移動通信原理 (吳偉陵 牛凱 著) 電子工業(yè)出版社 課后答案

第二章無線傳播與移動信道答：移動通信信道的主要特點：（1）傳播的開放性；接收環(huán)境的復(fù)雜性；通信用戶的隨機移動性。答：電波傳播的主要方式：直射、反射、繞射。移動通信的信道中存在著大、中、小尺度（范圍）質(zhì)的特征？答：移動通信信道中，大、中、小尺度衰耗與衰落的特征：大尺度：電波在空間傳播所產(chǎn)生的損耗，反映的是傳播在宏觀大范圍（千米量級）的空間距離上的接收信號電平平均值的變化趨勢；中尺度：主要是指電磁波在傳播路徑上受到建筑物等的阻擋所產(chǎn)生陰影效應(yīng)而產(chǎn)生的損耗，反映了在中等范圍內(nèi)（數(shù)百波長量級）線傳播所特有，一般從統(tǒng)計規(guī)律上看遵從對數(shù)正態(tài)分布，其變化率比傳送信息率慢；小尺度：反映微觀小范圍（數(shù)十波長以下量級）接收電平平均值的起伏變化趨勢，其電平幅度分布一般遵從瑞利（Rayleigh）分布、萊斯（Rice）分布和納卡伽米（Nakagami）分布。--413移動通信中存在3種類型的快衰落，它們各自表示什么類型的快衰落？在什么情4況下會4出現(xiàn)？各自克服需要采取的主要措施是什么？13答：移動通信中，快衰落分為以下三種類型：空間選擇性快衰落、頻率選擇性快衰落和時間選擇性快衰落。其產(chǎn)生的原因和克服需要采取的措施如下：空間選擇性快衰落：由于開放型的時變信道使天線的點波束產(chǎn)生了擴散而引起的，克服措施為空間分集；頻率選擇性快衰落：由于信道在時域的時延擴散而引起的，可采用自適應(yīng)均衡喝Rake接收加以克服；時間選擇性快衰落：由于用戶的高速移動在頻域引起多普勒頻移，在相應(yīng)的時域其波形產(chǎn)生時間選擇性衰落，可采用信道交織技術(shù)加以克服。CDMA答：移動通信中主要噪聲干擾有：加性正態(tài)白噪聲、多徑干擾、多址干擾。對于CDMA，最主要的干擾是多徑干擾。Okumura-Hata傳播模型的主要運用環(huán)境與條件是什么？答：Okumura-Hata傳播模型的主要運用環(huán)境與條件為：適用于小城鎮(zhèn)與郊區(qū)的準平坦地區(qū)；應(yīng)用頻率為150MHz≤f≤1500MHz；有效距離為1kmd≤≤20km；發(fā)射（基站）天線c有效高度為30~200m；接收（移動臺）天線有效高度為1~10m。第1頁共51頁什么是平坦瑞利衰落（Rayleigh）？類信道的統(tǒng)計分析模型。答：平坦瑞利衰落即空間選擇性衰落，是指在不同的地點與空間位置衰落特性不一樣。平坦2α ??α?2的含義是指在時域、頻域中不存在選擇性衰落。Rayleigh布：p()=α≥0。

分 σexp2σ? ，2 ?2 ? ?Rice分布、RayleighNakagami-m3類分布，試說明何時采用Rice分布？何時采用Rayleigh分布？又何時采用Nakagami-m分布？它們之間有什么關(guān)系？答：3類分布的表達式分別為：α ?2+

?K?Ricep

α αexp I?

，α≥0o2 ? σ2 ??σ2?Rayleighp

? 2 ?0 ?2??α?2σexp? ? ，α≥0σ22?2σ?22Nakagamim分布：p() 2 m???Γ ?()??

mα exp? α αα exp? α α≥0 m≥1/2m?1 2?? ?? ?它們之間的關(guān)系為：Rice分布與Rayleigh分布主要差別在于傳播中是否存在視距LOS主導(dǎo)-440分量，即K分量是否存在。當(dāng)0K≠時，有LOS主導(dǎo)分量，則隨機幅度遵從Rice分布；而當(dāng)0K=時，不存在LOS主導(dǎo)分量，隨機幅度α遵從Rayleigh分布。Nakagami-m分布與Rice分布非常相似，當(dāng)m≥1時，它們之間可以近似的互相轉(zhuǎn)換。當(dāng)m=1時，Nakagami-m分布與Rice分布均退化成Rayleigh分布。在線性時變信道的時、頻二維分析中，主要參量R(,)τ 的物理含義H是什么？P=(,)的物理含義是什么？它們之間有什么關(guān)系？vH

為時、頻二維相關(guān)函數(shù)，P=(,)為v頻、時二維擴散函數(shù)。它們之間的關(guān)系如下圖所示第2頁共51頁P(ν,ξ) F.T P(τ,ξ)v hF.T F.TP(?,ν)s

F.T R(?,τ )H在線性時變信道的時、頻、空三維分析中，主要參量 λ 的物理含義是什么？R(,,τH?r)P=(,,)的物理含義是什么？它們之間有什么關(guān)系？v?r答：R(,,τ )是時域、頻域和空間角度上的三維廣義相關(guān)

HP=(,,)是信道H數(shù)； vλ在時域、頻域和空間角度上的聯(lián)合三維擴散函數(shù)，表示在點散射模型下，通過移動的時變色散信道后分別在時域、頻域和空間角度的擴散（色散）程度。它們之間的關(guān)系如下圖所示。F.T?P(ν,ξ, )?v

F.T

P(τ,ξ, )?h?PPν,ξ,r)?vλP(τP(τ,ξ,)?rhλ

F.T

F.T F.T? F.T ?r rP(?,ν,s

) (?,τ,)λλRλλH?P(?,ν, ?s

F.T

?R(?,τ, )?H第三章多址技術(shù)與擴頻通信移動通信中的多址技術(shù)與固定網(wǎng)絡(luò)中的信號復(fù)用技術(shù)之間有哪些共同點？有哪些不同點？答：移動通信中的多址技術(shù)與固定網(wǎng)絡(luò)中的信號復(fù)用技術(shù)的異同如下：第3頁共51頁F. TTT F.T共同點：都屬于信號的正交劃分與設(shè)計技術(shù)；不同點：多址劃分是為了區(qū)分不同的用戶地址，通常需要利用射頻頻段輻射的電磁波來尋找動態(tài)的用戶地址，同時為了實現(xiàn)多址信號之間互不干擾，信號之間必須滿足正交特性；多路復(fù)用的目的是區(qū)別多個通路，通常是在基帶和中頻上實現(xiàn)的。什么叫窄帶通信系統(tǒng)？什么叫寬帶通信系統(tǒng)？擴頻的基本原理是什么？答：設(shè)R為待傳送的信源碼元速率（或帶寬），T為碼分的持續(xù)時間，F(xiàn)為傳送至信道的擴頻序列（chip）信號速率（或帶寬）。若RT? =? ≈FT 1，即當(dāng)RF或F=2R（帶寬）時，稱該系統(tǒng)為窄帶通信系統(tǒng)。若

R，即F=10~10(10~606dB)，則稱該系統(tǒng)為寬R帶通信系統(tǒng)。擴頻的實質(zhì)是擴展信號的頻譜帶寬，是用擴頻碼（chip）序列與發(fā)送碼元相乘，擴頻前信源提供的消息碼元帶寬（或速率）遠遠小于擴頻后進入信道的擴頻序列（chip）信號帶寬（或速率）。擴頻的技術(shù)指標是什么？答：擴頻的技術(shù)指標是：處理增益G和干擾容限M。處理增益G表示擴頻系統(tǒng)通過擴頻與解擴以后信噪比的改善程度；干擾容限M表示在正常工作的條件下，接收機輸入端所允許的最大強度值（用分貝表示）。答：優(yōu)點：（1）抗干擾性強；人體及大腦干擾??；保密性能好；而更適合于變參信道的無線通信。缺點：（1）占用信號頻譜寬，這對于頻率資源極其寶貴的無線通信是一個主要弱點；系統(tǒng)實現(xiàn)復(fù)雜；在衰落時變信道中，實現(xiàn)同步、實現(xiàn)信道估值都比較困難，比較復(fù)雜；目前在尋求性能好、數(shù)量多的擴頻碼分多址方面仍存在不少問題。CDMA中，地址碼有多少種類型？各用在什么場合？其中做擴頻用的是哪一種類型地址碼？答：在CDMA中，地址碼的分類及應(yīng)用場合：用戶地址碼，用于區(qū)分不同移動用戶；信道地址碼，用于區(qū)分每個小區(qū)（或小區(qū)）內(nèi)的不同信道；基站地址碼，用于區(qū)分不同的基站小區(qū)（或小區(qū)）其中做擴頻的是信道地址碼。4個碼片（chip）來生成Walsh函數(shù)，試寫出4Walsh函數(shù)的取值，畫出它們的波形，并證明它們之間的正交性。答：四組別為：

