哈工大移動(dòng)通信課后作業(yè)答案

第一章1.答：所謂單工通信是指雙方電臺(tái)交替地進(jìn)行收信和發(fā)信。單工通信常用于點(diǎn)到點(diǎn)通信，待機(jī)時(shí)，單工制工作方式雙方設(shè)備的接收機(jī)均處于接聽狀態(tài)，其中Ａ方需要通話時(shí)，先按下“按—講〞開關(guān)，關(guān)閉接收機(jī)，由Ｂ方接收；Ｂ方發(fā)話時(shí)也將按下“按—講〞開關(guān)，關(guān)閉接收機(jī)，由Ａ方接收，從而實(shí)現(xiàn)雙向通信。這種工作方式收發(fā)信機(jī)可以使用同一副天線，而不需要天線共用器，設(shè)備簡(jiǎn)單，功耗小，但操作不方便。在使用過程中，往往會(huì)出現(xiàn)通話斷續(xù)現(xiàn)象。雙工通信是指通信雙方，收發(fā)信機(jī)均同時(shí)工作，即任一方講話時(shí)，都可以聽到對(duì)方的語音，沒有“按—講〞開關(guān)，雙方通話像室內(nèi)通話一樣。但是采用這種方式，在使用過程中，不管是否發(fā)話，發(fā)射機(jī)總是工作的，故電能消耗大。２.答：蜂窩網(wǎng)使用兩種雙工制式，頻分雙工〔FDD〕和時(shí)分雙工〔TDD〕。FDD利用兩個(gè)不同的頻率來區(qū)分收發(fā)信道。即對(duì)于發(fā)送和接收兩種信號(hào)，采用不同頻率進(jìn)行傳輸。TDD利用同一頻率但不同的時(shí)間段來區(qū)分收發(fā)信道。即對(duì)于發(fā)送和接收兩種信號(hào)，采用不同的時(shí)間〔時(shí)隙〕進(jìn)行傳輸。TDD雙工方式的工作特點(diǎn)使TDD具有如下優(yōu)勢(shì)：能夠靈活配置頻率，使用ＦＤＤ系統(tǒng)不易使用的零散頻段；可以通過調(diào)整上下行的時(shí)隙轉(zhuǎn)換點(diǎn)，提高低行的時(shí)隙比例，能夠很好地支持非對(duì)稱業(yè)務(wù)；具有上下行信道一致性，基站的接收和發(fā)送可以共用射頻單元，降低了設(shè)備本錢；接受上下行數(shù)據(jù)時(shí)，不要需要收發(fā)隔離器，只需要一個(gè)開關(guān)即可，降低了設(shè)備的復(fù)雜度；具有上下行信道互惠性，能夠更好地采用傳輸預(yù)處理技術(shù)，能有效地降低移動(dòng)終端的處理復(fù)雜性。但是，ＴＤＤ雙工方式相較于ＦＤＤ，也存在明顯的缺乏：快衰落對(duì)ＴＤＤ系統(tǒng)具有更大的影響，TDD支持用戶的移動(dòng)速率不高，通常只能到達(dá)FDD移動(dòng)臺(tái)的一半甚至更低； TDD系統(tǒng)收發(fā)信道同頻，無法借助頻率選擇性進(jìn)行干擾隔離，系統(tǒng)內(nèi)和系統(tǒng)間存在干擾；需要更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化技術(shù)。3.答：20世紀(jì)70年代中期，隨著民用移動(dòng)通信用戶數(shù)量的增加，業(yè)務(wù)范圍的擴(kuò)大，有限的頻譜供應(yīng)與可用信道數(shù)要求遞增之間的矛盾日益鋒利。為了更有效的利用有限的頻譜資源，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室提出了移動(dòng)通信開展史上具有里程碑式意義的小區(qū)制、蜂窩組網(wǎng)理論。第一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)：利用蜂窩組網(wǎng)技術(shù)提高頻率資源利用率，采用蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，克服大區(qū)制容量密度低、活動(dòng)范圍受限的問題。但是它也存在許多缺點(diǎn)：頻譜利用率低；通信容量有限；通話質(zhì)量一般，保密性差；制式太多，標(biāo)準(zhǔn)不一，互不兼容；不能提供非話數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，不能提供自動(dòng)漫游等。第二代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)：是蜂窩數(shù)字移動(dòng)通信，是原有系統(tǒng)具有數(shù)字傳輸?shù)姆N種優(yōu)點(diǎn)，并克服了模擬系統(tǒng)所存在的許多缺陷；話音質(zhì)量保密性能獲得很大的提高，而且可以進(jìn)行省際省內(nèi)自動(dòng)漫游。第三代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)：第三代是第二代的演進(jìn)和開展，而不是重新建設(shè)一個(gè)移動(dòng)網(wǎng)。在2Ｇ的根底上，３Ｇ增加了強(qiáng)大的多媒體功能，不僅能接收和發(fā)送話音、數(shù)據(jù)信息，而且還能接受和發(fā)送靜、動(dòng)態(tài)圖像及其他數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)；而且，３Ｇ克服了多徑、時(shí)延擴(kuò)展、多址干擾、遠(yuǎn)近效應(yīng)、體制問題等技術(shù)難題，具有較高的頻譜利用率，解決全世界存在的系統(tǒng)容量問題；系統(tǒng)設(shè)備價(jià)低，業(yè)務(wù)效勞高質(zhì)、低價(jià)，滿足個(gè)人通信化要求。