現(xiàn)代通信原理考題

1、注：（）中是名詞解釋小字體是在原版上添加內(nèi)容（不要把希望全寄托在這幾頁紙上，多看看書）1、在蜂窩陸地無線移動系統(tǒng)中無線信號是通過三種機制進行傳播的：反射，衍射和散射。 可以被大致的分為三種獨立的現(xiàn)象：路徑損耗，陰影效應(yīng)和多徑衰弱。多徑傳播會導致接收信號包絡(luò)的快速變化（即產(chǎn)生了快衰弱）。多徑傳輸也會造成時間分散，因為多路傳輸信號通過不同長度的傳輸信道，因此到達接收機 天線會造成不同的時延。（1）路徑損耗（是在發(fā)射器和接收器之間由傳播環(huán)境引入的損耗的量）自由空間傳輸不能夠應(yīng)用在陸地移動無線環(huán)境并且傳輸路徑損耗不僅僅給予路徑和頻 率也同樣基于天線的高度和地形。W.C.YLee實驗傳播模型得出的接受能

2、量是Qp （dBm）0） = “Qp （dBm）（1。）- lPloglod/do + E（dB）其中 *雨B ）。）= EQ）Q。）是在傳輸天線遠場（可能有誤）的已知參考距離內(nèi)的平 均接受信號能量（以dBm；為單位）。參數(shù)P被稱為路徑損耗指數(shù)，是一個關(guān)鍵的參數(shù)，該參數(shù)描述的路徑損耗的特性（以 dB為單位）的距離的函數(shù)的斜率。（2）陰影衰弱（由障礙物阻擋造成的陰影效應(yīng)，接受信號強度下降，但該場強中值隨 地理改變緩慢變化，又稱慢衰落）慢衰落產(chǎn)生的原因：（1）路徑損耗，這是慢衰落的主要原因。（2）障礙物阻擋電磁波產(chǎn)生的陰影區(qū)，因此慢衰落也被稱為陰影衰落。（3）天氣變化、障礙物和移動臺的相對速度、電

3、磁波的工作頻率等有關(guān)。當以分貝為單位來表示時，參數(shù)（dB）是一個零均值高斯隨機變量，它表示實際與預 測的路徑損耗之間的誤差，這就是由陰影衰弱造成的陰影現(xiàn)象都模型一般為對數(shù)正態(tài)分布。噸5（力=有ex面一J其中(dBm)(do) - (dBm)(do) - 10/31ogiod/d。 (dBm)是平均接收信號能量。（3）快衰落（Fast Fading）：移動臺附近的散射體（地形，地物和移動體等）引起的多徑傳播信號在 接收點相疊加，造成接收信號快速起伏的現(xiàn)象。（4）多徑衰弱（多徑衰落是指在微波信號的傳播過程中，由于受地面或水面反射和大氣折射的影響，會產(chǎn)生多個經(jīng)過不同路徑到達接收機的信號，通過矢量疊加

4、后合成時變信 號.多徑衰落可分為平衰落和頻率選擇性衰落）特點：信號起伏現(xiàn)象（5）頻率選擇性衰落（是指在不同頻段上衰落特性不一樣）2、同信道干擾與噪聲陸地移動通信蜂窩系統(tǒng)均采用頻率復用方式以提高頻率利用率。這雖然增加了系統(tǒng)的容量，但同時也 增加了系統(tǒng)的干擾程度。這些干擾主要包括同頻干擾、鄰頻干擾和互調(diào)干擾。同頻干擾：所謂同頻干擾，即指無用信號的載頻與有用信號的載頻相同，并對接收同頻有用信號的接收 機造成的干擾?，F(xiàn)在一般采用頻率復用的技術(shù)以提高頻譜效率。當小區(qū)不斷分裂使基站服務(wù)區(qū)不斷縮小， 同頻復用系數(shù)增加時，大量的同頻干擾將取代人為噪聲和其它干擾，成為對小區(qū)制的主要約束。這時移動 無線電環(huán)境將由