Walsh函數(shù)的取值分

[ ] [ ]s=11111

，s=2

?1

?1，第4頁共51頁[ ] [ ]s=13

?1 ?1，s1 ?1?11 。波形圖：略3正交性：任取兩組Wslsh函數(shù)，將對應(yīng)元素相乘再求和，結(jié)果均為0。例如，s與s，1 2111(1)111(1)0，同理可證明其它組合的正交性。CDMAEN/6dBβ60%，語音激活因子ν=50%，功控精度α=0.8，射頻帶寬為1.25MHz，傳輸速率為9.6Kbps，MM=頻增益，試問M為多少？答：G=10lg(1.25M/9.6)21.15(dB)

G ×1 α 1G為擴EN 1×β××νb/ 0G 1 α 1 21.15 1 1M=ENb/ 0

× ××=1×β ν

× ×0.8× ≈9.46 10.6 0.5MSRG么特點？兩類結(jié)構(gòu)之間有什么關(guān)系？答：SSRG是簡單型移位寄存器，又稱Fabonacci型移位寄存器；MSRG是模塊（組件）型移位寄存器，又稱為Galois型移位寄存器。對于SSRG，特定輸出起始相位給定的偽隨機序列與并行模2加的相移模塊之間規(guī)律是不確定的隨機規(guī)律；對于MSRG，特定輸出起始相位給定的偽隨機序列與并行模2加的相移模塊之間的規(guī)律是確定型的，即可以通過不同的相移模塊產(chǎn)生所要求特定的輸出偽隨機序列。這兩種結(jié)構(gòu)是等效的，它們能得到相同的序列，所不同的只是相對相移。IS-95IQPN碼生成多項式分別為fx()1=+2+6+7++10+15Ifx()1=+3++5+9+10+11+12+15Q試畫出相應(yīng)MSRG結(jié)構(gòu)15階PN序列I，Q信道地址碼的結(jié)構(gòu)圖。答：同相(I)信道的地址碼產(chǎn)生器結(jié)構(gòu)：第5頁共51頁1 21 23 4 56 789101112131415模2加法器選定的I信道PN碼相位偏移正交(Q)信道的地址碼產(chǎn)生器結(jié)構(gòu)：1231234561213141578910 11模2加法器選定的Q信道PN碼相位偏移WCDMA25階Gold生成多項式為3 251fx()1=+x1=++fx()1 x2

+x+325x試畫出相應(yīng)的MSRG結(jié)構(gòu)與25階Gold碼產(chǎn)生結(jié)構(gòu)圖。答：

C1LSBMSBC2第四章信源編碼與數(shù)據(jù)壓縮語音壓縮編碼有哪33種類型：波形編碼、參量編碼、混合編碼。第6頁共51頁移動通信中主要采用混合編碼。GSM語音編碼方案的主要特點，其中全速率與半速率各為多少？答：GSMRPE-LTP方案，其基本原理基于線性算量適中且易于硬件實現(xiàn)。全速率：13kbps；半速率：6.5kbps。IS-95空中接口標準中的語音編碼標準IS-96的主要技術(shù)特點，其可變速率分為幾種類型？答：IS-96，即QCELP聲碼器，是可變速率的混合編碼器，是基于線性預(yù)測編碼的改進型——碼激勵線性預(yù)測，即采用碼激勵的矢量碼表替代簡單的濁音的準周期脈沖產(chǎn)生器，采用可變速率編碼，利用語音激活檢測（VAD）技術(shù)。在語音激活器內(nèi)，可根據(jù)不同的信噪比分別選擇4種速率：全速率（8Kbps）、半速率（4Kbps）、四分之一速率（2Kbps）、八分之一速率（1Kbps）。試說明CDMA2000語音編碼EVRC其速率分別為多少？答：EVRC方案采用基音內(nèi)插方法減少基音參數(shù)傳送速率，使其在每個語音幀僅傳兩次，而將節(jié)省下的信息位（比特數(shù)）用于提高激勵信號質(zhì)量。EVRC編碼器基于碼激勵線性預(yù)測，能基于語音質(zhì)量、背景噪聲和其他語音特性動態(tài)調(diào)整編碼速率。EVRC語音速率分為三種：全速率9.6Kbps、半速率4.8Kbps、八分之一速率1.2Kbps。又分為幾種速率？4.5 試說明WCDMA語音編碼AMR方案的主要技術(shù)特點，其語音分為幾種型？每種類型答：AMR聯(lián)合自適應(yīng)調(diào)整信源和信道編碼模式來適應(yīng)當(dāng)前信道條件與業(yè)務(wù)量大小。AMR方案以自適應(yīng)碼激勵線性預(yù)測編碼ACELP技術(shù)為基礎(chǔ)，提供兩種信道模式下14種編碼速率，每種編碼可提供不錯的容錯度。應(yīng)采用哪種編碼速率主要是根據(jù)實測信道與傳輸環(huán)境的自適應(yīng)變化。8種和6種速率。JPEG2000。JPEG2000主要特點是：JPEG中采用的傳統(tǒng)DCT掉方塊效應(yīng)；采用了漸進傳輸技術(shù)，可以先傳送圖像的輪廓或縮影，然后再由用戶決定是否需要及需要什么QoS等級的圖像細節(jié)與數(shù)據(jù)，即由用戶決定所需帶寬、傳送速率及數(shù)據(jù)量的大小；縮質(zhì)量，即接受了用戶主觀要求，實現(xiàn)交互式壓縮；利用預(yù)測法可以實現(xiàn)無損壓縮；具有誤碼魯棒性，抗干擾性能好；下，大力提高壓縮效率。第7頁共51頁色？答：移動通信中活動圖像壓縮編碼是采用MPEG-4。MPEG-4的主要特點是：圖像信息處理的基本單元，由第一代像素塊——像素幀轉(zhuǎn)變到紋理、形狀和運動3類主要數(shù)據(jù)的取樣值構(gòu)成的視頻對象平面VOPi( =1,2,...,)，而這些VOP分別表示不同分辨率的視頻對象，如人臉、背景及聲/樂/文字組合等；視頻編碼基礎(chǔ)由第一代僅決定于圖像信源的客觀統(tǒng)計特性，轉(zhuǎn)變?yōu)榧热Q于原有的客觀統(tǒng)計特性，而更重要的則是取決于視頻對象、內(nèi)容的各種主、客觀及圖像瞬時特性；基于對象、基于內(nèi)容，用戶可以根據(jù)視頻對象和內(nèi)容，基于交互式、可編輯性和可選擇性等一系列面向用戶、面向?qū)ο蟮牟僮魈匦裕x擇不同等級（空間、時間）、不同分辨率、不同需求的視頻業(yè)務(wù)，這樣可以大力提高信源編碼效率；VO及VOP用不同等級的保護與容錯措施，以提高圖像的總體容錯能力；圖像處理中具有時間、空間可伸縮性（尺度變換），與分辨率重建圖像。Huffman答：Huffman編碼與算術(shù)編碼屬于熵編碼。JPEG的無失真編碼系統(tǒng)。為什么在CDMAGSM困難？答：CDMA系統(tǒng)使用可變速率聲碼器，在不講話時傳輸?shù)乃俾实?，減弱了對其它用戶的干擾，這就是語音激活技術(shù)，是CDMA特有的技術(shù)。GSM系統(tǒng)中，由于存在通話停頓需重新分配信道而發(fā)生一定的時延，所以難以實現(xiàn)話音激活技術(shù)。碼嗎？為什么？在移動通信中，矢量量化編碼用在什么地方？答：矢量量化編碼是一維標量量化編碼的自然法展，是將每K個信號樣點分為一組的多維量化，即將K維歐式空間中的一個信號矢量進行多維量化，或者說，將一個K維歐式空間的模擬連續(xù)量變換（或映射）為另一個K維歐式空間的一個有限子空間的整數(shù)集集合。PCM編碼中的量化編碼不是矢量量化編碼，它沒有考慮到信源的統(tǒng)計特性，編出的是等長碼。在移動通信中，矢量量化編碼用于信源編碼和數(shù)據(jù)壓縮。第五章移動通信中的鑒權(quán)與加密及它應(yīng)主要考慮在哪一個接口上的信息安全？第8頁共51頁答：隨著移動通信的迅速普及和業(yè)務(wù)類型的與日俱增，特別是電子商務(wù)、電子貿(mào)易等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求，移動通信中的信息安全地位日益顯著。為了防止移動臺盜號、非法入網(wǎng)，需要進行鑒權(quán)或認證；為了防止移動臺設(shè)備老化，保證定期更新，也需要進行鑒權(quán)或認證；同時，基于移動因特網(wǎng)的各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如電子商務(wù)、電子貿(mào)易、電子銀行結(jié)算和電子炒股，以及特殊數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)認證與加解密等，使信息安全技術(shù)的引入成為必然。移動通信系統(tǒng)的信息安全應(yīng)主要考慮空中接口的安全。移動通信系統(tǒng)中的信息安全技術(shù)主要包含哪兩大類技術(shù)？它們各自應(yīng)解決什么問題？答：主要包含鑒權(quán)（認證）和加密兩類技術(shù)。鑒權(quán)（認證）是為了防止未授權(quán)非法用戶接入；加密是為了防止接口竊聽。什么是狹義保密學(xué)？什么是廣義保密學(xué)？答：保密系統(tǒng)是以信息系統(tǒng)的安全性為目的的專用通信系統(tǒng)。信息安全是針對通信系統(tǒng)中授什么是單鑰制？什么是雙鑰制？試各舉一兩個例子加以說明。答：加、解密為同一密鑰的為單鑰制；加、解密不是同一個密鑰的為雙鑰制。單鑰制：序列加密、分組加密。以序列加密為例，加密時明文序列與密鑰序列逐位模2加，2加，還原出明文序列。雙鑰制：RSA。采用發(fā)收不對稱密鑰，發(fā)送端加密密鑰公開，僅把解密密鑰作為保密的私鑰。采用何種加密方式？語音業(yè)務(wù)加密又主要采用何種加密方式？答：序列加密屬于串行逐位加密，即通過明文序列與密鑰序列逐位模2加來生成對應(yīng)的密文序列；分組加密是對明文信息進行分組加解密，明文至密文間的映射關(guān)系即為密鑰。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)主要采用分組加密，語音業(yè)務(wù)主要采用序列加密。若已知一序列加密系統(tǒng)如圖5.26所示，而其密碼產(chǎn)生器如圖5.27所示。若明文序列：m=1010101010101010，試求（寫一個周期）：'K密文序列c=?m=?'5.27中抽頭（模2加）位置從（4，1）改為（4，2），試問還能否產(chǎn)生m序列偽隨機密鑰？答：（1）K100011110101100（一個周期），c0010010111110011，m0（2）若抽頭位置由改為（4，2），密鑰序列變?yōu)镵=100010（一個周期），夠成m序列偽隨機密鑰。若已知下列分組加密方程組9??m????1=