第四代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)：４Ｇ是３Ｇ技術(shù)的進(jìn)一步演化，是在傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)的根底上不斷提高無線通信的網(wǎng)絡(luò)效率和功能。同時(shí)，它包含的不僅僅是一項(xiàng)技術(shù)，而是多種技術(shù)的融合。不僅僅包括傳統(tǒng)移動(dòng)通信領(lǐng)域的技術(shù)，還包括寬帶無線接入領(lǐng)域的新技術(shù)及播送電視領(lǐng)域的技術(shù)。４.目前全世界用戶已達(dá)４５億，移動(dòng)通信已經(jīng)根本實(shí)現(xiàn)了人與人之間的互聯(lián)，并正在實(shí)現(xiàn)人與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)。在實(shí)現(xiàn)人與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)以后，人類將迎來人與物。物與物之間互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，一個(gè)無所不連的時(shí)代即將到來。屆時(shí)，的用途將大大增加，隨時(shí)、隨地，無所不在將成為移動(dòng)通信的根本特征，的引用將取代的技術(shù)成為移動(dòng)通信領(lǐng)域的主角，開發(fā)新用途將是未來競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。寬帶化、智能化、個(gè)性化、媒體化、多功能化、環(huán)?；鞘澜缫苿?dòng)通信開展的新趨勢(shì)。到那時(shí)，將不僅僅是一個(gè)通信工具，它會(huì)逐步深入到日常工作和生活中，并改變著人們的工作和生活方式。后４Ｇ時(shí)代的移動(dòng)通信，也將向著“個(gè)人通信〞的目標(biāo)大步邁進(jìn)，使人類徹底擺脫現(xiàn)有通信網(wǎng)的束縛，到達(dá)無約束自由通信的最高境界。第二章1.解：2.解：由題意得：，3.答：在通信系統(tǒng)中，由于通信地面站天線波束較寬，受地物、地貌和海況等諸多因素的影響，使接收機(jī)收到經(jīng)折射，反射和直射等幾條路徑到達(dá)的電磁波，這種現(xiàn)象就是多徑效應(yīng)。時(shí)延擴(kuò)展越大，相關(guān)帶寬越窄，信道容許傳輸?shù)牟皇д骖l帶就越窄；反之越小，相關(guān)帶寬越寬，信道容許傳輸?shù)牟皇д骖l帶就越寬。4.答：多徑延時(shí)將會(huì)引起脈沖信號(hào)的時(shí)延擴(kuò)展，時(shí)延擴(kuò)展將會(huì)引起碼間串?dāng)_，嚴(yán)重影響數(shù)字信號(hào)的傳輸質(zhì)量。如輸入信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)小于信道相干帶寬，那么輸出信號(hào)頻譜中。譜分量幅度與相位關(guān)系就是確定的〔不同時(shí)間可以有不同的常數(shù)因子〕；反之，如輸入信號(hào)的帶寬大于相干帶寬，那么會(huì)引起輸出信號(hào)的失真，對(duì)于數(shù)字通信將會(huì)引起誤碼。時(shí)延擴(kuò)展越大，相關(guān)帶寬越窄，信道容許傳輸?shù)牟皇д骖l帶就越窄；反之越小，相關(guān)帶寬越寬，信道容許傳輸?shù)牟皇д骖l帶就越寬。5．答：頻率選擇性衰落是由信道中發(fā)送信號(hào)的時(shí)間色散引起的，信號(hào)會(huì)因色散而產(chǎn)生符號(hào)間干擾。域中接收信號(hào)的不同頻率會(huì)獲得不同增益。如果信道具有恒定增益且線性相位響應(yīng)帶寬小于發(fā)送信號(hào)帶寬，那么此信道特性會(huì)導(dǎo)致接收信號(hào)產(chǎn)生頻率選擇性衰落。產(chǎn)生頻率選擇性衰落的條件是：，快衰落：當(dāng)信道的相關(guān)時(shí)間比發(fā)送信號(hào)的周期短，且基帶信號(hào)的帶寬小于多普勒擴(kuò)展，信道沖激響應(yīng)在符號(hào)周期內(nèi)變化很快，從而導(dǎo)致信號(hào)失真，產(chǎn)生衰落，此衰落為快衰落。信號(hào)經(jīng)歷快衰落的條件是：，。6.解：根據(jù)條件，查表可得：;;;∴7.解：∴平均附加時(shí)延，時(shí)延擴(kuò)展 相干帶寬：∴該系統(tǒng)在不使用均衡器的條件下，適合AMPS業(yè)務(wù)，不適合GSM業(yè)務(wù)。8.答：對(duì)于移動(dòng)信道來說，其傳輸環(huán)境比擬復(fù)雜，和自由空間有很大區(qū)別，而無線傳播環(huán)境決定了電波傳播的損耗，路徑傳播損耗是指無線電波的衰減隨著移動(dòng)臺(tái)到基站的距離的增大而增大的現(xiàn)象。