擴(kuò)頻通信課后習(xí)題解答-完整版

1、第一章1-1、在高斯白噪聲干擾的信道中，信號(hào)傳輸帶寬為16KHz，信噪比為4，求信道的容量C。在此信道容量不變的條件下，分別將信號(hào)帶寬增加 1倍和減小一半，分別求此兩種情況系統(tǒng)的信噪比和信號(hào)功率的變化值。Slog2(1 4) 37.156kbit/s解：C Blb(1 )1.6 103由 C Blb(1 )得-N NC2B(1)信道容量不變，帶寬增加信噪比：£2c/2B 11.23N信號(hào)功率：S 2BN0(2C/2B 1)39.36 Nokw(2)信道容量不變，帶寬減小一半22C/b 124.01S信噪比：N信號(hào)功率：S -Bn0(22C/b 1)192.O89N0kw1-2、某一高

2、斯白色噪聲干擾信道，信道帶寬為8kHz，試求在系統(tǒng)信噪比為25dB條件下允許的最大信息傳輸速率。S解：C Blog2(1 ) 8000log2(1 102.5) 66.475kbit/sN1- 3、某系統(tǒng)的擴(kuò)頻處理增益 Gp為40dB，系統(tǒng)內(nèi)部損耗Ls=2dB,為保證系統(tǒng)正常工作，相 關(guān)解碼器的輸出信噪比(S/ N)out 10dB，則系統(tǒng)的干擾容限為多少?解: Mj Gp Ls (S/N)out40 210 28dB1- 4、某系統(tǒng)在干擾信號(hào)的有用信號(hào)功率250倍的環(huán)境下工作，解碼器信號(hào)輸出信噪比為12dB，系統(tǒng)內(nèi)部損耗為 3dB，則系統(tǒng)的擴(kuò)頻處理增益至少應(yīng)為多少？ 解：Mj 10lg 25

3、0dBSG M j (Ls ) 10lg250 3 12 38.98dB N1- 5、某直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)的偽隨機(jī)碼速率為5Mbit/s，信號(hào)速率為8kbit/s，信號(hào)的擴(kuò)頻帶寬和處理增益各為多少？ 解：擴(kuò)頻帶寬：B 2Rc 2*5 10MHz信息帶寬：Bm 8 KHzB10*106處理增益：G 10lgB-佻 吋 30.97dB1-6、試說明擴(kuò)頻通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)調(diào)制方式通信系統(tǒng)的主要差別。解：擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種具有優(yōu)良抗干擾性能的技術(shù)，與傳統(tǒng)調(diào)制方式通信系統(tǒng)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）抗干擾能力強(qiáng)（2）信號(hào)隱蔽性好（3）可以實(shí)現(xiàn)碼分多址（4 ）抗衰落和抗干擾 能力強(qiáng)（5）可以實(shí)現(xiàn)精確的測(cè)距和定時(shí)（6）

4、能與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)共用頻段。第二章它是由多級(jí)移位寄存器或其延遲元件通過線2- 1、什么是m序列？產(chǎn)生 m序列的反饋邏輯多項(xiàng)式為什么必須是本征多項(xiàng)式? 解：m序列是最長(zhǎng)線性移位寄存器序列的簡(jiǎn)稱， 性反饋產(chǎn)生的最長(zhǎng)碼序列。特征多項(xiàng)式需要滿足：（1） G（x）是不可約的(2) G(x)可整除(xm 1), m 2n 1 (3)G （x）除不盡(xq 1),q m2-2、當(dāng)=0, 解： =0:1, 2，10時(shí)，試計(jì)算碼序列11100101110 與 01011100010 的相關(guān)函數(shù)。anbn11100101110=10111001100, R001011100010A D-1/11A D同理：當(dāng)=1

5、, 2,10 時(shí)，有:尺=-5/11 ;R2=-1/11 ;R3=-1/11 ;R4=7/11;R5 =-5/11 ;R6=-1/11 ;R7 =3/11 ;R8=3/11 ;R9=-1/11 ; Ro =-1/112- 3、在2n-1bit的m序列中，有多少個(gè) 3個(gè)1的游程，有多少個(gè) 3個(gè)0的游程?解：總游程：2n 1個(gè)取n=11得總游程為1024長(zhǎng)度為3的游程：2n-1-3 = 128個(gè)所以有64個(gè)3個(gè)1的游程，64個(gè)3個(gè)0的游程。522- 4、若m序列的特征多項(xiàng)式 f（X） X x 1，試求出該 m序列及其自相關(guān)函數(shù)。1 1解：由G（x）丁丄一可得:f （x） x x 1輸出序列：101

