Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
5G备选波形之FBMC原理及使用SMW200A信号源生成FBMC
信号
Contents
15G演进的特点 (2)
2通信技术的一些基本理论 (3)
2.1Gabor理论 (3)
2.2Multicarrier modulator/Demodulator和IFFT/FFT (4)
2.3Nyquist滤波器 (5)
3FBMC（Filter bank multi-carrier） (7)
3.1FBMC基本原理 (7)
3.2FBMC Nyquist滤波器 (9)
3.3FBMC如何保证载波间正交 (10)
3.3.1使用奇数或者偶数号子载波实现FBMC正交 (12)
3.3.2交错使用FBMC子载波的实部和虚部实现正交 (12)
3.3.3使用OQAM实现FBMC全速率正交传输 (12)
3.4FBMC为什么不需要循环前缀 (14)
3.5FBMC PPN（Poly Phaze Network）实现方法 (15)
3.6FBMC的优缺点及与4G/CP-OFDM技术的对比 (16)
4R&S生成FBMC信号的方案 (18)
5G的备选波形很多，如FBMC，UFMC，GFDM，F-OFDM等，但是针对到具体的应用场景，各种波形都是各有优略。所以5G的远景决定了很难有一项单一的技术能够满足所有需求。在所有的波形中相比，FBMC 是比较典型的波形技术，其很多特性满足了5G通信技术的需求，如良好的带外抑制，不需要CP，极高的频谱使用效率，各载波不需要保持同步，适合于零散化的碎片频谱利用等。
本文主要介绍FBMC技术，在文中讲述了FBMC的基本原理，FBMC的原型滤波器，FBMC如何保证子载波（子信道）之间正交，FBMC为什么不需要循环前缀，FBMC为什么需要采用OQAM调制，仅仅是为了降低峰均比吗？FBMC采用OQAM实现载波正交的基础是什么？FBMC与LTE/CP-OFDM技术的详细对比。最后介绍了如何使用R&S的高端矢量信号发生器SMW200A生成FBMC信号。
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
1 5G演进的特点
5G技术的演进方式与前几代技术的演进方式不同，主要由以下两点。
首先，2G，3G和4G时代都是先有技术，然后才是推广到各种合适的应用场景，里如3G时代是先有码分复用技术，4G时代是先确定OFDM技术，然后才是推广应用。5G恰好相反，如图1所示，是先确定需要的应用场景和需求，然后才去找相应的技术。这也决定了5G技术确定的复杂性。
图 1 5G的演进模式：由应用到技术
其次，前几代技术主要是满足人与人的移动通信的单一需求，所以前几代通信技术的演进目标相对单一，即高速率和低时延，而5G的应用场景要广的多，如图2所示，除了移动通讯，还要满足物联网IOT的应用需求，即既要满足高速率，低时延，还要同时满足IOT小数据量，海量连接的需求，因此，5G的应用场景要广泛的多。
图 2 5G多种多样应用场景
以上两点决定了5G的演进复杂性，通俗地讲，5G想制定一个万能的标准来满足所有的通信场景，因此很难有一种单一的技术能满足5G的所有应用场景，因而5G的备选波形很多，如FBMC，UFMC，GFDM，
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
F-OFDM等，但是针对到具体的应用场景，各种波形都是各有优略。所以5G的远景决定了很难有一项单一的技术能够满足所有需求，就像修一条路要同时能让牛车和跑车在上面很协调高效地运作着非常困难。
在所有的波形中相比，FBMC是比较典型的波形技术，起很多特性满足了5G通信技术的需求，如良好的带外抑制，不需要CP，极高的频谱使用效率，各载波不需要保持同步，适合于零散化的碎片频谱利用等。本文主要讨论FBMC技术。
2 通信技术的一些基本理论
2.1 Gabor理论
在讨论FBMC技术之前首先看一下Gabor理论。
对于通信技术，目的就是传输一个个符号，最原始的符号信息都是矩形方波，每个符号都是一个脉冲电平，其持续时间称为符号周期，每个符号频域对应为无限宽的Sinc函数，为了保证频谱特性，可能需要对符号进行基带成型滤波，也就是牺牲时域特性换取频域特性，不同的基带成型对应不同的基带时域波形和频谱特性。如3G的符号速率在MHz级别，采用系数为0.22的余弦滤波器，4G由于符号速率很低，只有15kHz，即Sinc 函数的一个旁瓣只有15kHz，衰减很快，没必要进行基带成型滤波，旁瓣在保护带内已经快速衰减，因此4G 标准没有规定基带成型滤波器，各个设备上可以自由实现，实际上这么窄的旁瓣滤波器实现也比较困难。整个完整的收发架构如图3所示。
图 3 完整的收发架构
Gabor理论的内容是最优的频谱效率，良好的时频域特性和子载波之间的正交三者无法同时满足，依据这个理论来看4G采用的CP-OFDM可以发现，因为需要CP，CP-OFDM对频谱的利用效率很差，没有采用滤波技术，CP-OFDM的频谱旁瓣衰减很慢，CP-OFDM仅仅满足子载波的正交性，因此CP-OFDM仅仅满足Gabor理论的3，无法满足1和2。
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
图 4 Gabor理论
对于任何一种波形技术，最终目标都是实现时频域资源的最大利用，最理想的是如图5所示，时频域资源完全正交，这样时频域资源利用效率最高，并且接收侧很容易实现解调。但实际种正如Gabor理论所述，时频域是矛盾的，时域越窄，频域就越宽，反之亦然。CP-OFDM是优先保证了时域的正交，每个符号都是理想的矩形函数，但是频域特性很差。下面我们会看到，FBMC技术是在时频域特性之间进行了折衷考虑。
图 5 时频域资源
2.2 Multicarrier modulator/Demodulator和IFFT/FFT
5G的多数备选波形技术还是多载波调制，多载波调制的数学描述如下，其中An(t)是各个子载波上承载的基带成型脉冲，对于CP-OFDM基带成型脉冲An(t)是方波，对于FBMC，基带成型脉冲是An(t)滤波后的脉冲。
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
图 6 多载波调制模拟实现方法
如果直接采用图6方法实现多载波调制，会需要大量的频综和混频器，而且频率间距要严格控制，实现成本很高。对其进行数字化采样后刚好是IFFT的形式，因此可以采用图7所示IFFT实现多载波调制，同样可采用FFT实现多载波解调，由于5G的很多备选波形都是多载波调制和解调，因此可以大量看到IFFT和FFT，即IFFT=multicarrier modulator, FFT=multicarrier demodulator。
图7 IFFT/FFT实现多载波调制和解调
2.3 Nyquist滤波器
数字调制信号多数是宽带信号，为了利用有限的频谱，不得不牺牲时域特性进行成型滤波。对于任何数字调制的滤波器，其首先要满足Nyquist原则，或者称为Nyquist滤波器，如图8所示，该滤波器的时域脉冲响应在该符号的中间采样时刻不为0，在其余符号的中间时刻为0，这样可以保证不会带来符号间干扰，也就是抽样点无失真准则。
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
图8 Nyquist滤波器
如图9所示，理想的低通滤波器其频谱是方波函数，频谱特性很理想，但是时域无限长，其显然在实际中不可实现。
图9 理想的Nyquist滤波器
在实际中往往进行了折中，如图10所示，3G使用RRC滤波器，该滤波器是有限长的，在现实中可以物理实现，同时满足Nyquist原则。
图10 3G采用的RRC Nyquist滤波器
对于4G，由于符号速率很低，只有15kHz，旁瓣衰减很快，没有采用滤波器，如图11所示，或者说使用了Sinc滤波器，其时频域特性刚好与理想滤波器相反。时域为方波函数，满足Nyquist原则。
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
