宽带无线通信作业(非官方)

6
2 2.9× 10 7× 106 7.6× 106
6
3 1.5× 10
6
4 1× 106 4.1× 106 5.1× 3× 106
3.10 在图 8(a)中达到 5.62Mbps 的编码和调制组合的方式有几种，参数分别为多少？ 解： 从图 8(a)中可以看出当调制方式为 QPSK、8PSK 和 16QAM 均可达到 5.62Mbps，其卷积编 码 Rcode 看图得出分别为 4/5 或 6/7、2/3、1/2，多码的速率通过公式 k=24/(m× Rcode)得到，其 中 m 为调制指数，计算后 k 分别为 15 或 14、12、12 m QPSK 8PSK 16QAM 2 3 4 Rcode 4/5 或 6/7 2/3 1/2 k 15 或 14 12 12
4.1 试述多载波调制与 OFDM 调制的区别和联系 解： 联系：多载波调制与 OFDM 调制都是将共享的宽带信道划分为 N 个子信道，将高速数据流 分成 N 个低速数据流，分别调制在不同的子载波上。 区别：OFDM 调制为了提高频谱效率，我们可以将子信道重叠，为了使接收机能够分离各 个子信道，要求各子信道必须正交，因此 OFDM 子数据流相互正交重叠。 4.2 OFDM 信号有哪些主要参数？假定系统带宽为 450kHz，最大多径时延为 32us，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：
R11 120 103 5 所以 T1 = = = =0.12 ，同理 T2=0.48 W W 5 106
又因为
1
S1 -T1S2 T1n ，不等式取等号时可得，S1=-27.25dBmW，S2=-22.44dBmW S2 -T2 S1 T2 n
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： 多用户检测 （MUD） 认为所有用户的信号都是有用信号 （而不是干扰信号） ， 进行联合检测。 MUD 充分利用系统传输的相关有用信息，如用户的码元定时、信号幅度等，联合检测单用 户的信息，从而获得最佳判决效果。如果忽略背景噪声，一个没有多用户检测的系统中的全 部干扰为 I = IMAI + f IMAI，这里 IMAI 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 （也被称为溢出率） 。 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 IMAI。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？ SIC 与 PIC 的主要区别在于两者在剥离每个用户的方式不同， 以及对用户间干扰的处理方式 不同：SIC 每次剥离一个用户信号，并消除这个用户对其他用户带来的干扰；PIC 并行对每 个用户直接提取其他用户对本用户的干扰，消除该干扰，并同时剥离所有用户。 在理想功率控制下：PIC 优于 SIC 在独立瑞利衰落下：SIC 优于 PIC 3.8 如果要达到的信息速率为 8.42Mbps 时，可能的 SF 和 K 的取值分别是多少？试给出每
Eb Eb ，M=m+1 得 0 eff 0 2 Eb m 3G
1 1 0 3 Eb 3 Eb M G 1 G 2 0 eff Eb 2 0 eff
对于多小区用户容量，由
N suc 为单位时间内正确接收的比特数， 其中 Rb 表示总得信息比特率，Ntrans Ntrans
和 N suc 分别为总发送数据包的数目和总正确接收的数据包的数目，信噪比越大，误码率越 低，
N suc
Ntrans
L
越大，吞吐量也就越大，反之，吞吐量越小。
当信噪比分别为 5、10、15dB 时，根据 8.42Mbps 系统中吞吐量随信噪比变化曲线图，可知 Eb/N0 5 10 15 1 4.3× 10 8× 106
D D D D D
1 +
1 +
初态为：00001 则：0000101011101100011111001101001 3.2 如何计算单小区和多小区情况下的 DS CDMA 系统中每小区的用户容量？如果将扩频增 益 G 从 100 增加到 1000，用户容量可以增加多少倍？频谱效率可以增加多少倍？为什么？ 解： 对于单小区用户容量，由
3.1 试给出 r=5 的两个不同的 m 序列产生器，并求出他们的互相关函数。 解： (1)生成多项式为 x5+x3+1，所以 c5=1,c3=1,c1=c2=c4=0
D D D D D
1 +
1 +
初态为：00001 则：0000100101100111110001101110101 (2)生成多项式为 x5+x2+1，所以 c5=1,c2=1,c1=c3=c4=0
如果将 G 从 100 增加到 1000，用户容量增大了 10 倍 其中频谱效率为
M ，当 G 增大 10 倍，M 也增大了 10 倍，所以频谱效率不变 G
3.3 如果 WCDMA 系统中上行和下行的要求的速率均为 120kbps 时， 上行和下行的扩频增益 分别为多少？ 解： 每时隙的比特数 10× 2k=(120× 10× 10-3× 103)/15,得 k=3 所以上行 SF=256/2k=32 下行 SF=512/2k=64
