扩频通信第2章1

第2章 扩频通信系统的性能分析

扩频通信系统的最大特点是其具有很强的抗干扰能力。下面我们就来定量地分析扩频通信系统抗干扰的性能。进入接收机的干扰有：同一扩频系统中各地台站的信号（称之为多址干扰）及其他无线电系统发出的干扰，一般可把它们归类为带限平稳高斯随机过程；人为干扰在现代通信对抗中有窄带瞄准式干扰和宽带阻塞式干扰以及转发干扰。当干扰信号瞄准扩展频谱系统的中心频率时，对直接序列系统的射频载波是最恶劣的干扰条件，而对频率跳变系统的影响较小，然而宽带阻塞式及转发干扰(对方施放的)，对频率跳变系统的危害较大；把各种自然干扰（如雷电、飞行体和汽车的火花干扰等）归为广义平稳随机过程；此外还有多径衰落干扰等。

通常在衡量扩频系统抗干扰能力的优劣时，我们引入“处理增益p G ”的概念来描述，其定义为接收机解扩（跳）器输出信噪功率比与接收机的输入信噪功率比之比，即

()()in

out

//N S N S G p =

=输入信噪功率比输出信噪功率比 它表示经过扩频接收系统处理后，使信号增强的同时抑制输入到接收机的干扰信号能力的大小。处理增益p G 越大，则抗干扰能力越强。因此讨论扩频系统的抗干扰能力，就要分析它的处理增益。

2.1 抗广义平稳干扰的能力

我们首先分析广义平稳干扰对直接序列系统时的影响。为方便起见，现将第1章图1-12重绘如下，见图2-1。

图2-1 直接序列扩频通信系统模型

(a) 发射系统；(b) 接收系统

设进入接收机并通过射频滤波器后的信号为

)(])(π2cos[)()()(0t N t f f T t c T t Ad t r d d d +++--=? (2-1)

式中： )(d T t d -

——信息码经过编码后的数字信号；

)(d T t c -——扩频码序列信号； A ——信号振幅； d f ——多普勒频移； ?——随机相移； d T ——随机时延。

)(t N 是进入接收机的干扰信号，设其为广义平稳随机过程

(a)

(b)

[]?++=t f f t n t N d )(π2cos )()(0 (2-2)

其中)(t n 为基带干扰信号，是一个均值为零的平稳高斯噪声。

现在我们分析的是最不利的情况，即干扰信号与有用信号的载波同频且同相送入相关器。)(t N 的功率谱密度函数为

[][]{})()(4

1

)(00d n d n N f f f S f f f S f S ++++-= (2-3)

其中： )(f S N ——)(t N 的功率谱密度函数，W/Hz ；

)(f S n ——)(t n 的功率谱密度函数，W/Hz ； 0f ——载波频率，Hz ； d f ——多普勒频移，Hz 。

假设干扰信号功率谱密度函数)(f S N 的带宽不超过射频滤波器的带宽RF B （干扰信号带宽超过RF B 的分量被射频滤波器滤除，不能进入接收机），干扰信号)(t N 与进入接收机的其他信号相互独立，其平均功率（均方值）为

[]{}

[][]{}

22/2

/2

2)(E 2

1d )(1lim )(E t n t

t N T t N T T T ==?-∞→ (2-4)

根据Parseval 定理，式(2-4)中)(t n 的平均功率值为

{

}?

∞

∞

-=f f S t n n d )()

(E 2

(2-5)

在图2-1(b)的接收机数学模型中，设基带滤波器的冲击响应为)(t h ，则干扰信号)(t N 通过系统处理后，在基带(低通)滤波器的输出为

{}

ααt h T αc αf f αf f αn ααt h αf f T αc αN t v d

r d d d

d r N d )()?(]?)?(π2cos[])(π2cos[)(2d )(]?)?(π2cos[2)?()()(000--++++=-++?-=??∞

∞

-∞

∞

-??? (2-6)

假设二次谐波能被基带滤波器滤除，且系统已经取得同步，即d

d f f =?，??

=?，d d T T =?，则式(2-6)可简化为 ααt h T αc αn t v d r N d )()()()(?∞

∞

---= (2-7)

)(t n 是一个平稳随机过程，且)(t n 与)(t c r 相互独立，下面我们来求广义平稳

干扰作用下接收机输出)(t v N 的统计特性。

(1) )(t v N 的均值（直流分量）

[][][]ααt h T αc αn t v d r N d )()(E )(E )(E ?∞

∞

---= (2-8)

因为我们已经假设)(t n 是零均值的平稳过程，则

[]0)(E =t v N (2-9)

(2) )(t v N 的方差（交流功率）

[][]{}

{}

2

2D ()E ()E ()E ()()()d ()()()d E ()()()()E ()()d d N N N r d r d r d r d v t v t v t n αc αT h t ααn βc βT h t ββ

n αn βh t αh t βc αT c βT αβ

∞

∞

*?*-∞

-∞

∞∞

***

-∞-∞

=-=----????=----?????

??

?

(2-10)

式中“*

”表示复共轭，由于是实函数，)()(t n t n =*，()()r r c t c t *

=，并令

[])()(E )(βn αn R n =-αβ (2-11) [])()(E )(d r d r c T c T c R r --=-βααβ (2-12)

)(τn R 是)(t n 的自相关函数，)(τr c R 是扩频码)(t c r 的自相关函数，这样干扰信号

)(t N 在接收机的输出功率为

2

E ()()()()()d d r N N n c P v t h αh βR βαR ααβ

β∞

∞

*-∞-∞

??

=??

=--?

?

(2-13)

由信号分析的理论知，)(τR r c 的傅立叶变换就是本地扩频码)(t c r 的功率谱密度函数)(f S r c 。)(τn R 的傅立叶变换就是干扰信号)(t n 的功率谱密度函数)(f S n 。这样式(2-12)可简化为

[]

?∞

∞

-*=f f S f S f H P n c N r d )()()(2

(2-14)

式中： N P ——输出干扰信号的平均功率；

)()(f S f S n c r *——)(f S r c 和)(f S n 的卷积积分； )(f H ——基带滤波器的传输函数；

2

)(f H ——基带滤波器的功率传输函数。

式(2-14)说明广义平稳干扰的功率谱密度函数)(f S n 由于与频谱很宽的扩频信号的功率谱密度函数)(f S r c 卷积而被展宽，同时又被基带滤波器的带宽所限制，从而大大降低了干扰信号)(t n 对系统的影响。若此时有用信号进入接收系统，

由于信号与本地扩频码相关性很强，在卷积过程中把信号能量从射频的宽带（扩频码信号的宽带）内集中到基带滤波器的带宽（信息信号的带宽内）内，从而提高了有用信号的电平，也就是提高了系统的输出信噪比。这就是扩频通信系统具有强的抗干扰性能的基本原理。

对式(2-14)作进一步的讨论。由卷积的定义知

?∞

∞

--?=*F F f S F S f S f S r r c n c n d )()()()( (2-15)

设)(f S n 的单边带宽为n B ，)(f S r c 的单边带宽为ss RF 2/B B =，如图2-2(a)和(b)所示。式(2-15)可由图解法得到。

根据卷积定义，卷积图解法步骤由折叠、平移、相乘和积分(求乘积曲线下的面积)来完成。图2-2(a)和(b)分别为功率谱密度函数)(f S n 和)(f S r c ，图2-2(c)为)(f S r c 折叠平移后与)(f S n 相乘的图形。图2-2(d)为卷积后的结果。

从图2-2(c)可看出，图中阴影部分所示面积就是)(f S n 和)(f S r c 两函数在f 处的卷积值。)(F S r c 的折叠函数)(F S r c -沿f 轴由左向右移动（平移）时为

)(F f S r c -。

式(2-15)表明，当)(F f S r c -平移和)(f S n 重叠时，就形成了函数)(F f S r c -和

)(f S n 的乘积，并在它们重叠的范围内（频带内）求积分。对所有的值重复上述运算，就可得到整个通频带内的积分值。

同时从图2-2(c )可看出，当f 变化时，)(F f S r c -在频率f 轴上滑动，当ss B B f n +≥和ss B B f n --≤时，)(f S n 和)(F f S r c -无重叠部分，乘积为零。只有当ss B B f n --≥和ss B B f n +≤时（通频带内），卷积存在，上述结果如图2-2(d)所示。两信号)(f S r c 和)(f S n 卷积后的带宽（单边）为

n c n ss f B R B B B +=+= (2-16)

图2-2 频谱卷积图解示意图

(a) n (t )的功率谱；(b) c r (t )的功率谱；(c) 卷积过程；(d)卷积结果

式(2-16)说明了输入干扰信号的功率谱的带宽经过与扩频码功率谱相卷积后被扩展了。当扩频码速率越高（)(f S r c 的带宽ss B 越宽）时，干扰信号的频谱带宽被扩展的越宽，输出干扰信号的功率谱幅度就越低。我们这就从频域的角度进一步揭示了扩频通信系统抗干扰的机理。当定量地研究扩频系统的抗干扰能力时，应用第1章给出的扩频系统的处理增益的概念更为清楚。

把式(2-15)代入表示系统的输出噪声信号平均功率的表达式(2-14)中，并交换积分和卷积的顺序得

??∞

∞

-∞∞

--=f F f S f H F F S P r c n N d )()(d )(2

(2-17)

式(2-17)中后一项积分代表本地扩频码)(t c r 通过基带滤波器后的输出功率。由于在扩展频谱系统中使用的是二进制等概率的伪随机码，每个码元宽度为c T ，设其振幅为1，码序列周期为N ，我们假设伪随机码（如m 序列）的自相关函数为（参见第3章）

∑Λ∞

-∞

=+*++-=k c T c kNT N N N R c r )()(1

1)(τδττ (2-18)

其中三角脉冲函数)(τΛc

T 定义为

( b )

( d )

n -B n

( a )

( c )

ss ss

ss f ss n n F=f

n ss n ss f

??