图11 4G采用的RRC Nyquist滤波器
3 FBMC（Filter bank multi-carrier）
3.1 FBMC基本原理
5G系统主要面临以下挑战：机对机通信（M2M），频谱碎片化，实时应用和异构网络。从无线传输的层面看，第一，由于M2M的大规模和不定时性，不宜采用对同步要求高的方案；第二，若要充分挖掘已用频带之间的碎片资源，不宜采用旁瓣功率泄露较大的方案；第三，实时应用频繁地使用短帧传输数据；最后，在异构网中不同子带应当是异步的、可灵活分配的。
FBMC刚好可以满足上述要求，滤波器组多载波（FBMC）是一种频谱效率高、实现复杂度尚可、无需同步的多载波传输方案。其在每个子载波上滤波，滤波器经过特殊设计满足奈奎斯特无码间干扰准则来消除符号间干扰（ISI）。对于多载波通信技术，我们也可以将各个子载波称为子信道。
对于CP-OFDM，可以看做是FBMC的一种特殊情况，其原型滤波器是Sinc函数，各个子载波的滤波器组是在原型滤波器的基础上做了e j2πki/M的依次频偏。
图12 4G/CP-OFDM的原型滤波器
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
图13 4G/CP-OFDM的滤波器组
显然CP-OFDM的带外抑制性很差，而且要求各个子载波严格同步，否则会带来严重的载波间干扰（ICI）。相比CP-OFDM，如图14所示，FBMC在各个子载波上增加了特殊设计的滤波器来改善带外衰减，同时由于带外衰减很快，各个不相邻子载波都是独立的。实际中如图15所示，采用IFFT实现多载波调制。
图14 FBMC原理图
图15 FBMC IFFT实现
原型滤波器的表达式如下，其包含了2K-1个脉冲，相比于CP-OFDM，其脉冲进行了内插，其带外抑制得很干净。K也称为重叠因子，K越大，带外抑制的越干净。在实际中，通常是将整个Nyquist filter分开放在
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
收发两端，相当于收发端实际放的是Half-Nyquist filter。表1是不同阶数K时的原型滤波器系数。
表 1 不同阶K的原型滤波器系数
图16 K=4时FBMC的原型滤波器频响
3.2 FBMC Nyquist滤波器
对于收发两端完整的系统，收发滤波器完整的频域响应为：
该滤波器对应的时域脉冲响应为：
收发端完整的原型滤波器对应的时域脉冲响应如图17所示，可以发现该滤波器满足Nyquist准则，在其余符号的采样时刻过零点。
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
图17 FBMC的滤波器响应满足Nyquist准则
3.3 FBMC如何保证载波间正交
一旦原型滤波器确定了，各个子载波对应的子滤波器就可以确定了，各个子载波对应的滤波器时原型滤波器做相应的频率偏移，子载波k对应的频率偏移量是e j2πki/M。总体的滤波器如下图所示。从改图可以看出一个很明显的特征，各个子载波只与相邻的子载波或者子信道有重叠，也就是说所有的奇数子载波或者偶数子载波是不重叠的。因此FBMC只需要考虑如何保证某个子载波与相邻两个子载波是正交的即可。
图18 基于K=4原型滤波器的滤波器组
对于任何多载波通信技术来说，必须保证其各个载波之间正交以方便于接收端进行解调。从图18可以看出，FBMC的每个子信道只与相邻的两个子信道之间有重叠，与非相邻的子信道没有重叠，不像CP-OFDM，所有的子信道之间都有重叠。
由于FBMC的某个特定子载波只与相邻的子载波有重叠，因此对FBMC只需要考虑子载波与其相邻两个子载波之间的相互干扰即可。对于某个子信道，其相邻子信道的总的干扰可以用下述公式表示，其中Gk为干扰滤波器Interference filter的频响系数，
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
其完整的频响表达式为：
图19 接收滤波器和干扰滤波器的频域响应
例如对于K=4，G1=G3=0.228553，G2=0.5。干扰滤波器的时域响应g(t)如下，该公式的第二部分为e i2πt/2T=cos?(i2πt/2T)+jcos?(i2πt/2T)，从这个公式可以看出，干扰滤波器的时域响应虚部在半符号周期T s/2的偶数倍处过零点，而实部在半符号周期的T s/2奇数倍处过零点，也就是说如图20干扰滤波器的实部和虚部偏移半个符号周期交错过零点。这是一个很重要的特性。
图20 某个特定子信道干扰滤波器的时域响应
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
3.3.1 使用奇数或者偶数号子载波实现FBMC正交
由于FBMC的子载波只与相邻的子载波有重叠，与不相邻的子载波之间没有重叠。因此如图21所示，只要使用FBMC带内的奇数号或者偶数号子载波就可以保证任何子载波间正交，没有相互干扰。每个子载波都是完全独立的，可以使用任何QAM调制方式。这种方式不需要使用任何特殊的调制方式，但是显然会降低频谱的使用效率和传输速率，显然对于准求超高传输速率和频谱使用效率的5G是无法接受的。因此必须寻找更好的方法实现全速率传输。
图21 FBMC子载波交错使用策略
3.3.2 交错使用FBMC子载波的实部和虚部实现正交
由于特定子载波只与相邻子载波有重叠，保持子载波正交的另一种方法是使用奇数号子载波和偶数号子载波的虚部传输数据，但这显然也会是的传输速率和频谱使用效率减半。不是5G所期望的。
图22交错使用FBMC子载波的实部和虚部实现正交
3.3.3 使用OQAM实现FBMC全速率正交传输
前两种FBMC的传输方式虽然能保持子载波正交，但是传输速率和频谱使用效率会减半，需要寻找更好的传输方式。如前面分析，对于某个特定的子载波，其干扰滤波器的实部和虚部依次交错过零点，干扰滤波器的
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
虚部在偶数倍半符号周期Ts/2处过零点，虚部在偶数倍半符号周期Ts/2处过零点，因此实现全速率且正交传输的一种方式是使用OQAM（offset QAM）调制。每个符号的实部和虚部不会同时传输，而是会延后半个符号周期。如图23所示，对于各个子载波，交错对实部和虚部延后半个符号周期Ts/2，这样既可以保证任何一个子载波与其相邻子载波间正交，又可以实现全速率传输。
图23 QAM调制与OQAM调制
表2表示K=4时第i个子载波和相邻在载波i+1和i-1号在载波的时域脉冲响应，其中时间轴单位为半个符号周期Ts/2，从该表中也可以看出，对于第i子载波其时域脉冲响应在符号周期的中间位置不为零，在其余符号周期中心时刻为零，满足Nyquist准则。对于相邻子载波脉冲响应，其系数实虚部互相交错。在符号周期的中心，相对于信道i的系数1，干扰信号相应会同时为实数，因此子载波交错将部和虚部延后半个符号周期就可以实现正交，对于其他在载波也如此。
表 2 K=4时各个子载波滤波器组时域脉冲响应
更直观地表示如表3所示，FBMC在使用OQAM调制后，由于子载波依次交错延后实部和虚部，可以使得任何一个子载波在采样时刻点与相邻的子载波都是正交分布。使用OQAM带来的额外优势是降低了信号的峰均比，因为OQAM调制中信号的I和Q不会同时过零点。
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
表 3 FBMC使用OQAM后子载波的正交分布
综上所述可以看到，FBMC采用OQAM调制的本质是为了保证载波之间的正交，并不是为了降低峰均比而去采用OQAM调制。不像Zigbee等其它通讯方式，采用OQAM调制纯粹是为了降低峰均比。实际上FBMC 采用OQAM是为了保证全速率传输时载波的正交，不得不采用OQAM。因为OQAM增加了系统实现的复杂度，尤其是增加了MIMO场景下系统的复杂度。
3.4 FBMC为什么不需要循环前缀