1???,mod26c2 8 m? ???? 2試求當(dāng)明文m=datasecurity（不計單字間空隙）時，加密后的密文c=?第9頁共51頁答：加密后的密文為：c=qbwdeemamfen5.28所示，試求：制定對應(yīng)真值表；ccc123模2加加密方程組方程；2mmm21

3模2加解密方程組方程；表：輸入輸出mm表：輸入輸出mmm mcccc1231230000011310011117201000003011110641000102510110046110101571110011加密方程組方程：c=fmmm = ∪ ∪ ∪1 k1

2

mmmm

mmm mmm22 22 m 1 1 1( 123 3 3 3c=fmmm = ∪ ∪ ∪2 k1

mmmmm mmm mmm2 2 2 2 m 1 1 1(12 3 3 3 3(23c=fmmm = ∪ ∪ ∪3 k1

23 mmmmm2 mmm2 mmm21( m2 3 31 31 311解密方程組方程：m=gcc1 k123(3(33

=ccc∪cc121212

∪ccc ∪ccc12)3m=gcc2 k)3

=ccc∪ccc123 123 12

∪cc123

∪ccc(12m=gcc3 k123(3(33

=ccc∪cc121212

∪ccc ∪ccc12)3RSAp5p7a0b1c2，1 2d3。試求：nφabc若選加密指數(shù)的e為：<<e φ()，并取e=5，求加密后的密文cabc1第10頁共51頁d1=modndeλφ1+，并取λ1，得d(1 φ1)/e5mmmmabc d。2答：（1）n=pp 573521φ()(=

p?1)(1

p 1)462425c=amodn=0mod350=a5c=bmodn=1mod351=b5c=cmodn=2mod3532c5c=dmodn=3mod3533dm′=

5n=0mod350=aadmod′=5′=m c n=1mod351=bbdmod5′=m c n=32mod352=′=ccdmod5′=m c n=33mod353=′=dddmod在GSM中，鑒權(quán)可以分為哪兩種類型？其中實現(xiàn)用戶身份鑒權(quán)的基本原理是什么？它與哪類密鑰A有關(guān)（i=?）？決定鑒權(quán)的基本參數(shù)是哪些？i答：GSM中，鑒權(quán)可以分為移動臺側(cè)和網(wǎng)絡(luò)側(cè)兩種類型。實現(xiàn)用戶身份鑒權(quán)的基本原理是，在移動臺與網(wǎng)絡(luò)兩側(cè)各產(chǎn)生一個供鑒權(quán)用的鑒別響應(yīng)符號SRES和SRES，然后送至網(wǎng)絡(luò)1 2側(cè)VLR中進行鑒權(quán)比較。通過鑒權(quán)的用戶是合理用戶，可以入網(wǎng)；通不過鑒權(quán)的用戶則是非法用戶，不能入網(wǎng)。它與A和A算法有關(guān)。決定鑒權(quán)的基本參數(shù)包括：國際移動身份號2 3IMSI，個人用戶密碼K，隨機RAND，等等。i在GSM中，為什么要采用臨時用戶身份證 TMSI？它為什么要不斷更新？又如何新？答：為了保證移動用戶身份的隱私權(quán)，防止非法竊取用戶身份碼和相應(yīng)的位置信息，可以采TMSIIMSI。每IMSIIMSI一般僅在移動臺第一次接入時，通過空中接口經(jīng)加密方式傳送給網(wǎng)絡(luò)端，或者在一些特殊情況下，如出錯時，需要重傳一次加密后的IMSI。平時都采用TMSITMSI第11頁共51頁用戶身份及位置的安全性。TMSI更新過程是由移動臺側(cè)與網(wǎng)絡(luò)側(cè)雙方配合進行的，其具體實現(xiàn)過程如下：首先從移動臺側(cè)SIM卡中提取原來的TMSI，并通過空中接口傳送至網(wǎng)絡(luò)側(cè)中；在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，當(dāng)接收到SIM卡中傳送的TMSI后，再重新分配一個新的TMSI經(jīng)加密后通過空中接口送至移動臺側(cè)在移動臺側(cè)經(jīng)過解密處理后送入存儲器，并將它再送至網(wǎng)絡(luò)側(cè)；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)側(cè)收到新的 TMSI以后，立即消除原來的TMSI。在IS-95的CDMASSD（128位），64位；SSD-A，SSD-B?SSD為什么要不斷更新？又如何更新？答：SSD-A用于支持鑒權(quán)，SSD-BAUTHBS具有不斷隨用戶變化的特性，要求共享保密數(shù)據(jù)應(yīng)具有不斷更新的功能。更新過程如下圖所示。移動臺側(cè)接收到SSD更新指令后移動臺設(shè)置輸入?yún)?shù)輸入?yún)?shù)RANDSSD(56bit）ESN(32bit）A鑰（64bit）

空中接口基站、網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送SSD更新指令給移動臺輸入?yún)?shù)RANDSSD(56bit）ESN(32bit）A鑰（64bit）SSD生成程序 SSD生成程序SSD-A-New（64bit）