5、噪聲受限環(huán)境變?yōu)楦蓴_受限環(huán)境。當同頻干擾的載波干擾比C/I小于某個特定值時，就會 直接影響到手機的通話質(zhì)量，嚴重的就會產(chǎn)生掉話或使手機用戶無法建立正常的呼叫。鄰頻干擾。所謂鄰頻干擾，即指干擾臺鄰頻道功率落入接收鄰頻道接收機通帶內(nèi)造成的干擾。由于頻率規(guī)劃原因造成的鄰近小區(qū)中存在與本小區(qū)工作信道相鄰的信道或由于某種原因致使基站小區(qū)的覆蓋范圍比 設(shè)計要求范圍大，均會引起鄰頻道干擾。當鄰頻道的載波干擾比C/I小于某個特定值時，就會直接影響到 手機的通話質(zhì)量，嚴重的就會產(chǎn)生掉話或使手機用戶無法建立正常的呼叫。交調(diào)干擾。當兩個以上不同頻率信號作用于一非線性電路時，將互相調(diào)制，產(chǎn)生新頻率信號輸出，如果 該頻

6、率正好落在接收機工作信道帶寬內(nèi)，則構(gòu)成對該接收機的干擾，我們稱這種干擾為交調(diào)干擾。交調(diào)干 擾主要是指數(shù)、模共站的基站，由于模擬基站發(fā)射機的影響，而對數(shù)字基站產(chǎn)生的干擾。這種干擾的直接 后果是時隙分配不出去，造成基站資源的浪費，也會產(chǎn)生掉話在蜂窩系統(tǒng)中的頻率復用引入的同信道干擾（cci），這也是影響蜂窩小區(qū)間譜效率的 主要因素。當相同頻率載波在不同小區(qū)內(nèi)使用時CCI便會出現(xiàn)，在這種情況下所需要的信 號和干擾信號的功率密度譜重疊。無線電鏈路往往表現(xiàn)出效能閾值，其中鏈路QoS在當兩 個載波-噪聲比（載噪比）r和載波-干擾比（載干比）A，分別超過某些被定義了的的 閾值（記為rth和Ath）是，被認為是

7、可以接受的。否則，該QoS被認為不能接受的，并且 會發(fā)生中斷。3、接收機靈敏度和鏈路預算接收機的靈敏度用來衡量檢測信號的能力。接收機的靈敏度是指在存在噪聲的情況中，接收機檢測信號的能力。所需的載波功率和 在檢測前的噪聲功率被定義為載噪比r，參數(shù)r是通信鏈路參數(shù)的函數(shù)。關(guān)于r的鏈路參數(shù)的公式被稱為鏈路預算。平均接收的載波的功率（或局部平均）可以表示為QGtGrP 表示為QGtGrP LRxp4、覆蓋范圍覆蓋是指所需的用于覆蓋或為一個給定的地理區(qū)域提供一個可接受的QoS服務(wù)的基站 或小區(qū)站點的數(shù)量。顯然，選擇所需用于覆蓋一個給定的地理區(qū)域所用小區(qū)站點最少的蜂窩 系統(tǒng)的話就會在基礎(chǔ)設(shè)施花費上更加有優(yōu)

8、勢。5、帶寬效率帶寬效率是用每單位帶寬比特每秒（B / S/ Hz）來進行衡量的。使用帶寬高效調(diào)制和編 碼技術(shù)，可以實現(xiàn)高帶寬效率，以及能產(chǎn)生對干擾有抗性的無線鏈路的有效接收信號處理技 術(shù)?？臻g效率高空間效率可以由以下兩點實現(xiàn)：（1）減小每小區(qū)所占面積（2）減小同信道復用距離同信道復用距離可由以下兩點進行減?。海?）減小CCI的生成（2）減輕所有CCI呈現(xiàn) 的效果。6、容量: 一個蜂窩系統(tǒng)的容量經(jīng)常用下面兩個指標來予以檢測:1、小區(qū)容量或者是扇區(qū)容量（sector capacity）等于每小區(qū)的可利用信道數(shù)。2、小區(qū)愛爾蘭（Erlang）容量等于每個小區(qū)（愛爾蘭為單位）在一個給定的呼叫阻塞概率

