移动通信基础重点课后习题解答

第一章只考填空题，大家自己翻书看吧。

第二章2.1无线电波传播有哪几种方式？各有什么特点？P18地面波传播：传播损耗随着频率升高而急剧增加，传播距离迅速减小。

天波传播：以短波方式为主，可进行数千公里的远距离传播。

由于电离层的随机变化，天波传播的衰落现象严重。

直射波传播：主要以VHF/UHF频段为主地面反射波：容易与直射波形成干涉进而影响信号传播。

2.2自由空间传播的特点？P19电波的传播不存在反射、折射、绕射、色散及吸收等现象，而且传播速率等于真空中光速。

2.3计算路径损耗，见教材P202.6什么是大气折射效应？有哪几种类型？P23-24在对流层中大气折射率随着高度不同也会跟着变化，这导致电波在对流层传播时会不断折射，从而使传输轨迹弯曲，这种现象称之为大气折射。

电波传播在大气中的折射分为三类：A无折射，B负折射，C正折射（又可分为标准大气折射、临界折射、超折射三类）2.7什么是等效地球半径？为什么要引入此概念？标准大气的等效地球半径是多少？P23-24等效地球半径是指电波在以等效地球半径Re为半径的球面上空沿直线传播与电波在实际地球上空沿曲线传播等效。

实际中电波传播很难忽略大气折射的影响，为方便计算，工程上采用等效法处理，即将电波弯曲传播等效成直线传播，此时就要用到等效地球半径的概念。

标准大气折射下等效地球半径Re=8500km2.13移动信道中电波传播的特点？P28-29移动信道是一种时变信道，无线电信号通过移动信道时会遭受来自不同途径的衰减损害，陆地移动信道的主要特征是多径传播。

2.14计算最大多普勒频移，见P302.17计算衰落率，见P32-342.18什么时候遭受平坦衰落？什么时候遭受频率选择性衰落？P35 发生什么样的衰落由信号和信道两方面因素决定，对于移动信道来说，存在一个相关带宽。

当信号带宽小于相关带宽，则发生非频率选择性衰落，即平坦衰落；反之则发生频率选择性衰落。

第三章3.1分析移动通信领域对调制解调技术的要求？P45A要有高的频带利用率和较强的抗干扰、抗衰落能力B要求在恶劣的信道环境下，输出信噪比较大或误码率较低C应使用高效率的放大器3.2 QPSK、OQPSK调制的星座图和相位转移图的异同？P50-52 QPSK、OQPSK星象图一样，只是oqpsk的相位变化不会出现pi。

而Pi/4 QPSK得星象图与qpsk的差别是整体偏移pi/43.3 MSK调制和FSK调制的区别与联系？P56区别：FSK:频移键控，其相位通常是不连续的。

MSK：最小移频键控, 其相位始终保持连续不变的一种调制。

联系：MSK是在FSK基础上对FSK信号作某种改进，是调制系数为0.5 的连续相位的特殊FSK3.7与MSK调制相比，GMSK调制信号的功率谱为什么会得到改善？P58 GMSK多了一个预调制高斯脉冲成形滤波器。

高斯脉冲相当于对信号有一个LPF的作用，平滑了MSK信号的相位曲线，使得发射频谱上的旁瓣水平大大降低，因此GMSK的功率谱可以更加集中，频谱利用率更高。

3.8矩形QAM星座和圆形QAM星座有何异同？P64信号点的分布成方型，称之为方形QAM；信号点的分布成星形，称之为星形QAM。

星形QAM只有两个振幅值，而方形有三种振幅值。

星形QAM只有8种相位，而方形QAM有12种相位。

这两点使得在衰落信道中，星型16QAM比方型16QAM更具有吸引力。

3.10 OFDM调制方式和传统调制方式有何异同？它的优缺点是什么？P71OFDM技术主要有如下几个优点：首先，抗衰落能力强。

OFDM把用户信息通过多个子载波传输，在每个子载波上的信号时间就相应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍，使OFDM对脉冲噪声（ImpulseNoise）和信道快衰落的抵抗力更强。

