宽带无线通信-汇总-答案

1、无线ad hoc网络路由、可扩展性和容量网络节点的移动性使得网络拓扑结构不断变化，传统的基于因特网的路由协议无法适应这些特性，ad hoc网络路由是指能够在两个节点之间提供高质量高效率通信的路由协议。

基于网络结构下的路由协议可以分为平坦路由、分层路由和GPS定位路由三大类。

平坦路由又可以分为先验式路由协议和反应式路由协议。

先验式路由协议主要包括FSR、FSLS、OLSR、TBRPF等。

反应式路由协议主要包括AODV、DSR等。

考虑到Ad Hoc网络的带宽有限并且网络规模远比有线的Internet小，无线多跳网络路由协议的可扩展性设计问题就主要集中在由网络节点增多和移动导致的过大的路由信息开销上。

路由表的大小同样也是Ad Hoc网络中需要考虑的要素，因为较大的路由表暗示着较大的路由控制包并因此暗示着大量的连接开销。

网络容量是无线Ad Hoc网络一个关健的参数，是指网络所支持的可获得的传输能力，以节点平均每秒成功传输的数据量来衡量。

它取决于很多因素，例如，网络架构、干扰、功率消耗、MAC协议和路由策略等。

4.2、试述多载波调制与OFDM调制的区别和联系？解：多载波调制将共享的宽带信道划分为N个子信道，将数据流分为N个子数据流，数据流分别调制在不同的载波。

在总带宽为B的情况下，子数据流带宽为B/N，若B/N < Bc（相干带宽）意味着每个子载波都是平坦衰落（没有ISI)。

OFDM是一种特殊的多载波通信方案，OFDM不用带通滤波器来分隔子载波，而是通过快速傅立叶变换（FFT）来选用那些即便混叠也能够保持正交的波形。

即一个OFDM信号包括频率间隔为Δf的N个子载波，总的系统带宽B被分为等距离的子信道，所有的子载波在TS=1/Δf 区间内互相正交。

这样，在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。

单个用户的信息流被串/并变换为多个低速率码流，每个码流都用一个子载波发送。

这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相干带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。

又由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。

2.4、WSSUS-HO信道的物理含义是什么？解：WSSUS-HO是指广义平稳不相关散射同质信道，在该信道中，具有不同多普勒频移的信号是不相关的，具有不同时延的信号也是不相关的，散射体在统计上具有全向散射和线性均匀性，在任一位置来自不同角度的信号是不相关的。

3.6、MUD的基本原理是什么？最大程度能增加多少系统容量？解：MUD认为所有用户的信号都是有用信号，可以减少干扰就意味着增加系统容量，减轻远近问题的影响。

MUD可以用在基站、移动台或者二者同时使用，由于在一个蜂窝系统中，基站（BS）有所有码片序列的信息，所以MUD目前被预想在上行链路中使用（移动台到基站）。

若忽略背景噪声，一个没有多用户检测的系统中的全部干扰为I = I MAI+ f ×I MAI，这里I MAI是同小区用户的多址干扰，f是其他小区的多址干扰与同小区的多址干扰的比率。

对于一个同小区多址干扰都被抑制的理想系统中，全部干扰就剩下I = f ×I MAI。

由于用户数量大致和干扰成比例，最大容量增益因子是(1 + f )/f。

蜂窝系统中f 的典型值是0.55；换算成最大容量增益因子为2.8。

3.7、PIC 和SIC 之间的区别是什么？解：多用户检测中包括并行干扰抵消算法PIC 和串行干扰抵消算法SIC ，其基本思想主要是在接收端分别估计和重建各个干扰信号，然后从接收信号中减去某些或全部的多址干扰估计，为提高性能，常采用多级级联结构。

其主要区别是：PIC 根据接收到的各用户信号功率按强弱大小排队，每次按强弱顺序检测一个用户，再按强弱顺序依次重构和抵消这些用户干扰；而SIC 估计所有干扰信号，并且对每个用户并行抵消所有干扰信号。

在加性高斯白噪声信道中，PIC 性能优于SIC ，而在瑞利衰落信道中SIC 优于PIC 。

5.5在实际应用STC 时，要考虑哪些实际问题？解：①STC 编码引入的冗余度不能太高。

越高发射天线间由联合编码引入的冗余度越高，信号间的独立性越低。

很可能编码信号的有效数据速率最终降至和单天线一样。

此时，每个天线上的发送数据都是同一信号的不同编码，完全冗余的副本。

这时的多天线系统仅是为了利用空间分集，而没有增加数据速率。

②译码复杂度不能太高。

STBC 可用简单的线性处理来解码。

空时格形码需用Viterbi 算法来解码。

③天线数目不能太多。

在天线数目一定时，空时格形码的解码复杂度随着分集阶数和传输速率而指数增长。

2.3、角度扩展是如何定义的？相干距离为500m 对应的角度扩展是多少？解：角度扩展即空间选择性衰落，反映了在不同角度有不同的信号强度。

其定义为：平均AOA: ()()⎰⎰ππππθθψθθθψθ－－－＝d d AARMS 角度扩展： ()()⎰⎰⎪⎭⎫ ⎝⎛--ππππθθψθθψθθθ－－＝d d A A RMS 2 相干距离：RMS C D θ1∝当500=C D m 时，5001∝RMS θ4.3、 OFDM 信号有那些主要参数？假定系统带宽为450kHz ，最大多径时延为32μs ，传输速率可在280-840kbit/s 间可变（不要求连续可变），试给出采用OFDM 调制的基本参数。