其特性是衰減隨著傳播距離的增大而增大，在移動(dòng)臺(tái)和基站固定距離處電波能量的變化隨著時(shí)間的變化最為緩慢。陰影衰落是指當(dāng)電波在無線傳播路徑上遇到起伏地形、建筑物、植被等障礙物時(shí)，在障礙物的后面形成電波的陰影區(qū)，陰影區(qū)的電波場(chǎng)強(qiáng)較弱，移動(dòng)臺(tái)在運(yùn)動(dòng)過程中通過不同障礙物的陰影時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致接收天線場(chǎng)強(qiáng)的變化，從而引起衰落。其特點(diǎn)是衰落與無線電波傳播的地形和地物的分布、高度有關(guān)。多徑衰落的形成是因?yàn)槠矫娌ㄒ噪S機(jī)相位從不同的方向到達(dá)接收天線，并在接收天線上形成矢量合成。它的特性是導(dǎo)致接收信號(hào)包絡(luò)的快速變化。典型的情況為，因?yàn)橥喁B加和反相疊加，接收包絡(luò)波長的某些局部能夠出現(xiàn)大約30～40dB的變化。其一般服從瑞利衰落或萊斯衰落。用于描述多徑衰落的模型有：瑞利分布、萊斯分布和Nakagami-m分布。瑞利分布是最常見的用于描述平坦衰落信號(hào)接收包絡(luò)或獨(dú)立多徑分量接收統(tǒng)計(jì)時(shí)變特性的一種分布類型。瑞利衰落信號(hào)的均值和中值僅相差0.55dB，采用中值而不是均值容易比擬不同的衰落分布，這些不同的分布可能具有變化幅度很大的均值。當(dāng)存在一個(gè)主要的穩(wěn)定的〔非衰落〕信號(hào)分量時(shí)，從不同路徑隨機(jī)到達(dá)的多徑分量疊加在穩(wěn)定的主要信號(hào)上，反映在包絡(luò)檢測(cè)器的輸出端，就會(huì)在隨機(jī)多徑上附加一個(gè)直流分量。主要信號(hào)到達(dá)接收端時(shí)會(huì)和許多假設(shè)多徑信號(hào)混合，從而形成萊斯分布。但當(dāng)主要信號(hào)減弱到與其他多徑信號(hào)功率一樣時(shí)，混合信號(hào)包絡(luò)近似為瑞利分布。當(dāng)形狀因子m較大時(shí)，Nakagami-m分布接近于高斯分布。9.解：當(dāng)時(shí)： 當(dāng)時(shí)：第三章1.答：語音壓縮編碼可以分為三類：波形編碼、參量編碼和混合編碼。波形編碼將語音信號(hào)作為一般的波形信號(hào)來處理，力圖使重建語音的波形保持原語音信號(hào)的波形形狀。參量編碼利用語音信號(hào)中的自然冗余和人類聽覺系統(tǒng)的特征來壓縮信號(hào)，它對(duì)語音信號(hào)的產(chǎn)生賦以特定的模型，通過對(duì)模型參數(shù)的提取和編碼，力圖使重建的語音信號(hào)具有盡可能高的自然度和可懂度?；旌暇幋a將波形編碼和參數(shù)編碼相結(jié)合得到的，以到達(dá)波形編碼高質(zhì)量和參數(shù)編碼低速率的優(yōu)點(diǎn)。其可以在2.4kbps~16kbps的較低速率下獲得高質(zhì)量的重建語音。移動(dòng)通信中主要采用RPE-LPE編碼。2.答：①預(yù)處理：即去除直流分量和預(yù)加重。②LPC分析：按線性預(yù)測(cè)編碼的原理求預(yù)測(cè)濾波器的系數(shù)。這是按幀處理的，即每20ms為一幀〔共160樣點(diǎn)〕，每幀計(jì)算一次濾波器的系數(shù)。③短時(shí)分析濾波：對(duì)信號(hào)進(jìn)行短時(shí)預(yù)測(cè)分析，產(chǎn)生短時(shí)殘差信號(hào)。④長時(shí)預(yù)測(cè)：本來經(jīng)過短時(shí)預(yù)測(cè)求出殘差信號(hào)d就可以了，但在RPE中是用規(guī)那么脈沖來代替殘差信號(hào)的，因此直接用短時(shí)預(yù)測(cè)的殘差信號(hào)d，未必是最正確效果，故再進(jìn)行一次長期預(yù)測(cè)，以去掉其冗余并優(yōu)化。⑤規(guī)那么脈沖編碼：是用一組位置上和幅度上都優(yōu)化的脈沖序列來代替殘差信號(hào)。這種方法計(jì)算量要小得多，但結(jié)果的話音質(zhì)量卻相當(dāng)好。3．解：①②紅線局部即為所要求路徑。③最有可能的發(fā)送信息序列：11011.4.答：Turbo碼由于有反應(yīng)的存在，遞歸卷積碼編碼器的沖擊響應(yīng)是一個(gè)無限序列。由于遞歸性質(zhì)，編碼器稱作遞歸系統(tǒng)卷積編碼器〔RSC〕，由于RSC比一般的非遞歸卷積碼有更大的自由距離，因此有更大的抗干擾能力，誤比特率更低。在Turbo碼的編碼器中，交織器除了抵抗突發(fā)錯(cuò)誤外，主要是改變碼的重量分布，使重量窄帶化，并盡量消除低碼重字，從而改善Turbo碼的性能。另一個(gè)影響Turbo碼性能的重要因素是交織器的長度N，隨著N的增大，Turbo碼的性能逐漸提高。Turbo碼通過迭代繞過了長碼計(jì)算復(fù)雜的問題，但是這樣做的代價(jià)就是時(shí)延，因?yàn)榈g碼必然會(huì)產(chǎn)生時(shí)延。