哈工大移动通信1-8章课后答案

Chapter13、解：（1）区别：单工通信是通信双方交替地进行收信和发信，而双工通信是通信双方收、发信机同时进行。（2）优缺点：单工通信收、发信机可以使用同一副天线，而不需要天线共用器，设备简单，功耗小，但是操作不便，在使用过程中往往会出现通话断续现象；双工通信任何一方说话时都可以听到对方的语音，不用按“按-讲”开关，双方通话想室内电话通话一样，但是在使用过程中，不管是否发话，发射机总是工作，电能消耗大。4、解：（1）频分双工（FDD）：特点是利用两个不同的频率来区分收、发信道，及对于发送和接收两种信号，采用不同频率进行传输；与TDD比较优点是基站覆盖面积大于FDD基站；移动台的移动速度高于TDD移动台；发射功率受限小于TDD。（2）时分双工（TDD）：特点是利用同一频率但是两个不同的时间段来区分收、发信道，即对于发送和接收两种信号，采用不同时间（间隙）进行传输。与FDD比较优点是可以比较简单的根据对方的信号估计信道特征；TDD技术可以灵活的设置上行和下行转换时刻，有利于实现上、下行明显不对称的互联网业务；可以利用零碎的频段；不需要手法隔离器，只需要一个开关。5、解：（1）第一代蜂窝移动通信系统（1G）：传输的无线信号为模拟量，利用蜂窝组网技术提高了频率利用率，解决了容量密度低、活动范围受限的问题，但是频率利用率低，通信容量有限，通话质量一般，保密性差，只是太多，标准不统一，互不兼容，不能提供给非话数据业务和自动漫游。（2）第二代蜂窝移动通信系统（2G）：具有数字传输的有点，并克服了模拟系统的很多缺点，话音质量、保密性能获得很到的提高，而且可以进行省内、省际自动漫游。（3）第三代蜂窝移动通信系统（3G）：第三代系统是第二代的演进和发展，在2G基础上，3G增加了强大的多媒体功能，同时具有较高的频谱利用率，还满足个人通信化要求。（4）第四代蜂窝移动通信系统（4G）：4G是3G的进一步演化，在传统基础上不断提高无线通信的网络效率和功能，同时是多项技术的结合包括传统移动通信领域的技术和宽带无线接入领域的新技术及广播电视领域的结合。8、解：3G技术的普及正使越来越多的人通过手机上网，4G技术的推荐将使手机上网用户数量产生飞跃。手机的应用将取代手机的技术成为移动通信领域的主角，开发手机新用途将使未来竞争的焦点。宽带化、智能化、个性化、多媒体化、多功能化、环保化是世界移动通信发展的新趋势。补充题：移动通信系统中的专网和公网的基本概念是什么？两者有什么区别？解：（1）概念：专用网是在给定业务范围内，为部门、行业、集团服务的专用移动通信系统。公网是一个商业形实体，由运营商来运营，向用户提供服务的移动通信系统。（2）两者之间的区别：专用网是主要是满足本部门的工作需要而建立的，体现社会效益，公用网在体现社会效益的基础上以体现经济效益为主；专用网的用户只限本部门，公用网用户很广，用户是集团用户；专用网的频率利用率不高，但是公用网集中使用频率，提高了频率利用率。Chapter22、解：（a）发射功率：PT(dBm)=10log[PT(mW)]=10log[100*103mW]=50dBm（b）发射功率：PT(dBW)=10log[PT(W)]=10log[100W]=20dBm当d=100m时，接收功率：PR=24()TTRdPGG==7*10-6w=-21.5dBm3、解：PR=24()TTRdPGG（1）当d=10m时：∵24()TTRdPGG==1dBm，=c/f∴（3*108/（5*109*4*π*10））2PT=1dBm∴PT=5.5*103W（2）当d=100m时：∵24()TTRdPGG==1dBm，=c/f∴（3*108/（5*109*4*π*100））2PT=1dBm∴PT=5.5*105W6、解：∵coscosvdmff∴fd=（60/3.6）/[3*108/(800*106)]cos所以当移动时，=-π,fd=-44.4Hz7、解：（1）原因：多普勒频移引起的的频谱扩展和多径传播时延引起的时间弥散。