通信原理大作业

通信原理大作业班级：021215学号：姓名：一. 第四代移动通信技术综述（4G网络综述）第四代移动通信技术的概念可称为宽带接入和分布网络，具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力。

它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。

第四代移动通信标准比第三代标准具有更多的功能。

第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时，数据采集、远程控制等综合功能。

此外，对全速移动用户能提供150 Mb／s的高质量影像服务，将首次实现三维图像的高质量传输。

他包括广带无线固定接入、广带无线局域网、移动广带系统和互操作的广播网络（基于地面和卫星系统）。

其广带无线局域网（WLAN）能与B-ISDN和ATM兼容，实现广带多媒体通信，形成综合广带通信网（IBCN），他还能提供信息之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。

一4G主要技术要求1. 通信速度提高，数据率超过UMTS，上网速率从2 Mb／s提高到100 Mb ／s。

2. 以移动数据为主面向Internet大范围覆盖高速移动通信网络，改变了以传统移动电话业务为主设计移动通信网络的设计观念。

3. 采用多天线或分布天线的系统结构及终端形式，支持手机互助功能，采用可穿戴无线电，可下载无线电等新技术。

4. 发射功率比现有移动通信系统降低10～100倍，能够较好地解决电磁干扰问题。

5. 支持更为丰富的移动通信业务，包括高分辨率实时图像业务、会议电视虚拟现实业务等，使用户在任何地方可以获得任何所需的信息服务，且服务质量得到保证。

第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入IP系统。

二、4G的主要特点1. 通信速度更快由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信给人印象最深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。

通信原理作业题参考答案(1-5套)作业题一答案一、填空题（共20题，每题2分）1．k F(w)2. 同频同相3. 500/w π4. 纠错，信道5. 封闭，循环6. 抽样点无码间串扰7. 使信号在带通信道中传输8. 信息码元和监督码元之间的约束方式9. 偶，010. ()cos f t wt -二、选择题（共20题，每题2分）ABAAD ，AACAC三、简答题（共4题，每题5分）1.参考教材297页最后1段和298页全部和299页第1段。

2.参考教材115页倒数第2和3段。

3.参考教材176页第1段。

4.参考教材9页公式(1-10)和(1-11)。

四、解答题（共四题，每题10分）1.平均信息量4222221()()log ()(3/8)log 3/8(1/4)log 1/4(1/4)log 1/4(1/8)log 1/8i i i H x P x P x ==-=----∑信息量15()H H x =⨯2.参考教材154页例5-43.参考教材231页图7-6。

4.参考教材176页图6-1。

作业题二答案一、填空题（共20题，每题2分）1. 0()jw t kF W e -2. 0，相同3. 900/π4. 前向纠错，检错重发，混合纠错5. 封闭性，循环性6. 高斯过程7. 提高数字通信的可靠性8. PM m K A ，max m f f ∆9. 功率谱，能量谱10. sin wt二、选择题（共20题，每题2分）BBDCADBCAA三、简答题（共4题，每题5分）1.参考教材213页倒数第3段。

2.首先求其最小码距为3，再根据教材302和303页的公式(9-3)(9-4)(9-5)直接计算即可。

3.移位寄存器级数、线性反馈逻辑和寄存器初始状态。

4.参考教材77页图3-26，以及公式(3-41)和公式(3-44)。

四、解答题（共四题，每题10分）1. 参考教材309页例9-3，210页例9-4。

把例子中的d(x)和g(x)分别替换为3()1d x x x =++,3()1g x x x =++即可。

《通信原理》大作业设计题目：信道失真码的调制解调一、幅频失真与相频失真1.实验要求：利用MATLAB 仿真失真波形。

2.原理简述恒参信道的主要传输特性通常可以用其幅频率特性和相频特性来描述。

无失真传输要求振幅特性与频率无关，其传输群时延与频率无关，等于常数。

然而实际的信道往往都不能满足这些要求。

所以会产生以下两种失真：①幅度失真：是指信号中不同频率的分量分别受到信道不同的衰减。

它对摹拟信道影响较大，导致信号波形畸变，输出信噪比下降。

②相位失真是指信号中不同频率分量分别受到信道不同的时延，它对数字通信影响大，会引起严重的码间干扰，造成误码。

假定一信号为y=sint+sin(3t)，经过某对角频率为1 的正弦分量增益为1，而对角频率为3 的正弦分量增益为0.5 的系统，则输出信号为y=sint+0.5sin3t ，即可摹拟幅度失真。

经过某对角频率为3 的正弦分量相移是π ，对其他参数无影响的系统，输出为y=sint+sin(3t+π ) ，即可摹拟相频失真。

3.波形仿真(1) 原始信号(2)幅度失真信号= +(3)相位失真信号= + +4.结论若信道的振幅-频率特性不理想，则信号发生的失真称为频率失真。

信号的频率失真会使信号的波形产生畸变，可能引起相邻码元波形之间发送部份重叠，造成码间串扰。

信道的相位特性不理想将使信号产生相位失真，它也会引起码间串扰，使误码率增大。

二、HDB3码的编码和解码1.实验要求掌握HDB3 码的编码规则，并利用MATLAB 仿真HDB3 码的编码和译码。

2.原理简述三阶高密度双极性码 (简称：HDB3 码) 是一种合用于基带传输的编码方式，它是为了克服AMI 码的缺点而浮现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。