解：（1）OFDM 的基本参数有：带宽、比特率及保护间隔。

一般保护间隔的时间长度应该为应用移动环境信道的时延扩展均方根值的2～4倍，符号周期长度是保护间隔长度的5倍。

（2）保护间隔：32μs 的时延扩展就意味着保护间隔的有效取值应该为128μsOFDM 符号周期长度：为保护间隔的5倍，即128×5＝640μs子载波间隔:640-128=512μs 的倒数，即1.953125kHz每个OFDM 符号需要传送比特数：(280-840kbit/s )×640μs=179-537bit选择16QAM 和码率为3／4的编码方法，这样每个子载波可以携带3bit 的有用信息，因此需要60－179个子载波来满足每个符号179-537bit 的传输速率，此时的带宽（60－179）x1.953125kHz =117－349kHz ，满足要求。

3.5、设一个单区的DS-CDMA 系统，其带宽为5MHz ，用户1到基站的传输速率要求为120kbps ，其Eb/Io 的要求为5；用户2到基站的传输速率要求为240kbps ，其Eb/Io 的要求为10；基站处的噪声功率为n ＝－20dBmW ，试求各用户所需的接收功率。

解：DS-CDMA 系统，信号功率01b b t E S R I W n =，所以在基站接收到的第j 个用户的信号 功率Sj 是信道的所有功率的简单相加'1101111jj K K b j bji tj bji ji tj bj j tj j tj j tj i i ji E S R I R I R A I I I W n W W W αγ==⎡⎤⎛⎫=≥==Γ=⎢⎥ ⎪⎝⎭⎣⎦∑∑ 考虑多址干扰条件下，1,11,M Mtj l j l j j l l j l M j j l j l l j I S n S S n S S n =≠==≠=+=-+⎡⎤≥Γ+⎢⎥⎣⎦∑∑∑S D S n Γ≥Γ可得：1()M P D S I n -≥-ΓΓ此题中M=2，可知1200P Γ⎡⎤Γ=⎢⎥Γ⎣⎦的特征值为1,2λ=01λ<<，1j j WγΓ=，由题知：110.12,5A α==，220.24,10A α==,故1110.6A γα==，222 2.4A γα==，1220n n ==-，解不等式组111212221S S n W W S S n W W γγγγ⎧->⎪⎪⎨⎪->⎪⎩，得13.76S d B m w >-，211.4S dBmw >- 即用户1所需的接收功率大于-3.76dBmw ，用户2所需的接收功率大于-11.4dBmw2、无线ad hoc网络与蜂窝网络的主要区别？两者可以如何融合？有中心的蜂窝网络和无中心的AdH oc网络有其各自的优缺点，将这两种技术融合，从而实现优势互补。

这种方案的基本思路如图1所示:在原有蜂窝网络的基础上，处于蜂窝小区中的移动节点还可以通过Ad Hoc网络方式进行通信。

这些移动节点可以是专门为用户进行中继业务的具有一定移动性的节点，它们的位置由运营商事先分配;也可以是一般的移动用户，这时移动用户除了要发送和接收自己的数据，还要在合适的时候为其他的移动节点转发数据，起中继的作用。

5.4 当分别采用2x1的STC码系统和1x2的接收分集系统，那个系统的BER性能好？为什么？解：在发射分集系统中（MISO），如果所有天线到达接收端的信道是独立衰落的，其分集增益为发送天线数，即等于2；空时编码器输出编码符号数目等于发射天线的数目，一个符号对应着一个天线。

接收端经过相应的信号处理和空时解码，达到分集增益和/或编码增益的最大化。

在接收分集系统中（SIMO），每一个天线可以看到一个独立的衰落信号，其分集增益为接收天线数，即等于2。

在分集增益相同的条件下，由于STC引入了编码增益，故采用2x1的STC码系统比1x2的接收分集系统的BER性能好。

5.6如何更加有效的构造STTC 和STBC编码?解：可以通过准正交（Quasi-Orthogonal）设计，可以在适度降低误码性能和增加一定的解码复杂度的前提下，获得全分集和全速率。

6.2 什么是DOA?什么是计算DOA的关键参数?解：DOA是到达方向，天线元素上的信号延时是计算DOA的关键参数。

6.3 什么是波束宽度？在最大辐射方向两侧，辐射功率下降3dB的两个方向的夹角。

6.4自适应天线系统与交换波束系统的区别是什么？解：相同点：自适应天线系统与交换波束系统都能使有用信号实时地保持高增益。

不同点：自适应天线系统可以在使其天线最大辐射方向对准有用信号的同时，将其零点对准无用信号，因此可以得到更高的信干比和信噪比，提高了系统的通过量。

6.5 为什么智能天线系统能够改善移动ad hoc网络的通过？解：因为智能天线系统中，移动节点间在开始数据分组传输之前，先要通过相互发送的训练序列来形成定向波束。

移动节点开始通过全向模式来接收所有方向上的信号，一旦检测到有用信号，就转换到定向模式，形成指向。

6.6智能天线和MIMO的目的？解：智能天线：智能天线系统简称为智能天线，但实际上，天线并不是智能的，是数字信号处理和天线的结合使得系统具有智能。