现代通信技术复习题纲.doc

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1. 简述数字通信系统中利用（而非）度量信噪比的原因。 添：模拟通信的目标： ：信噪比的归一化形式=S/N*W/R 功率信号：平均功率有限，能量无穷大 能量信号：平均功率为零，能量有限 答：（1）模拟信号是一个功率型的信号，对于模拟信号而言，功率是一个更有用的参数。数字信号是一个能量信号，每个码元的平均功率等于零，所以功率不能用于描述数字信号。 （2）数字通信系统的衡量指标必须在比特级上比较两个系统的性能。为了同时衡量不同进制的系统之间的好坏，我们需要一个统一的起点——比特级别上的能量参数来描述系统的好坏。与相同，也是一个无量纲比值。 添：模拟通信系统的目标：尽量少的减少波形的失真度。 数字通信系统的目标：尽量小差错的信息传输，误码率衡量 参考B书P91-92 2. 通过扩展带宽，是否可在无限低条件下实现可靠数据传输。 香农公式C=B*log2(1+S/N) （ log2表示以2为底的对数）(bit/s) 通过提高B，是无法无限的降低的，是有下限的，即所谓的香农限=-1.6dB 参考教材P18 有关香农极限：参考B书P406 3. 第三代移动通信系统利用了哪些物理层传输技术解决何种问题。 总结类题目可就单独某一问题深入提问 ，WCDMA ,CDMA2000,TD-SCDMA在物理层采用了什么样的信道编码、调制、脉冲成形、分析方式、复用方式，解决了何种问题，即信道具有什么特点 答： （1） 为了抑制由扩频码不理想的互相关特征引起的多址干扰，通信系统的上行链路采用多用户检测与智能天线技术，下行链路采用发端分集、空时编码技术 （2） 为了实现与业务动态特性的匹配，采用可实现不同速率业务具有正交性能的可变频比正交码（OVSF）多址码 （3） 针对数据业务要求误码率低且实时性不高的特点，采用了性能更优良的Turbo码 参考教材P19-20 4. 信道编码的纠错和检错能力与最小码距的关系。 答：若最小码距为dmin，最多可检测e=（dmin -1）位的传输差错，最多可纠正t=[( dmin -1)/2]位的传输差错。 参考教材P26 5. 逼近仙农信道极限纠错能力的条件。 答：编码方式需要满足的三种条件：随机编码，无限长码，最大似然译码 6. 画出Turbo编译码的原理框图，分析Turbo逼近仙农极限的原因。 参考教材P38-42 答： 教材P42图2-22 Turbo编译码方法为了获得逼近香农限的纠错能力，采用了以下三个方法来实现编译码 （1） 级联编码方法，通过将两个短码组级联成一个长码，来获得较长的码长 （2） 交织技术，采用随机交织技术实现级联编码过程的随机化 （3） 迭代译码方式，用信号的后验信息推出先验信息，依次迭代 7. 画出PCSS的原理框图，分析其技术特点（优缺点）。 添：映射实质（或者说物理实质） PCSS（并行组合扩频通信） 答： 在M个PN序列中选择r个PN序列并行传输，每个序列中使用r个相位描述其r进制。 教材P59 图3-9 3-10 优点：载荷效率高，一次可以载荷k个比特 缺点：（1）叠加码，多进制调制 （2）接收机结构复杂 8. 简述MUD可抑制DSSS中MAI的原因。 MUD：多用户检测 DSSS：直接序列扩频技术 MAI：多址干扰 答：多址干扰是由于用户接收的信息不正交产生的，MUD最核心的实质是在收端进行相关阵的逆处理，使得本来多用户之间不正交的关系变成了正交的关系，从而抑制多址干扰 9. 简述时域预测法抑制DSSS中NBI的原因。 NBI：窄带干扰 时域预测法：利用了直扩信号和窄带干扰之间的可预测性差异 1、直扩信号和高斯白噪声是宽带信号，相邻数据值间有相关性，样值序列当前数据样值中支扩信号成分和高斯白噪声成分不能呗其相邻的数据样值通过加权求和的方式准确的估计。 2、窄带干扰相对于直扩信号是窄带信号，相邻数据样值间具有较强的相关性，样值序列当前数据样值中窄带干扰的信号成分可以被相邻的数据样值通过加权求和的方式准确估计。 参考教材P82 10. 画出无码间干扰的数字基带通信链路结构框图。 答： P109 图4-19 11. 解析最佳接收滤波器为何采用匹配滤波器。 匹配滤波器可以使输出信噪比达到最高。匹配滤波器与自己的相关程度最大，从而提高了经过滤波后相同输出噪声下的输出平均功率大小。 原理参考教材P97 可利用公式或者语言解释。 12. 简述码间干扰生成的机理。 参考教材P102 13. 简述采用根升滚降余弦脉冲（而不是升滚降余弦脉冲）的原因。 （1） 为什么要用余弦脉冲 （2） 为什么要用升滚降余弦脉冲 （3） 为什么要用根升滚降余弦脉冲 为了降低脉冲波形的拖尾幅值，缩短拖尾的持续时间，需应用具有滚降特征，且满足式4-42和4-46的脉冲波形。