对于FBMC是不需要循环前缀的，可以大大提高频谱的使用效率。在弄清楚为什么FBMC不需要循环前缀之前，先看看LTE/CP-OFDM为什么需要循环前缀。对于循环前缀，一般第一反应就是循环前缀是为了防止多径条件下符号间干扰，既然如此，对于任何通信方式多径条件下都会有符号间干扰，2G和3G为什么又不需要循环前缀？如果只是为了防止符号间干扰，那么在符号之间空白一段时间作为保护间隔可以吗？
实际上LTE/CP-OFDM需要循环前缀本质上是为了保证在多径条件下各个载波的正交性。顾名思义，OFDM 是正交频分复用，载波正交是整个架构的基础，必须在任何时刻考虑载波之间的正交性。减小符号间干扰只是循环前缀带来的额外好处，并不是必须的。
OFDM的正交解调是在符号周期T内进行积分，不同载波之间相互正交。注意前提是积分必须在一个完整的周期T内。
但是如果在多径条件下不加循环前缀，在积分窗内很难保证各个载波具有完整的周期T。如图24所示，多径条件下由于多径信号具有不同的时延，在一个时间长度为T的积分窗内肯定有部分信号不是一个完整的周期，也就是说载波之间的正交性被破坏了，OFDM的基础没了。所以OFDM在符号间加一段空白时间作为保护间隔是不可以的，多径条件下么有符号间干扰ISI，但是有严重的载波间干扰ICI。
图24 多径条件下没有加CP的OFDM信号
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
图25 以空白时间段作为OFDM符号间保护间隔会带来ICI
好在正弦信号有一个很好的特性，两个同频不同时延的正弦波叠加仍为同频正弦波。既然如此，复制信号一部分作为冗余放在符号开始，也就是循环前缀，让符号长度大于基本周期T，如图26所示，这样即使有多径时延，只要时延不超过CP的长度，在积分窗内总能看到一个完整的信号周期，也就是保证了多径条件下载波之间的正交性。其代价是降低了频谱的使用效率，因为一部分时间成为冗余。循环前缀时间越长，抗多径能力越强，频谱使用效率就越低。
图26 以循环前缀来保证多径条件下OFDM载波间的正交性
综上所述，LTE采用循环前缀本质上是为了保证多径条件下载波见的正交性，因为OFDM要求所有载波之间完全正交，带来的坏处是降低了频谱使用效率。之前FBMC已经提到各个载波之间不需要保证正交，因而不需要循环前缀。同理，3G是单载波，也不需要循环前缀。
3.5 FBMC PPN（Poly Phaze Network）实现方法
为了降低系统的计算复杂度，在实际中FBMC在数字信号处理上进行了等价优化，其等效实现方式如图27所示，FFT加多相滤波网络实现，是一种复杂度更低的时域滤波方法。
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
图27 FBMC之PPN实现
3.6 FBMC的优缺点及与4G/CP-OFDM技术的对比
FBMC有很多优点满足了5G通讯技术的需求。其优点是频谱良好的带外抑制，不需要CP，极高的频谱使用效率，各载波不需要保持同步，适合于零散化的碎片频谱利用等。当然相比于OFDM，其计算的复杂度要高些。在表4对FBMC和CP-OFDM技术进行了详细对比。
图28 FBMC与OFDM信号带外抑制对比
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
表 4 FBMC与CP-OFDM/LTE技术详细对比
时域脉An经过滤波，时域被拓展，但是时域脉冲响应仍满
足Nyquist滤波器无码间干扰准则
优
可以使用任何QAM调制必须使用OQAM调制来保证载波之间的正交性，
载波之间交错延后实部和虚部
4 R&S生成FBMC信号的方案
R&S?SMW200A 是为满足最苛刻应用而开发的矢量信号发生器。由于具有优异的性能、灵活性和操作直观性，因此是生成高品质复杂数字调制信号的完美工具。是开发新型宽带通信系统、3G、4G和5G 产品理想数字调制信号发生器。内置基带160MHz 带宽，外置2GHz带宽的I/Q 调制信号可满足第5代移动通信标准。在5G研发早期，经常需要进行算法验证或信号验证。例如使用Matlab产生FBMC信号的IQ数据，如图29所示，SMW200A支持Matlab生成的FBMC信号播放出来用于硬件平台的验证。图30是使用Matlab生成的
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang OFDM和FBMC信号。
图29 SMW200A支持Matlab等软件
图30 Matlab生成的OFDM和FBMC信号
SMW200A集信号发生器，信道衰落器和射频单元于一身。单台SMW200A最多最多可安装4 个衰落模块，提供多达16 个“逻辑”衰落模拟器使用一台仪器，即可执行所有关键MIMO 衰落场景，诸如2x2、3x3、4x4 和8x2。
图31 SMW200A外观
Ref: PSD-LQ-3997 By: Li Qiang
图32 SMW200A内部架构
图33 单台SMW200A进行典型MIMO测试
中南民族大学 软件课程设计报告 电信学院级通信工程专业 题目2PSK数字信号的调制与解调学生学号 42 指导教师 2012年4月21日
基于MATLAB数字信号2PSK的调制与解调 摘要：为了使数字信号在信道中有效地传播，必须使用数字基带信号的调制与解调，以使得信号与信道的特性相匹配。基于matlab实验平台实现对数字信号的2psk的调制与解调的模拟。本文详细的介绍了PSK波形的产生和仿真过程加深了我们对数字信号调制与解调的认知程度。 关键字：2PSK;调制与解调；MATLAB 引言 当今社会已经步入信息时代，在各种信息技术中，信息的传输及通信起着支撑作用。而对于信息的传输，数字通信已经成为重要的手段。因此，数字信号的调制就显得非常重要。 调制分为基带调制和带通调制。不过一般狭义的理解调制为带通调制。带通调制通常需要一个正弦波作为载波，把基带信号调制到这个载波上，使这个载波的一个或者几个参量上载有基带数字信号的信息，并且还要使已调信号的频谱倒置适合在给定的带通信道中传输。特别是在无线电通信中，调制是必不可少的，因为要使信号能以电磁波的方式发送出去，信号所占用的频带位置必须足够高，并且信号所占用的频带宽度不能超过天线的的通频带，所以基带信号的频谱必须用一个频率很高的载波调制，使期带信号搬移到足够高的频率上，才能够通过天线发送出去。 主要通过对它们的三个参数进行调制，振幅，角频率，和相位。使这三个参量都按时间变化。所以基带的数字信号调制主要有三种方式：FSK，PSK，ASK。在这三种调制的基础上为了得到更高的效果也出现了很多其它的调制方式，如：DPSK，MASK，MFSK，MPSK，APK。它们其中有的一些是将基本的调制方式用在多进制上或者引入了一些新的方式来解决基本调制的一些问题如相位模糊和无法提取位定时信号，另外一些由是组合多种基本的调制方式来达到更好的效果。 基带信号的调制主要分为线性调制和非线性调制，线性调制是指已调信号的频谱结构与原基带信号的频谱结构基本相同，只是占用的频率位置搬移了。而非线性调制则是指它们的结构完全不同不仅仅是频谱搬移，在接收方会出现很多新的频谱分量。在三种基本的调制中，ASK 属于线性调制，而FSK和PSK属于非线性调制。已调信号会在接收方通过各种方式通过解调得到，但是由于噪声和码间串扰，总会有一定的失真。所以人们总是在寻找不同的接收方式来降低误码率，其中的接收方式主要有相干接收和非相干接收。在接收方通过载波的相位信号去检测信号的方法称为相干检测，反之若不利用就称为非相干检测，而对于一些特别的调制有特别的解调方式，如过零检测法。 系统的性能好坏取决于传输信号的误码率，而误码率不仅仅与信道、接收方法有关还和发送端采用的调制方式有很大的关系。我们研究的ASK，FSK，PSK等就主要是发送方的调制方式。