6、0111011000111110011010010000-1, 0自相關(guān)函數(shù)R()2-5、試說明一個(gè)由特征多項(xiàng)式f(X)X4X3x 1生成的移位寄存器能否生成最大長(zhǎng)度碼。解：由生成函數(shù)G(x) 1f(x)-可得:1輸出序列：111000111000111-所以不能生成最大長(zhǎng)度碼。2-6、兩個(gè)m序列的特征多項(xiàng)式分別為fi(x)/25-.、.2451 X X , f2(x)1 X X X X，畫出由它們構(gòu)成的 Gold序列產(chǎn)生器的方框圖。 解：31 02 a3 a4 色531 32 03 34 35+ + + I第三章3- 1、直接序列擴(kuò)頻信號(hào)具有什么樣的功率譜形狀？信號(hào)功率譜的3dB帶寬是多少？

7、與主瓣峰值相比，第一個(gè)旁瓣的峰值功率電平是多少？主瓣中包含的信號(hào)功率占信號(hào)總功率的百分 比是多少？. 2解：直接序列擴(kuò)頻信號(hào)的功率譜是SinX 。X信號(hào)功率譜的 3dB帶寬是0.443 RC (單邊帶)。與主瓣峰值相比，第一個(gè)旁瓣的峰值功率電平是主瓣峰值電平的0.052dB。95%90.3%5.2%，若設(shè)主瓣峰值為1dB，則第一旁瓣的峰值功率電平為90.3%主瓣中包含的信號(hào)功率占信號(hào)總功率的90.3%。3- 2、試解釋多徑干擾和多址干擾的差別，多徑干擾和多址干擾對(duì)擴(kuò)頻碼的要求一樣嗎？為什么？解：多徑干擾是指單個(gè) UE與Node B之間由于地理環(huán)境等導(dǎo)致傳輸中存在多條路徑，在接 收端會(huì)造成多徑效

8、應(yīng)。多址干擾是由于TD-SCDMA系統(tǒng)中分配給各個(gè) UE的擴(kuò)頻碼無法完全正交導(dǎo)致UE之間存在相互干擾。前者是多個(gè)“時(shí)間”的干擾，后者是多個(gè)“碼”的干擾。多徑干擾與多址干擾對(duì)擴(kuò)頻碼的要求不一樣?？苟嘀犯蓴_是通過提高擴(kuò)頻碼的自相關(guān)特性和互相關(guān)特性來減小干擾的，而多徑干擾一般通過使用自相關(guān)特性良好的擴(kuò)頻碼使多徑信 號(hào)分離獨(dú)立，并采用時(shí)域均衡，正交頻分復(fù)用，rank接收機(jī)等方法來減少干擾。即抗多徑干擾的碼要求有尖銳的自相關(guān)特性，而抗多址干擾的碼組不僅要求尖銳的自相關(guān)特性而且要有處處為零的互相關(guān)特性。3- 3、在直擴(kuò)相關(guān)器的相乘器輸出端，當(dāng) 1Mbit/s速率的長(zhǎng)為4095bit的碼序列與一連續(xù)載波 相

9、乘時(shí)，會(huì)看到什么樣的重復(fù)速率或譜線間隔？解：每秒重復(fù)1 106/4095244次譜線間隔為244 3-4、比較直接式相關(guān)與外差式相關(guān)的抗干擾能力，并解釋產(chǎn)生二者差別的原因。解：外差式相關(guān)器的抗干擾能力更強(qiáng)；直接式相關(guān)器的干擾信號(hào)沒有參加相關(guān)運(yùn)算就直接到達(dá)相關(guān)解擴(kuò)器的輸出端， 失去了在解擴(kuò)過程中系統(tǒng)所能獲得的處理增益，所以它的抗干擾能力較低；而外差式相關(guān)解擴(kuò)器在解擴(kuò)過程中，同時(shí)完成了信號(hào)的混頻，將載有信息的信號(hào)變換到一個(gè)新的中頻頻率中， 這就避免了載波附近的干擾信號(hào)直接泄露到輸出端的可能性，使外差式相關(guān)器后面的電路在較低的頻率下工作，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。3-5、直擴(kuò)系統(tǒng)處理增益為30dB，輸

