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现代通信技术复习题.pdf

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.81M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    CDMA 技术复习题 1 掌握 DS-CDMA 通信系统与常规通信系统的主要区别 2 理解扩频增益的定义和意义 定义： 频谱扩展后的信号带宽 B2 与谱扩展前的信号带宽 B1 之比： G＝B2／B1 ； G 是反映扩展频谱通信特性和 CDMA 多用户能力的重要参数； 意义：扩频增益给出了扩频通信中扩频解调处理对信噪比的改善。 3 熟悉 m 序列的产生，理解其伪随机特性，自相关特性和功率谱密度特性 m 序列的伪随机特性： （1）序列值为 0，1 的次数基本一样。均衡性 （2）连续出现为 0 的次数和连续出现为 l 的次数基本相同，连续出现同一 值的长度称为游程。频谱宽度相同 （3） 具有优良的自相关特性： A）m 序列(1 表示, 周期=N)的归一化自相关函数为 B) m 序列(码元宽度 TC，周期＝(2n－1)TC) 的归一化自相关函数为 （4）功率谱密度（ ） N 越大，自相关旁瓣-1/N 越小，功率谱密度的谱线间隔 fd 越小，谱线幅度越低。 4 熟悉 DS-CDMA 系统信号频谱变换过程及调制后的信号频谱图 d(t)：脉宽为 T，其功率谱密度 Sd(f)主要分布在(-fd，fd)的频带内，fd=1/T， 信息数据的频谱带宽为 Bl，B1＝2fd。如图(a)。 PN(t)：其码元宽度为 Tc，则功率谱密度 SPN(f)主要分布在（-fc ，fc）的频带 内，fc=1/Tc ，扩频编码的频谱带宽为 B2，B2=2fc。如图(b)。 d(t)PN(t) ：射频发射信号， 再调制频率为0 的载波, 如图(c)。 11j0()(1)(1){1/,0ijiNccpniRjNj，1(1)/||(){1/,||(1)CcpnccNNTTRNTNT，01/,/1/()ccdccfTffNNT22sin(/)11()()()()/cpndjcffNSfffjfffNN
    5 熟悉 DS-CDMA 系统抑制不同带宽白噪声和单频干扰的能力。 抑制不同带宽白噪声： 条件： n(t)为独立的、0 均值平稳随机过程，功率 Pn,基带滤波器传输函数|h(f)| 在（-fd, fd）内近似为 l，射频滤波器传递函数为 1。 结论： 当输入噪声功率 Sn分布于（-fd，fd)，接收机解扩处理后的噪声输出功 率 Snout (Pn/G) ； 当 Sn分布于（-2fd，2fd)，则 Snout  2*(Pn/G )； CDMA 通信系统对噪声功率的抑制能力为扩频带宽与噪声带宽之比：B2/Bn。 (其中 B2Bn B1。当 Bn>B2 时取 Bn=B2 ; Bn
    显然，CDMA 通信系统输出的单频干扰信号功率为原干扰信号功率的 1/N（或 1/G） 倍，即对单频干扰信号抑制 N 倍（或 G 倍）。 扩频处理增益 G 越大（扩频编码 的码长越长），对单频干扰信号的抑制能力越强。 6 熟悉移动信道中信号多径的分布特点、影响及应用 多径干扰：是发射信号在传播过程中，遇到各种反射体（如电离层、对流层、高 山、高大建筑物或建筑群等）引起反射或折射，形成对直接到达接收机的发射信 号的干扰。 特点 1:是几乎所有的无线通信，如微波通信、移动通信、个人通信和短波通信 等，所面临的十分突出的问题。 特点 2:多径信号与直接到达接收机的发射信号完全相关，会使接收机的接收信 号产生严重的失真、波形展宽、波形重叠和畸变，造成通信系统解调输出发生大 量差错，以至完全不能通信。 影响及应用 7 熟悉 CDMA 系统多址干扰定义、特点、影响，上下行链路多址干扰情况，减少 多址干扰措施 多址干扰定义：由于所采用的各个码序列之间并非完全正交，相关器在解调出所 需信号外，其它序列信号在解调器中也有一定的互相关输出，即其它地址的信号 对本地址信号的干扰；特点：在扩频码确定的情况下，多址干扰的大小取决于工 作在该频率上的用户数及各用户的功率大小；多址干扰影响：制约系统的容量随 着同时工作的用户数目不断增多, 多址干扰电平必然越来越大，当增大到一定程 度，将会使接收地点的信号电平与干扰电平比值达不到要求。 