SSD-B-New（64bit）RANDBS基站查詢指令

SSD-B-New（64bit）

SSD-A-New（64bit）ESN MINT32bit(32bit）(24bit）

MINT ESN(24bit）(32bit）AUTHBS(18bit）＝？

32bit基站查詢指令確認

鑒權(quán)認證算法AUTHBS(18bit）SSD更新指令確認

Yes

鑒權(quán)比較成功SSD-A改為SSD-A-NewSSD-B改為SSD-B-NewNoSSD更新拒絕指令

鑒權(quán)比較失敗丟棄新的SSD，并發(fā)送更新拒絕指令至移動臺GSM與IS-95中信息安全技術(shù)的主要相同點與不同點？答：GSMIS-95GSM鑒權(quán)主要防止未授權(quán)的非法用戶接入；加密主要針對非法用戶竊聽。IS-95主要針對數(shù)據(jù)用戶，以確保用戶數(shù)據(jù)的完整性和保密性。IS-95的鑒權(quán)包括兩個過程：全局查詢鑒權(quán)和唯一查詢鑒權(quán)，不僅需要確認移動臺的合理身份，還要保護數(shù)據(jù)用戶的完整性，防止錯誤數(shù)據(jù)的插入和正確數(shù)據(jù)被篡改；IS-95的加密過程包括：信令加密、語音加密、數(shù)據(jù)加密。第12頁共51頁第三代（3G）移動通信中的信息安全比第二代要的改進？答：3G安全體系除了支持2G的主要安全措施，如用戶身份驗證、空中接口加密，還提高了2G系統(tǒng)的安全性設(shè)計，改進已發(fā)現(xiàn)的安全漏洞，如建立假BTS進行攻擊及修改密碼和認證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)之間通過明文傳送等，提供了更加完善的安全保障體系。移動通信中的信息安全技術(shù)的主要特色是什么？法是全球標準化；安全特征的標準化，以確保全球范圍內(nèi)不同服務(wù)網(wǎng)之間的相互操作和漫游；安全等級高于目前的移動網(wǎng)或固定網(wǎng)的安全等級；安全特征具有可擴展性。第六章調(diào)制理論在移動通信中，經(jīng)常采用哪些抗干擾與抗衰落技術(shù)？Rake接收、均衡、空時編譯碼，等等。答：調(diào)制解調(diào)的主要功能包括：載荷信息，搬移頻譜；對抗干擾；提高頻譜有效性；調(diào)制信號的峰平比。對于二進制，BPSK方式抗干擾性最強，這是由于BPSK已調(diào)信號在歐式空間的距離最大。GSM中，為什么要采用GMSK調(diào)制？GMSK屬于什么類型的調(diào)制？它的主要優(yōu)缺點有哪些？答：MSK調(diào)制都是恒包絡(luò)調(diào)制，不存在相位躍變點，在限帶系統(tǒng)中，能保持恒包絡(luò)特性。GMSKMSKBPSK。GMSK屬于恒定包絡(luò)調(diào)制。主要優(yōu)點包括：不存在相位躍變點；極低的旁瓣能量；可使用高效率的C性能好；工程實現(xiàn)上對高功率放大器要求低，功放效率高。CDMA系統(tǒng)支持多用戶的要求。CDMA中采用復(fù)四相調(diào)制？它有什么主要優(yōu)缺點？答：CDMA系統(tǒng)中，為了支持更多的用戶，需要進一步提高頻譜效率。復(fù)四相擴頻調(diào)制屬于正交四相調(diào)制，實現(xiàn)時，發(fā)送端首先將信源輸出的基帶信號分為I、Q正交的兩路，然后再分別對每路進行復(fù)四相調(diào)制。其相當(dāng)于I、Q兩路獨立的四相調(diào)制，其中每一路都具有一般QPSKQPSK高一倍。第13頁共51頁OQPSKQPSK比較存在哪些優(yōu)點？答：OQPSK是基于QPSK的改進型，克服了QPSK中過零點的相位躍變特性，以及由此帶來的幅度起伏不恒定和通過限帶系統(tǒng)后頻帶的展寬問題，降低了峰平比。用Matlab π?DQPSK調(diào)制的功率譜密度繪制 4答：（略）Matlab繪πPSK制388答：（略）

2πnt

≤≤ ，求MFSK信號的功率密度譜，該信號波()sin (n=1,2,,?形為st M,0n T假設(shè)對所有n，概p=1/M，試畫出功率密度譜。n率 2πnt

tT)≤≤答：信號波形為()sin (n=1,2,,???tT)st M,0n TK=M并且p=1/M，可以得n到：T f+fT)?sin(f?? fT)sin(Sf =2j?π(f?f()n

?π(f+f?? n n ?st()左移T/2，得到：n ? ? i± =2 ?/,?i=±n?S?? ?nT 0, 其它 ?n因此得到：2222?Φ()= 1?1?? ∑[ ]11 ∑ |Sf()|2?Mδ MT2? (f?f)+δ(f+f)+2? ?? ? = n n ? ? = nT?M 4 n1 TM? n1??2∑TMM

? ?? 2 ?-1331*Re?()()SfSf*=n1 =+jn1

n jMM?12∑[ ] 1 ∑MM= δ(f?f)+δ(f+f)+

|Sf()2n? ? =?2M? n

n n 2 =TM n12? ∑∑ SfSf* ?Re? ()()TM2

n1

=+ n jn1vt()vtXcos2πftYsin2πftXY是隨機變量。試c c證明：當(dāng)且僅當(dāng)EX()=EY()0= 2 2，( )=EY()及( )0時，vt()為廣義平穩(wěn)隨第14頁共51頁機過程。答：vt()=Xcos2πftYsin2πftc c[]()=EX()cos2πftE()sin2πftYcφ τ {[cπ π ][]}+)=EXφ τ {[cπ π ][]}+)=EXcos2vv(,= ()[ftYsin2 ftXcos2πft( +?τ)cc c] ()[Ysin2πft(cπτ+τ)EX cos2πf(2tcτ)cos2 f cos2πf(2tc cτ)cos2fc2?()sin2πft( +τ)c要使vt()量，并且φ(,vvEX()=EY()0=，并且 2 2

[]()為常 +τ)=φτ 。如果vv()( )=EY( 0，則滿足廣義平穩(wěn)的要求；反過來，如果以上任何一個條件不滿足，則Evt[) 不是常量，+τ)≠φτ()。所以上述條vv或φ(,vv件為充分必要條件。xt()?()xt()xt()的自相關(guān)函[ ]φτ()=Extxt

() φ

?φτ 和數(shù)xx

()(+τ)，譜密度φ()，試證φτ ()=φτ， (xx xx垐 xx xx垐

xx()φ ()=φ()。xx垐 xx答：?()=ht() xt(1

??j, f>0?其中ht()=，并且hf()=?

< ?，因此Φ

πt() =Φ垐 xxxx

?j, f 0?xx()2Φ 。xx()|hf反傅立葉變換，φτxx()垐

()=φτxxφτ()= [

xt]同時，xx垐

Ex(+τ)()t?[ ]1∞1t=π∫

Ex(+τ)α α t?α d?∞φ ταα=1∫∞

(+? )dtxx1π?∞1=?π∫∞

φt()xxdbb?τ第15頁共51頁1 ()=∫∞ xxdbφ?π τ b??∞=?φτ()xx第七章信道編碼其主要功能。答：信道編碼的主要功能是發(fā)現(xiàn)差錯，糾正差錯，克服信道中的噪聲和干擾，提高傳輸?shù)目葾RQ與HARQ等。?1110100?? ?H?0111010?G；若??1101001??當(dāng)輸入序列u=110101101010，求編碼器輸出序列c=??1000101??0100111 ?? ?答：生成矩陣G=?0010110?? ??0001011?編碼器輸出：c=110100101100011010011?0101110?? ?7.3 一個(7,3)G?0110011?，試求：??1000111??G；H。?1001110?? ?答：（1）系統(tǒng)生成矩陣G=?0101011 ???0010111??1101000??1010100 ?? ?（2）監(jiān)督矩陣H=1110010???0110001 ?? ?卷積碼是是無記憶編碼還是有記憶編碼？決定它的主要參數(shù)有哪些？描述它有幾類方法？它們之中哪類方法多用于編碼？它們之中哪種方法多用于編碼？哪種方法多用于譯碼？答：卷積碼是一種有記憶編碼。決定它的主要參數(shù)有；編碼器輸入端信息數(shù)據(jù)位、編碼器輸?shù)?6頁共51頁出端碼元數(shù)、編碼器寄存器節(jié)數(shù)。卷積碼的描述可以分為兩大類型：解析法，可以用數(shù)學(xué)公式直接表達，包括離散卷積法、生成矩陣法、碼生成多項式法；圖形法，包括狀態(tài)圖、樹圖及格圖。解析法的描述方法多用于編碼，圖形法的描述方法多用于譯碼。若有一個(3,1,2)g1=g2求：畫出該卷積碼編碼器結(jié)構(gòu)圖；畫出樹形結(jié)構(gòu)圖；畫出格狀結(jié)構(gòu)圖；畫出狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖。