9、 下的話務(wù)承載能力。7、（1）瑞利衰弱當接收信號中包含了大量的正弦分量時，接收到的復包絡(luò)9（當接收信號中包含了大量的正弦分量時，接收到的復包絡(luò)9（t）=9i（t）+jgQ（t）可以被當做一個復高斯隨機過程。在某些類型的散射環(huán)境中,例如,二維各向同性散射在任意時刻，1的們（，）和廿）都是零均值獨立同分布高斯隨機變量，方差都是b0= Eg2,(t1) = Eg2Q(tj)。所接收的復包絡(luò)的幅度 = gM =樵滄i)+g*S)在任意時刻匕都服從瑞利分布，即:平均包絡(luò)功率是所以這種形式的衰弱就叫做瑞利衰弱。是零均值獨立同分布高斯隨機變量，方差都是b0= Eg2,(t1) = Eg2Q(tj)。所接收的

10、復包絡(luò)的幅度 = gM =樵滄i)+g*S)在任意時刻匕都服從瑞利分布，即:平均包絡(luò)功率是所以這種形式的衰弱就叫做瑞利衰弱。2=|g(ti)l2是在任何時刻 都具有密度相應(yīng)的平方包絡(luò)的指數(shù)分布。(2)萊斯衰落正如前面提到的，分別是零均值高斯隨機過程如果我們再次假設(shè)gI(t)和gQ(t)是不相關(guān)的，并且隨機變量gI(t)和gQ(t)有相同的方差 b0，那么接受的復包絡(luò)的幅度a =|g(t1)|在任何t1時刻都服從萊斯分布，即其中匚 被稱為非中心參數(shù)。這種類型的衰落稱為萊斯衰落，并經(jīng)常用于描述在存在視距或強的鏡面反射路徑環(huán)境下 的發(fā)射機和接收機之間的衰落。萊斯因子，K，萊斯因子，K，定義為LoS或

11、者鏡面反射功率園與散射功率2b0的比，也就是說。當K=0的時候，就沒有LoS或者是反射分量，包絡(luò)呈獻瑞利分布。當K=8時，就沒有散射分量同時信道無衰弱。=竺 加=Q首先指出* ，包絡(luò)分布可以用萊斯因子和平均包絡(luò)功率來進行改寫為來進行改寫為小=羅祚頓5布,在任何時刻t的平方包絡(luò)都服從含有兩個自由度的非中心卡方分如下所示:布,在任何時刻t的平方包絡(luò)都服從含有兩個自由度的非中心卡方分如下所示:(K+l)財 3) = Q -expK (K+)x0,x0. (2.59)（3）Nakagami 衰弱Nakagami分布是用于描述長距離HF信道中快衰弱的分布。Nakagami分布被選擇來用 于適應(yīng)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，

12、它因為能比瑞利分布、萊斯分布和對數(shù)正態(tài)分布對某些測量數(shù)據(jù)提供更接 近的匹配而為人所知。Nakagami衰落通過分布JNakagami衰落通過分布Jm i一來描述接收到的復包絡(luò)的幅度。當m=1時，Nakagami分布變?yōu)槿鹄植?，當m=1/2時，它變?yōu)榱藛芜吀咚?分布，當m一 8時它趨近與沖擊（無衰弱）。8、調(diào)制就是將信息嵌入到無線頻率載波的過程這些信息可以通過載波的幅度，頻率或者相 位或者是他們的組合而在模擬或者數(shù)字信號下傳播。（1）脈沖幅度調(diào)制（PAM）信號PAM調(diào)制是以脈沖信號的幅度攜帶信息的一種調(diào)制方式，用基帶信號m（t）去改變脈沖 的幅度，使數(shù)字脈沖攜帶基帶信號的信息。其傳輸誤碼主要來