所以對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高的場(chǎng)合，Turbo碼應(yīng)用受到限制。5.答：移動(dòng)通信對(duì)數(shù)字語音編碼的要求如下：①速率較低，純編碼的速率應(yīng)低于16kb/s。②在一定的編碼速率下的音質(zhì)盡可能的高。③編碼時(shí)延要短，控制在幾十毫秒以內(nèi)。④編碼算法要具有較好的抗誤擾碼性能，計(jì)算量小，性能穩(wěn)定。⑤算法復(fù)雜度適中，編譯碼器應(yīng)便于大規(guī)模集成。6.答：它是一種用碼本來作為鼓勵(lì)的編碼方法。即把殘差信號(hào)可能出現(xiàn)的各種樣值事先存儲(chǔ)在存貯器中，這些樣值組合按照一定規(guī)那么排列，存在存儲(chǔ)器中，有如字典一樣，每一樣值組合一地址碼故這個(gè)存儲(chǔ)器稱為碼本。在收發(fā)方各有一個(gè)同樣的碼本。在線性預(yù)測(cè)時(shí)，對(duì)于殘差信號(hào)傳輸時(shí)并不傳輸它本身，而是先在本方的碼本中，檢查出這個(gè)信號(hào)最接近的樣值組合的地址碼，然后將這個(gè)碼本的地址碼經(jīng)電路發(fā)送到對(duì)方。對(duì)方有相同的碼本，收到這個(gè)地址碼可從碼本中取出這個(gè)地址的殘差信號(hào)來加到濾波器上，就可得到重建的話音。7.答：一般情況下，碼的檢糾錯(cuò)能力與最小碼距d0的關(guān)系為:①為檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距d0≥e+1。②為糾正t個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距d0≥2t+1。③為糾正t個(gè)錯(cuò)碼，同時(shí)檢測(cè)e個(gè)錯(cuò)碼，要求最小碼距d0=e+t+1。8.答：編碼過程：編碼器通常采用卷積碼編碼，輸入的數(shù)據(jù)比特流u直接輸入到編碼器1，同時(shí)也把這些數(shù)據(jù)流經(jīng)過交織器重新排列次序后輸入到編碼器2.由這兩組編碼器產(chǎn)生的奇偶校驗(yàn)比擬，連同輸入的信息比特組成Turbo碼編碼器輸出。在輸入端完成一幀數(shù)據(jù)的編碼后，兩個(gè)編碼器被迫回到零狀態(tài)，此后循環(huán)往復(fù)。 解碼過程：Step1：輸入信息位、信息位校驗(yàn)位、信息位交織后的校驗(yàn)位。Step2:在第一次迭代時(shí)，由于第二分量譯碼器無輸出，所以在第一分量譯碼器輸入全為零的數(shù)。Step3：將全為零的比特位、信息位和信息位校驗(yàn)位輸入第一分量譯碼器進(jìn)行譯碼，輸出為信息位的譯碼結(jié)果。Step4：將信息位的譯碼結(jié)果進(jìn)行交織得到信息位譯碼結(jié)果的交織、將信息位進(jìn)行交織得到信息位的交織結(jié)果。Step5：將信息位譯碼結(jié)果的交織、信息位的交織和信息位交織后的校驗(yàn)位輸入第二分量譯碼器進(jìn)行譯碼。得到信息位交織的譯碼結(jié)果。Step6：將信息位交織的譯碼結(jié)果進(jìn)行解交織和判決，得到譯碼結(jié)果，然后利用編碼前曾添加的CRC校驗(yàn)位進(jìn)行校驗(yàn)，如果無錯(cuò)那么輸出，否那么將Step5得到的信息位交織的譯碼結(jié)果進(jìn)行解交織送到第一分量譯碼器的輸入端。Step7：重復(fù)Step3-6直至編碼正確或迭代次數(shù)到達(dá)初始設(shè)定的次數(shù)?！惨欢ㄐ旁氡认碌恼`比特率將隨著迭代次數(shù)的增加而降低，但是在一定的迭代次數(shù)之后，譯碼性能將不再提高?！?.答：交織原理：假定有一些4比特的消息分組，把4個(gè)相繼分組中的第1個(gè)比特取出，并讓這4個(gè)第1比特組成一個(gè)4比特分組，成為第1幀，對(duì)其余的2~4比特也做相同處理然后依次傳輸?shù)?幀、第2幀…假設(shè)在傳輸期間，第2幀喪失，如果沒有交織，就會(huì)喪失一個(gè)信息分組，采用腳趾之后是每個(gè)消息分組中的第2比特喪失，再利用信道編碼，全部消息分組中的消息仍可恢復(fù)。交織的目的是把一個(gè)較長的突發(fā)過失離散成隨機(jī)過失，再用糾正隨機(jī)過失的編碼技術(shù)消除隨機(jī)過失。10.解：相干時(shí)間：， 符號(hào)周期:, 那么交織深度：， 交織時(shí)延：。11.解：狀態(tài)序列為： 000010110110010010110110編碼輸出： 00110101001000010100第四章12答：QPSK在其碼元交替處的載波相位往往是突變的，當(dāng)相鄰的兩個(gè)碼元同時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)產(chǎn)生180°的載波躍變.OQPSK信號(hào)由于同相和正交支路碼流在時(shí)間上相差半個(gè)周期，使得相鄰碼元間相位變化只能是0°或90°，不會(huì)是180°，克服了QPSK信號(hào)180°躍變的缺陷。-QPSK是一種相位突跳介于QPSK和OQPSK的QPSK改良方案，它的最大相位跳變是135°。