编码规则:(1) 先将消息代码变换成AMI 码，若AMI 码中连0 的个数小于4,此时的AMI 码就是HDB3 码;(2) 若AMI 码中连0 的个数大于3,则将每4 个连0 小段的第4 个0 变换成与前一个非0 符号(+1 或者-1)同极性的符号,用表示(+1+,-1-);(3) 为了不破坏极性交替反转，当相邻符号之间有偶数个非0 符号时，再将该小段的第1 个0 变换成＋B 或者-B,符号的极性与前一非零符号的相反，并让后面的非零符号从符号开始再交替变化。

现代通信原理课程作业——模拟毕业设计1. 防盗与恒温系统的设计与制作2. AT89S52单片机实验系统的开发与应用3. 基于单片机的电子式转速里程表的设计4. 基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统5. 公交车汉字显示系统6. 基于单片机的智能火灾报警系统7. 直线电机方式的地铁模拟地铁系统制作8. 稳压电源的设计与制作9. 线性直流稳压电源的设计10. 基于CPLD的步进电机控制器11. 全自动汽车模型的设计制作12. 单片机数字电压表的设计13. 数字电压表的设计14. 计算机比值控制系统研究与设计15. 模拟量转换成为数字量的红外传输系统16. 基于单片机的居室安全报警系统设计17. 全自动立体停车场模拟系统的制作18. 电话远程监控系统的研究与制作19. 分立式生活环境表的研究与制作(多功能电子万年历)20. 高效智能汽车调节器21. 蔬菜公司恒温库微机监控系统22. 无人监守点滴自动监控系统的设计23. 超声波倒车雷达系统硬件设计24. 基于ARM的嵌入式温度控制系统的设计25. IC卡预付费煤气表的设计26. 基于单片机的电子音乐门铃的设计27. 基于单片机的温湿度测量系统设计28. 基于单片机的简易GPS定位信息显示系统设计29. 基于单片机的简单数字采集系统设计30. 大型抢答器设计31. 新型出租车计价器控制电路的设计32. 500kV麻黄线电磁环境影响计算分析33. 单片机太阳能热水器测控仪的设计34. LED点阵显示屏-软件设计35. 双容液位串级控制系统的设计与研究36. PN结（二极管）温度传感器性能的实验研究37. 微电脑时间控制器的软件设计38. 学校多功能厅音响系统的设计与实现39. 利用数字电路实现电子密码锁40. 无线表决系统的设计41. 频率合成器设计42. 数字式人体脉搏仪的设计43. 现代发动机自诊断系统探讨44. 基于单片机的液位检测45. 基于单片机的水位控制系统设计46. MOSFET管型设计开关型稳压电源47. 电子密码锁控制电路设计48. 基于单片机的数字式温度计设计49. 智能仪表用开关电源的设计50. 遥控窗帘电路的设计51. 双闭环直流晶闸管调速系统设计52. 三路输出180W开关电源的设计53. PIC单片机在空调中的应用54. 基于单片机的温度采集系统设计55. 基于单片机89C52的啤酒发酵温控系统56. 基于MCS-51单片机温控系统设计的电阻炉57．简易数字电子称设计58. 单片机与PC串行通信设计59. 下棋定时钟设计60. 温度测控仪设计61. 数字频率计62. 数字集成功率放大器整体电路设计63. 数字电容表的设计64. 数字冲击电流计设计65. 数字超声波倒车测距仪设计66. 路灯控制器67. 扩音机的设计68. 交直流自动量程数字电压表69. 交通灯控制系统设计70. 简易调频对讲机的设计71. 多路温度采集系统设计73. 多点数字温度巡测仪设计74. 家用对讲机的设计75. 流速及转速电路的设计76. 基于单片机的家电远程控制系统设计77. 新型洗浴器设计78. 无线智能报警系统79. 8×8LED点阵设计80. 智能定时闹钟设计81. 数字音乐盒设计82. 数字温度计设计83. 数字定时闹钟设计84. 数字电压表设计85. 计算器模拟系统设计86. 定时闹钟设计87. 电子万年历设计88. 电子闹钟设计89. 单片机病房呼叫系统设计90. 家庭智能紧急呼救系统的设计91. 自动车库门的设计92. 简易远程心电监护系统93. 自行车车速报警系统94. 智能饮水机控制系统95. 基于单片机的数字电压表设计96. 多用定时器的电路设计与制作97. 火灾自动报警系统98. 鸡舍电子智能补光器的设计99. 电子指南针设计。

一.（30分）当无线蜂窝小区容量达到饱和时，有哪些增加无线容量的方法，其原理是什么？答：1.增加现有基站容量在不加基站的情况下，系统通过增加现有基站容量来实现扩容，这一方法通常在容量增加幅度不大的情况下采用，因为容量略有增加，采用加站的方法既复杂，成本又高。