上下行链路多址干扰情况：上行：移动台在接收所属基站发来的信号时，会收到 所属基站和邻近基站向其他移动台所发信号的干扰。下行：基站在接收某一移动 台的信号时，会收到本小区和邻近小区其他移动台所发信号的干扰。 常见的减少多址干扰的方法 ： – 使用定向天线，使用户从空间上加以隔离。定向天线只从一部分用户接收信 号，因此减少了干扰。 – 利用话音激活技术，在话音静默期压制或停止传输，可以减小背景干扰。 – 小区扇区化。将一个蜂窝小区分成几个扇区，由子扇区的空间隔离也能减小 背景干扰。 – 功率控制。功率控制就是在保证通信质量的前提下，尽可能降低发射功率，
    以减少对其他用户的干扰。 8 熟悉扩频调制器特点、载波抑制度定义和干扰容限定义 扩频调制器特点： DS 系统通常采用平衡调制器作载波调制器，载波平衡对称输 入可以抑制载波。对载波作平衡调制，获得载波抑制信号发射； 载波抑制度定义：在减载波发射中载波被抑制的程度，表示在没有任何给定的调 制信号时发射机的输出功率与额定射频输出功率之比；最好与扩频增益大体相 当，一般以 20dB-60dB 为宜，使载波频率谱线完全淹没在宽带信号的频谱中 干扰容限定义：CDMA 系统能在多大干扰环境下正常工作的能力，根据扩频处理 增益，可决定直扩系统的干扰容限。定义为：Mj=G-[(S/N)out+Ls] 式中：G-- 扩频处理增益； (S/N)out--信息数据被正确解调（严格地说，是信息数据被正确判断的概率不 小于某一希望值）所要求的最小输出信噪比； Ls--接收系统的工作损耗（射频滤波的损耗，相关处理的损耗，放大的的信噪 比损耗等）。 9 熟悉优选对、gold 序列产生、gold 序列族自相关、互相关特性 优选对：m 序列发生器的反馈系数关系可用特征多项式表示，一般记作 令 m1 和 m2 为同长度的两个不同 m 序列,如果 m1、m2 的周期互相关函数为理想三值 函数，即只取值: [ ]表示取整，则这两个 m 序列可构成一个优选对。 gold 序列产生： Gold 码是 m 序列的复合码,是由两个码长相等、码时钟速率相 同的 m 序列优选对模 2 加构成。Gold 码=m1m2（循环移位） gold 序列族互相关： 同族内 Gold 码具有三值互相关特性：1）当 n 为奇数时,码族中约有 50%码序列 0()niiiFxCx[(2)/2][(2)/2]21()121ncnR12max2221 |()|214nnnRn，为奇数，为偶数（但不为的倍数）
    有很低的互相关系数值(-1/P)；2）而 n 为偶数时(n0,n 不是 4 的整数倍),有 75% 的码序列有很低的互相关系数值(-1/P)， 其它的互相关系数最大值也不超过上 式 P=2n-1。 gold 序列族自相关：Gold 码的自相关的旁瓣也同互相关函数一样取三值,只是出 现的位置不一样。 10 熟悉 walsh 函数序列的产生及特性 walsh 函数是一种非正弦的完备正交函数系，沃尔什函数可用 Hadamard 矩阵 H 表示，利用递推关系很容易构成沃尔什函数序列族；Hadamard 矩阵与 Walsh 矩 阵对应关系如下： 上式表明：以 2r 为周期，编号为 n 的离散 Walsh 函数是由 Hadamard 矩阵的第 n+1 或 行确定。 沃尔什函数性质 （1）正交性。若 r 为非负整数，而 m(或 n)=0,1,…,2r-1 则 即在同一周期中，walsh 序列是正交的。 （2）除 外，其他 （n0）函数在一个周期内均值为 0。 （3） 两个 Walsh 函数相乘，其积仍然是 Walsh 函数。（自闭性） （4）完备性。长度为 N 的 Walsh 函数序列有 N 个（相互正交）。 （5）Walsh 函数在完全同步时是完全正交的。 （6）当不同步时,其自相关与互相关特性均不理想，并随同步误差值增大，恶化 亦十分明显。 11 熟悉根据信息速率给用户分配 OVSF 码方法 OVSF 码产生规律 a. 树图中所有分支节点数是按 2n 发展,其中 n =0,1,2,……; b. 每个节点分两个分支,分支后的码组是分支前码组的一倍,分支后的码元长 度亦为分支前码元长度的一倍; 111,1 22()[] 1,2,; 0,1,,2; 0,1,,2rrnrrniWiHrni122[]rrnnWH212202()()0rrrrnmimnWiWimn，当，当02()rWi2()rnWi222()()()rrrnmnmWiWiWi