（2）当()0.5f时，cB12cBfV8、解：相关带宽越大，传输信号的带宽越大，多径时延越大带宽越小。9、解：（1）信道具有恒定增益和线性相位，并且相关带宽小于发送信号带宽，则此信道特性会导致接受的信号产生频率选择性衰落。当信道的相关时间比发送信号的周期短，且基带信道的带宽Bs小于多普勒扩展BD时，信道冲激响应在符号周期内变化很快从而导致信号失真，产生的衰落为快衰落。（2）原因：BsBc,信道中发送信号的时间色散引起频率选择性衰减，信号会因色散而产生符号间干扰，从频域来看，接收信号的不同频率会获得不同增益。TsTc,信道的相关时间比发送信号的周期短，且基带信道的带宽Bs小于多普勒扩展BD时，信道冲激响应在符号周期内变化很快产生快衰减。10.解：（1）特性：路径传输损耗是信道信号随无线电波传输距离变化而变化，是大尺度衰落，距离增加，衰减增加，衰减缓慢；阴影衰落是传播环境中地形变化、建筑物以及其他障碍物对无线电波的遮挡而引起的衰落，是到大尺度衰落，距离增加，衰减增加，衰减缓慢；多径衰落是无线电波在传播过程中受散射体作用导致接收到的信号是多个路径传来的不同相位、幅度、到达时间的信号的叠加，是小尺度衰落，极短时间极短距离中明显的波动衰落。（3）模型：瑞利分布，发射机和接收机之间没有直射波途径；莱斯分布，混合信号包络近似为瑞利分布，发射机和接收机之间有直射波途径，且当信号中没有主导分量时，莱斯分布转化为瑞利分布，主导信号加强时，趋近于高斯分布；Nakagami-m分布。对于无线信道的描述具有很好的适应性。m=1时，称为瑞利分布；m较大时，接近于高斯分布。11、解：自由空间传输损耗：32.4520lg()20lg()bsLfMHzdkm=32.45+20lg400+20lg10=104.49dB市区准平滑地形损耗中值：=104.49dB+15dB-（-5dB）+0=124.49dB12、解：E（）=(0.1)*1(0.01)*0(0.1)*2(1)(5)0.10.010.11=4.38us22222(0.01)(0)(0.1)(1)(0.1)(2)(1)(5)()0.010.10.11E=21.07us22()()EE=221.074.38=1.374us∵1/(2)Bc∴=1/(2πBc)当Bc=30kHz时，=1/（2π*30*103）=5.305us1.374us,AMPS适合。当Bc=200kHz时，=1/（2π*200*103）=0.796us1.374us,GSM适合。Chapter32.解：（1）语音压缩编码3类：波形编码、参量编码、混合编码。（2）混合编码。3.解：①速率较低，纯编码速率应低于16kbps。②在一定编码速率下的音质应尽可能的高。③编码时延要短，控制在几十毫秒内。④编码算法应具有较好的抗误扰码性能，计算量小，性能稳定。⑤算法复杂度适中，编译码器应便于大规模集成。4.解：（1）预处理：语音先进行预处理，即除去直流分量和进行预加重。（2）LPC分析：按照线性预编码的原理求预测滤波器的系数，按帧处理，每帧计算一次滤波器系数。（3）短时分析滤波：对信号做短时预测分析，产生短时残差信号，即将信号加于预测滤波器，求出预测值()Sn和残差d。（4）长时预测：在进行一次长期预测，以去掉其冗余并优化。（5）规则脉冲编码：对残差量化编码，简化编码比特且使合成波形失真较小。5.解：CELP编码是一种用码本（Codebook）来作为激励的编码方法，即把残差信号可能出现的各种样值事先储存在储存器中。在收发两端各有一个码本，再线性预测时，现在对方的码本中检查出与此信号最接近的样值组合的地址码，然后将地址码发送给对方，对方收到这个地址码可从自己的码本中取出这个地址的残差信号加到滤波器上，就可得到重建的话音。10、解：（1）编码网格图：（2）编码输出为：[111001010101010011111001]，编码输出对应途径见编码网格图中红线。