???>≤-=Λc

c c T T T T c

ττττ01)( (2-19)

)(τΛc

T 是一个顶点在0=τ处、底边为c

T 2，高为单位1的等腰三角波形函数。

扩频码)(t c r 的自相关函数R c (τ)的傅立叶变换)(f S r c 为扩频码的功率谱，即

∑?∞

≠-∞=∞

∞--???? ??-???

?

??++==0

2

22π2ππsin 1)(1d )()(k k c c c

f τj c c NT k f δfT fT N N f δN τ

e τR

f S r r (2-20) 由于扩频码的幅度为1±，当N →∞时，式(2-18)和式(2-20)成为

??

???≥<-

==Λc c c

c T c T τT τT τ

τR c

r 01)()(τ (2-21) 2

ππsin )(??

?

???=c c c c fT fT T f S r (2-22) 图2-3给出了扩频码自相关函数与功率谱密度函数的示意图。图2-3中c c T R /1=是伪随机码的速率，c T 是伪随机码的码元宽度。

图2-3扩频码c r (t )的自相关函数和功率谱示意图

(a) 自相关函数；(b) 功率谱

因为函数()1/sin 2

≤x x 。当c R 足够大时，在基带滤波器的通频带),(b b B B +-内，可以认为)(f S r c 是近似平坦的，即

c c T f S r ≈)( )(c b R B f <<≤ (2-23)

所以式(2-17)中的后一项积分可作近似处理

?

?∞

∞

--≈-b

b

r B B c c f f H T f F f S f H d )(d )()(2

2

(2-24)

式中b B 为基带滤波器的单边带宽，为简化计算，我们假设基带滤波器的功率传输函数是理想的，并已对其幅频特性进行了归一化，即

???

??>≤=b b B f B f f H 0

2

1

)(

(2-25) c c (a)

c c c

c (b)

?

-=b

b

B B b B f f H d )(2

(2-26)

式(2-26)表示功率传输函数2

)(f H 曲线下的面积为b B ，这样式(2-17)可进一步简化为

?∞

∞

-=F F S B B P n b N d )(2ss (2-27)

式中： b B 为基带滤波器的带宽，其值等于信息信号的带宽b R ；

ss B 为扩频码功率谱的单边带宽，其值等于R c ，c c T R /1=。

(2-27)式中?∞

∞-F F S n d )(为广义平稳干扰信号)(t n 的功率，注意到式(2-4)和

(2-5)，我们可得出输出广义平稳干扰的平均功率为

[]

{}

[]{}

22

)(E )(E 2t N B B t n B B P ss

b ss

b N == (2-28)

(2-28)式说明，基带滤波器输出干扰信号功率的大小与基带滤波器的带宽b

B 成正比，与扩频信号带宽ss B 成反比。通常ss B 是b B 的几十倍到几千倍，所以干扰信号进入扩频接收机后一般被抑制了几十倍到几千倍。当有用信号同时进入接收机时，因它与扩频接收机中的本地信号是同步的(包括频率同步、相位同步和码元同步)，在相关处理过程中，有用信号的输出达到最大，为（见第1章(1-26)式）

ααd )()()(?∞

∞

---=d T t d t h A t v (2-29)

)(t v 的功率谱密度函数)(f S v 为

)()()(2

2f S f H A f S d v = (2-30)

式中，)(f S d 是基带信号)(t d 的功率谱密度函数。考虑到式(2-25)，)(t v 的功率值为

2

22()d ()d 1()d 2

b

b

b

b

v v B d B B d B S S f f

A S f f A S f f

∞

-∞--===??? (2-31) 由于)(t d 是等概取+1和-1的二值波形函数，1)(2=t d ，功率值为

/22

/20()d ()d 1lim ()d 1

b

b

B d d B T T T S f f S f f

d t t T ∞

-∞

--→===?

?

? (2-32) 所以，有用信号通过扩频接收机的输出功率值为

22

1

A S v = (2-33)

(2-33)式表明，有用信号无失真无损耗地通过了扩频接收机，而干扰信号只有输入端的ss b B B /倍（见(2-28)式），被大大地抑制掉了，因此输出信号噪声功率比与输入信号噪声功率比为

[]{}

[]

{}

22out 22in /2

E ()/2E ()b ss

p ss b

c b

A B S N t B N

G S A N N t B B R R ?? ???==??

???==

(2-34)

式(2-34)就是我们在第一章中定义的扩频系统的处理增益，式中c R 为扩频码的码

速率，b R 为基带数字信息的码速率。

至此，我们分析了直接序列扩频通信系统抗广义平稳干扰的性能，并推导了直接序列扩频通信系统处理增益的数学表达式。

下面我们来分析跳频通信系统的抗干扰能力，为方便起见，将跳频通信系统的模型图重绘如下，见图2-4。

图2-4频率跳变系统模型

(a) 发射系统；(b) 接收系统

设跳频频率合成器能提供的频率数为N ，则发射机输出的信号为

()()∑∑∞

-∞

==-*

-+=m c

N

k c T k k mNT t kT t g t f t Ad t s c δ

?1)(π2cos )()( (2-35)

跳频信号)(t s 经过信道传输后，受到各种干扰信号的污染，在不考虑传输损耗的情况下，接收机收到的信号为

()())()()(π2cos )()(1t N t J mNT t T kT t g t f T t Ad t r N

k m c

d c T k

k d c ++-*--'+-=∑∑=∞

-∞

=δ?

(2-36)

接收机的本地振荡器的输出信号为

()[]()∑∑∞

-∞

==-*--++=m c

N

i d c T i i mNT t T iT t g t f f t b c δ?

1IF )?(?π2cos 2)( (2-37)

通过接收机射频滤波器的多址干扰信号的影响，我们已经在第1章中进行了

详细的分析，在此不再赘述。

假设进入接收机的其他干扰信号为)(t J ，)(t J 为带通信号，其功率J P 均匀地

(a) (b)

分布在整个扩频通带RF B 内。广义平稳干扰)(t N 可以归入)(t J 中，我们不再单独考虑)(t N 对跳频通信系统的影响。

由于在跳频通信系统中，射频通带被分割成为N 个频道，每个频道的中心频率分别为1f ，2f ，…，k f ，…，N f 。我们可以将带通干扰信号)(t J 分解为N 个子信号)(t J k (k =1，2，…，N )，每个子信号)(t J k 的中心频率分别为k f (k =1，2，…，N )，带宽为N B B b /2RF =，即

()∑∑=='+==N

k k

k N

k k t f t j t J t J 1

1π2cos )()

()(? (2-38)

其中)(t j 是带宽为b B 的低通信号，均值为0，并且

N

P t t j T J T T T 2d )(1lim

2/2/2

=?-∞→ (2-39)

由以上假设，我们可以直接给出)(t j 的功率谱密度函数

???

???

?>≤=b b

b

J

j B f B f NB P f S 0)( (2-40) 干扰信号经过混频器后的输出为

()[]()

()[]()

∑∑∑∑∑∑∞

-∞

===∞

-∞

===-*--?'+++++-*--?'-+-+=m c

d c T N

i N

k k i k i m c

d

c T N i N

k k i k i J m NT t T

iT t g t f f f t j m NT t T iT t g t f f f t j t u c c δ??

δ??

)?(?π2cos )()?(?π2cos )()(11

IF 11

IF (2-41)

(2-41)式中的第二项落在了中频滤波器的通带之外，可忽略。第一项中只有

0=-k i 的那部分分量才能通过中频滤波器。所以，干扰信号通过中频滤波器后的输出为

()()IF 1

?()()cos 2π?()()d c N

J k k k T c d c m v t j t f g kT T mNT h t α?

?αδααα∞-∞

=∞

=-∞?'=+-????--*--?

?

∑?∑ (2-42)

假设系统已取得同步，d

d T T =?，0?='-k k ??，所以 ()IF 1

IF ()()cos(2π)()()d ()cos(2π)()d c N

J T c d c

k m v t j t f h t g kT T mNT j t f h t αααδαα

ααα

∞

∞

-∞==-∞

∞

-∞

=---*

-=-∑∑??

(2-43)

式(2-43)中，()1

()1c N

T c d c

k m g kT T mNT αδα∞

==-∞

--*

-=∑∑。

在接收机与发射机同步的情况下，当进入接收机的信号为式(2-36)表示的)(t r 时，中频滤波器的输出为

??∞

∞

-∞

∞

--+--=α

αt h f t j α

αt h αf T αd A t v d d )()π2cos()(d )()π2cos()()(IF IF α (2-44)

我们仍然假设系统是线性的，可以用叠加定理分别对干扰信号和有用信号进行分析。式(2-44)中第二项是噪声和干扰信号)(t J 通过中频滤波器后的输出。

假设中频滤波器的传输函数为

???

