寬帶無線通信作業(yè)及答案-2

驅動寬帶無線通信的發(fā)展的主要因素是什么？答：人們對移動業(yè)務的需求是驅動寬帶無線通信發(fā)展的主要因素，單一的話音業(yè)務、文本信息已經(jīng)無法滿足人們業(yè)務的需求，視頻、多媒體等人們新的業(yè)務需求促進了寬帶無線通信的發(fā)展。什么是3G、E3G、4G，主要差別是什么，他們的主要技術有哪些？答：3G是指第三代移動通信，主要技術是CDMA；E3G是演進型3G技術，主要技術是OFMA和MIMO；4G是第四代移動通信，主要技術是OFDM、MIMO、空時編碼和智能天線。他們的主要區(qū)別為：技術指標要求不同，4G速率要求最高，主要技術不同。頻譜效率是如何定義的？為什么要提高頻譜利用率？如何提高？如何實現(xiàn)20bps/Hz？答：頻譜效率是指單位頻帶內傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率，它表征的是頻帶的利用率。因為頻譜資源非常有限，而用戶的要求不斷增加，所以我們要提高頻譜利用率，才可以實現(xiàn)在有限的頻譜資源內高速的傳輸數(shù)據(jù)。目前，有三種技術可以提高頻譜利用率：正交頻分復用、空時結構和超寬帶通信。根據(jù)空時結構技術，采用MIMO系統(tǒng)，接收端用V-BLAST算法將空間中已混合的信號分離出來，然后每一路單獨解調，當信噪比20到34dB的條件下，頻譜利用率可達20bps/Hz。2.1如果在我校新科技樓上架一個20m高的基站天線，傳輸信號的載頻為900MHz，一個移動用戶在鐘樓附近行走，則基站和移動臺之間的傳輸損耗是多少？解：根據(jù)Hata模型，城市地區(qū)中等路徑損耗標準公式L(dB)=69.55+26.16logfc-13.82loghte-a(hre)+(44.9-6.55loghte)logd因為西安屬于中等城市，所以移動天線的修正因子為a(hre)(dB)=(1.1lgfc-0.7)hre-(1.56lgfc-0.8)根據(jù)題意有：fc=900MHz，hte=60+20=80m，hre=2m，d=4km代入公式可得，L=130.35dB所以傳輸損耗為130.35dB2.2在室內環(huán)境下，電波穿透三層樓的傳輸損耗是多少？解：根據(jù)COST231的附錄1提出的室內模型路徑損耗公式L=37+30log10R+18.3·n·(n+2/n+1-0.46)假設三層樓高10米，n=3，代入公式可得，L=110.371dB2.3角度擴展是如何定義的？相干距離為500m，對應的角度擴展是多少？解：多徑信號到達天線陣列的到達角度成為角度擴展，角度擴展給出了信號主要能量的達到角度范圍，產生空間選擇性衰落。有相干距離與RMS角度擴展成反比，可得2.4WSSUS-HO信道的物理含義是什么？解：WSSUW-HO:WideSenseStationarywithUncorrelatedScatteringHomogeneousChannels廣義平穩(wěn)不相關散射同質信道，其物理含義是具有不同Doppler頻移的信號是不相關的，具有不同時延的信號是不相關的，在任一位置來自不同角度的散射信號是不相關的。3.1試給出r=5的兩個不同的m序列產生器，并求出他們的互相關函數(shù)。解：(1)生成多項式為x5+x3+1，所以c5=1,c3=1,c1=c2=c4=0初態(tài)為：00001則：0000100101100111110001101110101(2)生成多項式為x5+x2+1，所以c5=1,c2=1,c1=c3=c4=0初態(tài)為：00001則：00001010111011000111110011010013.2如何計算單小區(qū)和多小區(qū)情況下的DSCDMA系統(tǒng)中每小區(qū)的用戶容量？如果將擴頻增益G從100增加到1000，用戶容量可以增加多少倍？頻譜效率可以增加多少倍？為什么？解：對于單小區(qū)用戶容量，由，M=m+1得對于多小區(qū)用戶容量，由得如果將G從100增加到1000，用戶容量增大了10倍其中頻譜效率為，當G增大10倍，M也增大了10倍，所以頻譜效率不變3.3如果WCDMA系統(tǒng)中上行和下行的要求的速率均為120kbps時，上行和下行的擴頻增益分別為多少？解：每時隙的比特數(shù)10×2k=(120×10×10-3×103)/15,得k=3所以上行SF=256/2k=32下行SF=512/2k=643.4在WCDMA系統(tǒng)中可以提供的下行數(shù)據(jù)速率為15/30/60/120/480/960/1920kbps，如何實現(xiàn)下行速率為360kbps的數(shù)據(jù)傳輸，畫出時隙的格式，此時的擴頻增益為多少？有幾種實現(xiàn)的方法？解：對于大于360kbps數(shù)據(jù)速率，我們可以通過數(shù)據(jù)填充的辦法來實現(xiàn)360kbps數(shù)據(jù)速率，此時的擴頻增益等于用于填充的高數(shù)據(jù)速率的擴頻增益對于小于360kbps數(shù)據(jù)速率，我們可以通過多路并傳的方式來實現(xiàn)360kbps數(shù)據(jù)速率，比如用3個并行120kbps信道來實現(xiàn)，此時應該注意多路并行傳輸時，使用同一個控制信道，此時的擴頻增益SF=Rc/Rb時隙的格式見課件3.5設一個單區(qū)的DS-CDMA系統(tǒng)，其帶寬為5MHz，用戶1到基站的傳輸速率要求為120kbps，其Eb/I0的要求為5；用戶2到基站的傳輸速率要求為240kbps，其Eb/I0的要求為10；基站處的噪聲功率為n=-20dBmW，試求各用戶所需的接收功率。