13、自信道中的干擾噪聲使傳輸信 號的幅度改變，使解調(diào)端判決器產(chǎn)生誤判。系統(tǒng)誤碼率隨信道信噪比上升逐漸下降，且不同調(diào)制模式的變化趨勢基本同理論值吻 合。當符號錯誤概率一定的情況下，隨著M值的增大，比特SNR也增大。這也就是說，隨 著M值的增大，要想獲得相同的符號錯誤概率，就必須增大比特SNR。（2）相位調(diào)制信號載波的相位對其參考相位的偏離值隨調(diào)制信號的瞬時值成比例變化的調(diào)制方式， 稱為相位調(diào)制，或稱調(diào)相。調(diào)相和調(diào)頻有密切的關(guān)系。（3）正交幅度調(diào)制QAMQAM是數(shù)字信號的一種調(diào)制方式，在調(diào)制過程中，同時以載波信號的幅度和相位來代 表不同的數(shù)字比特編碼，把多進制與正交載波技術(shù)結(jié)合起來，進一步提高頻帶利用

14、率。QAM 是用兩路獨立的基帶信號對兩個相互正交的同頻載波進行抑制載波雙邊帶調(diào)幅，利用這種已 調(diào)信號的頻譜在同一帶寬內(nèi)的正交性，實現(xiàn)兩路并行的數(shù)字信息的傳輸。系統(tǒng)誤碼率隨信道信噪比上升逐漸下降，且不同調(diào)制模式的變化趨勢基本同理論值吻 合。通過以上實驗結(jié)論可以看出，通信系統(tǒng)的傳輸誤碼率由調(diào)制方式和信道信噪比共同決定。 不同的調(diào)制方式抗加性干擾能力不同，而相同調(diào)制方式下信噪比越高，傳輸誤碼率越低。（4）相移鍵控PSKPSK調(diào)制時一種用載波相位表示輸入信號信息的調(diào)制技術(shù)。移相鍵控分為絕對移相和 相對移相兩種，以未調(diào)載波的相位作為基準的相位調(diào)制叫做絕對移相。以二進制調(diào)相為例， 取碼元為“1 ”時，調(diào)制

15、后載波與未調(diào)載波同相；取碼元為“0”時，調(diào)制后載波與未調(diào)載波反相； “1”和“0”時調(diào)制后載波相位差180。AWGN信道下PSK系統(tǒng)的誤碼主要來自嘉興高斯噪聲 對信號相位的影響。系統(tǒng)誤碼率隨信道信噪比上升逐漸下降，且不同調(diào)制模式的變化趨勢基本同理論值吻 合。PAM是一維調(diào)制QAM、PSK是二維調(diào)制，QAM比PAM信息傳輸率快。9、最佳檢測器檢查器兩大準則：MAP最大后驗檢測、ML最大似然檢測MAP與ML的關(guān)系：ML是MPL的特例。MAP和ML接收器上述兩式的方程就是我們所知的最大后驗概率的方程，或MAP規(guī)則。它可以被簡寫如下:虐=arg maxP（r）I虐=arg maxP（r）I arg m

16、axP Pr s mm _川）并且由于P（r）是關(guān)于m獨立的并且對所有m來說都是一樣的，這也就會等價于:/ = ar max P Pr s當消息是等先驗概率的時候，當對于所有15WM的情況下成立，方程就會蛻化為:癡=arg max 當消息是等先驗概率的時候，當對于所有15WM的情況下成立，方程就會蛻化為:癡=arg max p J mM VP（r s ）。項 * 初被稱為消息的可能性（likelihood），上述等式所給的接收器被稱為最大似然接收機，或ML接收機MAP和ML接收器的區(qū)別（極大似然估計是最簡單的估計參數(shù)的方法，其假定參數(shù)雖然未知，但是卻是確定值， 就是找到使得樣本參數(shù)雖然未知，但