????>-≤-=202

21

)(IF

IF IF IF B f f B f f f H (2-45)

式中，IF B 为中频滤波器的带宽，假设b B B 2IF =

设)(t v J 的功率谱密度函数为)(f S J v ，则由式(2-43)可得

[]

2

IF IF )()()(4

1)(f H f f S f f S f S j j v J ++-=

(2-46) 通过中频滤波器后噪声和干扰信号的功率为

IF IF IF IF 2

IF IF 2

IF 0/22

/2

()d 1()()()d 4()()d ()d J J v v j j j f B J

f B b J P S f f

S f f S f f H f f S f f H f f

P H f f

NB P N

∞

-∞

∞-∞∞

+-=??=-++?

?

=-==

????

(2-47)

干扰信号的功率（或能量）被消弱了N 倍。因此输出信号干扰功率比与输入信号干扰功率比为

()()(

)

N P A N P A J S J S G J J p ==?

??

???

??

??=2//2/2

2in

out (2-48) 这里N 是跳频系统的频率总数。如果进入接收机的干扰信号是一个窄带信号，其带宽等于中频滤波器的带宽，我们可以得出同样的结论。具体的分析可以参照上面的方法，在此不再赘述，我们仅从物理意义上给于解释。在系统获得同步后，只有当跳频信号跳变到干扰落在的那个频道时，通过变频器变频后的窄带干扰信号才能通过中频滤波器，由于在c NT 的时间内，跳频信号在每个频道的工

作时间为c T ；系统处于同步状态时，接收机本地振荡器的跳频图案和接收信号的跳频图案相同，所以在其他的c T N )1(-时间内，由于本振信号频率的变化，干扰

信号通过混频后，其频谱落在了中频滤波器的通带之外，被中频滤波器滤除了。通过接收机的解跳，干扰信号的能量(功率)通过中频滤波器后被消弱了N 倍。

由上面的分析可知，跳频系统抵抗宽带干扰和窄带干扰的机理是不同的。对于宽带干扰，由于干扰信号的能量分布在一个较宽的频带上，跳频接收机通过窄带滤波器将大部分能量滤除；而对于窄带干扰信号，跳频接收机通过躲避的办法，在大部分时间内不让干扰信号通过接收机中的中频滤波器。因而我们可以说，对于宽带干扰，跳频接收机将干扰信号的能量在一个较宽的频带上将其进行了平均；对于窄带干扰，跳频接收机将干扰信号的能量在一个较长的时间段内将其进行了平均。当然最终的效果是相同。

2.2 抗单频正弦波干扰的能力

假设系统是线性的，所用扩频通信系统的模型参见图2-1。并假设接收机对

有用信号已经建立了同步，即d

d

T T

=?，d

d f f =?和??=?成立。 设单频正弦干扰信号与进入接收机的有用信号是相互独立的，且与有用信号

的载波同频、同相（最恶劣的干扰情况，这可从下面的分析中看出），可表示为

[]?++=t f f A t J d )(π2cos )(01 (2-49) 通过射频滤波器的干扰信号经过相关处理后，在基带滤波器输出端的响应为

ααt h αf f T

αc αJ t v d

d r J d )(]?)?(π2cos[)?()(2)(011

-++-=?

∞

∞

-? (2-50) 因为收、发信机之间已经建立了同步条件，d

d f f =?，??=?，?d d T T =，所以 1200???()2cos [2π()]()()d ()()d ()()cos[2π(22)2]d J d r d

r d r d d v t A f f αc αT h t ααA c αT h t αα

A c αT h t αf f αα

??∞

-∞∞

-∞∞

-∞

=++--=--+--++??? (2-51)

滤除二次谐波后，干扰信号在基带滤波器输出端的响应为

1()()()d J r d v t A c αT h t αα∞

-∞

=--? (2-52)

为求单频干扰信号的输出功率，先求)(1t v J 的自相关函数，得

[]1122

E ()()E ()()()()d d ()()()d d r J J r d r d c v t v t τA c T c T h t αh t τβαβA h αh βR αβαβ

αβ∞

∞

*-∞-∞∞

∞

*

-∞-∞

??+=---+-??=-?

??

?

(2-53)

式中)(βαR r c -为本地参考扩频码的自相关函数。假设系统使用理想扩频码（即“1”和“0”出现的概率各为1/2，幅度为1，周期为无限长），本地参考扩频码()r d c t T -的自相关函数)(τR r c 为

[]

??

???≥<-=+=T

T τT τt c t c τR c c r r c r τ01)()(E )(τ (2-54) 式中c T 为伪随机码的码元宽度。对式(2-52)求傅立叶变换可得)(1t v J 的功率谱为

2

2)()()(1f H f S A f S r c J = (2-55)

式中： )(f S r c ——)(t R r c 的傅立叶变换；

)(f H ——基带滤波器的传输函数，是)(t h 的傅立叶变换，2

)(f H 是功

率传输函数。

对)(τR r c 求傅立叶变换得

2

π)πsin()(??

?

???=c c c c fT fT T f S r (2-56)

将式(2-56)代入式(2-55)得

2

2

2)(π)πsin()(1f H fT fT T A f S c c c J ??

????= (2-57) 由式(2-56)知，扩频码功率谱幅度的最大值在0=f 处，且为c T 。c T 的倒数

就是扩频码的码速率c R 。当扩频码的码元宽度c T 减小（码速率c R 提高）时，扩频码功率谱幅度的最大值将减小，频谱宽度将增大，功率谱被展宽且趋于平坦。

通过式(2-57)，我们可以直观的看出，单频正弦干扰信号经过接收机的相关处理，再经过基带滤波器的滤波，输出的干扰功率随着扩频码码元宽度c T 的减小而减小。

对)(1f S J 在频域内求积分可得到单频正弦干扰信号输出的功率

f f H fT fT T A df

f S P c c

c J J

d )()π()πsin()(22211??

????==??∞

∞

-∞

∞

- (2-58)

因为[]2

π/)πsin(c c fT fT 的带宽远远大于)(f H 的带宽，因此在)(f H 的通频带

内，可用c T 来近似代替[]2

π/)πsin(c c fT fT ，即

c c c c T fT fT T ≈??

????2

)π()πsin( )(c b R B f <<≤ (2-59) 将式(2-25)和式(2-59)代入式(2-58)得

b

c B B c c J B T A f T A f

f H T A P b

b

22

22

2d 21d )(1=??

?

??≈=??-∞

∞- (2-60)

式中b B 为基带滤波器带宽。因为单频正弦干扰信号的输入功率为2/2A ，假设有用信号的功率为P ，在理想相关器的情况下，此时系统的处理增益为

()()2out in

2/()

/(/2)1122

c b p

c b P

S N A T B P S N A G T B =

== (2-61)

由式(2-61)可看出，单频正弦干扰和广义平稳干扰对系统的影响是不同的。

和式(2-34)相比，系统的输出信噪比下降了一半（3dB ）。这一点可以从2.1节图2-2频谱卷积过程中很容易的找到原因。接收机对带宽为n B 的干扰信号相关解扩的过程，实质上就是本地参考扩频码和干扰信号进行频谱卷积的过程，相关解扩后干扰信号的带宽被扩展为c n R B +（参见式(2-16)）。在干扰信号功率不变的情况下，相关解扩后广义平稳干扰信号的带宽被扩展成为c R 2(c ss n R B B ==)，而单频正弦波干扰信号的带宽被扩展成为c R (0=n B )。在干扰信号功率不变的情况下，相关解扩后广义平稳干扰的功率谱密度比单频正弦波干扰的功率谱密度低一半（3dB ）。通过基带滤波器后单频正弦波干扰输出的功率比广义平稳干扰输出的功率大一倍（3dB ）。这也正是我们在前面所说的和载波同频、同相的单频正弦波干扰是对直接序列系统最严重的一种干扰。

2.3抗多径干扰能力的分析

多径干扰是由于电波在传播过程中，遇到各种反射体(如电离层、对流层、高山和建筑物等)引起反射或散射，在接收机端收到的直接路径信号与这些群反射信号之间的随机干涉形成的，属于乘性干扰。它在卫星通信、散射通信、移动通信、飞机与卫星通信中均产生相当严重的后果。

由于多径干扰信号的频率选择性衰落和路径引起的传播时延τ，使信号产生严重的失真和波形展宽，并导致信息波形重叠，使通信系统发生严重的误码。

我们先来讨论常规通信体制中多径传输现象对信号接收的影响。首先研究b T

图2-5 τmax <

在b T

)(1t s 和)(2t s 各自延迟n 位码元，使)(1t s 和)(2t s 的持续期都等于b nT ，如果适当选择n ，使max τ>b nT ，则可依靠时间和频率的组合，把延时大于b T 的各射束抑

射束射束射束

制掉，从而减轻了多径衰落的程度。

以上克服多径衰落的方法，在传输速率高时便无效果了。有人提出从多个波束中选出其中最强的一个，同时把其他波束抑制掉。选出最强波束的方法，从而避免了互相的干涉，可以采用强方向性且具有自动调整位置能力的天线，或自适应调零天线来实现。这种方法在电离层、对流层散射通信中有一定的效果，因为各个波束路径不同，入射接收天线的方位也不同，如果能够分出一个最强射束，完全抑制其他射束，衰落自然就基本上消除了。但实现天线的方向性自动调整，在技术上比较复杂，且成本较高。