东北大学通信信号考研经验 东北大学2012 通信与信息系统复试线332，统招27人，32人达复试线，31 人参加复试，1 人调剂；2011 复试线375，统招17 人，每年排名后13 名的第二年需要去秦皇岛。我考研只花了5-6 个月的时间，所以，只要你能坚持下来，就能成功，东大还是相当公平的，对普通的学校没有歧视，面试拉不开分。通信与信息系统、信号与信息处理、电子与通信工程初试都考信号与系统，考的很简单，参考书目是郑君里的第二版信号与系统，严格按照考试大纲复习，大纲上没有的肯定不考，课后习题一定多做，有的比较难的就别做了，信号考的还是比较简单，反复做真题、课后习题，有时间还可以做做吴大正的课后习题，2012就考到一道原题，15分，S域变化中的电路模型必须记住，一般考的是串联型的，含受控源的电路也要掌握，2012就考到一题。总之，做熟真题、课后习题，就OK！通信与信息系统、电子与通信工程，复试都考通信原理（国防工业第六版樊昌信）和高频电子线路（张肃文第三版）,电路与系统可选考通原和高频。通信原理有个大纲，是按照第五版教材编写的，通原的课后习题和真题一定得做透，2012考了四道大题，每题15分，全是计算题；高频考的几乎都是简答题，2012考了7道题，有2道计算，主要是背笔记和06-07的题，我这试卷题前的页码是对应答案的页码。2012和2011考的很多都一样，所以，2012和2011的题大家一定得把背下来。 2012东北大学通信与信息系统复试面试回忆 东北大学信息学院听说只有双控有英语听力，据说是用笔记本放的，其余专业貌似对英语要求不严，自我介绍都直接用中文，不过具体情况大家需要自己去了解。通信2011、2012面试自我介绍都用的是中文，不过还是建议大家准备份英文介绍背熟，可能明年就变了呢。面试时是五个老师，分2组，分别是雷为民和沙毅老师主持，一般按排名先后进去，上午全部可以结束。进去了首先是中文自我介绍，然后问了以下几个问题：1、信源编码与信道编码的区别；2、电视线为什么比电话线粗？（PS：电视线用的是同轴电缆，电话线是普通的平行导线，大家可以想到香农公式，答案就是：同轴电缆噪声小，带宽大）；3、二进制文件与文本文件的区别？（PS：我说自己编过一千多行的程序，老师就问我这个问题了）；4、信号与系统的区别？（PS：老师问我除了初试复试考的课外，什么课学的比较好，因为我是电子专业的，说的课程都与通信没什么关系，老师就说问我信号与系统吧）；5、英文测试就问了我三个通信相关的简称，我只答对了一个，CDMA，其余的没听过，也就不知道了；6、同步通信与异步通信的区别？7、TCP/IP协议有哪四层？8、结构体与共用体的区别？8、除了初试和复试考的专业课，你认为哪些你学的比较好？差不多就这些问题，还有几个记不得了，最后还问我大学阶段有没当过学生干部，是不是党员，主考官还问下了后面的老师我的成绩怎么样，他好打分。面试拉不开分，关键在于笔试。很多问题答不出来正常。大家要带着所有的证书，然后复印一份装订成册留给老师。
信息对抗大作业
一、实验目的。 使用 MATLAB构成一个加性高斯白噪声情况下的2psk 调制解系统，仿真分析使用信道编 码纠错和不使用信道编码时，不同信道噪声比情况下的系统误码率。 二、实验原理。 数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性 而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波 进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变 换为数字带通信号的过程称为数字调制。 数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成 是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离 散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的 相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。 图 1相应的信号波形的示例 101 数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达 到零值，同时达到负最大值，它们应处于" 同相 " 状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不 相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为" 反相 " 。一般把信号振荡一次（一周）作为360 度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180 度，也就是反相。当传输数字信号时， "1" 码控制发 0 度相位， "0" 码控制发 180 度相位。载波的初始相位就 有了移动，也就带上了信息。 相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK 中，通常用初始相位0 和π分别表示二进制“1”和“ 0”。因此， 2PSK信号的时域表达式为 (t)=Acos t+) 其中，表示第 n 个符号的绝对相位： = 因此，上式可以改写为
新疆师范大学 实验报告 2020年4月20日课程名称通信原理实验项目实验三：抽样定理实验物理与电子工程学院电子17-5 姓名赵广宇 同组实验者指导教师 一、实验目的 了解抽样定理在通信系统中的重要性。 掌握自然抽样及平顶抽样的实现方法。 理解低通采样定理的原理。 理解实际的抽样系统。 理解低通滤波器的幅频特性对抽样信号恢复的影响。 理解低通滤波器的相频特性对抽样信号恢复的影响。 理解带通采样定理的原理。 二、实验器材 主控&信号源 3号信源编译模块 示波器 三、实验原理 2、实验框图说明
抽样信号由抽样电路产生。将输入的被抽样信号与抽样脉冲相乘就可以得到自然抽样信号，自然抽样的信号经过保持电路得到平顶抽样信号。平顶抽样和自然抽样信号是通过开关S1切换输出的。 抽样信号的恢复是将抽样信号经过低通滤波器，即可得到恢复的信号。这里滤波器可以选用抗混叠滤波器（8阶3.4kHz的巴特沃斯低通滤波器）或FPGA数字滤波器（有FIR、IIR两种）。反sinc滤波器不是用来恢复抽样信号的，而是用来应对孔径失真现象。 要注意，这里的数字滤波器是借用的信源编译码部分的端口。在做本实验时与信源编译码的内容没有联系。 四、实验步骤 实验项目一抽样信号观测及抽样定理验证
基带信号+抽样脉冲输出 模拟滤波器恢复出的信号 数字滤波器恢复出的基带信号
五．心得与体会 1.通过本次实验进一步了解了抽样定理的内容 2.通过本次实验将理论与实践联系在了一起，不仅提高了动手实践能力，更加深了对课程的理解 3.通过实验现象可以更加深入的认识到，数字滤波器比模拟滤波器的恢复波形能力要强. 教师签字
通信原理张会生课后习 题答案 Document serial number【KKGB-LBS98YT-BS8CB-BSUT-BST108】
思考题 1-1 什么是通信常见的通信方式有哪些 1-2 通信系统是如何分类的 1-3 何谓数字通信数字通信的优缺点是什么 1-4 试画出模拟通信系统的模型，并简要说明各部分的作用。 1-5 试画出数字通信系统的一般模型，并简要说明各部分的作用。 1-6 衡量通信系统的主要性能指标是什么对于数字通信具体用什么来表述 1-7 何谓码元速率何谓信息速率它们之间的关系如何 习题 1-1 设英文字母E出现的概率=，X出现的概率为＝，试求E和X的信息量各为多少 1-2 某信源的符号集由A、B、C、D、E、F组成，设每个符号独立出现，其概率分别为1/4、1/4、1/16、 1/8、1/16、1/4，试求该信息源输出符号的平均信息量。 1-3 设一数字传输系统传送二进制信号，码元速率RB2=2400B，试求该系统的信息速率Rb2=若该系统改为传送16进制信号，码元速率不变，则此时的系统信息速率为多少 1-4 已知某数字传输系统传送八进制信号，信息速率为3600b/s，试问码元速率应为多少 1-5 已知二进制信号的传输速率为4800b/s，试问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少（码元速率不变） 1-6 已知某系统的码元速率为3600kB，接收端在l小时内共收到1296个错误码元，试求系统的误码率= 1-7 已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s，接收端在小时内共收到216个错误码元，试计算该系统= l-8 在强干扰环境下，某电台在5分钟内共接收到正确信息量为355Mb，假定系统信息速率为1200kb/s。（l）试问系统误信率= （2）若具体指出系统所传数字信号为四进制信号，值是否改变为什么 （3）若假定信号为四进制信号，系统传输速率为1200kB，则＝