17、是為確定的值。而最大后驗概率估計只是優(yōu)化函數(shù)為后驗概率形式，多了一個先驗概率。）最大似然估計不考慮先驗后驗的問題，純粹是選擇一個參數(shù)能最大化模型似然度最大后驗概率是貝葉斯方法，引入?yún)?shù)的先驗概率，結(jié)合似然度選擇最佳參數(shù)或模型10、載波相位估計在處理接收機處的載波同步有兩個基本方法。第一種是通過復用，通常是在頻率上，使用被稱為導頻信號的特殊信號。復用允許接收 機提取和同步接收信號的載波頻率和相位。第二種方法，似乎是在實踐中更為普遍，是推導出直接從調(diào)制信號中的載波相位估計。 這種方法具有明顯的優(yōu)點，即發(fā)射機總功率是被分配給承載信息的信號的發(fā)送上的。11、線性均衡作用：抵消碼間干擾，其性能取決于抽頭

18、系數(shù)。尋找最佳抽頭系數(shù)即優(yōu)化，其準則有：峰值失真準則、均方誤差（MSE）準則峰值失真準則峰值失真被簡單定義為均衡器輸出端最壞情況下的一種干擾狀況對應(yīng)的干擾值，設(shè)置均 衡器的系數(shù)使之此干擾最小。均方誤差（MSE）標準（標準誤差定義為各測量值誤差的平方和的平均值的平方根，故又稱為均方誤差。所 以規(guī)范化是指控制均方誤差在一定范圍內(nèi)）12、選擇性衰落和非選擇性衰落非選擇性衰落是：信道對所有信號頻率的增益一致。頻率選擇性衰落：不同頻率的信號增益不一樣。多徑干擾的頻率響應(yīng)呈現(xiàn)周期性的衰落,這在通信原理中稱為“頻率選擇性衰落”數(shù)字電 視廣播信道中的多徑干擾屬于頻率選擇性的衰落。所謂頻率選擇性衰落，是指在不同

19、頻段 上衰落特性不一樣。結(jié)論：由于信道在時域的時延擴散，引起了在頻域的頻率選擇性衰落， 且衰落周期T2=1/L，即與時域中的時延擴散程度成正比。多徑效應(yīng)在不同條件會使傳輸信 號發(fā)生平坦衰落、時間選擇性衰落和頻率選擇性衰落，主要還是頻率選擇性衰落。13、收發(fā)機的設(shè)計設(shè)計原則：1、可靠性2、有效性方法：1、理論法（用數(shù)學分析、設(shè)計）2、仿真法（數(shù)學實驗法）3、實驗法載干比：反映電子通訊的信號在空間傳播的過程中，接收端接收信號好壞的比值，用 英文字母C/I表示。對于通信工程設(shè)計來說，載干比是分析信號好壞的標準14、最佳接收機接收機功能：1、解調(diào)器（帶通信號變低通信號）2、檢查器（提取有用信號）匹配濾

20、波器（解調(diào)器）的波形特點：1、在不同的時刻輸出的值不一樣，在采樣信號為T的時，信號最強2、獲得最大信噪比15、提高頻譜效率：1、小區(qū)面積越小越好2、同頻道服用越短越好16、匹配濾波器（解調(diào)器）的波形特點：在不同的時刻輸出的值不一樣，在采樣信號為T時信號最強2、獲得最大信噪比。17：收發(fā)機的同步功能：估計參數(shù)。原理：利用概率原理。同步的分類：1、載波同步2、相位同步3、定時同步。達到同步的三個方法：1、通過導頻信號達到同步2、面向決策的方法達到同步3、非面向決策的方法達到同步18、匹配濾波器信噪比意義下最佳線性濾波，使輸出信噪比達到最大匹配濾波器的物理意義：幅頻特性：匹配濾波器對輸入信號較強的頻率成分給與了較大加權(quán)。相頻特性：輸入信號各頻率成分的相位是按。（3 ）分布的，匹配濾波器的相頻特性（3 ）正好與它相反。匹配濾波器的性質(zhì)：1）在功率譜密度為N0/2的白噪聲情況下，匹配濾波器可給出最大輸出信噪比2Es/N0。， 它只與輸入信號能量Es和白噪聲的功率譜密度有關(guān)，而與輸入信號的波形和噪聲分布無關(guān)。2