也可以根据各个波束到达接收点的时间上的差别来选出其中一个射束。比如，利用短脉冲信号，它的全部能量集中在很小的时间τ 内，τ＜＜b T ，b T 是消息码元持续时间。如果能够满足

max b T τ>，min ττ< (2-72)

那么这种信号从不同的波束路径到达接收点时，彼此将不会重迭。因此，接收机可以只对其中最强的脉冲有响应，而在此外的时间，接收机不起任何反应。但是，这种方法的困难在于，很难得到时间τ又小、能量又大的短脉冲信号。一方面，从分离波束的观点来看，希望脉冲越窄越好，以便在接收端互相隔离较远，易于分离；另一方面，脉冲越窄，脉冲信号的能量越小，往往引起接收的可靠性严重下降。比如在短波段，τmin =10-4秒，因此，脉冲持续期τ 也应小于此值。但是，一般有T b ＞(3~5)×10-3秒，因为τmin =(3~5)×10-3秒。为了保持同样的信号能量，采用窄脉冲信号时，就要使窄脉冲的峰值功率提高至平均功率的30~50倍。这是一个困难的问题。在对流层放射场合，τmin 的数值还要更小，因此，窄脉冲的峰值功率还要大，因而更难实现。所以说在常规通信体制中多径衰落是一个难于解决的问题。

下面介绍哈尔凯维奇(А·А·Харкевич)提出的抗多径干扰的伪噪声通信概念。 先看一个最简单的情况。图2-6给出双波束传输模型。

图2-6 双波束传输模型及信号矢量图

(a) 双波束传输模型；(b) 信号矢量图

在接收机端收到这两个路径的信号为

()

[]102

0()cos 2π()cos 2π()y t A f t y t A f t τ=??

=+? (2-73) 并假设两个传输路径的传输系数相同，仅仅路程不同。由于路程差使两个信号延迟差为τ，因而信号之间有τ0π2f 的相位差。由图2-6(b)矢量图可以求出在接收点得到的合成信号

)π2cos()(0?+=t f x t y

(2-74)

收 (a)

1(b)

短距离无线通信期末考试重点总结

1.物联网定义：物联网就是以“物”的信息感知、传输、处理为特征，利用包括RFID 、移动通信、传感器等在内的通信技术使“物”具有通信能力，利用嵌入式、中间件编程等信息技术使“物”具有信息处理能力，形成一个物物、人人、人物都能通信的系统。 2.物联网目标现实世界与虚拟世界的双向融合 3.物联网在系统结构上分为哪几个层次？每层实现什么功能？ 1．感知层：感知层主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频、视频数据。物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。 2．传输层：传输层的主要功能是直接通过现有互联网（IPv4/IPv6 网络）、移动通信网（如GSM、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA、无线接入网、无线局域网等）、卫星通信网等基础网络设施，对来自感知层的信息进行接入和传输。） 3．支撑层：支撑层主要是在高性能网络计算环境下，将网络内大量或海量信息资源通过计算整合成一个可互连互通的大型智能网络，为上层的服务管理和大规模行业应用建立一个高效、可靠和可信的网络计算超级平台。 4．应用层：应用层中包括各类用户界面显示设备，以及其他管理设备等，这也是物联网系统结构的最高层。 4.关键技术 1. 感知技术 2. 传输技术 3. 支撑技术 4. 应用技术 5.移动通信特点①移动性②电磁波传播条件复杂③噪声和干扰严重④系统和网络结构复杂⑤要求频带利用率高、设备性能好 6.三类损耗，4个效应，产生原因，具体内容 (1) 路径传播损耗：又称为衰耗，它是指电磁波在宏观大范围(即千米级)空 间传播所产生的损耗。它反映了传播在空间距离的接收信号电平的变化趋势。 (2) 大尺度衰落损耗：这是由于在电波传播路径上受到建筑物及山丘等的阻 挡所产生的阴影效应而产生的损耗。它反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而产生 的损耗，一般遵从对数正态分布，因其变化率较慢故又称为慢衰落。 (3)小尺度衰落损耗：这主要是由于多径传播而产生的衰落，反映微观小范 围内数十波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗，一般遵从瑞利或莱斯分布。其变化率比慢衰耗快，所以称为小尺度衰落或快衰落。它又可以进一步划分为空间选择性衰落、频率选择性衰落、时间选择性衰落。选择性是指在不同的空间、频率、时间，其衰落特性不一样。 阴影效应：由于大型建筑物和其他物体的阻挡，在电波传播的接收区域中产生传播半盲区，类似于太阳光受阻挡后可产生的阴影。光波的波长较短，因此阴影可见；电磁波波长较长，阴影不可见，但是接收终端（如手机）与专用仪表可以测试出来。 远近效应：由于接收用户的随机移动性，移动用户与基站之间的距离也是在随机变化的，若各移动用户发射信号功率一样，那么到达基站时信号的强弱将不同，离基站近者信号强，离基站远者信号弱。通信系统中的非线性将进一步加重信号强弱的不平衡性， 甚至出现了以强压弱的现象，并使弱者（即离基站较远的用户）产生掉话（通信中断）现象，通常称这一现象为远近效应。 多径效应：由于接收者所处地理环境的复杂性，使得接收到的信号不仅有直射波的主径信号，还有从不同建筑物反射过来和绕射过来的多条不同路径信号，而且

移动通信课后答案

思考题1答案 1.1简述移动通信的特点。 答：移动通信的主要特点如下： （1）移动通信利用无线电波进行信息传输。移动通信中基站至用户之间必须靠无线电波来传送消息。然而无线传播环境十分复杂，导致无线电波传播特性一般很差，另外，移动台的运动还会带来多普勒效应，使接收点的信号场强振幅、相位随时间地点而不断地变化，严重影响了通信的质量。这就要求在设计移动通信系统时，必须采取抗衰落措施，保证通信质量； （2）移动通信在强干扰环境下工作，主要干扰包括互调干扰，邻道干扰和同频干扰等； （3）通信容量有限。频率作为一种资源必须合理安排和分配，为满足用户需求量的增加，只能在有限的已有频段中采取有效利用频率措施，如窄带化、频道重复利用、缩小频带间隔等方法来解决； （4）通信系统复杂。由于移动台在通信区域内随时运动，需要随机选用无线信道，进行频率和功率控制、地址登记、越区切换及漫游存取等跟踪技术。这就使其信令种类比固定网要复杂的多。在入网和计费方式上也有特殊的要求，所以移动通信系统是比较复杂的； （5）对移动台的要求高。移动台长期处于不固定位置，外界的影响很难预料，这要求移动台具有很强的适应能力。此外，还要求性能稳定可靠、携带方便、小型、低功耗及能耐高、低温等。同时，要尽量使用户操作方便，适应新业务、新技术的发展，以满足不同人群的使用。这给移动台的设计和制造带来很大的困难。 1.3 简述蜂窝式移动通信的发展历史，说明各代移动通信系统的特点。 答：第一代（1G）以模拟式蜂窝网为主要特征，是20世纪70年代末80年代初就开始商用化的。其中最有代表性的是北美的AMPS（Advanced Mobile Phone System）、欧洲的TACS （Total Access Communication System）两大系统，另外还有北欧的NMT及日本的HCMTS 系统等。 从技术特色上看，1G以解决两个动态性中最基本的用户这一重动态性为核心并适当考虑到第二重信道动态性。主要是措施是采用频分多址FDMA方式实现对用户的动态寻址功能，并以蜂窝式网络结构和频率规划实现载频再用方式，达到扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在信道动态特性匹配上，适当采用了性能优良的模拟调频方式，并利用基站二重空间分集方式抵抗空间选择性衰落。 第二代（2G）以数字化为主要特征，构成数字式蜂窝移动通信系统，，它于20世纪90年代初正式走向商用。其中最具有代表性的有欧洲的时分多址（TDMA）GSM（GSM原意为Group Special Mobile，1989年以后改为Global System for Mobile Communication）、北美的码分多址（CDMA）的IS-95两大系统，另外还有日本的PDC系统等。 从技术特色上看，它是以数字化为基础，较全面地考虑了信道与用户的二重动态特性及相应的匹配措施。主要的实现措施有：采用TDMA（GSM）、CDMA（IS-95）方式实现对用户的动态寻址功能，并以数字式蜂窝网络结构和频率（相位）规划实现载频（相位）再用方式，从而扩大覆盖服务范围和满足用户数量增长的需求。在对信道动态特性的匹配上采取了下面一系列措施： （1）采用抗干扰性能优良的数字式调制：GMSK（GSM）、QPSK（IS-95），性能优良的抗干扰纠错编码：卷积码（GSM、IS-95）、级联码（GSM）； （2）采用功率控制技术抵抗慢衰落和远近效应，这对于CDMA方式的IS-95尤为重要；