余弦滚降型脉冲波形在相邻码元采样时刻T=nTs幅值为零，可抑制码间干扰。 接收滤波器Hr（w）=√H（w），H（w）为升滚降余弦滤波传递函数的时，通信链路无码间干扰。因此，发送滤波器和接收滤波器均需要具有根升滚降余弦滤波的传递函数。 参考教材P108 14. 画出MSK调制的原理框图。 答： P139 图5-25,5-26 15. 画出MSK和TFM的相位轨迹曲线，分析TFM高效的原因。 （可以示意性的画）添：为何GMSK比MSK已调信号要窄或性能高。 答： P145 图5-36 已调信号相位轨迹的平滑程度决定了已调信号的频域特征，相位轨迹越平滑，已调信号波形的能量集中度越高，带外辐射越小。 TEM为何高效：TEM为了提高已调信号波形的能量集中度，引入了码元之间的相关性，这使相位轨迹变平滑。此外，TEM频率主瓣窄，带外衰落比MSK快，所以TEM更加高效。 GMSK为何高效：高斯低通滤波器对矩阵脉冲进行前置滤波可降低已调信号波形的带外辐射，GMSK已调信号的相位轨迹较MSK已调信号的相位轨迹平滑，所以GMSK更加高效。 参考教材P143-144 16. 画出TDCS的原理框图（收发），分析其有待解决的技术问题。 答： P148 图6-2 TDCS主要存在的两个问题： 首发端电磁频谱不一致性，解决方法： （1） 共带通信方式 （2） 基于接收端频谱特征的方式 峰平比（PAPR）过大，解决方法： （1） 预畸变类技术 （2） 编码类技术 （3） 概率类技术 参考教材P160 17. 画出基于IFFT/FFT的OFDM系统原理框图，分析添加CP的原理（写上GP）。 添：为何OFDM可降低ISI对通信系统的影响。 答： P171 图7-7 由于信道中通信时会存在多径干扰，从而引起不同路径的信号之间叠加而产生信号的干扰。为避免这种干扰，在符号与符号之间加入了GP即循环前缀，也就是本符号最后面一部分，从而再叠加的过程中不仅没有干扰反而增强了。 降低码间干扰的原因为OFDM的传输速率低，从而其单码元占用频谱窄，减少了码间干扰。 参考教材P176 18. 设计具有NBI规避能力的OFDM系统（改进）。 P196 图7-31 7-32 19. 论述OFDM中PAPR过大的原因、抑制的必要性、抑制方法的分析和基本原理。 PAPR：峰平比 答： （1） 由于OFDM信号是由多个独立的经过调制的子载波信号相互叠加而成的，叠加后的信号幅度会在一个很大的范围内波动。对于一个具有N个子载波的OFDM系统来说，当所有的子载波都已相同的相位求和的时候，所得到的峰值功率是均值功率的N倍，换句话说，OFDM信号PAPR过大。 （2） 虽然峰值功率出现的概率较低，但是为了不失真地传输这些大峰平比的信号，发射端的大功率放大器（HPA）需要很大的线性范围，否则，当大的峰值信号进入系统发射端的功率放大器饱和区时，会产生很大的频谱扩展和带内失真，引起OFDM系统性能的恶化。因此，抑制PAPR过大是十分必要的。 （3） 方法一：信号失真技术 信号失真技术的基本思想是在信号送到放大器之前，利用非线性处理减小信号峰值幅度，使其不超出放大器的动态变化范围，实现PAPR抑制。此技术包括限幅法，校正函数法，压缩扩展法。 方法二：加扰技术 加扰技术并不着眼于直接降低信号幅度最大值，而是利用不同的加扰序列对输入信息进行加权处理，打破多载波信号各子载波的相位一致性，以降低大峰值功率信号出现的概率来实现PAPR的抑制。此技术包括多信号表示技术，子载波优化技术，矩阵变换技术和虚拟子载波技术。 方法三：编码技术 编码技术的主要思想是限制可用于传输的数据序列集合，只选择PAPR较小码字传输，从而规避开高PAPR的出现。此技术具体实现算法可分为三种。 方法四：基于信号空间扩展的方法 基于信号空间扩展的方法的基本思想是在OFDM调制方案中，通过减少使用载波数使信号空间得以扩展，然后，选择其中较低的PAPR的组合与发送信号建立映射关系，从而降低整个OFDM系统的PAPR。 参考教材P185-190 20. 分析OFDM和CDMA三种融合方案的技术特征。 P194表7-1 MC-CDMA——将0、1码进行扩频后，分在不同的子道发出，用户与用户之间使用不同的扩频码。其扩频在IFFT之前，所以可以认为为频域扩频。 MC-DS-CDMA——发送端先按子载波数目对各个用户的信息进行串并转换，然后对于并行的每路信号进行相应的短码扩频，在调制到各个子载波上。属于时域扩频的范畴。 MT-CDMA——与MC-DS-CDMA一样都是属于时域扩频。先将输入的数据经过串并转换，调制到不同的子载波上，形成OFDM，然后经过GMT的扩频码扩频。由于其传送的CDMA信号相互交叠严重，故接收必须加入RAKE接收机。