10、入的干擾信號(hào)功率比有用信號(hào)功率大10dB時(shí)，相關(guān)器輸出的（S+J）/J是多少？相關(guān)器的輸出信噪比是多少？解：由 10lg（S）in 10dB 可得（J） in110又 GP10lg J30dB所以相關(guān)器輸出的信噪比:(S)out 103J3 "S'in 100 10lg100dB 20dB所以丄衛(wèi) 101J10MHz的直接序列擴(kuò)頻接收機(jī)與帶寬為50KHZ的常規(guī)通信系23dB時(shí)，擴(kuò)頻接收機(jī)相關(guān)解擴(kuò)后的熱噪聲功率是多 比較擴(kuò)頻接收機(jī)與常規(guī)通信系統(tǒng)接收機(jī)的收信靈敏度。3-6、分別比較輸入到帶寬為統(tǒng)接收機(jī)的熱噪聲功率，當(dāng)處理增益為 少？解:直擴(kuò)：P23614kTB1 1.38 103

11、00 10 104.14 10 w=-133.83dB3-7常規(guī)接收機(jī):相關(guān)接擴(kuò)后，F(xiàn)2 kTB21.38*10 23 *300*50*10 32.07*10 16w =-156.84dB熱噪聲功率仍為-133.83dB在多徑傳播的環(huán)境中，若允許最大時(shí)延為max 0.25 S，試指出這一擴(kuò)展頻譜系統(tǒng)接解：當(dāng)COS（2 f。max）1時(shí)，相對(duì)起伏F /（2F0）最小，即:收信號(hào)起伏最小的條件。2 f。max (2n1)0.25 10 6 HZ 2(2n1) 106HZ 2)MHZf。(2n1) 2n 1? 1 2n 1?1max02 max2 max2(n 0,1,2,N)第四章各有何優(yōu)缺點(diǎn)？間

12、接式頻率合成器（PLL），直接數(shù)字合成頻4- 1跳頻系統(tǒng)中的頻率合成器有哪幾種主要類型？ 答：通?？煞譃椋褐苯邮筋l率合成器（ DS）， 率合成器（DDS ）三類。10萬跳每秒以上，由于其輸出跳DS由多個(gè)“和頻1. 直接式頻率合成器。優(yōu)點(diǎn)：能夠瞞住快跳頻的要求，且跳頻速率可達(dá) 另外，DS輸出頻率的分辨率也很高，而且頻譜純度好，相位噪聲低。缺點(diǎn)： 變頻率是通過多個(gè)參考頻率的和、分頻產(chǎn)生的，因此頻率范圍有限，而且 -分頻”單元構(gòu)成，系統(tǒng)體積大，這兩個(gè)缺點(diǎn)已使它不能適應(yīng)當(dāng)前跳頻系統(tǒng)的要求。2. 間接式頻率合成器：采用雙鎖相環(huán)路構(gòu)成的頻率合成器可以提高跳頻速率，但仍比直接式 頻率合成率低，所以只適用于慢

13、速，中速頻率跳變系統(tǒng)3. 直接數(shù)字合成頻率合成器：優(yōu)點(diǎn)：頻率轉(zhuǎn)換速度快、相位噪聲低、相位連續(xù)和控制方便，高分辨率，轉(zhuǎn)換時(shí)間快，適合于數(shù)字電路的實(shí)現(xiàn)。 缺點(diǎn)：存在雜散問題，最高工作頻率受限, 噪聲和雜波的抑制不夠理想。4- 2設(shè)一跳頻系統(tǒng)，可用頻率數(shù)為 1000，在跳頻頻段內(nèi)，有 50個(gè)干擾頻率與跳頻頻率相同 且形成干擾。試分別求出每比特一跳和每比特三跳（三中擇二）時(shí)的誤比特率，并進(jìn)行比較。解：干擾落入發(fā)送信道的概率P J/N 50/1000 0.05每比特一跳時(shí)R 0.05每彼特三跳時(shí)3i / 丄 、m i -fc 23_.4FeC3P (1 P) 3P 2P 5 10i 24-3跳頻頻率數(shù)為