电子科技大学2014通信原理期末考试试卷A-1-答案

电子科技大学2014-2015学年第1 学期期末考试A卷 课程名称：通信原理考试形式：一页纸开卷考试日期：2015年1月10日考试时长：120分钟课程成绩构成：平时10 %，期中10 %，实验10 %，期末70 % 本试卷试题由七部分构成，共 5 页。 一、选择题（共30分，共10题，每题3 分） 1、通信系统中按照不同频率段划分信道的系统称之为（ a ）。 （a）FDM系统（b）TDM系统（c）CDM系统（d）TDD系统 2、系统误码率是数字通信系统的（ b ）指标。 （a）有效性（b）可靠性（c）适用性（d）可实现性 3、模拟信号下限频率为1000 Hz，上限频率为3000 Hz，则该信号无频谱重叠的最低采样频率为（d ）。 （a）1000 Hz （b）2000 Hz （c）4000 Hz （d）6000 Hz 4、在相同条件下比较二进制数字传输与多进制数字传输，其最显著的特点之一是（ a ）。 （a）二进制传输占用的带宽比多进制传输更大，抗噪声的能力也更强 （b）多进制传输的有效性与可靠性都比二进制传输更好 （c）二进制与多进制传输仅仅是制式不同而已，它们具有相同的带宽和抗干扰能力 （d）多进制传输的带宽利用率虽然不如二进制传输高，但传输速率却比二进制高 5、载波频率为2 MHz，数字码率为30 kbps的MSK信号，其零零点带宽为（ c ）。 （a）2 MHz （b）30 kHz （c）45 kHz （d）60 kHz 6、匹配滤波器用于数字接收系统中的主要功能是（ c ）。---该题做得差---基础 （a）限制传输带宽（b）匹配传输阻抗（c）提高抗噪能力（d）提取载频信号 7、通信信道容量的上限值由（ c ）确定。 （a）误码率公式（b）AM调制指数公式（c）香农公式（d）卡森公式 β=的AM信号，以下说法正确的是（ b ）。---该题做得差---灵活运用问题8、对于调制指数为 1.5 （a）只能用包络检波器解调（b）只能用相干解调器解调 （c）包络检波器与相干解调器都能解调（d）包络检波器与相干解调器都不能解调 9、下列陈述中，错误的是（ d ）。 （a）信源编码的主要功能是降低消息的冗余度 （b）信道编码的功能之一是降低信号传输误码率 （c）信道编码的功能之一是提高数字序列的纠错能力 （d）信源编码的目标之一是用多进制信号传输二进制信息 10、全球性通信系统频率指配与技术标准的制定由（ a ）负责。 （a）国际电信联盟（ITU）（b）美国联邦通信委员会（FCC）

最新移动通信期末考试-附自整理无误答案-各知识点全

移动通信技术期末考试题（附自整理无误答案，知识点全） 一、填空、判断与选择部分（此部分知识点通用） 1.HLR的全称是__归属位置寄存器____； 2.GMSC全称是 ____移动关口局______； 3.用户手机和GSM系统网络部分的互通接口是__Um____接口； 4.利用一定距离的两幅天线接收同一信号，称为___空间____分集； 5.与CDMA蜂窝系统不同，4G移动通信网的物理层以OFDM 技术为核心，以MIMO 向技术为辅助。； 6.CDMA系统的一个载频信道宽是___1.2288____MHz； 7.CDMA系统前向信道有___64__个正交码分信道；CDMA前向控制信道由导频信道、同步信道和寻呼信道等码分信道组成，CDMA系统中的前向业务信道全速率是__9.6____kbps； 8.GSM系统的载频间隔是___200___kHz； 9.IS-95CDMA是属于第__2__代移动通信系统； 10.3G主流技术标准包括___CDMA200__、__TD-SCDMA__和__W-CDMA_。 11.移动通信采用的常见多址方式有__FDMA_、___TDMA___和__CDMA___； 12.GSM网络系统有四部分，分别是:___NSS__、__BSS_、__MSS_和__OMS_； 13.基站BS是由__BST__和_____BSC____组成的； 14.常用的伪随机码有__m序列码___和___gold码___；

15.SDCCH指的是_____慢速随路控制____信道； 16.TD-SCDMA采用的是__智能____天线，工作方式是___FDD___模式；移动通信中的干扰主要是_同频干扰__、__邻频干扰__和__互调干扰__； 17.一般GSM网络中基站采用的跳频方式是___基带____跳频； 18.GSM采用的调制方式为__GMSK_____； 19.天线分集、跳频能克服___多径____衰落，GSM采用的跳频为___慢跳频___。当移动台接入网络时，它首先占用的逻辑信道是___BCCH____； 20.中国的移动国家代码为_460_，中国联通移动网的移动网络代码为__01_； 21交织的作用可以降低信道__突发性干扰___带来的影响； 22.在3G系统里面，主流的基站配置是___三____扇区； 23.我国GSM系统采用频段为900/1800MHz，可分为_124__个频道，收发双工间隔为__45MHZ，_载频间隔间隔为__20KHZ__； 24.按无线设备工作方式的不同，移动通信可分为_单工、半双工、全双工三种方式； 25.无线通信的三种常见“效应”是：阴影效应、远近效应、多普勒效应； 26.忙时话务量是指__单位小时内呼叫次数与每次呼叫的平均时间的积，其单位是_ Erl___； 27.国产4G的制式是_ TDD-LTE_____。

电子科技大学通信原理期末考试试卷a-1-答案

电子科技大学2014-2015学年第 1 学期期末考试A卷 课程名称：通信原理考试形式：一页纸开卷考试日期：2015年1月10日考试时长：120分钟课程成绩构成：平时10 %，期中10 %，实验10 %，期末70 % 本试卷试题由七部分构成，共 5 页。 一、选择题（共30分，共10题，每题3 分） 1、通信系统中按照不同频率段划分信道的系统称之为（ a ）。 （a）FDM系统（b）TDM系统（c）CDM系统（d）TDD系统 2、系统误码率是数字通信系统的（ b ）指标。 （a）有效性（b）可靠性（c）适用性（d）可实现性 3、模拟信号下限频率为1000 Hz，上限频率为3000 Hz，则该信号无频谱重叠的最低采样频率为（d ）。 （a）1000 Hz （b）2000 Hz （c）4000 Hz （d）6000 Hz 4、在相同条件下比较二进制数字传输与多进制数字传输，其最显著的特点之一是（ a ）。 （a）二进制传输占用的带宽比多进制传输更大，抗噪声的能力也更强 （b）多进制传输的有效性与可靠性都比二进制传输更好 （c）二进制与多进制传输仅仅是制式不同而已，它们具有相同的带宽和抗干扰能力 （d）多进制传输的带宽利用率虽然不如二进制传输高，但传输速率却比二进制高 5、载波频率为2 MHz，数字码率为30 kbps的MSK信号，其零零点带宽为（ c ）。 （a）2 MHz （b）30 kHz （c）45 kHz （d）60 kHz 6、匹配滤波器用于数字接收系统中的主要功能是（ c ）。---该题做得差---基础 （a）限制传输带宽（b）匹配传输阻抗（c）提高抗噪能力（d）提取载频信号 7、通信信道容量的上限值由（ c ）确定。 （a）误码率公式（b）AM调制指数公式（c）香农公式（d）卡森公式 β=的AM信号，以下说法正确的是（ b ）。---该题做得差---灵活运用问题8、对于调制指数为 1.5 （a）只能用包络检波器解调（b）只能用相干解调器解调 （c）包络检波器与相干解调器都能解调（d）包络检波器与相干解调器都不能解调 9、下列陈述中，错误的是（ d ）。 （a）信源编码的主要功能是降低消息的冗余度 （b）信道编码的功能之一是降低信号传输误码率 （c）信道编码的功能之一是提高数字序列的纠错能力 （d）信源编码的目标之一是用多进制信号传输二进制信息 10、全球性通信系统频率指配与技术标准的制定由（ a ）负责。 （a）国际电信联盟（ITU）（b）美国联邦通信委员会（FCC）

扩频通信基础知识

扩频通信基础知识

扩频通信基础知识 技术背景： 传统的模拟无线通信一般采用调频（FM）和调幅（AM）两种方式，不能适应高速数据通信的要求。进入八十年代后，数字无线数据通信方式成为主流，其调制方式有振幅键控（ASK）、移频键控（FSK）和相移键控（PSK），其优势是便于采用先进的数字信号处理技术，如均衡技术、编码技术等等，提高了数据传输速率和传输的可靠性。实际的系统如GSM、IS-54等。但是这些系统也存在一些缺陷。一方面，由于无线通信信道的开放性，通信环境不可避免地存在各种各样的突发干扰，使得信号传输的可靠性降低，同时，信道的时域和频域选择性衰落，使得数据传输速率的提高受到限制；另一方面，随着无线业务的快速增长，要求无线网络具备相当的灵活性，以适应业务的发展变化。这些都是常规的无线数字通信难以解决的。这些因素促成了对采用新技术的需求，以提高数据传输速率并进一步提高传输的可靠性。