3編碼網(wǎng)格圖：前6比特為：0101015答：OFDM可以看作是MFSK和另一種多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制〔如MPSK或QAM〕的結(jié)合：首先，有多個(gè)載頻，各載頻兩兩相互正交。其次，每個(gè)載頻都采用多進(jìn)制傳輸。高速的數(shù)據(jù)流經(jīng)OFDM后被串并變換，分配到多個(gè)并行的正交子載波上，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。假設(shè)系統(tǒng)總帶寬為B，被分為N各子信道，那么每個(gè)子信道帶寬為B/N，每路數(shù)據(jù)傳輸速率為系統(tǒng)總的傳信率的1/N，即符號(hào)周期變?yōu)樵瓉淼腘倍，遠(yuǎn)大于信道的最大延遲擴(kuò)展。所以O(shè)FDM系統(tǒng)將寬帶信道轉(zhuǎn)化為一系列頻率平坦衰落信道減輕了碼間干擾。6答：QPSK優(yōu)點(diǎn)：具有較高的頻譜利用率，較強(qiáng)的抗干擾能力，同時(shí)在電路中易于實(shí)。缺點(diǎn)：QPSK信號(hào)的相位不連續(xù)，在其碼元交替處的載波相位往往是突變的，當(dāng)相鄰的兩個(gè)碼元同時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)，會(huì)產(chǎn)生180°的載波變換。OQPSK優(yōu)點(diǎn)：由于同相和正交支路碼流在時(shí)間上相差半個(gè)周期，使得相鄰碼元間相位變化只能是0°或90°，不會(huì)是180°，克服了QPSK信號(hào)180°躍變的缺陷。OQPSK的包絡(luò)變化的幅度要比QPSK的小許多，且沒有包絡(luò)零點(diǎn)。由于兩個(gè)支路符號(hào)的錯(cuò)開并不影響他們的功率譜，OQPSK信號(hào)的功率譜和QPSK相同，因此有相同的帶寬效率。缺點(diǎn)：信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較小。-QPSK優(yōu)點(diǎn)：帶限-QPSK信號(hào)比帶限QPSK有更好的恒包絡(luò)性質(zhì)。-QPSK具有能夠非相干解調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，并且在多徑衰落信道中比OQPSK性能更好，是適用于數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的調(diào)制方式之一。缺點(diǎn)：其最大相位跳變是135°。恒包絡(luò)性質(zhì)不如OQPSK。在衰落信道中一般用-QPSK。因?yàn)樵谝苿?dòng)環(huán)境下，多徑衰落使得相干檢測(cè)變得十分困難，而且往往工作性能比相干檢測(cè)更差，所以常常希望采用差分檢測(cè)。在差分檢測(cè)中，OQPSK的性能比QPSK差。為了兼顧頻帶效率、包絡(luò)波動(dòng)幅度小和采用差分檢測(cè)，-QPSK是各種性能要求的一種折衷。它有適度的相位跳變信號(hào)包絡(luò)幅度大于OQPSK小于QPSK。7解：內(nèi)平均能量： 4ASK調(diào)制的誤碼率 16-QAM調(diào)制的誤碼率將上式帶入即可。8答：為了保持接收載波的同步，在此段時(shí)間必須傳輸信號(hào)而不能讓其空白，而參加了循環(huán)前綴〔CP〕，用以消除時(shí)間彌散信道的影響。只要CP長度大于信道最大時(shí)延，就可以完全消除符號(hào)間干擾和子載波間干擾。為了保持原信息傳輸速率不變，信號(hào)的抽樣速率應(yīng)提高到原來的1+N/g倍。9解：4-PSK：； 8-PSK：；能量增量10解：，時(shí)，即16QAM 4PAM 16PAM11解：時(shí)接收端檢測(cè)將發(fā)生錯(cuò)誤。12解：格雷碼相位變化0000001011010110111101100輸出序列：13解：〔a〕-QPSK的信號(hào)空間圖：〔b〕〔c〕編碼輸出：14〔a〕內(nèi)圓半徑，外圓半徑〔b〕由得.〔c〕功率增益：〔d〕有可能，可用格雷碼編碼?！瞖〕符號(hào)速率為第五章1答：直接序列擴(kuò)頻原理：直接用具有高碼片速率的擴(kuò)頻碼序列去擴(kuò)展數(shù)字信號(hào)的頻譜。在接收端，用相同的擴(kuò)頻碼序列將頻譜展寬的擴(kuò)頻信號(hào)復(fù)原為原始信號(hào)。直接序列擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的原理圖如下：由信源產(chǎn)生的信息流{an}變換為二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)的d(t)。d(t)與一個(gè)高速率的二進(jìn)制偽噪聲碼c(t)相乘，得到復(fù)合信號(hào)d(t)c(t),這就擴(kuò)展了傳輸信號(hào)的帶寬。頻譜擴(kuò)展后的復(fù)合信號(hào)d(t)c(t)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，得到射頻信號(hào)s(t),然后通過發(fā)射機(jī)和天線送入信道中傳輸。