同时，通过子载波的联合编码，达到了子信道间的频率分集的作用，也增强了对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力。

因此，如果衰落不是特别严重，就没有必要再添加时域均衡器。

其次，频率利用率高。

OFDM允许重叠的正交子载波作为子信道，而不是传统的利用保护频带分离子信道的方式，提高了频率利用效率。

再者，适合高速数据传输。

OFDM自适应调制机制使不同的子载波可以按照信道情况和噪音背景的不同使用不同的调制方式。

当信道条件好的时候，采用效率高的调制方式。

当信道条件差的时候，采用抗干扰能力强的调制方式。

再有，OFDM加载算法的采用，使系统可以把更多的数据集中放在条件好的信道上以高速率进行传送。

因此，OFDM技术非常适合高速数据传输。

此外，抗码间干扰（ISI）能力强。

码间干扰是数字通信系统中除噪声干扰之外最主要的干扰，它与加性的噪声干扰不同，是一种乘性的干扰。

造成码间干扰的原因有很多，实际上，只要传输信道的频带是有限的，就会造成一定的码间干扰。

OFDM由于采用了循环前缀，对抗码间干扰的能力很强。

OFDM技术的不足之处包括以下方面：对频偏和相位噪声比较敏感。

OFDM技术区分各个子信道的方法是利用各个子载波之间严格的正交性。

频偏和相位噪声会使各个子载波之间的正交特性恶化，仅仅1％的频偏就会使信噪比下降30dB。

因此，OFDM系统对频偏和相位噪声比较敏感。

功率峰值与均值比（PAPR）大，导致射频放大器的功率效率较低。

与单载波系统相比，由于OFDM信号是由多个独立的经过调制的子载波信号相加而成的，这样的合成信号就有可能产生比较大的峰值功率，也就会带来较大的峰值均值功率比，简称峰均值比。