计算机与信息工程学院实验报告 一、实验目的 1.掌握绝对码、相对码概念及它们之间的变换关系。 2.掌握用键控法产生2FSK信号的方法。 3.掌握2FSK过零检测解调原理。 4.了解2FSK信号的频谱与数字基带信号频谱之间的关系。 二、实验仪器或设备 1.通信原理教学实验系统 TX-6（武汉华科胜达电子有限公司 2011.10） 2.LDS20410示波器（江苏绿扬电子仪器集团有限公司 2011.4.1） 三、总体设计 3.1数字调制 3.1.1实验内容： 1、用示波器观察绝对码波形、相对码波形。 2、用示波器观察2FSK信号波形。 3、用频谱仪观察数字基带信号频谱及2FSK信号的频谱。 3.1.2基本原理： 本实验用到数字信源模块和数字调制模块。信源模块向调制模块提供数字基带信号（NRZ码）和位同步信号BS（已在实验电路板上连通，不必手工接线）。调制模块将输入的绝对码AK（NRZ码）变为相对码BK、用键控法产生2FSK信号。调制模块内部只用+5V电压。 数字调制单元的原理方框图如图1-1所示。 图1-1 数字调制方框图 本单元有以下测试点及输入输出点：
? CAR 2DPSK 信号载波测试点 ? BK 相对码测试点 ? 2FSK 2FSK 信号测试点/输出点，V P-P >0.5V 用1-1中晶体振荡器与信源共用，位于信源单元，其它各部分与电路板上主要元器件对 应关系如下： ? ÷2（A ） U8：双D 触发器74LS74 ? ÷2（B ） U9：双D 触发器74LS74 ? 滤波器A V6：三极管9013，调谐回路 ? 滤波器B V1：三极管9013，调谐回路 ? 码变换 U18：双D 触发器74LS74；U19：异或门74LS86 ? 2FSK 调制 U22：三路二选一模拟开关4053 ? 放大器 V5：三极管9013 ? 射随器 V3：三极管9013 2FSK 信号的两个载波频率分别为晶振频率的1/2和1/4，通过分频和滤波得到。 2FSK 信号（相位不连续2FSK ）可看成是AK 与AK 调制不同载频信号形成的两个2ASK 信号相加。时域表达式为 t t m t t m t S c c 21cos )(cos )()(ωω+= 式中m(t)为NRZ 码。 2FSK 信号功率谱 设码元宽度为T S ，f S =1／T S 在数值上等于码速率， 2FSK 的功率谱密度如图所示。多进制的MFSK 信号的功率谱与二进制信号功率谱类似。 本实验系统中m(t)是一个周期信号，故m(t)有离散谱，因而2FSK 也具有离散谱。 3.2 数字解调 3.2.1 实验内容 1、 用示波器观察2FSK 过零检测解调器各点波形。 3.2.2 基本原理 2FSK 信号的解调方法有：包络括检波法、相干解调法、鉴频法、过零检测法等。
第一章绪论 1.1以无线广播和电视为例，说明图1-1模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么 在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波 1.2何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么 数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的 1.3何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点 传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点： 1.抗干扰能力强； 2.传输差错可以控制； 3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理； 4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化； 5.设备便于集成化、微机化。数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低； 6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。一路模拟电话的频带为4KHZ带宽，一路数字电话约占64KHZ。 1.4数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么 数字通行系统的模型见图1-4所示。其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。1-5按调制方式，通信系统分类？ 根据传输中的信道是否经过调制，可将通信系统分为基带传输系统和带通传输系统。 1-6 按传输信号的特征，通信系统如何分类？ 按信号特征信道中传输的信号可分为模拟信号和数字信号，相应的系统分别为模拟通信系统和数字通信系统。 1-7按传输信号的复用方式，通信系统如何分类？ 频分复用，时分复用，码分复用。 1-8单工，半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？解释他们的工作方式并举例说明他们是按照消息传递的方向与时间关系分类。单工通信是指消息只能单向传输的工作方式，通信双方只有一个进行发送，另一个只能接受，如广播，遥测，无线寻呼等。半双工通信指通信双方都能进行收发信息，但是不能同时进行收发的工作方式，如使用统一载频的普通对讲机。全双工通信是指通信双方能同时进行收发消息的工作方式，如电话等。 1-9通信系统的主要性能指标是什么？ 分为并行传输和串行传输。并行传输是将代表信息的数字信号码元以组成的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输，其优势是传输速度快，无需附加设备就能实现收发双方字符同步，缺点是成本高，常用于短距离传输。串行传输是将代表信息的数字码元以串行方式一
《移动通信》课程教学大纲 一、课程名称：（移动通信原理与系统） ( 32学时） 二、先修课程：通信原理、通信网基础 三、适用专业：通信工程专业 四、课程教学目的 本课程是通信工程本科专业课。移动通信是当今通信领域发展最快、应用最广和最前沿的通信技术。移动通信的最终目标是实现任何人可以在任何地点、任何时间与其他任何人进行任何方式的通信。移动通信技术包括了组网技术、多址技术、语音编码技术、抗干扰抗衰落技术、调制解调技术、交换技术以及各种接口协议和网管等等多方面的技术。因此从某种意义上可以说，移动通信系统汇集了当今通信领域内各种先进的技术。通过本课程的学习使学生了解和掌握移动通信的基本理论，了解和掌握移动通信的发展、蜂窝移动通信系统的基本概念、移动通信的信道、移动通信系统的调制和抗干扰技术、语音编码技术、移动通信中的多址接入、移动通信网以及GSM系统、CDMA系统和3G技术以及未来无线通信的发展等。 五、课程教学基本要求 1．理解和掌握无线信道和传播、传播损耗模型； 2．掌握移动通信中的信源编码的基本概念和调制解调技术； 3．理解和掌握移动通信中的各种抗衰落抗干扰技术； 4．掌握移动通信系统的组网技术； 5．掌握GSM移动通信系统、理解GPRS系统的基本原理以及EDGE的基本原理； 6．掌握基于CDMA20001X系统、WCDMA系统和TD－SCDMA系统的基本原理和应用； 7．了解未来移动通信的发展。 六、教学内容及学时分配（不含实验） 第一章概述 1学时 第二章移动通信电波传播环境与传播预测模型 4学时内容： ●无线传播的特点以及对无线通信的影响； ●无线信道的特性，研究方法 ●无线信道的分析基础（分布，特性参数等） ●简单介绍建模技术和仿真技术基础 ●介绍常见的几种传播预测模型 ●说明应用范围和应用方法
