信号，而在接收端又采用相关检测的办法来解扩，使有用带宽信息信号恢复成窄带信号；而窄带干扰未经过扩频处理，在接收端经过相关解扩后成为宽频信号而使其谱密度大大下降，从而抑制窄带干扰。 5.6 试解释频率跳变扩频系统抵抗宽带干扰和窄带干扰的物理机理。答：5.7 RAKE接收机的工作原理是什么？答：RAKE接收机的基本原理就是将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，使之在某一时刻对齐，并按一定的规则

11、进行合并，变矢量合并为代数求和，有效地利用多径分量，提高多径分集的效果。5.8 分集接收技术的指导思想是什么？答：分集技术是研究如何充分利用传输中的多径信号能量，以改善传输的可靠性。就是利用多径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合并，以便大大降低多径衰落的影响，从而改善传输的可靠性。5.9 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：（1）宏观分集：用于合并两个或多个长时限对数正态信号，这些信号是经独立的衰落路径接收来自不同基站站址的两个或多个不同天线发射的信号。（2）微观分集：用于合并两个或多个短时限瑞利信号，这

12、些信号都是同一接收基站长经独立的衰落路径接收来自两个或多个不同天线发射的信号。（3）在移动通信中常用的微观分集：空间分集、极化分集、角度分集、频率分集和时间分集。5.10 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？答:合并方式有常用的选择式合并、最大比值合并和等增益合并，之外还有开关式合并方式。其中最大比值合并可以获得最大的输出信噪比，因为合并后信号的振幅与各支路信噪比相联系，信噪比愈大的支路对合并后的信号贡献愈大。所以，即使当各路信号都很差，使得没有一路信号可以被单独解出时，最大比值合并算法仍有可能合成一个达到SNR要求的可以被解调的信号。这种方法的抗衰落统计特性是最佳的。补

13、充题：证明：合并后信号的包络为：假设每条支路上的噪声功率为，那么可以证明：当时，合并后的信噪比达到最大，合并后的输出为：则 输出信噪比为： 各支路信噪比：则 ，由 许瓦兹 不等式得 等号成立条件：，其中C为常数即 解： 3.简述RAKE接收机的工作原理，并说明A-RAKE、S- RAKE和P-RAKE三种不同的RAKE接收机具体实现方法及其性能如何。答：（1）RAKE接收机的基本原理就是将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，使之在某一时刻对齐，并按一定的规则进行合并，变矢量合并为代数求和，有效地利用多径分量，提高多径分集的效果。（2）A-RAKE接收机将所有可能分离

14、的多径信号进行合并。A-RAKE接收机通过合适的合并策略，其性能将接近于AWGN环境下系统的性能。但是该接收机面临的最大问题是在接收信道里所有的路径能量时，需要大量的相关器和多径接收分支，在现实的通信系统中是很难达到的。（3）S- RAKE接收机在所有可分离的个多径信号中选择个信号最强的多径分量进行合并。在接收机数目为时，RAKE接收机采取这种多径接收策略以后，所收集的多径能量是最多的，进而系统的性能得到了提升。虽然S-RAKE接收比A-RASK接收机能够减少相关器和多径接收的分支的数目，但是接收机为了能够选取里面能量最大的个多径，跟踪全部多径是必要的，所以为了对全部多径进行估价并且选取里面能

15、量最强的路径是这种方法使得S-RAKE的复杂度仍然很高。（4）P-RAKE接收机对先到达的几条可分离的多径进行合并，不需要对可以分辨的多径分量进行排序和搜索，对实时性和信道估计的准确性的要求大大降低。4.下行MIMO技术都包括哪几种，其具体工作原理是什么？答：下行MIMO技术包括：空间复用、波束赋形和传输分集。（1）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。 （2）波束赋形：波束赋形是一种应用于小间距的天线阵列多天线传输技 术，其主要原理是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

16、提高性噪比，提高系统容 量或者覆盖范围。（3）传输分集：发射分集就是在发射端使用多幅发射天线发射相同的信息，接收端获得比单天线高的信噪比。5.均衡器的分类有哪些。答：均衡器可以分为时域均衡器和频域均衡器。其中时域均衡器可以分为线性和非线性两大类，频域均衡可以分为单载波和多载波。第六章6.4远近效应在移动系统中会造成什么影响？怎样克服？答：（1）影响：当用户共享同一信道时，强信号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）措施：可通过功率控制技术来克服远近效应。6.5请思考SDMA为什么不能单独使用？答：当两移动台来自同一方向，或距离很近时，则SDMA无法对其分别

17、识别和服务，必须启用其他介入方式。和TDMA、FDMA或CDMA结合使用时才有用。补充题1.为什么说最佳的小区形状是正六边形？答：因为在服务区面积一定的情况下，正六边形形状的小区最接近理想的圆形辐射模式，覆盖面积最大，它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。2. 什么叫中心激励，什么叫顶点激励？后者有什么好处？答：（1）中心激励：在划分区域时，若基站位于无线区的中心，则采用全向天线实现无线区的覆盖，为中心激励方式。（2）顶点激励：在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，实现小区覆盖，为顶点激励。（3）由于顶点激励方式采用定向天线，除了对消除障碍物阴影有利外，对来自120主瓣之外的同信道干扰信号，天线方向性能提供一定的隔离度，降低了干扰，因而允许以较低的同频复用距离工作，构成单位小区簇的无线区N可以降低，对进一步提高频率利用率、简化设备、降低成本都有一定好处。 3. 如何选取同频复用因子？答：Q值越大，话音质量越好，因为此时同频干扰越小；Q值越小，则容量越大，相同小区半径下同频干扰将越大。在实际的蜂窝系统中，需要对小区簇的大小和同频复用因子进行协调和折中。4.对于正六边形