=++13x 3

2 g+12，試x為什么在移動通信中經(jīng)常采用級聯(lián)碼？它有什么主要特點？在經(jīng)常采用的串行級聯(lián)碼中，內(nèi)碼c=(,)nk 和外碼c=(,)各采用什么類型碼？1 11 2 22而是混合性差錯，因此需要能糾正混合差錯的糾錯碼。由于糾錯能力與糾錯碼本身的長度成正比，但是采用單一結(jié)構(gòu)、單一形式的碼來構(gòu)造長碼是非常復(fù)雜的，所以采用級聯(lián)碼。級聯(lián)碼是由短碼串行級聯(lián)構(gòu)造長碼的一種編碼方法，內(nèi)碼糾正字節(jié)內(nèi)隨機獨立差錯，外碼糾正字節(jié)間和字節(jié)內(nèi)未糾正的剩余差錯。它既可以糾正隨機獨立差錯，但更主要的是糾正突發(fā)性差RS碼。什么？如何改進？答：由于實際的移動信道既不是純隨機獨立差錯信道，也不是純突發(fā)差錯信道，而是混合型信道。交織編碼利用發(fā)送端和接收端的交織器和去交織器的信息處理手段，將一個有記憶的突發(fā)信道改造成為一個隨機獨立差錯信道。交織編碼是一種改造信道的信息處理手段，它本身并不具備信道編碼最基本的檢錯和糾錯功能。交織編碼的主要缺點是：在交織和去交織過2MN的影響。交織器的改進主要是處理附加時延大及由于某種固定形式的交織方式就有可能產(chǎn)生很特殊的相反效果，即存在能將一些隨機獨立差錯交織為突發(fā)差錯的可能性。Turbo碼有哪些主要優(yōu)缺點？它為什么能取得非常優(yōu)良的性能？將它用于移動通信，適合于哪些業(yè)務(wù)？又不適合于哪些業(yè)務(wù)？為什么？答：Turbo碼具有反饋式迭代結(jié)構(gòu)。在發(fā)送端，交織器起到隨機化碼組（字）重量分布的作Turbo碼的最小重量分布均勻化并達到最大。它等效于將一個確知的Turbo編碼后進行隨機化，以達到等效隨機編碼的作用。在接收端，交織器，去交織器與多次反饋迭代譯碼同樣也等效起到了隨機譯碼的作用。另外，交織器還同時能將具有突發(fā)差錯的衰落信道改造成隨機獨立差錯信道。級聯(lián)編、譯碼能起到利用短碼構(gòu)造長碼的作用，再加上交織器的隨機化作用，使級聯(lián)碼也具有隨機性，從而可以克服確定性的固定式級聯(lián)碼的漸進性能差的缺點。并行級聯(lián)碼采用最優(yōu)的多次迭代軟輸入/軟輸出的最大后驗概率BCJR 算法，而大大改善了譯碼的性能。Turbo碼所采用的手段與Shannon證明信道編碼定理時提出的3個先決條件：采用隨機碼、碼長無限長和在接收端選用最佳的最大后驗概率算法不謀而合，這是Turbo取得接近最佳性能的主要原因。第17頁共51頁Turbo碼的缺點是譯碼設(shè)備很復(fù)雜，工程實現(xiàn)有很大難度；譯碼時延太大，無法應(yīng)用于實時的通信系統(tǒng)；在低誤碼率時產(chǎn)生地板效應(yīng)，其主要原因是由于Turbo碼的自由距離太小。移動通信中，Turbo碼適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不適合話音業(yè)務(wù)，原因是其譯碼時延太長。TCM編碼是一類高效率的信道編碼？TCM編碼中的兩類距離的含義是什么？它有哪些主要優(yōu)點？答：TCMTCM編碼中的兩類距離指的是歐式距離和漢明距TCM的最佳性是通過將編碼器和調(diào)制器作為一個統(tǒng)一的整體來加以考慮的，使得編碼器與調(diào)制器級聯(lián)后具有最大的歐式自由距離，從信號空間角度看這種最佳編碼調(diào)制的設(shè)計實際上是一種對信號空間的最佳分割。GSM中全速率語音的信道編碼有什么特色？又如何實現(xiàn)？答：GSM全速率語音的信道編碼是逐幀完成的，全速率語音為13Kbps，一個語音幀為20ms，因此一個語音幀中含有260比特。其中，前182比特稱為一級比特，它們對傳輸誤差最敏感，即這些比特中若產(chǎn)生差錯，將會嚴重影響語音質(zhì)量，應(yīng)受糾錯保護。這182比特之中的前50比特是重中之重，它們不僅受內(nèi)碼糾錯保護，還受外碼檢錯的雙重保護。182比特以后的78比特，稱為二級比特，不參與檢、糾錯編碼，而僅參與交織編碼。其實現(xiàn)流程圖如下所示。260bit/20ms=13Kb/s260bit/20ms=13Kb/s一級比特 一級比特 二級比50bit 132bit 78bit3501324分組碼卷積碼C(n,k)37878重排公式：D(x,y)=(57x+64y)mod456i(B,j)4 5 6 70 1 2 3 4 5 6 70 1 2 31141141141141141141141147.11～7.14 第八章分集與均衡題目43 z答：（1）F=+ z()55

()=Xz

FzFz()()1= zz )*+12(*25第18頁共51頁?12????12???1250???1212??

25?

?3/5?ξ=??? ?4/5?12??0??0251?????1? ?1?α2?α α2??3/5??1=? ξ 1??α ?α?? ?=Γ =???W w ??

? 2

4/5opt0

β?α

?? ??w?

?α?? ?21 ? 1 ? 022其中，α=0.48，β=?12α =0.539代入求解，2w 0.145???1?? ?? ??W =w = 1.95?0opt ? ?? ?0?w???1 0.456計算矩陣的特征值：1?λ 0.48 0λ ?λ? =?Γ I 0 0.481 0.48=00 0.481?λ?=λ1,0.3232,1.6768步長?的范圍：0≤?≤2/λ ，即0≤?≤1.19。max?1 0.48? w 0.6 w1?（3）ψ=?0.480.64 ???? ? 01?? ，ψw

*??=

????= ??? ?? ? w 1.25? ? ? 0? 0.8 ? ? ? 0?? ?wwf1 01

=?0.75題目答：系 Cz =

的沖擊響應(yīng)：(0.9，n0。統(tǒng) () 1?10.9z?自適應(yīng)FIR濾波器的輸 (入：

∞=

()( ?+wn) ()。序列{()}對應(yīng)信道中傳輸?shù)男畔⑿蛄?，所以假設(shè){為 0，方差為1MSE()?()=()[ ?b0第19頁共51頁

(?1)? ??b??1

()}是不相關(guān)的，均知利用正交性，可以得到最佳系數(shù)：E? ?? () ??(=0? (?1)?? ? ?? ?? () ? ()?[() (?1)]? ?=0* ??bE ? ???? (?1)

?????b ??*

???? ()()

?? 1?11

? ()() ???0=??

()(

?1)

????? E?

???E? ???(?1)(? ?1)??

(?1)(y

?? ?(?1)() ???求得各個相關(guān)：[ ]

?∞()( ?)()+ ()(

??=cEynxn()()=?E ??k=0其中，利用了[

? (0)1wn)}{ }相互獨立。同樣地，

Exnkxn( δ，并且{??k??∞[(?1)()]=?∑()( ??1)()+()()?=0?Ey E ?n?[ ] ∞∞?

??2? ? +σ2Eynyn()()=E

k=0

()()

)( )? w?∞=

j=02+σ2()()w∞=∑ 22=0(0.9jw2= 1 +10.81w22= 1 +0.19w2? ?[ Eynyn()( ?1)

∞∞=E??∞k=0j=0

()()

? ??)( 1 j)??=∑j=0∞

()( +1)=j=0第20頁共51頁=0.9×=0.90.19

110.81?1?? ?

+0.1 0.9

??1? ??b =0.19因此，?0??0.9???

0.19 ? 1??1+0.1? 0??0.19

0.19 ???0.85?=? ???0.75?噪聲不存在的情況下，即把σw2最佳系數(shù)為：=+b bz z=+?1 ?1=?