扩频通信的基本原理和优势： 扩频通信就其调制方式而言，与传统的数据通信没有什么差别，也包括ASK、FSK、PSK以及最近得到迅速发展的QAM，不同之处是在调制之前增加了一个扩频处理环节，把待传送符号用特征码进行扩展，扩展后的符号称为码片；在接收端同样增加了一个解扩处理的环节，将N个码片恢复为一个符号。这即是扩频通信的基本原理。扩频通信的优势是由扩频操作所使用的特征码－伪随机序列（PN CODE）带来的。伪随机码具有双值自相关特性，它保证了同步相关操作获得的输出远大于非同步相关的输出值。这样就大大降低了当两条传播路径的时差在一个码片以上时彼此之间的干扰。这即是通常所说的扩频抗多径原理。同时，相关解扩处理还能够大大降低窄带脉冲干扰，如一般的工业噪声、环境噪声等等。特别值得一提的是，由于解扩处理是对N 个码片的能量进行累加，因此，可以允许接收的信号电平在噪声以下，只要保证累加获得的能量满足信号判决的要求即可。这一性能使得扩频通

经典扩频通信课后习题解答

课后习题参考答案 第一章 1-1、在高斯白噪声干扰的信道中，信号传输带宽为16KHz ，信噪比为4，求信道的容量C 。在此信道容量不变的条件下，分别将信号带宽增加1倍和减小一半，分别求此两种情况系统的信噪比和信号功率的变化值。解：22log (1)16000log (14)37.156/S C B bit s N =+ =+=（1）信道容量不变，带宽增加1倍信噪比： /221 1.23C B S N =?=信号功率：/2002(21)39.36C B S BN N kw =?=（2）信道容量不变，带宽减小一半 信噪比： 2/2124.01C B S N =?=信号功率：2/00(21)192.0892 C B B S N N kw =?=1-4、某一高斯白色噪声干扰信道，信道带宽为8kHz ，试求在系统信噪比为25dB 条件下允许的最大信息传输速率。解：s kbit N S B C /475.66)101(log 8000)1(log 5.222=+=+ =1-5、某系统的扩频处理增益p G 为40dB ，系统内部损耗S L =2dB ，为保证系统正常工作，相关解码器的输出信噪比dB N S out 10)/(≥，则系统的干扰容限为多少？解：dB N S L G M out S p j 28]102[40])/([=+?=+?=1-6、某系统在干扰信号的有用信号功率250倍的环境下工作，解码器信号输出信噪比为12dB ，系统内部损耗为3dB ，则系统的扩频处理增益至少应为多少？解：()10lg 25031238.98j s S G M L dB N =++ =++=1-8、某直接序列扩频系统的伪随机码速率为5Mbit/s ，信号速率为8kbit/s ，信号的扩频带宽和处理增益各为多少？ 解：扩频带宽：22*510c B R MHz ===处理增益：6 3 10*1010lg 10lg 30.978*10i B G dB R ===1-9、试说明扩频通信系统与传统调制方式通信系统的主要差别。

无线通信期末复习题

无线通信复习题 一、填空题 1、按照经典的信息容量定理，可以把信息容量表达为__________________。 2、在实际应用过程中，广泛应用的交织器有______、_______、________。 块交织、随机交织、卷积交织 3卷积编码器具有哪两种形式___________。 非递归非系统和递归系统 4、主要的分集方式____、_____、_____、____，分集合并技术_____、_____、 ______、________、________。 空间分集；极化分集；频率分集；时间分集；分集合并技术：选择式合并；最大增益合并；最小色散合并；最大比合并。 5、蜂窝系统三代分别是:＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿。 （答案：模拟系统早期的数字系统集成了语音和数据的系统） 6通信系统的设计受三方面或层面的影响：物理层、数据链路层和网络层。 7物理层提供了信源与信道之间的通信通道。它包含三个基本部分：发射机、信道和接收机。 8 共享频谱的四种多址策略为频分多址、时分多址、码分多址、空分多址。 9. 通信系统的设计受三方面或层面的影响：物理层、数据链路层和网络层。 10. 相干时间指信道的两个时域样值变得不相关的时间间隔。 11相关带宽指信道的两个频域样值变得不相关的频率间隔。 12利用两个参数来表征频率和时间色散的影响：相干时间、相关带宽。 二、名词解释 1、信源编码定理：给定一个由一定数量的熵表征的离散无记忆信源，无失真信 源编码方案的平均码字长度以这个熵为上界。 2、信道编码定理：如果离散无记忆信道的容量为C，并且信源以低于C的速率 产生信息，那么存在一种编码方式，使得该信源的输出信息可以用任意低的符号

2009《扩频通信》课程试题

中南大学考试试卷（时间100分钟） 扩频通信 课程 48 学时 3 学分 考试形式：半开卷 专业：通信工程 总分100分，占总评成绩 70 % 班级： 姓名： 总分： 一、填空题（本题14分，前二题每空1分，后二题每空2分）——本大题得分： 1. 3G 移动通信的核心应用包含（ ）、（ ）、 （ ）、（ ）、（ ）。 2. 锁相环具有（ ）、（ ） 和（ ）三大 特性。 3. 一通信系统需要10000个用户地址，如果采用码分多址体制，至少需要（ ） 级的M 序列发生器就能满足要求。 4. 如果两个基本移位寄存器是11级，则对应的Gold 码序列发生器能产生（ ） 条Gold 码，其中平衡Gold 码有（ ）条。 二、简答题：（本题共34分）——本大题得分： 5. （8分）试分析图示频率合成器的工作原理。 6. （5分）什么是多径干扰？ 10

7.（5分）简述DS系统的抗干扰原理。 8.（5分）什么是扰乱器的临界状态？ 9.（5分）什么是远近效应？ 10.（6分）设用户1的频率跳变为 f1→f5→f2→f3→f4；用户2的频率 跳变为f3→f1→f4→f5→f2；用户3 的频率跳变为f4→f3→f1→f2→f5， 试画出对应的跳频图案。 三、计算题（本题共52分）——本大题得分： 11.已知m序列的反馈系数为75时，试求其特征多项式及其自相关函数。（9分） 12.计算在n = 13时的m序列中，三个连“1”的游程数，五个连“0”的游程数。 （8分）

13. 当B 由4kHz 变到3kHz （N 随带宽变化）时，如要保持C =1.2G b/s 的数值， 则信号功率S 需增加多少倍？（9分） 14. 试求证由()134+++=x x x x f 构成的移位寄存器能否生成m 序列？（8分） 15. 如果一个n = 11级的M 序列去控制频率合成器去产生跳频信号，则跳频系统 处理增益大约为多少分贝？（4分） 16. 已知级数n = 7的m 序列优选对的反馈系数为211和277（求特征多项式时， 以对应二进制数的最左边的1为对应特征多项式的最高阶），以211对应的序列为参考序列，以277对应的序列的位移序列，试画出产生平衡码的结构图（写出相应的特征相位和第一个相对相位）。（14分）

无线网络技术期末考试复习

1.无线局域网通信方式主要有哪几种，具体内容是什么？ 答：(1)红外线方式无线局域网。红外线不能穿透非透明物体而导致基于红外线方式的无线局域网系统只能在无障碍物的视距内进行工作。红外线局域网采用小于 1 μ m 波长的红外线作为传输媒体，有较强的方向性，受太阳光的干扰大；支持 1 ～ 2Mbps 数据速率，适于近距离通信。(2) 基于射频方式的无线局域网。射频简称RF，射频就是射频电流，它是一种高频交流变化电磁波的简称，每秒变化超过10000次。将电信息源（模拟或数字）用高频电流进行调制（调幅或调频），形成射频信号，经过天线发射到空中；远距离将射频信号接收后进行反调制，还原成电信息源，这一过程称为无线传输。扩频包括：直接序列扩频和调频扩频，无线局域网主要应用扩频微波技术。 2.802.11MAC 报文可以分成几类，每种类型的用途是什么？ 答：（1）802.11MAC报文可分成数据帧、控制帧、管理帧三类。（2）数据帧:用户的数据报文；控制帧:协助发送数据帧的控制报文；管理帧:负责STA和AP之间的能力级的交互，认证、关联等管理工作。 3.试述AP直连或通过二层网络连接时的注册流程。 答：(1)AP通过DHCP server获取IP地址；(2)AP发出二层广播的发现请求报文试图联系一个无线交换机；(3)接收到发现请求报文的无线交换机会检查该AP是否有接入本机的权限，如果有则回应发现响应；(4)AP从无线交换机下载最新软件版本、配置；(5)AP 开始正常工作和无线交换机交换用户数据报文 4.干扰实际吞吐率的因素有哪些？ 答：①不稳定是无线通讯的本性②无线环境不停的保持变化③物理建筑的构成④AP的位置⑤共享介质：用户数、数据量 5、什么叫虚拟载波侦听，它有什么效果？ 答：虚拟载波监听的机制是让源站将它要占用信道的时间通知给所有其他站，以便使其他所有站在这一段时间都停止发送数据。这样就大大减少了碰撞的机会。 “虚拟载波监听”是表示其他站并没有监听信道，而是由于其他站收到了“源站的通知”才不发送数据。 效果：这种效果好像是其他站都监听了信道。 所谓“源站的通知”就是源站在其 MAC 帧首部中的第二个字段“持续时间”中填入了在本帧结束后还要占用信道多少时间，包括目的站发送确认帧所需的时间。 6.无线交换机+Fit AP系统构成特点是什么？ 答：①主要由无线交换机和Fit AP在有线网的基础上构成的。②AP零配置，硬件主要由CPU＋内存＋RF构成，配置和软件都要从无线交换机上下载。所有AP和无线客户端的管理都在无线交换机上完成。③AP和无线交换机之间的流量被私有协议加密；无线客户端的MAC只出现在无线交换机端口，而不会出现在AP的端口。④可以在任何现有的二层或三层 LAN 拓扑上部署H3C的通用无线解决方案，而无需重新配置主干或硬件。无线交换机以及管理型接入点AP可以位于网络中的任何位置。 7.试述AP通过三层网络连接时的注册流程_option 43方式。 答：（1）AP通过DHCP server获取IP地址、option 43属性(携带无线交换机的IP地址信息)（2）AP会从option 43属性中获取无线交换机的IP地址，然后向无线控制器发送单播发现请求(3)接收到发现请求报文的无线交换机会检查该AP是否有接入本机的权限，如果有则回应发现响应。(4)AP从无线交换机下载最新软件版本、配置（5）AP 开始正常工作和无线交换机交换用户数据报文。 8.FAT AP的认证加密方式有哪几种？