在接收端,射頻信號(hào)經(jīng)過變頻后輸出中頻信號(hào)sm(t),通常sm(t)是N個(gè)發(fā)射信號(hào)和干擾信號(hào)及噪聲的混合信號(hào)。它與本地?cái)U(kuò)頻碼cm(t)進(jìn)行擴(kuò)頻解調(diào)，使寬帶信號(hào)sm(t)變?yōu)檎瓗盘?hào)bm(t).bm(t)經(jīng)信息解調(diào)器恢復(fù)成原始數(shù)字信號(hào){an}。2答：干擾信號(hào)和本地參考偽噪聲碼相關(guān)處理后，其頻帶被擴(kuò)展，也就是干擾信號(hào)的能量被擴(kuò)展到整個(gè)傳輸頻帶內(nèi)，降低了干擾信號(hào)的電平。由于有用信號(hào)和本地參考偽噪聲碼有良好的相關(guān)性，再通過相關(guān)處理后被壓縮到中心頻率為fIF、帶寬為Bb的頻帶內(nèi)，因?yàn)橄嚓P(guān)器后的中頻濾波器通頻帶很窄，通常為Bb=2Rb，所以中頻濾波器只輸出被基帶信號(hào)調(diào)制的中頻信號(hào)和落在濾波器通頻帶內(nèi)的那局部干擾信號(hào)和噪聲，而絕大局部的干擾信號(hào)和噪聲的功率被中頻濾波器濾除這樣就大大地改善了系統(tǒng)的輸出信噪比。3答：對(duì)于寬帶干擾，由于干擾信號(hào)的能量分布在一個(gè)較寬的頻帶上，接收機(jī)通過窄帶濾波器將大局部能量濾除，而對(duì)于窄帶干擾信號(hào)，接收機(jī)通過躲避的方法，在大局部時(shí)間內(nèi)不讓干擾信號(hào)通過接收機(jī)中的中頻濾波器。即對(duì)于寬跳頻接收機(jī)將干擾信號(hào)的能量在一個(gè)較寬的頻帶上進(jìn)行了平均，對(duì)于窄帶干擾，將干擾信號(hào)的能量在一個(gè)較長的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行了平均。4答：RAKE多徑傳輸給信號(hào)的接收造成干擾，利用擴(kuò)頻碼良好地自相關(guān)特性，可以很好地抑制這種干擾，但是這些先后到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)，都攜帶相同的信息，假設(shè)能利用這些能量，這可以變害為利。這就是RAKE接收機(jī)的思想。在RAKE接收機(jī)中，每個(gè)相關(guān)器和多徑信號(hào)中的一個(gè)不同時(shí)延的分量同步，輸出就是攜帶相同信息但時(shí)延不同的信號(hào)。把這些輸出信號(hào)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)對(duì)齊，然后按某種方法合并，就可以增加信號(hào)的能量，改善信噪比。5答：分集技術(shù)就是利用多條傳輸相同信息且具有近似相等的平均信號(hào)強(qiáng)度和相互獨(dú)立衰落特性的信號(hào)路徑，并在接收端對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喜?，以便大大地降低多徑衰落的影響，只要幾個(gè)信號(hào)之間是相互獨(dú)立的，經(jīng)恰當(dāng)?shù)暮喜⒕湍艿玫阶畲蟮男盘?hào)增益。從而改善傳輸?shù)目煽啃浴?答：用來對(duì)抗多徑衰落的分集技術(shù)叫做微觀分集。以克服長期衰落為目的，如樓房等物體的陰影效應(yīng)的分集叫做宏觀分集。微觀分集包括空間分集、頻率分集、極化分集、場(chǎng)分量分集、角度分集、時(shí)間分集〔書上只有三種，查資料補(bǔ)全了〕。7答：合并方式有選擇式合并，最大比值合并以及等增益合并。由上圖可以看出在三種合并方式中，最大比值合并改善最多，其次是等增益合并，最差是選擇合并，這是因?yàn)檫x擇合并只用到其中一個(gè)信號(hào)，其余沒有被利用，而前兩者把各支路信號(hào)的能量都得到利用。8證明：合并后信號(hào)包絡(luò)：噪聲功率：輸出信噪比：由施瓦茨不等式可得:等號(hào)成立的條件是： C為常數(shù)，左邊獲得最大值。假設(shè)加權(quán)系數(shù)滿足：能使最大化的加權(quán)系數(shù)為：9解：解得：N=310答：RAKE多徑傳輸給信號(hào)的接收造成干擾，利用擴(kuò)頻碼良好地自相關(guān)特性，可以很好地抑制這種干擾，但是這些先后到達(dá)接收機(jī)的信號(hào)，都攜帶相同的信息，假設(shè)能利用這些能量，這可以變害為利。這就是RAKE接收機(jī)的思想。在RAKE接收機(jī)中，每個(gè)相關(guān)器和多徑信號(hào)中的一個(gè)不同時(shí)延的分量同步，輸出就是攜帶相同信息但時(shí)延不同的信號(hào)。把這些輸出信號(hào)適當(dāng)?shù)难訒r(shí)對(duì)齊，然后按某種方法合并，就可以增加信號(hào)的能量，改善信噪比。A-RAKE：將所有的多經(jīng)分別進(jìn)行接收。S-RAKE：選擇到達(dá)接收端的所有多徑分量中能量最大的L個(gè)多徑分量。P-RAKE：直接合并最先到達(dá)的L個(gè)路徑。A-RAKE的性能最好，其次是S-RAKE，最后是P-RAKE。