1 =1/ 500 Dc
2.4 WSSUS-HO 信道的物理含义是什么？ 解： WSSUW-HO: Wide Sense Stationary with Uncorrelated Scattering Homogeneous Channels 广义 平稳不相关散射同质信道，其物理含义是具有不同 Doppler 频移的信号是不相关的，具有不 同时延的信号是不相关的，在任一位置来自不同角度的散射信号是不相关的。
Eb Eb 0 eff 0 2 Eb ( M 1)(1 K ) 3G
3G 得M 2(1 k )
1 E 1 3G Eb b 0 1 Eb 2(1 k ) 0 eff 0 eff
1.1 驱动宽带无线通信的发展的主要因素是什么？ 答：人们对移动业务的需求是驱动宽带无线通信发展的主要因素，单一的话音业务、文本信 息已经无法满足人们业务的需求， 视频、 多媒体等人们新的业务需求促进了宽带无线通信的 发展。 1.2 什么是 3G、E3G、4G，主要差别是什么，他们的主要技术有哪些？ 答： 3G 是指第三代移动通信， 主要技术是 CDMA； E3G 是演进型 3G 技术， 主要技术是 OFMA 和 MIMO；4G 是第四代移动通信，主要技术是 OFDM、MIMO、空时编码和智能天线。他 们的主要区别为：技术指标要求不同，4G 速率要求最高，主要技术不同。 1.3 频谱效率是如何定义的？为什么要提高频谱利用率？如何提高？如何实现 20bps/Hz？ 答：频谱效率是指单位频带内传输的数据率，它表征的是频带的利用率。 因为频谱资源非常有限，而用户的要求不断增加，所以我们要提高频谱利用率，才可以 实现在有限的频谱资源内高速的传输数据。 目前，有三种技术可以提高频谱利用率：正交频分复用、空时结构和超宽带通信。 根据空时结构技术， 采用 MIMO 系统， 接收端用 V-BLAST 算法将空间中已混合的信号 分离出来， 然后每一路单独解调， 当信噪比 20 到 34dB 的条件下， 频谱利用率可达 20bps/Hz。 2.1 如果在我校新科技楼上架一个 20m 高的基站天线，传输信号的载频为 900MHz，一个移 动用户在钟楼附近行走，则基站和移动台之间的传输损耗是多少？ 解： 根据 Hata 模型，城市地区中等路径损耗标准公式 L(dB)=69.55+26.16logfc-13.82loghte-a(hre)+(44.9-6.55loghte)logd 因为西安属于中等城市，所以移动天线的修正因子为 a(hre)(dB)=(1.1lgfc-0.7) hre-(1.56lgfc-0.8) 根据题意有：fc=900MHz，hte=60+20=80m，hre=2m，d=4km 代入公式可得，L=130.35dB 所以传输损耗为 130.35dB 2.2 在室内环境下，电波穿透三层楼的传输损耗是多少？ 解： 根据 COST 231 的附录 1 提出的室内模型路径损耗公式 L=37+30log10R+18.3·n· (n+2/n+1-0.46) 假设三层楼高 10 米，n=3，代入公式可得，L=110.371dB 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： 多径信号到达天线阵列的到达角度成为角度扩展， 角度扩展给出了信号主要能量的达到角度 范围，产生空间选择性衰落 有相干距离与 RMS 角度扩展成反比，可得 RMS
个码道可能的已调符号数？ 解： 要达到 8.42Mbps，需要用 64QAM 调制，SF=2n+2，k=3× 2n，Nd=(2× 936)/3× 2n n SF K Nd 0 4 3 624 1 8 6 312 2 16 12 156 3 32 24 78 4 64 48 39
3.9 吞吐量为什么会与信噪比相关？在 8.42Mbps 系统， 当每天线的 Eb/N0 分别为 5、 10、 15dB 时，通过量分别为多少？ 解： 吞吐量 =Rb
3.4 在 WCDMA 系统中可以提供的下行数据速率为 15/30/60/120/480/960/1920kbps，如何实 现下行速率为 360kbps 的数据传输，画出时隙的格式，此时的扩频增益为多少？有几种实现 的方法？ 解： 对于大于 360kbps 数据速率，我们可以通过数据填充的办法来实现 360kbps 数据速率，此时 的扩频增益等于用于填充的高数据速率的扩频增益 对于小于 360kbps 数据速率，我们可以通过多路并传的方式来实现 360kbps 数据速率，比如 用 3 个并行 120kbps 信道来实现，此时应该注意多路并行传输时，使用同一个控制信道，此 时的扩频增益 SF=Rc/Rb 时隙的格式见课件 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/I0 的要求为 5；用户 2 到基站的传输速率要求为 240kbps，其 Eb/I0 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： 根据题意已知，W=5MHz， R1=120kbps，1 =5， R2=240kbps， 2 =10， n=-20dBmW=0.01Mw,