=0.1從相關(guān)矩陣對角線元素中舍去，Bz()01

10.9

，即，均衡器函數(shù)是信道函數(shù)的倒數(shù)，這種情況下準則和迫零準則是相同的。噪聲存在的情況下，可以看到使用MSE準則的結(jié)果和信道函數(shù)的倒數(shù)有一點不同，這是為了防止增加額外的噪聲。題目答：（1）定義矩陣V，矩陣各列是特征向{} ：[ ]V=vv||??? ?v|v*t=?

*t??1?v?*t?2其共軛轉(zhuǎn)置：VΓ可以寫

? ??? ?? ?v*tN????NN *tΓ= λ∑ Γ= λ為： iii *tVΛVi=1ΛΓXVΛ1/2V*t定義= Λ =1/2*t 1/2*t 1/

1/2V*t= *t=XXVΛ VV V VΛ

VΛV Γ在上式的推導(dǎo)中，矩陣V是單位矩陣，即Vt =I。因此，既然XX=Γ，這表明，矩陣

1/

N=∑

1/

*tvv是Γ的平方根。XVΛ

=1iii i（2）Γ1/2V、Λ，即相關(guān)矩陣的特征值和特征向量。N 1/2

*t 1/2*t然 Γ =∑后， 1/2

λvvVΛ V。i ii第21頁共51頁論述天線接收分集技術(shù)的分類和各種分集技術(shù)的異同。答：天線接收分集技術(shù)分為：空間分集、頻率分集和時間分集?？臻g分集是利用不同接收地點位置的不同，利用不同地點接收到信號在統(tǒng)計上的不相關(guān)性，即衰落性質(zhì)上的不一樣，實現(xiàn)抗衰落的性能；頻率分集利用位于不同頻段的信號經(jīng)衰落信道后在統(tǒng)計上的不相關(guān)特性，即不同頻段衰落統(tǒng)計特性上的差異，來實現(xiàn)頻率選擇性抗衰落的功能；時間分集利用一個隨機衰落信號，當(dāng)取樣點的時間間隔足夠大時，兩個樣點間的衰落是統(tǒng)計上互不相關(guān)的特點，即利用時間上衰落統(tǒng)計特性上的差異來實現(xiàn)抗時間選擇性衰落的功能。RakeRake接收機的原理框圖。答：Rake接收是一種典型的利用信號統(tǒng)計與信號處理技術(shù)將分集的作用隱含在被傳輸?shù)男盘栔械募夹g(shù)。移動通信傳播中多徑引起了接收信號時延功率譜的擴散，Rake接收就是設(shè)法將上述被擴散的信號能量充分利用起來，其主要手段是擴頻信號設(shè)計與Rake接收的信號處理手段。由于用戶的隨機移動性，接收到的多徑分量的數(shù)量、大小（幅度）、時延（到達時間不同）、相位均為隨機變量，因此合成后的合成分量仍是一個隨機分量。利用擴頻信號設(shè)計將各條路徑信號加以分離，再利用Rake接收將被分離的各條路徑信號相位校準、幅度加權(quán)，并將矢量和變成代數(shù)和。原理框圖P212 圖8.9Rake接收與信道均衡的異同。答：Rake接收與信道均衡都是信道對抗信道衰落的技術(shù)。Rake接收是設(shè)法將被多徑擴散的信號能量充分利用起來，是抗空間衰落的手段；均衡是改造限帶信道傳輸特性的一種有效手段，是為了減輕或消除由于頻率選擇性衰落造成的符號間的干擾。N題目N答：（1）U=∑Xnn=1N[]=∑EX[]=NmNnEUn=1?o []?2 2 2=EU

? EU= ?∑∑XEn m

???N2m2?????(m(n=Nσ+m)+

o 22?2?2 2 ( ?1) Nm2=Nσ2

2 NσU2Nm222因此：(SNR) =N=m2第σ22222 頁共51頁N（2）V=∑X2Nnn=1N[] ∑EV =n=1EXn

? (2 )222=Nσ+m22= ?? ( )22? 2 2EV N σ+m2 ?? ( )2 2EV EXX?? ∑∑ n mnmN=∑X+∑∑ ()()N4n=1 n ,≠ 2m= ()+m4NEX4

( ?)NN 1EX2,(: (?，k要計算EX 4，根據(jù)E??=? ? ?k?13...(k 1)σ:k,? ( ) ?? ?=EXm ? 0?4 ? ? EX ?=m+4 464

+3σ? ( ) ?? 4?= σ??EXm 3?4?? ? ?代入求解即可。繪圖略。KalmanRLS算法的結(jié)構(gòu)，對比這兩者之間的相同點。推導(dǎo)格型濾波器前向預(yù)測誤差和后向預(yù)測誤差系數(shù)及抽頭系數(shù)的遞推公式。解釋判決反饋均衡器的工作原理和優(yōu)點及缺陷。答：判決反饋均衡器是由兩個濾波器組成：一個是前饋濾波器，另一個是反饋濾波器。前饋它與前饋濾波器輸出相減，從而減少了當(dāng)前輸出符號的碼間干擾。優(yōu)點及缺陷：當(dāng)所需傳送的消息符號速率較高時，最大似然序列判決的計算太復(fù)雜，而判決反饋均衡器具有次優(yōu)而計算效率高的特點，是最為適合的是最為適合的時域自適應(yīng)均衡方式，性能下降并不是很明顯。缺陷是：一是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高；二是僅對時延較短的ISI效果比較好，對時延較長的ISI效果比較差。第九章多用戶檢測技術(shù)CDMA系統(tǒng)有KN，求證：互相關(guān)系數(shù)的平方和滿足下列下界關(guān)系第23頁共51頁KKρ∑∑i=1j=1

K2≥N1N| |≤N假設(shè)互相關(guān)的絕對值滿足

max

，則推導(dǎo)該同步CDMA系統(tǒng)用戶數(shù)目的上界。答：（1）Nxxx}，12N信號波形可以表示為：Ns=∑axk, =1,2,...,KNk ,i=1∑N∑其中， 2∑a=i=1,

ρ =1，互相關(guān)為,

aa 。m imjmAA，i1,2,...,Kj1,2,...NKN的矩陣；定義ij另一個矩陣B，B=[]， ,=1,2,...,K，那么ijBATρKKρ

= ()= (= ((TTi=1j=1

ij2

TT) T2))TAANNλλλ表示其特征值，那么TNλ= (Tii=1KK

)= ( T)

aKKa2,i=1j=1N

1 2NN?=KN?1? 2 K2所以，∑∑ρ

= ((T=∑λ≥i

λ =?i=1j=1（2）根據(jù)（1）的結(jié)論，

i=1

iN?i=1? NK2K K K≤∑∑ρN =所以i所以1j=1

=∑∑ρ=i1ji

+Kij2ρρ2 ρρKKKKN?≤∑∑=

( ?1)2≤max≤i1ji用戶數(shù)目的上界為：2K≤1?ρ2max1/N?ρ2max第24頁共51頁st()st()

1 (2(∫T∫

) ，求下列兩1 2相關(guān)為：種情況下的均方互相關(guān)函數(shù)。 T1st =st =1

12d+ρττd212()（1）(1

2() T（2）st()和st()的波形如圖9.11所示。1 2答：（1）s和s的互相關(guān)為：1 2 ρτ =∫

()( ?τ

T?τ12()

ststτ1 2τ

dt=Tτρτ =

∫ ()( +?τ)dt=21()均方互相關(guān)：

01 21∫(T(T0 2(12

T+ )τ=1?2()d T3 21

?τ +τ?τ=22 d 3≤≤τT時， 1 τ（2）當(dāng)0 3

ρτ()=? ；123 T12T≤≤τ2T時， 1 τ12當(dāng)3 3 ρτ()=?+ ；2T 3 Tτ當(dāng)3≤≤τT時，ρτ()112由函數(shù)的對稱性可得，

。T1∫(T

2()12

+ρτ

) 2∫T 2(d12d=212()T0

T02代入ρτ()的值，得到均方互相 。12關(guān)為給出多徑條件下，同步CDMA式。K yt=∑∑ K 答：白噪聲信道中的接收信號模型：() Abstt (kkkk

)+n ，t∈[0,]t()k=1l=1其中，K表示用戶數(shù)，T表示數(shù)據(jù)符號周期，L表示每個用戶信號的徑數(shù)，st()表示第kkk個用戶的擴頻序列波形，Aklb1,1}，表示第k2k個用戶發(fā)送的比特信息表示第k個用戶第l徑的時延，nt()是均值為0，方差為σ 的2k白高斯隨機過程。CDMA系統(tǒng)信號模型的詳細公式。K M yt=∑∑∑ ()( K M