    c. 每节点分为上下两个分支,在上下分支的新码组中,前一半码元是重复前一 分支的码元,而后一半在下分支中仍重复前一分支中的码元,上分支中则与前一 分支码元反相。 12 理解 OFDM 工作原理，熟悉信号频谱特征，正交区间，具体实现方法 正交频分复用系统是一种特殊的多载波传输方案，多载波传输把数据流分解成若 干个子比特流，这样每个子数据流将具有低得多的比特速率，用这样的低比特率 形成的低速率多状态符号再去调制相应的子载波，就构成多个低速率符号并行发 送的传输系统；OFDM 时域表达式：f(t) = ∑Fk·e(j·2π·Δf·kt) 正交区间：基波：sin(2π·Δf·t ） 2 π·Δf·t= 0~2  t: 0~1/f， Δf·t=1； 具体实现方法：OFDM 时域表达式：f(t) = ∑F k·e (j·2π·Δf·kt) IDFT： IFFT ≈ IDFT f n = 1/N·∑Fk·e(j·2π·k·n/N) 发：输入串行数据串／并转换，数据流多路分离IFFT 并／串转换加入 保护时间间隔即信号循环前缀数模转换上变频信号辐射 收：接收信号下变频模数转换去除信号循环前缀串／并转换 FFT 解 调并／串信号转换，还原得到信宿序列。 13 熟悉 OFDM 相关参数的选取，OFDM 技术优缺点 f 既确定了子载波本身，又确定了待发信号的传输时间，从而决定了信号频谱 交织编码数字调制插入导频串并变换解码解交织数字解调信道校正并串变换IFFTFFT并/串串/并插入循环前缀和加窗去除循环前缀RF TXDACRF RXADC定时和频率同步
    的主瓣宽度以及旁瓣为 0 的位置；OFDM 系统中一旦选定了子载波间隔，时域上 的正交性以及频域上的正交性也就顺理成章的联系起来了； 增加保护间隔：间隔长度大于无线信道中的最大时延扩展； 符号的总长度： Ts=Tg+TFFT 在接收端采样应满足： ；max 为信道最大多径时延扩展 OFDM 技术优缺点：优点：1）带宽利用率高 OFDM 系统中由于各个子载波之间存 在正交性，允许子信道的频谱相互混叠，因此与常规的频分复用系统相比，可以 最大限度 的利 用频谱 资源， 当子 载波个 数很大 时，系 统的 频谱利 用率区域 2Baud/Hz；2）把高速数据流通过串并转换，调制到每个子载波上进行传输，使 得每个子载波上的数据符号持续长度相对增加，有效地减小由于无线信道的时间 弥散所带来的 ISI；3）OFDM 采用了循环前缀技术，即将 OFDM 符号的后几个样值 复制到 OFDM 采用了循环前缀技术，即将 OFDM 符号的后几个样值复制到 OFDM 符 号的前面，有效地抵抗多径衰落的影响，减小了接收机内均衡的复杂度，甚至可 以不采用均衡器；4）个子信道的正交调制和借条可以通过 IDFT 和 DFT 的方法来 实现，在子载波数很大的情况下，可以通过 FFT 来实现；5）OFDM 系统可以很容 易地通过使用不同数量的子信道来实现上行和下行链路中不同的传输速率； 缺点：1)对相位噪声和载波频偏十分敏感 ；整个 OFDM 系统对各个子载波之间的 正交性要求格外严格； 任何一点小的载波频偏都会破坏子载波之间的正交性， 引起 ICI；同样相位噪声也会导致码元星座点的旋转、扩散，形成 ICI；2)峰均 比过大。峰均比过大，将会增加 A/D 和 D/A 的复杂性，而且会降低射频功率放大 器的效率。 同时在发射端，放大器的最大输出功率就限制了信号的峰值，这会 在 OFDM 频段内和相邻频段之间产生干扰；3）所需线性范围宽。由于 OFDM 系统 峰值平均功率比(PAPR)大，对非线性放大更为敏感，故 OFDM 调制系统比单载波 系统对放大器的线性范围要求更高。 14 了解 LTE 指标和关键技术 LTE 指标： maxxgTT
    LTE 关键技术：
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