11答：下行MIMO技術(shù)包括空間復(fù)用、波束賦形和傳輸分集技術(shù)?？臻g復(fù)用：發(fā)射的高速數(shù)據(jù)被分成幾個(gè)并行的低速數(shù)據(jù)流，在同一頻帶從多個(gè)天線同時(shí)發(fā)射出去。波束賦形：利用空間的強(qiáng)相關(guān)性及波的干預(yù)原理產(chǎn)生強(qiáng)方向性的輻射方向圖，使輻射方向圖的主瓣自適應(yīng)的指向用戶來波方向，從而提高性噪比，提高系統(tǒng)容量或者覆蓋范圍。傳輸分集：利用多條傳輸相同信息且具有近似相等的平均信號(hào)強(qiáng)度和相互獨(dú)立衰落特性的信號(hào)路徑，并在接收端對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喜?，以便大大地降低多徑衰落的影響，只要幾個(gè)信號(hào)之間是相互獨(dú)立的，經(jīng)恰當(dāng)?shù)暮喜⒕湍艿玫阶畲蟮男盘?hào)增益。12答：均衡器的分類：頻域均衡器和時(shí)域均衡器〔或線性均衡器和非線性均衡器〕。第六章1答：電磁波傳播損耗近似與傳播距離的4次方成正比，因此移動(dòng)臺(tái)處于小區(qū)的不同位置時(shí)，其損耗會(huì)有非常大的差異，靠近基站的強(qiáng)信號(hào)功率會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)離基站的弱信號(hào)的功率，當(dāng)用戶共享同一信道時(shí)，強(qiáng)信號(hào)就會(huì)對(duì)弱信號(hào)有明顯的抑制作用，使得弱信號(hào)的接收性能很差，甚至根本無法通信。2答：空分多址就是利用天線波束將空間分割出互不重疊的多個(gè)邏輯信道，以滿足同頻、同時(shí)向多點(diǎn)通信的目的。當(dāng)劃分出的同一通信區(qū)域有多個(gè)用戶時(shí)，為了識(shí)別某一時(shí)刻的通信用戶，就需要借助其它的多址接入方式，所以SDMA一般不能單獨(dú)使用，只有和TDMA、FDMA或CDMA結(jié)合使用時(shí)才有效。3答：在效勞區(qū)面積一定的情況下，正六邊形的小區(qū)最接近理想的圓形輻射模式，覆蓋面積最大，他們之間的重疊面積最小，可用最少數(shù)目的小區(qū)就能覆蓋整個(gè)地理區(qū)域，因此用正六邊形覆蓋整個(gè)效勞區(qū)所需要的基站數(shù)最少，無線頻率個(gè)數(shù)最少。4答：中心鼓勵(lì)：基站位于無線區(qū)的中心，采用全向天線實(shí)現(xiàn)無線區(qū)的覆蓋。頂點(diǎn)鼓勵(lì)：基站位于每個(gè)蜂房相間的三個(gè)頂角上，采用三個(gè)互成120°扇形覆蓋的定向天線實(shí)現(xiàn)小區(qū)的覆蓋。頂點(diǎn)鼓勵(lì)采用定向天線，除了對(duì)消除障礙物陰影有利外，對(duì)來自120°主瓣之外的同信道干擾信號(hào)，天線方向性能提供一定的間隔度，降低了干擾，允許較小的同頻復(fù)用距離工作，構(gòu)成單位小區(qū)簇的無線區(qū)域N可以降低，對(duì)進(jìn)一步提高頻率利用率，簡(jiǎn)化設(shè)備，降低本錢均有利。5答：Q值的選取往往是綜合考慮用戶容量和效勞質(zhì)量的結(jié)果，Q越小，無線區(qū)域的用戶容量越大；Q越大，那么小區(qū)間的同頻干擾越小，效勞的質(zhì)量可以更高，因此選取的Q值往往是二者的折中。6解：，又。解得：N=4.59取N=57解：不是無三階互調(diào)波道組。優(yōu)點(diǎn)是互調(diào)干擾大大降低，缺點(diǎn)是頻率利用率大大降低。第七章Systemstructureconclude:MobileStation,BaseTransceiver,BaseStationController,BaseStationSystem,MobileSwitchingCentre,VisitorLocationRegister,HomeLocationRegister,AuthenticationCentre,EquipmentIdentityRegister,OperationsandMaintenanceCentre.GSM采用的是TDMA體制，物理信道是載頻上的一個(gè)TDMA時(shí)隙。GSM的時(shí)隙幀結(jié)構(gòu)由5個(gè)層次：時(shí)隙、TDMA幀、復(fù)幀、超幀、和超高幀。時(shí)隙：物理信道的根本單元。TDMA幀：由8個(gè)時(shí)隙組成，是占據(jù)載頻帶寬的根本單元，即每個(gè)載頻有8個(gè)時(shí)隙。復(fù)幀：有兩種類型，其一是由26個(gè)TDMA幀組成的復(fù)幀。另一種是由51個(gè)TDMA幀組成的復(fù)幀。超幀：由51個(gè)26幀組成的復(fù)幀或26個(gè)由51幀組成的復(fù)幀結(jié)構(gòu)。超高幀：等于2048個(gè)超幀。3.ＧＳＭ系統(tǒng)對(duì)每個(gè)物理信道進(jìn)行“信道復(fù)用〞，在傳輸過程中把邏輯信道按照一定指配方法放到相應(yīng)的物理信道上，這種指配方法即是ＧＳＭ系統(tǒng)中邏輯信道與物理信道間的映射?！