北京邮电大学网络教育《移动通信》期末考试(小抄版)

《移动通信》综合习题 一、选择题 1．GSM系统采用的多址方式为（D ） （A）FDMA （B）CDMA （C）TDMA （D）FDMA/TDMA 2．下面哪个是数字移动通信网的优点（C ） （A）频率利用率低（B）不能与ISDN兼容 （C）抗干扰能力强（D）话音质量差 3．GSM系统的开放接口是指（C ） （A）NSS与NMS间的接口（B）BTS与BSC间的接口 （C）MS与BSS的接口（D）BSS与NMS间的接口 4．下列关于数字调制说法错误的是（ B） A数字调制主要用于2G、3G及未来的系统中 B数字调制也包含调幅，调相，调频三类 C频率调制用非线性方法产生，其信号包络一般是恒定的，因此称为恒包络调制或非线性调制D幅度/相位调制也称为线性调制，因为非线性处理会导致频谱扩展，因此线性调制一般比非线性调制有更好的频谱特性 5．为了提高容量，增强抗干扰能力，在GSM系统中引入的扩频技术（A） （A）跳频（B）跳时（C）直接序列（D）脉冲线性调频 6．位置更新过程是由下列谁发起的（C ） （A）移动交换中心（MSC）（B）拜访寄存器（VLR） （C）移动台（MS）（D）基站收发信台（BTS） 7．MSISDN的结构为（C ） （A）MCC+NDC+SN （B）CC+NDC+MSIN （C）CC+NDC+SN （D）MCC+MNC+SN 8．LA是（D ） （A）一个BSC所控制的区域（B）一个BTS所覆盖的区域 （C）等于一个小区（D）由网络规划所划定的区域 9．GSM系统的开放接口是指（C ） （B）NSS与NMS间的接口（B）BTS与BSC间的接口 （C）MS与BSS的接口（D）BSS与NMS间的接口 10．如果小区半径r＝15km，同频复用距离D＝60km，用面状服务区组网时，可用的单位无线区群的小区最少个数为。（B ） (A) N＝4 (B) N＝7 （C）N＝9 (D) N＝12 11．已知接收机灵敏度为0.5μv，这时接收机的输入电压电平A为。（B ） (A) －3dBμv (B) －6dBμv (C) 0dBμv (D) 3dBμv 12．N-CDMA系统采用的多址方式为（D） （A）FDMA （B）CDMA （C）TDMA （D）FDMA/ CDMA 12．下列关于数字调制说法错误的是（B） A数字调制主要用于2G、3G及未来的系统中 B数字调制也包含调幅，调相，调频三类 C频率调制用非线性方法产生，其信号包络一般是恒定的，因此称为恒包络调制或非线性调制D幅度/相位调制也称为线性调制，因为非线性处理会导致频谱扩展，因此线性调制一般比非线性调制有更好的频谱特性 13．CDMA软切换的特性之一是（B ） （A）先断原来的业务信道，再建立信道业务信道 （B）在切换区域MS与两个BTS连接 （C）在两个时隙间进行的 14．扩频通信系统是采用扩频技术的系统，它的优点不包含（C）

扩频通信考试题

扩频题 1.wimax的什么的缩写？用的是哪个协议？ 答：全球微波接入互操作，802.16 2. 简述wimax支持的天线技术？ 答：802.16标准支持的多天线技术包括多输入多输出(MIMO)和自适应天线系统两大类，MIMO通过在基站和终端分别使用多根天线进行发送和接收,来抑制信道衰落和改善系统性能。自适应天线系统采用空分多址技术,通过数字信号处理产生空间定向波束 3.简述第三代移动通信系统的优势 答：3G将有更宽的带宽，其传输速度最低为384K，最高为2M，带宽可达5MHz以上。不仅能传输话音，还能传输数据，从而提供快捷、方便的无线应用。能够实现高速数据传输和宽带多媒体服务是第三代移动通信的主要特点。第三代移动通信网络能将高速移动接入和基于互联网协议的服务结合起来，提高无线频率利用效率。提供包括卫星在内的全球覆盖并实现有线和无线以及不同无线网络之间业务的无缝连接。满足多媒体业务的要求，从而为用户提供更经济、内容更丰富的无线通信服务。 4.谈谈你所了解的4G网络系统的关键技术 答：1、OFDMA是一种无线环境下的高速传输技术。无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，其主要思想就是在频域内将给定通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，各子载波并行传输， OFDMA技术的最大优点是能对抗频率选择性衰落和窄带干扰，从而减小各子载波间的相互干扰，提高频谱利用率。 2、软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经一通用硬件平台，利用软件加载方式来实现各类无线电通信系统的一种开放式结构的技术。其核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和D/A变换器，尽可能多地用软件来定义无线功能。 3、智能天线具有抑制信号干扰、自动跟踪及数字波束调节等功能，智能天线成形波束可在空间域内抑制交互干扰，增强特殊范围内想要的信号，既能改善信号质量又能增加传输容量。其基本原理是在无线基站端使用天线阵和相干无线收发信机来实现射频信号的收发，同时，通过基带数字信号处理器，对各天线链路上接收到的信号按一定算法进行合并，实现上行波束赋形。 4、MIMO是指在基站和移动终端都有多个天线。MIMO技术为系统提供空间复用增益和空间分集增益。空间复用是在接收端和发射端使用多副天线，充分利用空间传播中的多径分量，在同一频带上使用多个子信道发射信号，使容量随天线数量的增加而线性增加。MIM0技术可提供很高的频谱利用率，且其空间分集可显著改善无线信道的性能，提高无线系统的容量及覆盖范围。 5.分层空时码（BLAST）是贝尔实验室提出的一种基于多入多出（MIMO）传输方式的空时码系统，主要基于空分复用思想,它的主要目的是提高系统频谱效率，请画出V-BLAST的系统结构。如果信道编码器输出为

通信原理期末考试样卷

《通信原理》 一、填空题 1.评价通信系统性能最主要的指标是___________和___________。 2.信源编码是降低信号中的编码，目的是提高通信系统的，信道编码是增加信号 中信息冗余度的编码，目的是提高通信系统的。 3.互联网OSI七层协议模型包括物理层、数据链路层、、传输层、会话层、和 应用层。 4.多路复用技术主要分为___________、频分复用、___________以及空分复用。 5.A律PCM基群共包括个时隙，每个时隙为 s；帧长为比特，因此基群总比特率 为。 6.按传输同步信息方式的不同，同步可分为___________和。 7.扩频通信能有效抑制外系统引起的干扰和无线信道引起的干扰。 8.最小码距为2的线性分组码可以纠正个误码，或检出个误码。 9.已知信息序列为10000000001，对应的HDB3码为___________________。 二、简答与作图（共6题，每题5分，共30分） 1.请画出模拟通信系统的组成框图。 2.已知一生成矩阵 1001110 0100111 0011101 G ?? ?? =?? ?? ?? ,求相应的监督矩阵。

3.某信息源的符号集由A、B、C、D、E组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/2、1/8、 1/8、1/16和3/16。求该信源符号的平均信息量。 4.简述产生数字基带信号的过程。 ，5.一随机二进制序列为01001110……，符号“1”对应基带波形为升余弦波形，持续时间为T b 符号“0”对应的基带波形与“1”相反，试画出示波器扫描周期为T 时的眼图。 b 6.用频分复用方式传输20路信号，每路信号的最高频率为fm，采用单边带调制，每两路信道间 设置0.25fm的保护间隔，求信号带宽。