解：根據(jù)題意已知，W=5MHz，R1=120kbps，=5，R2=240kbps，=10，n=-20dBmW=0.01Mw,所以，同理T2=0.48又因為，不等式取等號時可得，S1=-27.25dBmW，S2=-22.44dBmW3.6MUD的基本原理是什么？最大程度能增加多少系統(tǒng)容量？解：多用戶檢測（MUD）認為所有用戶的信號都是有用信號（而不是干擾信號），進行聯(lián)合檢測。MUD充分利用系統(tǒng)傳輸?shù)南嚓P有用信息，如用戶的碼元定時、信號幅度等，聯(lián)合檢測單用戶的信息，從而獲得最佳判決效果。如果忽略背景噪聲，一個沒有多用戶檢測的系統(tǒng)中的全部干擾為I=IMAI+f′IMAI，這里IMAI是同小區(qū)用戶的多址干擾，f是其他小區(qū)的多址干擾與同小區(qū)的多址干擾的比率（也被稱為溢出率）。對于一個同小區(qū)多址干擾都被抑制的理想系統(tǒng)中，全部干擾就剩下I=f′IMAI。由于用戶數(shù)量大致和干擾成比例，最大容量增益因子是(1+f)/f。蜂窩系統(tǒng)中f的典型值是0.55；換算成最大容量增益因子為2.8。3.7PIC和SIC之間的區(qū)別是什么？SIC與PIC的主要區(qū)別在于兩者在剝離每個用戶的方式不同，以及對用戶間干擾的處理方式不同：SIC每次剝離一個用戶信號，并消除這個用戶對其他用戶帶來的干擾；PIC并行對每個用戶直接提取其他用戶對本用戶的干擾，消除該干擾，并同時剝離所有用戶。在理想功率控制下：PIC優(yōu)于SIC在獨立瑞利衰落下：SIC優(yōu)于PIC3.8如果要達到的信息速率為8.42Mbps時，可能的SF和K的取值分別是多少？試給出每個碼道可能的已調符號數(shù)？解：要達到8.42Mbps，需要用64QAM調制，SF=2n+2，k=3×2n，Nd=(2×936)/3×2nn01234SF48163264K36122448Nd62431215678393.9吞吐量為什么會與信噪比相關？在8.42Mbps系統(tǒng)，當每天線的Eb/N0分別為5、10、15dB時，通過量分別為多少？解：吞吐量為單位時間內正確接收的比特數(shù)，其中表示總得信息比特率，和分別為總發(fā)送數(shù)據(jù)包的數(shù)目和總正確接收的數(shù)據(jù)包的數(shù)目，信噪比越大，誤碼率越低，越大，吞吐量也就越大，反之，吞吐量越小。當信噪比分別為5、10、15dB時，根據(jù)8.42Mbps系統(tǒng)中吞吐量隨信噪比變化曲線圖，可知Eb/N0L123454.3×1062.9×1061.5×1061×106107.5×1067×1065.2×1064.1×106158×1067.6×1066.3×1065.1×1063.10在圖8(a)中達到5.62Mbps的編碼和調制組合的方式有幾種，參數(shù)分別為多少？解：從圖8(a)中可以看出當調制方式為QPSK、8PSK和16QAM均可達到5.62Mbps，其卷積編碼Rcode看圖得出分別為4/5或6/7、2/3、1/2，多碼的速率通過公式k=24/(m×Rcode)得到，其中m為調制指數(shù)，計算后k分別為15或14、12、12mRcodekQPSK24/5或6/715或148PSK32/31216QAM41/2124.1試述多載波調制與OFDM調制的區(qū)別和聯(lián)系解：聯(lián)系：多載波調制與OFDM調制都是將共享的寬帶信道劃分為N個子信道，將高速數(shù)據(jù)流分成N個低速數(shù)據(jù)流，分別調制在不同的子載波上。區(qū)別：OFDM調制為了提高頻譜效率，我們可以將子信道重疊，為了使接收機能夠分離各個子信道，要求各子信道必須正交，因此OFDM子數(shù)據(jù)流相互正交重疊。4.2OFDM信號有哪些主要參數(shù)？假定系統(tǒng)帶寬為450kHz，最大多徑時延為32us，傳輸速率可在280-840kbit/s間可變(不要求連續(xù)可變)，試給出采用OFDM調制的基本參數(shù)。解：OFDM的基本參數(shù)：帶寬、比特率及保護間隔最大多徑時延為32us，則保護間隔取32×4=128us選擇OFDM符號周期長度為保護間隔的6倍，即6×128=768us子載波間隔為符號周期去掉保護間隔的倒數(shù)，即1/(768-128)us=1.5625kHz系統(tǒng)總帶寬450kHz，所以子載波個數(shù)不能超過450/1.5625=288要求傳輸速率在280-840kbit/s，所以每個OFDM符號需要傳送符號長度為：280kbit/s×768us~840kbit/s×768us=215.04~645.12bit如果要達到840kbit/s傳輸速率，每個子載波需要傳輸?shù)谋忍貞獫M足大于等于645/288≈2.3bit因此我們可以采用16QAM的調制方式，碼率為3/4的編碼方法，這個每個子載波可以攜帶的有用信息為3bit，需要72個子載波滿足280kbit/s的傳輸速率，此時的帶寬為1.5625×72=112.5kHz，需要216個子載波滿足840kbit/s傳輸速率，此時的帶寬為1.5625×216=337.5kHz，調整子載波的數(shù)目即可實現(xiàn)傳輸速率可在280-840kbit/s間可變。4.3在IEEE802.11a的標準中，發(fā)送信號的格式中如