τ??t，答：答：白噪聲信道中的接收信號模型：() k1iMl=1

kk

kk)+nt()第25頁共51頁t∈[0,]。其中，K表示用戶數(shù)，假設(shè)每個用戶發(fā)送2M+1個比特信息，T表示數(shù)據(jù)符號A周期，L表示每個用戶信號的徑數(shù)，st()表示第k個用戶的擴頻序列Ak波形，k表示第k個l1,1}kikkk2個用戶第l徑的時延，nt()是均值為0，方差σ 的白高斯隨機過程。2令b?表示最大化度量 ()2=bAybHb?T 的矢量集合{1,1}，求證? ( ? )bsgn yAbρ。k k jjjk答：()2=bAybHb? T=2bAy? ∑ ρ2bA Ajj b

+與無關(guān)的項bkkkk=

kkjk∑ ρ? +∑ ρbA( Ab ) by jj jk k2kk k jkb?表示最大化度量，所以b?b?? b?≥?b? ? ?b(,...,,..., ) b b(,...,-,..., )?∑1 k K 1?∑? ?ρ

?k K?

∑ ?ρbA( Ab bA( Ab )y y jj jk2 )≥?2kk k jk jj jk kk k jk? ?bAy( ?∑Abρ)0由此kk k jj jk? ( ? )b=sgn y?∑ Abρk k題目 jj jk12 1 答：（1）Ayb111+Ayb222AAbb12b12 1 min{那么顯然max{|

|, | }≥AA|ρ，1Ay1Ay2 2 121|, | }≥AA|ρ，1AyAy1 2 2 121因此，我們應(yīng)該選{,bb 使Ayb 和Ayb ?=sgn(y，?=sgn(y。12 111 222 1都是正的，即b b1 2否則，如果 2min{|

|, | |}<AA|ρAyAy11 2 2 12第26頁共51頁那么我們應(yīng)該選{,}bb2 使?AAb

12和(AybAyb

)中較大的一個為正。1 1| |≥ | |，那么Ay

111222如果Ay11b?=sgn()y1 ?=sgn(?ρbb21

22)

?ρy1)| |< | |，那么如果Ay Ay211 2b?=sgn()y2 2?=sgn(?ρb ?ρyb1?=sgn(

2)

2)? sgn()

| |≥ | |b Ay?sgn()Ay)=

Ay Ay1 11 22綜 1 11 22

?sgn(?ρy

| |< | |121上， 2 Ay Ay121?sgn(?ρy)

2| |≥ | |?=sgn(Ay? Ayb sgn()

1 Ay Ay=11 2=2 22 11 y?sgn()2

| |< | |12Ay Ay121 2（2）根據(jù)對稱性，只要推導(dǎo)?12b?b1Ay||bAAb

212 2212 2211為正，即b?=sgn(2 2

1 12 2這樣?=sgn(?AAρ yb sgn())1 12 2

?ρy2)另一方面，如果Ay||不是最小項，?=sgn()y。11則b11綜上，Ay||最小，?=sgn(?ρy)；11則b12Ay||不是最小，則b?=sgn()y。11 1 1對于要證明的公式?=sgn(Ay+1|Ay?AAρ 1 ρ|)b |? |Ay+AA1 1

2 22 1

2 22 12Ay||A

?A

ρ和A

+A

ρ

種可能。例如，如果11 22 12 22 12AyAAρAyAAρ22 12 22 12的，則b1

?=sgn(Ay11

?AAρ)sgn(?ρ)。同12y0ysgn(?ρy)中。下表2 2 2第27頁共51頁(sgn(A(sgn(Ay?AAρ),sgn(Ay+AAρ))22 12 22 12b?1b?1(,) sgn(?ρ)y>02(,)sgn()y<02(,)sgn()y2ρ<0(,)sgn(?y)2ρ>0sgn(?ρy)2sgn(?ρy)2sgn(?ρy)2sgn(?ρy)1 1 2?=sgn(Ay+ |AyAAρ| |AyAAρ|)符合第一種情況，即：可以看出，b1

1122 122

22 12=Ay||最小，?sgn(?ρy)。=11b(,) sgn(Ay?Ay

Ay||12Ay|12Ay||不是最小項，同樣可以得到一個類似的表格：11(sgn(Ay?AAρ),sgn(Ay+AAρ))22 12 22 12b?1b?1(,) sgn(Ay?AAρ) AA|sgn()y1211 12 1(,)sgn(Ay+AAρ)最小AA|12sgn()y1最小(,)sgn(Ay+Ay)Ay||2211 22最小sgn()y111 22 最小 1?=sgn(Ay+1|Ay?AAρ

ρ|)也符合第二種情況，即：可以看出，b

11 |? |Ay+AA22 121 2

22 12Ay||不是最小，b?=sgn()y。11 1 1綜上，證明完成。答：未作題目答：R為歸一化互相關(guān)矩陣并且可逆，全對角對稱矩陣MRI=? 。首先考慮M的特征矢量和R是相同的，同時，如果M的特征值第28頁共51頁是{}，則R{λ+1}。Rρ|1R的i i ij特征值是實數(shù)并且嚴格為正。i?+>??λ10iii

λ>??1i2的互相關(guān)矩陣如下：?1 ?11?? ???11 ?1???1?11??(3,0,0)0行列式。通常，不可能找到譜半徑大于2的可逆矩陣。Rmax|1|λ+<

max|λ|?？紤]M的特征值/特征矩陣擴展， i i ii=M ∑λvv=iiiTi利用特征矢量的正交性nM=∑∑∑λλ T Tn... ... v

vv...inin...∑i1i2∑= λii

innv

i1 ini1 i1既然max|λ|1，所以iinlimM=∑vvniiTn→∞ i

limn→∞

λn=i 0根據(jù)上面的推導(dǎo)=+(R IM=+(?1 ?1(1)(2)=?IM+

(1)(2)(3) !... N +2+2! M2 =?IMM+?M++...M2

3++3! M

Nn!M ...∞目∞αS ∑I? R 答：1）定義矩陣==0( j∞??α

∞S )

=Ij=0

? ?α jj (I )(I ?R)∑j=1=?(IαR)0第29頁共51頁=I上式可改寫為：IS=??(I α)=??((Iα)) ∞=αRS因此，R因此，?1=

S=α∑ ?αjj=0(I R 。然而，還有一α的值不能使上式近似為R 。例如，如果選α=1/λ，其中λ是R的特征值。Rx=λx，x是R的特征向量。因此，Iλ?= 0(x≠0)。如果選擇α=1/λIλ= 0。所以，如果選擇0

max

1/λ，上面的式子成立。（2）假設(shè)矩陣R =?ESR=??1∞=α αj∑(I?R)jj=2=?其中，R?1=αI+α(I?αR)。上式可變?yōu)椋??R SE?1∞∞?=α ?α ∞∞?j

?α jj=0(I=α ?α(I

R) j=2(I R)+αI2=2αI?αR要使誤差矩陣的跡最小，等效于將近似的R 矩陣的跡最大。2αI的對角線元素均為2αα2R的對角線元素均α2（ρ=1）。因此，誤差矩陣R 的對角線ij素為

22αα 。矩n(2α

2)，n為矩陣的維數(shù)。要使

的跡最大化，α要滿足α?α?(2 2)0dα 2n?2nα=0第30頁共51頁α=12?12nαnαα1能使?1

E的跡最小。我們可以?1對那些強對角的相關(guān)矩陣和最大特征值小于1的矩陣使用近似解相關(guān)R =2IR? 。這樣，?1選擇α=<11/λ，將R 近似為2IR? 。max ?1答：（1）R為?1 ρρ?ρ1213ρ?ρ ??=R 12 ?=23?ρρ 1?1323經(jīng)過一定的處理，+σRA22?1

2 2?ρ +σ2 2|([

IR =/ ] )|+σ2A2 ?1 13 |σ

[ 1223?

(A )] |13 +σ R 2 2ρρρ 2 2([R其中

IR/ ] )11

[(22

1213232

23)A?(A

)]det()Adet()12R =+為簡化計算，我們假設(shè)

ρρ

12

?ρ?ρ?ρ?ρ23 13 12 13 23det(0= ，并且ρ=013++2A2 ?1|([ IR

|ρρ |A2/])|2/])|R+σ2A2I13([ /])11這樣 化簡為：(1+ρ +σA2)2223顯然只要ρ0并且ρ0，上式大于0。12 23ρρdet(0=和ρ0，得到?ρ= 2/?12?ρ =0? 13??ρ=2/223以及23? 1?