（3）可能信道：A、信息序列：[11010]B、信息序列：[10100]C、信息序列：[10010]12、解：（1）一般Turbo码有的两个递归卷积码编码器，他们有相同的生成多项式，且有反馈存在，其冲击响应是个无限序列，由于RSC码比一般的非递归卷积码有更大的自由距离，因此有更强的抗干扰能力，误比特率更低。（2）Turbo码通过迭代绕过了长码计算复杂的问题导致时延，所以对实时性要求很高的场合，Turbo码在实际应用中受到限制。补充题：1.码字的最小码距与纠检错能力的关系。解：①为检测e个错码，要求最小码距：01de②为纠正t个错码，要求最小码距：021dt③为纠正t个错码，同时检测e个错码，要求最小码距：01det2.试根据Turbo码的编码框图和解码框图简述其编码和解码的过程。解：（1）编码：典型的Turbo码编码器结构下面框图所示：由两个反馈的编码器（称为成员编码器）通过一个交织器I并行连接而成。如果必要，由成员编码器输出的序列经过删余阵，从而可以产生一系列不同码率的码。例如，对于生成矩阵为g=[g1,g2]的(2，1，2)卷积码通过编码后，如果进行删余，则得到码率为1/2的编码输出序列；如果不进行删余，得到的码率为1/3。一般情况下，Turbo码成员编码器是RSC编码器。原因在于递归编码器可以改善码的比特误码率性能。（2）解码：由于Turbo码是由两个或多个分量码经过不同交织后对同一信息序列进行编码，Turbo码译码算法为了更好利用译码器之间的信息，译码算法所用的应是软判决信息而不是硬判决。一个由两个分量码构成Turbo码的译码器是由两个与分量码对应的译码单元和交织器组成的，将一个译码单元的软输出信息作为下一个译码单元的输入，为了获得更好的译码性能，将此过程迭代数次。3.信道交织的原理是什么，主要解决什么问题？解：（1）交织就是把码字的b个比特分散到n个帧中，以改变比特间的邻近关系，因此n值越大，传输特性越好，但传输时延也越大，所以在实际使用中必须作折衷考虑。（2）解决纠正多个突发差错的问题，将一个有记忆的突发信道改造成一个随机独立差错信道。4.已知信道的相干时间为T=10ms，编码比特的传输速率为R=50kbit/s，对于（7，4）分组码交织器欲使相邻编码比特之间的衰落独立，求平均交织时延及所需要的存储量。解：∵Ts=0.02msTc=10msdTs≥Tcd≥500∴交织演示：t=dTs=10ms交织量：x=d*n=35005.解：（1）状态序列：?00-00-10-11-01-10-01-10-11-01-10（2）编码输出：[?001101?010010?000101?00]第四章二进制信息101101的波形示意图解：波形图OOK信号OOK是0幅度取为0，另1幅度为非0.2FSK信号码元“1”，“0”所对应的频率不同。2PSK信号2PSK信号取码元为“1”时，调制后载波与未调载波同相；取码元为“0”，调制后载波与未调载波反相；而取“1”和“0”时调制后，载波相位差为180°2DPSK信号2PDSK信号的载波当前相位与前一时刻的载波相位差值传递信息。QPSK、OQPSK、π/4APSK调制方式的优缺点，在衰落信道中一般选用哪种调制方式答：（1）优缺点：QPSK：优点：具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性能，在电路中容易实现；缺点：有相位模糊，码元交替处的载波相位会发生突变，使调相波的包络出现零点，从而引起较大的包络起伏，其功率会产生很强的旁瓣分量。DQPS相比于QPSK相位跳变小，频谱特性好，旁瓣的幅度小一些；π/4-QPSK：能够非相干解调，在多径衰落信道中比QPSK性能好，比QPSK具有很好的恒包络性质，但是不如OQPSK。（2）在衰落信道中通常用π/4-QPSK方式，因为π/4QPSK能够非相干解调的优点，在多径衰落信道中比QPSK