对于包含N个子信道的OFDM系统来说，当N个子信道都以相同的相位求和时，所得到的峰值功率就是均值功率的N倍。

当然这是一种非常极端的情况，通常OFDM系统内的峰均值不会达到这样高的程度。

高峰均值比会增大对射频放大器的要求，导致射频信号放大器的功率效率降低。

负载算法和自适应调制技术会增加系统复杂度。

负载算法和自适应调制技术的使用会增加发射机和接收机的复杂度，并且当终端移动速度每小时高于30公里时，自适应调制技术就不是很适合了。

与其他载波调制方式的比较不同的无线载波调制方式有不同的特性。

这些特性决定了在不同距离上传输不同数据量的能力。

以下提及的载波调制方式已被运用到各种无线技术中，正交频分复用与他们相比的区别分别为：（一）固定频率在一个特定的频段范围（通常非常窄）内传播信号的方式。

通过此方式传输的信号通常要求高功率的信号发射器并且获得使用许可。

如果遇到较强的干扰，信道内或者附近的固定频率发射器将受到影响。

对于许可证的要求就是为了减少相邻的系统在使用相同的信道时产生的干扰。

（二）跳频扩频使用被发射器和接收器都知晓的伪随机序列，在很多频率信道内快速跳变以发射无线电信号。

FHSS有较强的抗干扰能力，一旦信号在某信道中受阻，它将迅速再下一跳中重新发送信号。

（三）直接序列扩频在设备的特定的发射频率内以广播形式发射信号。

用户数据在空间传送之前，先附加“扩频码”，实现扩频传输。

接收器在解调制的过程中将干扰剔除。

在去除扩频码、提取有效信号时，噪声信号同时剔除。

（四）正交频分复用同时在多个子载波频率上以广播形式发射信号。

每个子载波的带宽都很窄，可以承载高速数据信号。

OFDM适用于严酷的信道条件。

由于OFDM具有较高的复杂度，有很多方式来抗干扰。

对窄带干扰的抗干扰能力也不错，因为大量的正交的子载波和与DSSS 相似的信道编码机制。

第四章4.1简述线性均衡与非线性均衡的异同？P82线性与非线性均衡技术的差别主要在于均衡器的输出被用于反馈控制的方法。

通常，模拟信号通过接收机中的判决器，然后由判决器进行限幅或阀值操作，并决定信号的数字逻辑值d(t)。

如果d(t)未被用于均衡器的反馈逻辑中，那么均衡是线性的；反之，如果d(t)被应用于反馈逻辑中并帮助改变了均衡器的后续输出，那么均衡是非线性的。

4.3分集技术的种类及各种分集技术的优势与适用范围？P91-92A空间分集要求在基站处的分集天线之间必须隔得相当远，通常是波长的几十倍，才能实现信号的非相关。

空间分集接收的优点是分集增益高，缺点是还需另外单独的接收天线。

B极化分集极化分集实际上是空间分集的特殊情况，其分集支路只有两路，而且要求支路信号是正交的，天线可以使用一个。

在移动环境下,两副在同一地点,极化方向相互正交的天线发出的信号呈现出不相关的衰落特性。

这种方法的优点是它只需一根天线，结构紧凑，节省空间，缺点是它的分集接收效果低于空间分集接收天线，并且由于发射功率要分配到两副天线上，将会造成3dB的信号功率损失。

分集增益依赖于天线间不相关特性的好坏，通过在水平或垂直方向上天线位置间的分离来实现空间分集。

C角度分集使电磁波通过几个不同路径，并以不同角度到达接收端，而接收端利用多个方向性尖锐的接收天线分离出不同方向来的信号，由于这些分量具有相互独立的衰落，因而实现角度分集。

D频率分集要求频率之间的间隔足够大，大于相干带宽，这样在接收端才可以得到衰落特性不相关的信号。

频率分集与空间分集相比较，其优点是在接收端可以减少接受天线及相应设备的数量，缺点是要占用更多的频带资源，所以，一般又称它为带内(频带内)分集，并且在发送端可能需要采用多个发射机。

E时间分集要求时间间隔足够远，大于信道的相干时间，以保证各次接收到的信号具有独立的衰落环境，从而产生分集效果。

由于相干时间与移动台的速度成反比，所以当移动台静止时，时间分集基本上没有用处。

时间分集与空间分集相比较，优点是减少了接收天线及相应设备的数目，缺点是占用时隙资源增大了开销，降低了传输效率。

4.5比较各种典型的合并技术的合并增益，并且说明各自的应用方式？P93-94A选择式合并、选择式合并系统采用选择式合并技术时，N 个接收机的输出信号先送入选择逻辑，选择逻辑再从N 个接收信号中选择具有最高基带信噪比的基带信号作为输出。

每增加一条分集支路，对选择式分集输出信噪比的贡献仅为总分集支路数的倒数倍。

合并增益为接收机N的倒数之和。

B最大比合并、在接收端由多个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增益系数，同相相加，再送入检测器进行检测。

在接受端各个不相关的分集支路经过相位校正，并按适当的可变增益加权再相加后送入检测器进行相干检测。

在做的时候可以设定第i个支路的可变增益加权系数为该分集之路的信号幅度与噪声功率之比。

最大比合并方案在收端只需对接收信号做线性处理，然后利用最大似然检测即可还原出发端的原始信息。

其译码过程简单、易实现。

合并增益与分集支路数N 成正比。

C等增益合并增益合并也称为相位均衡，仅仅对信道的相位偏移进行校正而幅度不做校正。

等增益合并不是任何意义上的最佳合并方式，只有假设每一路信号的信噪比相同的情况下，在信噪比最大化的意义上，它才是最佳的。

它输出的结果是各路信号幅值的叠加。

在合并增益上，当N （分集重数）较大时，等增益合并与最大比值合并后相差不多，约仅差1dB 左右。