14、入接收機(jī)的干擾功率比有用信號(hào)大 對(duì)系統(tǒng)的影響？1000個(gè)的跳頻系統(tǒng)，在無干擾信號(hào)時(shí)，接收機(jī)輸出信噪比為20dB。當(dāng)進(jìn)23dB時(shí)，試比較干擾信號(hào)分別是寬帶干擾和窄帶干擾時(shí)P解：沒有用信號(hào)功率為P,無干擾時(shí)10lg Nsys20，Nsys 100接入接收機(jī)后10lg窄帶時(shí)(S/N)out¥23,Jin10.01 200200P23dB10.01 0.24-4提高跳頻速率對(duì)于抗頻段阻塞式干擾有無作用， 哪幾方面著手？寬帶時(shí) Jout 0.2P,(S/N)out6.8dB為什么？提高跳頻系統(tǒng)的抗干擾性能應(yīng)從解：（1）有作用，對(duì)于跳頻系統(tǒng)而言，跳頻速率越快，抗干擾性能越好，頻段阻塞式干擾就是在

15、一定頻段范圍內(nèi)釋放干擾信號(hào)，從而對(duì)系統(tǒng)有干擾作用，當(dāng)提高跳頻速率后使得頻段阻塞式干擾在整個(gè)跳頻頻段內(nèi)阻塞跳頻信號(hào)的可能性減小。（2）擴(kuò)展跳頻帶寬、增加跳頻點(diǎn)數(shù)、提高跳速、提高跳頻信號(hào)的抗截獲能力，這些措施能夠有效地抑制對(duì)跳頻通信的干擾跳頻通信的抗干擾能力主要取決于跳頻處理增益，而跳頻處理增益隨干擾方式的不同而不同，即跳頻通信對(duì)不同的干擾方式具有不同的抗干擾能力。對(duì)于抗全頻帶干擾，跳頻帶寬越寬，抗全頻帶干擾的能力越強(qiáng)。跳頻通信抗跟蹤式干擾能力取決 于跳頻速率。跳頻速率越高，駐留時(shí)間越短，頻率跟蹤占用時(shí)間的比例越大，有效干擾時(shí)間就越 短,抗跟蹤式干擾的能力越強(qiáng)。4- 5設(shè)一跳頻系統(tǒng)，收發(fā)設(shè)備距離為

16、10km，一轉(zhuǎn)發(fā)式干擾機(jī)距收發(fā)設(shè)備的距離分別為10km和15km，試計(jì)算當(dāng)跳頻系統(tǒng)不受干擾時(shí)，所需最小跳頻速率為多少？解：Tc (15 10 10) 1033 1085 10最小跳頻速率不小于rfh TC15 10 52 104 跳/s4-6比較DS和FH系統(tǒng)的抗干擾能力的差異。 解：跳頻系統(tǒng)的抗干擾機(jī)理與直擴(kuò)系統(tǒng)是不同的。以認(rèn)為是一種主動(dòng)式抗干擾方式；而直擴(kuò)系統(tǒng)用把干擾功率分散的方法來降低干擾功率，提高解調(diào)器的輸入信干比，以此來達(dá)到抗干擾的目的，故可以認(rèn)為是一種被動(dòng)式的抗干擾方式。雖然直擴(kuò)系統(tǒng)具有一定的處理增益，但對(duì)超過干擾容限的干擾就顯得無能為力了；而跳頻系統(tǒng)是采用躲避的方法抗干擾，因而在抗強(qiáng)的固頻干擾信號(hào)時(shí)，統(tǒng)。跳頻系統(tǒng)以躲避干擾的方式抗干擾,其性能優(yōu)于直擴(kuò)系4-7直擴(kuò)偽碼速率為 擴(kuò)頻系統(tǒng)能得到多少lOMchip/s，跳頻頻率數(shù)為100，數(shù)據(jù)信息速率為 dB的處理增益？9.6kb/s 的 FH/DS 混合解：Gp 10lg N10lg10l