12 23 132/2 0 ??R=?2/212/2????02/2?1 ??這樣很容易證明第31頁共51頁| | 2A2 ?1

A2 >ρ([([R+

IR/ ] )|2A2 ?1

| |02+σ 1322IR/ ] )11

3A 2對用戶1，線性MMSE檢測器的輸出為：y= R+σ2A2 ?111 ([ / I] y)1=

+σ2A2 ?112([R / I](RAb n))12=A R+

2A2I

b+ +R

2A2 I

b+ R+σ

2I

b+n131311(([ / ] ) ([ / 11

([)122)

/A] ) 1而對單用戶匹配濾波器y=Ab b b1 (+ρ +ρ )1 122 1331的MMSE3造成的干擾。（2）對上面的互相關(guān)矩陣，R+([R+

2A2 ?1 212/ ] )12AIR]

R+R+σ

2A2 ?1 2/ ] )132/2([

?1)2

11

2A2 ?1 2++2? ? 2

112= 22?3A+2σ22?

?+?2(22) ?223A+2σ224? ? ?4=32

+ σ+σ4A2 422+ 22(3 2σ)2 2<ρ+ρ=1/21213然MMSE變換增加了特定用戶的干擾，但是整個系統(tǒng)的干擾卻是降低了。第十章OFDM技術(shù)題目∑N-1∑答：對原始序列：Xk()= (n=0

?j2πnk

，k=0,1,...,N?1對補零后的序列，xn()0=，nNN NL+?1，可以得到：, +1,...,+?=' L1′=Xk (() n=0N?1

?j2πnkNL/(+ )=∑

()?j2πnkNL/(+ )k= +?0,1,...,NL第32頁共51頁N-1所以有，X(0)=

()=X′(0)n=0 k如果把Xk()和Xk()畫在同一張圖上，x軸分別是歸一化頻率f 和f =

kNL ，可NNLNNLmN則有：∑' N?1(∑( )=n=0

?j2πmnk

N=n=0

()?j2πnkN/=Xk N?1()，k=0,1,...,繪圖略。題目答：濾波器狀態(tài)每N個抽樣后重置，這等效于一個系統(tǒng)函數(shù)如下的濾波器：1?z?NHz =n() 1exp(2jπ /) ?1ααk利用∑αk?=

kN=0

，上式可重寫為：N?11N?N1?z?NHn =1exp(2jπ /) ?1z()=1[exp(2jπ/)1exp(2jπ/∑ N∑ = exp(2 /)(n=0N?1

?1N]?1k)，n=0,1,...,N?1k?1?k或者Hnz()

=∑n=0exp(2π /

，n=0,1,...,N?1。簡述OFDM系統(tǒng)抗多徑衰落的措施。答：為了消除碼間干擾，需要在OFDM的每個符號中插入保護時間，只要保護時間大于多徑時延擴展，則一個符號的多徑分量不會干擾相鄰符號。保護時間內(nèi)可以完全不發(fā)送信號。但此時由于多徑效應(yīng)的影響，子載波可能不能保持相互正交，從而引入了子載波間干擾。為了減少子載波間干擾，OFDM 符號可以在保護時間內(nèi)發(fā)送循環(huán)擴展信號，即循環(huán)前綴，將OFDM符號尾部的信號搬移到頭部構(gòu)成的，這樣可以保證有時延的OFDM信號在FFT積時間內(nèi)總是具有整數(shù)倍周期。這樣，通過保護時間和循環(huán)前綴，可以對抗多徑干擾。簡述OFDM答：OFDM系統(tǒng)的同步算法分類和算法結(jié)構(gòu)：第33頁共51頁OFDMOFDM3OFDM符號插入一個幀同步脈沖。OFDM符號的精細同步算法。OFDM運算?？衫媒邮招盘栔械耐綄?dǎo)頻信號與已知同步序列進行頻率相關(guān)運算來實現(xiàn)符號跟蹤；或者，可利用循環(huán)前綴的冗余性，在數(shù)據(jù)樣值和循環(huán)前綴樣值進行積分來跟蹤信號；也可以利用循環(huán)前綴的時域自相關(guān)特性進行精細同步。OFDM頻域捕獲算法。頻域捕獲算法提供了初始頻率誤差估計，只有頻率捕獲足夠準確，才能夠支持后續(xù)的頻率跟蹤。一般地，初始的頻偏估計必須小于一半的子載OFDM頻域跟蹤算法。當(dāng)頻率誤差小于載波間隔的一半時，才能進行頻率跟蹤。可OFDMOFDM綴之間的自相關(guān)函數(shù)的相位偏移進行頻率跟蹤。答：略答：略MC-DS-CDMA10.18反過來答：略假設(shè)系統(tǒng)要求的總業(yè)務(wù)速率為R54Mbps，可以容忍的多徑時延為τ500ns，系統(tǒng)信號帶寬為W48MHz10.2OFDMOFDM符號周期、保護時間、子載波數(shù)目及糾錯編碼碼率等基本的系統(tǒng)參數(shù)。答：時延擴展τ=500ns，取保護時間T=4τ=2μs，OFDM的符號周期為6倍的保= = μs

?= 1

= 5Hz護時間，則6T 12 。相鄰載波間隔f T?T

o為了支持T G 為 s GsR=54Mbps的數(shù)據(jù)速率，每個OFDM符號必須承載RT=54MHz×12μs=648bit信息。s最大子載波數(shù)N≤?W/?=f?碼，需要

480，可以采用16QAM調(diào)制和 1/2碼率的信道編324個子載波。題目第34頁共51頁答：略第十一章智能天線技術(shù)第十二章 MIMO空時處理技術(shù)MonteCarlo

E=15dB時，n=n=2,4,6,8條件下b T R計算 N0的信道容量累積分布函數(shù)（CCDF）。答：略T MonteCarloMatlabnnT 容量累計分布函數(shù)（CCDF）。答：略

4,8

條件下不同信噪比時的信道Matlabn2，n1,2,3,4Alamouti空時塊碼（STBC），并測T R試其在準靜態(tài)衰落信道下的BER性能。答：略TRMatlab編程實n2n2,4,8VLSTZF算法，算法可TR現(xiàn)以參考式（12.3.7）～式（12.3.13），信道條件為準靜態(tài)衰落信道，比較排序和不排序兩種算法的系統(tǒng)性能差異。答：略Matlab編程實n2n2,4,8VLSTMMSE算法，算T R現(xiàn)法可以參考式（12.3.28）～式（12.3.33），信道條件為準靜態(tài)衰落信道，測試系統(tǒng)的BER性能。答：略通信系統(tǒng)采用雙天線分集和二進制正交 FSK調(diào)制。在這兩個天線上的接收信號為rt astnt()。其中，aa是統(tǒng)計獨立同分布（i.i.d）的1 1 1 2 rt()=ast()+nt()，()1 1 1 2 Rayleighntnt是統(tǒng)計獨立的零均值白高斯隨機過程，其功率譜密度為N02。這兩個信號被解調(diào)、平方，然后在檢測之前被合并求和。畫出整個接收機的功能框圖，包括解調(diào)器、合并器和檢測器。BER曲線，并與沒有分集的情況相比較。12.1Trellis圖。第35頁共51頁STTC答：P312～3133GPPTS25.211MatlabSTTD答：略3GPP2C.S0002-A-1MatlabOTDSTS答：略第十三章鏈路自適應(yīng)技術(shù)試論述移動信道的慢衰落特性和分類，通常有哪些措施可以克服慢衰落？答：移動信道的慢衰落分為慢陰影衰落和慢平坦衰落。慢陰影衰落是電波在傳播過程中受到大型建筑物和相應(yīng)障礙物阻擋造成的“陰影”效應(yīng)而引起的衰落現(xiàn)象；慢平坦衰落是由于傳播中的多徑引入的空間選擇性衰落，在時、頻域上是平坦的，在時域上是慢變化的?？朔ヂ?，可以采取的措施有功率控制、速率自適應(yīng)、調(diào)制與編碼方式的自適應(yīng)，以及上層自適應(yīng)，統(tǒng)稱為鏈路自適應(yīng)技術(shù)。試論述功率控制的各種準則，并詳細描述經(jīng)