无线网络技术导论课后习题和答案解析

第一章 名词解释 1、无线体域网：无线局域网是由依附于身体的各种传感器构成的网络。 2、无线穿戴网：是指基于短距离无线通信技术与可穿戴式计算机技术、穿戴在人体上、具有智能收集人体和周围环境信息的一种新型个域网。 3、TCP/IP:P12,即传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。 4、OSI RM:即开放系统互连参考模型。 第一章简答 1、简述计算机网络发展的过程。 答：计算机网络发展过程可分为四个阶段。 第一阶段：诞生阶段；第二阶段：形成阶段；第三阶段：互联互通阶段；第四阶段：高速网络技术阶段。（如果想加具体事例查p1-2） 2、无线网络从覆盖范围可以分成哪些类？请适当举例说明。 答：无线网络从覆盖范围可分为如下三类。第一类：系统内部互连/无线个域网，比如： 蓝牙技术，红外无线传输技术；第二类：无线局域网，比如：基本服务区BSA，移动Ad Hoc 网络；第三类：无线城域网/广域网，比如：蜂窝系统等。 3、从应用的角度看，无线网络有哪些？要求举例说明。 答：从无线网络的应用角度看，可以划分出： ①无线传感器网络，例如能实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息并通过无线方式发送到用户终端； ②无线Mesh网络，例如Internet中发送E-mail； ③无线穿戴网络，例如能穿戴在人体上并能智能收集人体和周围环境信息； ④无线体域网，例如远程健康监护中有效地收集信息。 4、现在主流的无线网络种类有哪些？ 答：P5（不确定）WLAN,GPRS,CDMA ，wifi 5、什么是协议？请举例说明。 答：P9第一段第三句；协议是指通信双方关于如何进行通信的一种约定。举例：准确地说，它是在同等层之间的实体通信时，有关通信规则和约定的集合就是该层协议，例如物理层协议、传输层协议、应用层协议。 6、与网络相关的标准化有哪些？ 答：主要有：国际电信标准，国际ISO标准，Internet标准 1.美国国际标准化协会（ANSI） 2.电气电子工程师协会(IEEE) 3.国际通信联盟（ITU） 4.国际标准化组织（ISO）协会(ISOC)和相关的Internt工程任务组（IETF） 6.电子工业联合会(EIA)和相关的通信工业联合会（TIA） 7、无线网络的协议模型有哪些特点？ 答：（p13）无线网络的协议模型显然也是基于分层体系结构的，但是对于不同类型的无线网络说重点关注的协议层次是不一样的。

移动通信期末总结

一、名词解析 1.信令：在电信网的两个实体之间，传输专门为建立和控制接续的信息。 2.移动通信：通信双方至少有一方处在移动情况下（或临时静止）的相互信息传输和交换。. 3.接入信令：移动台到基站之间的信令 4.网络信令：网络节点之间的信令 5.话务量：话务量指在一特定时间内呼叫次数与每次呼叫平均占用时间的乘积。 6.用户忙时话务量：a=c*t*1/3600 7.爱尔兰：通信技术里面表示话务量强度的单位 8.呼损率：损失话务占流入话务量的比率即为呼叫损失的比率，称为呼损率。也称为通信网的服务等级。 9.频分双工（FDD）：利用两个不同的频率来区分收、发信道，中间需要保护频带（隔离带）。 10.时分双工（TDD）：利用同一频率但不同两个时间段区分收、发信道。 11.FDMA：频分多址，是以传输信号的载波频率不同来区分信道的接入方式。 12.TDMA：时分多址，是以传输信号存在的时间不同来区分信道的接入方式。 13.CDMA：码分多址，是以传输信号的码型不同来区分信道的接入方式。 14.过境切换：移动台穿越工作于不同的小区时发生的切换 15.软切换：移动台在从一个小区进入另一个小区时，先建立与新基站的通信，直到接收到原基站信号低于一个门限值时再切断与原基站的通信的切换方式。 16.硬切换：移动台在从一个小区进入另一个小区时，先断掉与原基站的联系，然后再寻找新进入的小区基站进行联系的切换方式。 17.小区分裂：为容纳更多的用户，将原来较大的小区分裂成几个较小的小区的方式或过程。 18.多径时散：因多径传播造成信号时间扩散的现象 19.互调干扰：当两个或多个干扰信号同时加到接收机时，由于非线性的作用，这两个干扰的组合频率有时会恰好等于或接近有用信号频率而顺利通过接收机，其中三阶互调最严重。 20.邻道干扰：在两个相邻或相近的波道，所传输的信号超过了波道的宽度，从而对临近波道所传播信号造成的干扰。 21.同道干扰：相邻小区使用不同的频段，而造成干扰。 22.逻辑信道：在通信系统中，由网络抽象资源构成的信道。 23.物理信道：在通信系统中，由物理实体构成的信道。 24.信道组合：根据GSM规范要求，并在实际应用中，总是将不同类型的逻辑信道映射到同一物理信道上。 25.IMSI分离/附着：IMSI ATTATCH ,IMSI 附着，对应用户开机,并和MSC保持着联系。IMSI DETACH,IMSI分离，对应MS关机或者SIM卡从MS脱离或者长时间MS与MSC未联系。 26.多址干扰：在采用多台终端的通信网络中，各终端之间的干扰。 27.远近效应：指当基站同时接收两个距离不同的移动台发来的信号时，由于距离基站较近的移动台信号较强，距离较远的移动台信号较弱，则距离基站近的移动台的强信号将对另一移动台信号产生严重的干扰。 28.通信容量 29.多普勒频移：因辐射源的视向运动而导致的辐射频率漂移。 30.扩频通信：用来传输信息的射频带宽远大于信息本身带宽的一种通信方式 31.扩频处理增益：是扩频系统的性能量度，表示扩频通信系统信噪比的改善程度。 32.多址接入技术：把多个用户接入一个公共的传输媒质实现工相互间通信时，给每个用户的信号赋予不同的特征，以区分不同的用户的技术。 33.漫游：移动台从一个归属区移动到另一个被访区后仍然使用网络服务的情况。

扩频通信课程教学大纲

《扩频通信》课程教学大纲一、课程总述

二、教学时数分配 教学内容后的* 表示课本上没有的、来自参考书上的内容。练习题部分来自课本，部分来自课外

三、单元教学目的、教学重难点和内容设置 第一章扩频通信的基本理论 【教学目的】通过本章教学，使学生了解扩频通信系统的数学模型。 【重点难点】扩频通信系统的系统模型与处理增益等。 介绍扩频通信的基本原理和抗干扰能力的理论依据，给出扩频通信系统的数学模型。 介绍扩频通信系统的基本类型及扩频通信系统的处理增益和干扰容限的定义。 第二章扩频通信系统的性能分析 【教学目的】通过本章教学，使学生重点掌握扩频处理增益和抗干扰能力间的关系。【重点难点】掌抗干扰原理；测距原理；处理增益与系统容量的关系。 分析扩频通信系统抗干扰的机理及能力，给出扩频处理增益和抗干扰能力间的关系。 分析扩频通信系统码分多址的容量，给出扩频处理增益和码分多址的容量间的关系。 分析扩频技术测距的原理。 第三章伪随机编码理论 【教学目的】通过本章教学，通过本章的学习，要求学生必须建立起伪随机编码的概念并掌握两种基本的码：m序列和Gold序列—编码方法及相关特性。 【重点难点】m序列和Gold序列的生成与特点。 介绍伪随机编码的基本理论-代数的内容； 介绍m序列和Gold序列的性质、构成。 重点介绍前述两序列的自相关特性和互相关特性。 第四章扩频信号的产生与调制 【教学目的】通过本章的学习旨在让学生熟练掌握FH与DS信号的产生方法与频谱特点。【重点难点】DS信号与FH信号的特点与产生的方法。 介绍DS和FH信号的特点及产生方法； 了解扩频通信系统中的调制和常规系统的不同之处。 第五章扩频信号的解扩与解调 【教学目的】通过本章的学习旨在让学生熟练扩频信号的接收与同步的原理。 【重点难点】扩频通信系统中的几种同步的概念及实现方法。

扩频通信系统的分类

扩频通信系统的分类 扩频通信系统的关键问题是在发信机部分如何产生宽带的扩频信号，在收信机部分如何解调扩频信号。根据通信系统产生扩频信号的方式，可以分为下列几种。 1直接序列扩展频谱系统 直接序列扩展频谱系统(Direct Sequece Spread Spectrum Communication Systems, DS-SS)，通常简称为直接序列系统或直扩系统，是用待传输的信息信号与高速率的伪随机码波形相乘后，去直接控制射频信号的某个参量，来扩展传 输信号的带宽。用于频谱扩展的伪随机序列称为扩频码序列。直接序列扩展频谱通信系统的简化方框图参见图1-5。 在直接序列扩频通信系统中，通常对载波进行相移键控(Phase Shift Keyi ng, PSK)调制。为了节约发射功率和提高发射机的工作效率，扩频通信系统常采用平衡调制器。抑制载波的平衡调制对提高扩频信号的抗侦破能力也有利。 在发信机端，待传输的数据信号与伪随机码(扩频码)波形相乘(或与伪随机码序列模2力卩)，形成的复合码对载波进行调制，然后由天线发射出去。在收信机端，要产生一个和发信机中的伪随机码同步的本地参考伪随机码，对接收信号进 行相关处理，这一相关处理过程通常常称为解扩。解扩后的信号送到解调器解调，恢复出传送的信息。 图1-5直接序列扩频通信系统简化图 (a)发射系统；(b)接收系统 2跳频扩频通信系统 跳频扩频通信系统是频率跳变扩展频谱通信系统(Frequecy Hoppi ng Spread Spectrum Communication Systems FH-SS)的简称，或更简单地称为跳频通信系统，确切地说应叫做“多频、选码和频移键控通信系统”。它是用二进制伪随机码序列去离散地控制射频载波振荡器的输出频率，使发射信号的频率随伪随机码的变化而跳变。跳频系统可供随机选取的频率数通常是几千到220个离散频率， 在如此多的离散频率中，每次输出哪一个是由伪随机码决定的。频率跳变扩展频 谱通信系统的简化方框图参见图1-6。