二进制数字调制与解调系统的设计 MATLAB 及SIMULINK 建模环境简介 MATLAB 是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB 和SIMULINK 两大部分。 Simulink 是MATLAB 最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink 已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink 。 Simulink 是MATLAB 中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB 的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink 可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink 提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。 数字通信系统的基本模型 从消息传输角度看,该系统包括了两个重要交换,即消息与数字基带信号之间的交换,数字基带信号与信道信号之间的交换.通常前一种交换由发收端设备完成.而后一种交换则由调制和解调完成. 数字通信系统模型 一、2ASK 调制解调 基本原理 2ASK 是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。 其信号表达式为： ，S (t)为单极性数字基带信号。 t t S t e c ωcos )()(0 ?=
“通信原理”考试科目复习提纲 考试章节 第1章绪论 * 第2章随机过程 * 第3章信道与噪声 ** 第4章模拟调制系统 ** 第5章数字基带传输系统 *** 第6章数字频带传输系统 *** 第7章模拟信号的数字传输 *** 第8章数字信号的最佳接收 *** 第9章差错控制 ** 第10章同步原理 * （注：“*”越多，表示该章内容占比例越大） 各章大纲 第1章绪论 术语解释； 通信系统的组成和分类； 数字通信的特点； 通信方式； 信息量的概念与计算； 信息速率、码元速率、频带利用率、误码率、误信率的定义与计算。第2章随机过程 随机过程的基本概念； 随机过程的数字特征（均值、方差、相关函数）； 平稳过程的定义、各态历经性、相关函数和功率谱密度； 高斯过程的定义和性质、一维概率密度和分布函数； 窄带随机过程的表达式和统计特性（两个结论）； 正弦波加窄带高斯过程的统计特性； 高斯白噪声及其通过理想滤波器。 第3章信道 信道的定义、分类和模型； 恒参信道的特性及其对信号传输的影响； 随参信道的特性及其对信号传输的影响； 信道噪声的统计特性； 信道容量和香农公式。 第4章模拟调制系统 调制的定义、功能和分类； 线性调制（AM、DSB-SC、SSB和VSB）原理 （表示式、频谱结构、带宽、产生与解调）； 线性调制系统的抗噪声性能，门限效应； 调频（FM）、调相（PM）的基本概念； 调频信号频带宽度的计算——卡森公式；
调频信号的产生与解调方法； 预加重和去加重的概念； FM、DSB、SSB、VSB、AM的性能比较； 频分复用、复合调制和多级调制的概念。 第5章数字基带传输系统 数字基带传输系统结构及各部件作用； 基带信号波形和频谱特性； 常用传输码型的编/译、特点及应用场合； 码间串扰和奈奎斯特第一准则； 第Ⅰ类和第Ⅳ类部分响应系统； 无码间串扰基带系统的抗噪声性能； 眼图和均衡的概念。 第6章数字带通传输系统 二进制数字调制原理和调制解调器； 2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK信号的表示式和时域波形； 2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK信号的频谱特性和传输带宽； 2ASK、2FSK、2PSK和2DPSK系统的抗噪声性能； 二进制数字调制系统的性能比较； 多进制数字调制的基本概念； 4PSK、4DPSK信号的相位关系和时间波形； 4PSK、4DPSK信号的调制解调器。 QAM的星座图调制与解调原理、频带利用率； MSK的主要特点、附加相位轨迹、调制与解调原理； 第7章模拟信号的数字传输 抽样定理； 自然抽样和平顶抽样； 均匀量化和非均匀量化的特点； PCM原理，A律13折线编码/译码和量化误差； ΔM原理，不过载条件和编码范围； 编码信号的比特率和传输带宽； PCM、ΔM系统的抗噪声性能； PCM与ΔM的比较； 时分复用和多路数字电话系统原理。 第8章数字信号的最佳接收 最佳接收准则； 二进制确知信号的最佳接收，相关系数 与误码率及最佳信号形式的关系； 匹配滤波器的传输函数、单位冲激响应和输出信号； 最佳抽判时刻和最大输出信噪比； 匹配滤波器和相关器的等效关系； 实际接收机与最佳接收机的性能比较； 基带传输系统的最佳化。 第9章差错控制编码 差错控制方式及其特点； 最小码距与纠检错能力；
移动通信原理与系统习题答案 1.1移动通信特点简介: 回答:①移动通信使用无线电波进行信息传输；(2)移动通信工作在强干扰环境下；(3)通信能力有限；(4)通信系统复杂； ⑤对移动台要求高 1.2移动台受到什么干扰？哪些干扰是蜂窝系统特有的？ 回答:①互调干扰；(2)邻信道干扰；(3)同频干扰；(蜂窝系统特有)④多址干扰 1.3简要描述蜂窝移动通信的发展历史，并解释各代移动通信系统的特点 a:第一代(1G)主要以模拟蜂窝网络为特征，这些网络在20世纪80年代末和80年代初就已在市场上销售其中最具代表性的是北美的AMPS(高级移动电话系统)、欧洲的TACS(全接入通信系统)、北欧的NMT和日本的HCMTS系统等。 从技术特性的角度来看，1G专注于解决两个动态的最基本用户，即双动态，并充分考虑了双通道动态。主要措施是利用FDMA实现用户的动态寻址功能，通过蜂窝网络结构和频率规划实现载频复用，从而扩大服务覆盖范围，满足用户日益增长的需求。在信道动态特性的匹配中，适当采用性能优良的模拟调频方法，并采用基站双空间分集方法来抵抗空间选择性衰落。 第二代(2G)主要以数字化为特征，并构成数字蜂窝移动通信系统，
该系统在XXXX早期正式投入商业使用。其中，最具代表性的是欧洲的时分多址(TDMA)GSM(GSM最初指的是集团专用移动，1989年后改为全球移动通信系统)，北美的码分多址(CDMA) IS-95两大系统，以及日本的PDC系统等 在技术特性上以数字化为基础，考虑了频道和用户的双重动态特性以及相应的匹配措施主要实施措施是:采用时分多址(GSM)和码分多址(IS-95)实现用户动态寻址功能，采用数字蜂窝网络结构和频率(相位)规划实现载频(相位)复用，从而扩大覆盖服务范围，满足日益增长的用户需求为匹配信道动态特性，采取了以下一系列措施: (1)采用抗干扰性能优良的数字调制:GMSK(GSM)、QPSK(IS-95)、抗干扰性能优良的纠错码:卷积码(GSM、IS-95)、级联码(GSM)； (2)采用功率控制技术来抵抗慢衰落和远近效应，这对于码分多址模式下的IS-95尤为重要；(3)自适应均衡和瑞克接收机用于抵抗频率选择性衰落和多径干扰； (4)采用信道交织编码，如帧间交织和块交织(IS-95)来抵抗时间选择性衰落第三代(3G)的主要特征是多媒体服务。它在本世纪初刚刚投入商业运营。其中最具代表性的是北美的CDMA2000、欧洲和日本的WCDMA和我国提出的TD-SCDMA，此外还有欧洲的DECT和北美的UMC-136。 技术上，3G基于2G系统自适应信道和用户的双重动态特性引入服务动态，即在3G系统中，用户服务可以是单一的语音、数据、图像或多媒体服务，用户选择服务是随机的。这是第三种动态的引入，它