玻薄常模茫群停茫茫茫仍冢裕樱吧系膹?fù)用。一個(gè)基站有Ｎ個(gè)載頻，每個(gè)載頻有８?jìng)€(gè)時(shí)隙。我們將載波定義為Ｃ０，Ｃ１，……，Ｃ７。下行鏈路從Ｃ０的第０個(gè)時(shí)隙〔ＴＳ０〕開始，Ｃ０的第０個(gè)時(shí)隙〔ＴＳ０〕只用于映射控制信道，Ｃ０也稱為播送控制信道。BCCH和CCCH共占用51個(gè)TS0時(shí)隙。盡管只占用了每一幀的TS0時(shí)隙，但從時(shí)間上講長度為51個(gè)TDMA幀。作為一種復(fù)幀，以每出現(xiàn)一個(gè)空閑幀作為此復(fù)幀的結(jié)束，在空閑幀之后，復(fù)幀再從F、S開始進(jìn)行新的復(fù)幀。以此方法進(jìn)行重復(fù)，即時(shí)分復(fù)用構(gòu)成ＴＤＭＡ的復(fù)幀結(jié)構(gòu)。ＴＳ０上ＲＡＣＨ的復(fù)用ＴＳ０上ＲＡＣＨ的復(fù)用〔２〕ＳＤＣＣＨ和ＳＡＣＣＨ在ＴＳ１上的復(fù)用。下行鏈路Ｃ０上的ＴＳ１時(shí)隙用來將專用控制信道映射到物理信道上，上行鏈路Ｃ０上的ＴＳ1與下行鏈路C0上的TS1具有相同的結(jié)構(gòu)，只是他們?cè)跁r(shí)間上有一個(gè)偏移，即意味著對(duì)于一個(gè)移動(dòng)臺(tái)可同時(shí)雙向接續(xù)。載頻上的上行、下行的TS0和TS1供控制邏輯信道使用。ＳＤＣＣＨ與ＳＡＣＣＨ在ＴＳ１上的復(fù)用〔下行〕ＳＤＣＣＨ與ＳＡＣＣＨ在ＴＳ１上的復(fù)用〔上行〕〔３〕ＴＣＨ在ＴＳ２上的復(fù)用上行鏈路的ＴＣＨ與下行鏈路的ＴＣＨ結(jié)構(gòu)完全一樣，只是有一個(gè)時(shí)間的偏移。時(shí)間偏移為３個(gè)ＴＳ，也就是說上行的TS2與下行的TS2不同時(shí)出現(xiàn)，說明移動(dòng)臺(tái)的收發(fā)不必同時(shí)進(jìn)行。TCH的復(fù)用4.GSM系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)： 1信道編解碼技術(shù)：同時(shí)使用了分組碼和卷積嗎這兩種過失控制編碼。 2交織編碼技術(shù)：采用二交織的方法，信道編碼后首先進(jìn)行內(nèi)部交織，再進(jìn)行塊間交織。 3跳頻技術(shù)5.位置登記：在MS接入GSM網(wǎng)絡(luò)時(shí)，MSC根據(jù)客戶發(fā)送的IMSI中的H1H2H3消息，向該客戶的歸屬位置存放器〔HLR〕發(fā)送新的位置信息，更新MS的位置區(qū)別碼。MS非首次開機(jī)時(shí)的入網(wǎng)更新6．漫游用戶呼叫轉(zhuǎn)移示意圖：7.在通話過程中,移動(dòng)臺(tái)不斷向所在小區(qū)基站報(bào)告本小區(qū)和相鄰小區(qū)基站的無線電環(huán)境參數(shù)。本小區(qū)基站判斷是否應(yīng)該進(jìn)行越區(qū)切換。當(dāng)滿足越區(qū)切換條件時(shí)，基站向ＭＳＣ發(fā)送越區(qū)切換請(qǐng)求，越區(qū)切換請(qǐng)求信息包括ＩＭＳＩ和新基站位置碼。ＭＳＣ立刻判斷此新基站位置碼是否屬于本ＭＳＣ轄區(qū)，假設(shè)確認(rèn)是否屬于本ＭＳＣ轄區(qū)的ＢＳ，ＭＳＣ那么通知ＶＬＲ為其尋找一空閑信道。ＶＬＲ將找到的信道號(hào)及ＩＭＳＩ傳送給ＭＳＣ，而ＭＳＣ將信道的頻率值及ＩＭＳＩ經(jīng)過本區(qū)的ＢＳ發(fā)送給MS，MS根據(jù)信道的頻率值將工作頻率切換到新的頻率點(diǎn)上，并進(jìn)行環(huán)路核準(zhǔn)。核準(zhǔn)信息經(jīng)MSC核準(zhǔn)后，MSC通知BS釋放原信道。至此，MS完成了一次越區(qū)切換。假設(shè)環(huán)路核準(zhǔn)不符，那么BS重發(fā)，直到核準(zhǔn)正確為止。越區(qū)切換流程圖:8.該波道組有三階互調(diào)干擾。中選用無三階互調(diào)波道組工作時(shí)，在占用的頻段內(nèi)，只能使用一局部波道，因而頻段利用率低而且用的波道數(shù)越多，頻段利用率越低。第八章1.前向信道包括1個(gè)導(dǎo)頻信道，1個(gè)同步信道，至多7個(gè)尋呼信道以及多個(gè)前向業(yè)務(wù)信道。導(dǎo)頻信道：用于傳送導(dǎo)頻信息，其作用為：=1\*GB3①移動(dòng)臺(tái)通過此信道可以快速而精確地捕獲信道的定時(shí)信息，與之同步，并提取相干載波進(jìn)行信號(hào)的解調(diào)。=2\*GB3②移動(dòng)臺(tái)通過對(duì)周圍基站的導(dǎo)頻信號(hào)輕度進(jìn)行檢測(cè)和比擬，從而決定是否進(jìn)行越區(qū)切換。同步信道：用于傳輸同步信息，各移動(dòng)臺(tái)可以利用這些信息進(jìn)行同步捕獲。同步信道在同步捕捉階段使用，一旦捕捉成功，一般就不再使用。其數(shù)據(jù)速率是固定的，為1200b/s。尋呼信道：其功能包括向覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動(dòng)臺(tái)播送系統(tǒng)配置參數(shù)，在呼叫接續(xù)階段傳輸尋呼移動(dòng)臺(tái)的信息向尚未分配