数字信号载波调制实验指导书 数字信号载波调制实验 一、实验目的 1、运用MATLAB 软件工具仿真数字信号的载波传输．研究数字信号载波调制ASK 、FSK 、PSK 在不同调制参数下的信号变化及频谱。 2，研究频移键控的两种解调方式；相干解调与非相干解调。 3、了解高斯白噪声方差对系统的影响。 4、了解伪随机序列的产生，扰码及解扰工作原理。 二、实验原理 数字信号载波调制有三种基本的调制方式：幅度键控（ASK ），频移键控（FSK ）和相移键控（PSK ）。它们分别是用数字基带信号控制高频载波的参数如振幅、频率和相位，得到数字带通信号。在接收端运用相干或非相干解调方式，进行解调，还原为原数字基带信号。 在幅度键控中，载波幅度是随着调制信号而变化的。最简单的形式是载波在 二进制调制信号1或0的控制下通或断，这种二进制幅度键控方式称为通—断键控（00K ）。二进制幅度键控信号的频谱宽度是二进制基带信号的两倍。 在二进制频移键控中，载波频率随着调制信号1或0而变，1对应于载波频率f 1，0对应于载波频率f 2，二进制频移键控己调信号可以看作是两个不同载频的幅度键控已调信号之和。它的频带宽度是两倍基带信号带宽（B ）与21||f f -之和。 在二进制相移键控中，载波的相位随调制信号1或0而改变，通常用相位0°和180°来分别表示1或0，二进制相移键控的功率谱与通一断键控的相同，只是少了一个离散的载频分量。 m 序列是最常用的一种伪随机序列，是由带线性反馈的移位寄存器所产生的序列。它具有最长周期。由n 级移位寄存器产生的m 序列，其周期为21,n m -序列有很强的规律性及其伪随机性。因此，在通信工程上得到广泛应用，在本实验中用于扰码和解扰。 扰码原理是以线性反馈移位寄存器理论作为基础的。在数字基带信号传输中，将二进制数字信息先作“随机化”处理，变为伪随机序列，从而限制连“0”
通信原理期末考试试题及答案 一、填空题（总分24，共12小题，每空1分） 1、数字通信系统的有效性用 传输频带利用率 衡量，可靠性用 差错率 衡量。 2、模拟信号是指信号的参量可 连续 取值的信号，数字信号是指信号的参量可 离散 取值的信号。 3、广义平均随机过程的数学期望、方差与 时间 无关，自相关函数只与时间间隔有关。 4、一个均值为零方差为2n σ的窄带平稳高斯过程，其包络的一维分布服从瑞利分布，相位的一维分布服从均匀分布。 5、当无信号时，加性噪声是否存在？ 是 乘性噪声是否存在？ 否 。 6、信道容量是指： 信道传输信息的速率的最大值 ，香农公式可表示为：)1(log 2N S B C +=。 7、设调制信号为f （t ）载波为t c ωcos ，则抑制载波双边带调幅信号的时域表达式为 t t f c ωcos )(，频域表达式为)]()([2 1c c F F ωωωω-++。 8、对最高频率为f H 的调制信号m （t ）分别进行AM 、DSB 、SSB 调制，相应已调信号的带宽分别为 2f H 、 2f H 、 f H 。 9、设系统带宽为W ，则该系统无码间干扰时最高传码率为 2W 波特。 10、PSK 是用码元载波的相位来传输信息，DSP 是用前后码元载波的 相位差 来传输信息，它可克服PSK 的相位模糊缺点。 11、在数字通信中，产生误码的因素有两个：一是由传输特性不良引起的 码间串扰，二是传输中叠加的 加性噪声 。 12、非均匀量化的对数压缩特性采用折线近似时，A 律对数压缩特性采用 13 折线近似，μ
律对数压缩特性采用15 折线近似。 二、填空题 1、模拟通信系统中，可靠性最好的是（FM），有效性最好的是（SSB）。 2、在FM通信系统中，采用预加重和去加重技术的目的是（提高解调器输出信噪比）。 3、时分复用的话路数越多，信息速率（越大）。 4、在2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK通信系统中，可靠性最好的是（2PSK），有效性最好的是（2ASK、2PSK） 5、均匀量化器的量化信噪比与编码位数的关系是（编码位数增加1位，量化信噪比增大6dB），非均匀量化器可以提高（小）信号的量化信噪比。 (式9.4.10) 信号量噪比：（S/N）dB=20lgM=20lg2N (N为编码位数) 编码位数增加一位，（S/N）dB=20lgM=20lg2（N+1）-20lg2N=20lg2=6dB 6、改善FM系统抗噪声性能的有效措施是（采用预加重技术和去加重技术） 7、若信息速率为Wbit/s,则2PSK、4PSK信号的谱零点带宽分别为（）和（）Hz PSK信号为双极性不归零码，对基带信号RB=1/Ts=fs=Rb/log2M, B=fs= Rb/log2M 对调制信号：带宽为B调=2B=2 Rb/log2M=2W/ log2M
移动通信原理与系统 第1章概论 1.（了解）4G网络应该是一个无缝连接的网络，也就是说各种无线和有线网络都能以IP协议为基础连接到IP核心网。当然为了与传统的网络互连则需要用网关建立网络的互联，所以将来的4G网络将是一个复杂的多协议的网络。 2.所谓移动通信，是指通信双方或至少有一方处于运动中进行信息交换的通信方式。 移动通信系统包括无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信等。无线通信是移动通信的基础。 3.移动通信主要的干扰有：互调干扰、邻道干扰、同频干扰。（以下为了解） 1）互调干扰。指两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生与有用信号频率相近的组合频率，从而对通信系统构成干扰。 2）邻道干扰。指相邻或邻近的信道（或频道）之间的干扰，是由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰。 3）同频干扰。指相同载频电台之间的干扰。 4.按照通话的状态和频率的使用方法，可以将移动通信的工作方式分成：单工通信、双工通信、半双工通信。 第2章移动通信电波传播与传播预测模型 1.移动通信的信道是基站天线、移动用户天线和两副天线之间的传播路径。 对移动无线电波传播特性的研究就是对移动信道特性的研究。 移动信道的基本特性是衰落特性。 2.阴影衰落：由于传播环境中的地形起伏、建筑物及其他障碍物对电磁波的遮蔽所引起的衰落。 多径衰落：无线电波呢在传播路径上受到周围环境中地形地物的作用而产生的反射、绕射和散射，使其到达接收机时是从多条路径传来的多个信号的叠加，这种多径传播多引起的信号在接收端幅度、相位和到达时间的随机变化将导致严重的衰落。 无线信道分为大尺度传播模型和小尺度传播模型。大尺度模型主要是用于描述发射机与接收机之间的长距离（几百或几千米）上信号强度的变化。小尺度衰落模型用于描述短距离（几个波长）或短时间（秒级）内信号强度的快速变化。 3.在自由空间中，设发射点处地发射功率为P t，以球面波辐射；设接收的功率为P r，则 P r=（A r/4πd2）P t G t 式中，A r=λ2G r/4π，λ为工作波长，G t、G r分别表示发射天线和接收天线增益，d为发射天线和接收天线间的距离。 4.极化是指电磁波在传播的过程中，其电场矢量的方向和幅度随时间变化的状态。 电磁波的极化可分为线极化、圆极化和椭圆极化。 线极化存在两种特殊的情况：电场方向平行于地面的水平极化和垂直于地面的垂直极化。在移动通信中常用垂直极化天线。 5.极化失配：接收天线的极化方式只有同被接收的电磁波的极化形式一致时，才能有效地接收到信号，否则将使接收信号质量变坏，甚至完全收不到信号。 6.阴影衰落又称慢衰落，其特点是衰落与无线电传播地形和地理的分布、高度有关。 7.多径衰落属于小尺度衰落，其基本特性表现在信号的幅度衰落和时延扩展。 8.多普勒频移：f d=（v/λ）cosα，式中v为移动速度；λ为波长；α为入射波与移动台方向之间的夹角；v/λ=f m为最大多普勒频移。
一matlab常用函数 1、特殊变量与常数 ans 计算结果的变量名computer 确定运行的计算机eps 浮点相对精 度Inf 无穷大I 虚数单位inputname 输入参数名NaN 非 数nargin 输入参数个数nargout 输出参数的数目pi 圆周 率nargoutchk 有效的输出参数数目realmax 最大正浮点数realmin 最小正浮点数varargin 实际输入的参量varargout 实际返回的参量操作符与特殊字符+ 加- 减* 矩阵乘法 .* 数组乘（对应元素相乘）^ 矩阵幂 .^ 数组幂（各个元素求幂）\ 左除或反斜杠/ 右除或斜面杠 ./ 数组除（对应元素除）kron Kronecker张量积: 冒号() 圆括[] 方括 . 小数点 .. 父目录 ... 继续, 逗号（分割多条命令）; 分号（禁止结果显示）% 注释! 感叹号' 转置或引用= 赋值== 相等<> 不等 于& 逻辑与| 逻辑或~ 逻辑非xor 逻辑异或 2、基本数学函数 abs 绝对值和复数模长acos,acodh 反余弦，反双曲余弦acot,acoth 反余切，反双曲余切acsc,acsch 反余割，反双曲余割angle 相角asec,asech 反正割，反双曲正割secant 正切asin,asinh 反正弦，反双曲正 弦atan,atanh 反正切，双曲正切tangent 正切atan2 四象限反正 切ceil 向着无穷大舍入complex 建立一个复数conj 复数配 对cos,cosh 余弦，双曲余弦csc,csch 余切，双曲余切cot,coth 余切，双曲余切exp 指数fix 朝0方向取整floor 朝负无穷取整*** 最大公因数imag 复数值的虚部lcm 最小公倍数log 自然对数log2 以2为底的对数log10 常用对数mod 有符号的求余nchoosek 二项式系数和全部组合数real 复数的实部rem 相除后求余round 取整为最近的整数sec,sech 正割，双曲正割sign 符号数sin,sinh 正弦，双曲正弦sqrt 平方根tan,tanh 正切，双曲正切 3、基本矩阵和矩阵操作 blkding 从输入参量建立块对角矩阵eye 单位矩阵linespace 产生线性间隔的向量logspace 产生对数间隔的向量numel 元素个数ones 产生全为1的数组rand 均匀颁随机数和数组randn 正态分布随机数和数组zeros 建立一个全0矩阵colon) 等间隔向量cat 连接数组diag 对角矩阵和矩阵对角线fliplr 从左自右翻转矩阵flipud 从上到下翻转矩阵repmat 复制一个数组reshape 改造矩阵roy90 矩阵翻转90度tril 矩阵的下三角triu 矩阵的上三角dot 向量点集cross 向量叉 集ismember 检测一个集合的元素intersect 向量的交 集setxor 向量异或集setdiff 向是的差集union 向量的并集数值分析和傅立叶变换cumprod 累积cumsum 累 加cumtrapz 累计梯形法计算数值微分factor 质因子inpolygon 删除多边形区域内的点max 最大值mean 数组的均 值mediam 中值min 最小值perms 所有可能的转 换polyarea 多边形区域primes 生成质数列表prod 数组元素的乘积rectint 矩形交集区域sort 按升序排列矩阵元 素sortrows 按升序排列行std 标准偏差sum 求
一、是非题 1、在单边带信号中插入强载波，可用包络检波法解调出基带信号。（对） 2、对于调频信号，也可以用其上边带或下边带传输信息。（错） 3、不管m(t)是什么信号，在m(t)cosωct的频谱中都没有离散谱fc.（错） 4、在数字通信中，若无码间串扰，则误码率为0。（错） 5、若宽带调频信号的基带信号最高频率增大一倍，则调频信号带宽也增大一倍。（错） 6、单极性数字信号的连0码时间越长，要求位同步器的同步保持时间也越长。（对） 7、只要无误码，则PCM接收机输出模拟信号中就无噪声（错）‘ 8、数字基带系统的频带利用率不可能大于2bit/(s.Hz)(错) 9、在频带利用率方面QPSK通信系统优于2PSK通信系统（对） 二、填空题 1、模拟通信系统中，可靠性最好的是（FM），有效性最好的是（SSB）。 2、在FM通信系统中，采用预加重和去加重技术的目的是（提高解调器输出信噪比）。 3、时分复用的话路数越多，信息速率（越大）。 4、在2ASK、2FSK、2PSK、2DPSK通信系统中，可靠性最好的是（2PSK），有效性最好的是（2ASK、2PSK） 5、均匀量化器的量化信噪比与编码位数的关系是（编码位数增加1位，量化信噪比增大 6dB），非均匀量化器可以提高（小）信号的量化信噪比。 (式9.4.10) 信号量噪比：（S/N）dB=20lg M=20lg2N (N为编码位数) 编码位数增加一位，（S/N）dB=20lg M=20lg2（N+1）-20lg2N=20lg2=6dB 6、改善FM系统抗噪声性能的有效措施是（采用预加重技术和去加重技术） 7、若信息速率为Wbit/s,则2PSK、4PSK信号的谱零点带宽分别为（）和（）Hz PSK信号为双极性不归零码，对基带信号R B=1/Ts=fs=R b/log2M, B=fs= R b/log2M 对调制信号：带宽为B调=2B=2 R b/log2M=2W/ log2M 对2PSK：带宽为：2W 对4PSK：带宽为：2W/ log2M =2W/2=W 8、设基带系统使用了五抽头的预置式自动均衡器，则此系统冲激响应的抽样值等于0的个数最少为（4），不等于0的个数最少为（1） 8、通过眼图，可以观察到（码间串扰）和（噪声）的大小 9、调频信号20cos(2*108π+8cos400πt)的最大频偏为（1600）Hz，带宽为（3600）Hz P1 05：m f为最大相位偏移，由调频信号可知其最大相位偏移为8，m f=8, 调制信号的频率：f m=400π/2π=200 所以最在频偏Δf=m f×f m=8200=1600. B=2（m f+1）f m=3600Hz 10、当无信号时，加性噪声是否存在？（存在），乘性噪声是否还存在？（不存在） 11、设基带信号的最高频率为3.4kHz的语音信号，则AM信号带宽为（6.8kHz），SSB信号带宽为（3.4kHz），DSB信号带宽为（6.8kHz）。 12、设信息速率为1.2kbit/s，则2ASK信号和4DPSK信号的频谱过零点带宽分别为（）和（）。 PSK信号为双极性不归零码，对基带信号R B=1/Ts=fs=R b/log2M, B=fs= R b/log2M 对调制信号：带宽为B调=2B=2 R b/log2M=2W/ log2M 对2PSK：带宽为：2W 对4PSK：带宽为：2W/ log2M =2W/2=W
重庆邮电大学2016年硕士研究生入学 《《信号与系统》与《通信原理》（801）》考试大纲 命题方式招生单位自命题科目类别初试 满分150 考试性质 考试方式和考试时间 试卷结构 信号与系统：1、选择题；2、简答题；3、判断题；4. 填空题；5. 分析计算题；6.作图题；7. 综合题；通信原理：1.选择题；2.填空题；3.简答题；4.综合分析（计算）题； 考试内容和要求 信号与系统（60%）+通信原理（40%） 《信号与系统》考试大纲 一、考试基本要求 考试范围限于确定性信号（非随机性信号）经线性非时变系统传输与处理的基本理论及基本分析方法。测试主要分两个方面：一是基本理论。测试考生对基本理论掌握的深度与熟练程度；二是应用信号与系统的基本理论分析问题和解决问题的能力。要求熟练掌握连续时间系统、离散时间系统的时域分析法和信号与系统的付氏变换、拉氏变换、Z变换以及动态方程的建立。 二、考试内容 （一）信号与系统的基本概念 信号的基本概念及其分类，信号的表示方法，典型连续信号及其性质，典型离散信号及性质，信号的基本运算，信号的分解；系统的基本概念及其分类，线性系统、非线性系统，时变系统、非时变系统，因果系统、非因果系统的系统性质判定以及对应的性质，连续系统与离散系统的数学模型，离散系统数学模型的建立，连续系统的时域模拟。 （二）连续系统的时域卷积分析法 LTI连续系统的时域经典分析法。 冲激响应、阶跃响应及其与冲激响应的关系；任意波形信号的时域分解与卷积积分的定义，卷积积分的图解法和阶跃函数法、求解卷积的运算性质，LTI连续系统零状态响应的卷积分析法，运用杜阿密尔积分求解系统的零状态响应。 LTI离散系统的时域经典分析法。 单位序列响应、阶跃响应及其与单位序列响应的关系；任意波形离散信号的时域分解与积卷和的定义，卷积和的图解法、时限序列卷积和的不进位乘法和算式法求解、卷积和的运算性质，LTI离散系统零状态响应的卷积和分析法。 （三）信号的频谱分析与傅里叶变换分析法 周期信号表为傅里叶级数，傅里叶级数的性质，周期信号的频谱及其特点，周期信号的功率谱。 非周期信号的傅里叶变换，频谱密度及其特点，典型信号的傅里叶变换，傅里叶变换的性质，周期信号