（1）增加功率如果在前向信道上基站设备耗尽了发射功率，增加基站发射功率，可以在反向容量没有过载的情况下，缓解前向容量不够的问题。

但如果反向容量过载了，这种方法并不适用，反而浪费投资。

增加基站发射功率可以通过两种方式:换一个更大功率的功率放大器或者使用更多的功率放大器。

对于覆盖范围不大的基站，一般使用功率较小的功率放大器，以便减少对其他小区的干扰。

这样对于多个载波的基站，多个载波可以共用一个功率放大器，从而节省投资。

当容量需要增加时，可以为这些载波换一个大功率的功率放大器，仍然共用，或者为不同载波分用不同的功率放大器，从而达到增加功率的目的。

对于单载波基站，可以换成大功率放大器来增加发射功率。

（2）槽加截波当一个CDMA系统投人运营后，许多扇区并没有安装多个载波，这样可以节省成本。

如果需要增加多个载波，那么就应当增加扇区已有的载波，这样可以保证某个载波的连续覆盖，避免覆盖空洞和多个载波孤岛。

新增的载波平面覆盖区应呈凸状，避免凹状覆盖带来的倒频污染问题。

（3）增加扇区一个CDMA扇区是一个独立的服务设施，有独立的基站天线。

当小区容量用完之后，用增加扇区的方法可以增加更多的服务设施，从而带来容量的增加。

这种方法比增加小区方法更吸引入，因为它的成本较小。

在部署扇区时，应尽量使扇区的边界远离多个小区交汇处，这样可以减少该交汇处已存在的导频污染现象。

通常小区的边界与地形、建筑物等环境因素有关，而同一个基站的扇区边界通常呈清晰的线状，这与天线方向角有关。

2.增加基站实现扩容增加基站的方法一般用在需要大幅度增加网络容量的情况下。

如果规划得好，增加基站的时机应选择在用户对阻塞和信号差等问题产生抱怨之前，并确实需要增加基站来缓解容量不足带来的压力，但千万不要为了增加基站而增加，因为基站的投入成本很高，过早增加基站会减少网络运营的纯收入，还可能因缺少合理规划而带来网络混乱。

16－QAM 基带传输系统 1． 引言随着通信业迅速的发展，传统通信系统的容量已经越来越不能满足当前用户的要求，而可用频谱资源有限，业不能靠无限增加频道数目来解决系统容量问题。

另外，人们亦不能满足通信单一的语音服务，希望能利用移动电话进行图像等多媒体信息的通信。

但由于图像通信比电话需要更大的信道容量。

高效、可靠的数字传输系统对于数字图像通信系统的实现很重要，正交幅度调制QAM 是数字通信中一种经常利用的数字调制技术，尤其是多进制QAM 具有很高的频带利用率，在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交幅度调制方式是一种比较好的选择。

为了加深对QAM 调制解调数字传输系统的理解，本实验对整个16－QAM 基带传输系统的仿真，结构框图如图1所示:2． QAM 调制解调原理2．1 QAM 调制正交幅度调制QAM 是数字通信中一种经常利用的数字调制技术，尤其是多进制QAM 具有很高的频带利用率，在通信业务日益增多使得频带利用率成为主要矛盾的情况下，正交幅度调制方式是一种比较好的选择。

正交幅度调制（QAM ）信号采用了两个正交载波tf t f c c ππ2sin 2cos 和，每一个载波都被一个独立的信息比特序列所调制。

发送信号波形如图2.1.1所示,2sin )(2cos )()(t f t g A t f t g A t u c T ms c T mc m ππ+=M m ,...,2,1=图2.1.1 M=16QAM 信号星座图式中{mc A }和{ms A }是电平集合，这些电平是通过将k 比特序列映射为信号振幅而获得的。

例如一个16位正交幅度调制信号的星座图如下图所示，该星座是通过用M ＝4PAM 信号对每个正交载波进行振幅调制得到的。

利用PAM 分别调制两个正交载波可得到矩形信号星座。

QAM 可以看成是振幅调制和相位调制的结合。

因此发送的QAM 信号波形可表示为),2cos()()(n c T m mn t f t g A t u θπ+= ,,....,2,11M m = ,,....,2,12Mn = 如果,211kM =,222k M=那么QAM 方法就可以达到以符号速率)(21k k R B +同时发送2221log M M k k =+个二进制数据。

【1】一个由字母 A , B , C, D 组成的字，对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码, 00代替A ，01代替B, 10代替C, 11代替D,每个脉冲宽度为 5ms.(1) 不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率； (2) 若每个字母出现的可能性分别为1 1 1 2P A =5， P B =4， P C =4， P D =10试计算传输的平均信息速率。

解: (1)每个字母的持续时间为 2X 5 ms ,所以字母传输速率为1R M =2 5 10 3 =100Baud不同的字母等可能出现时，每个字母的平均信息量为HX)= log 24 =2 bit/ 符号平均信息速率为R= R B 4・ H (X )=200 bit/s (2)每个字母的平均信息量为1 11 1 1 1 3 3H X )= - 5 log 2 5 - 4 log 2 4 - 4 log 2 4 - 10 log 2 10=1.985 bit/符号所以，平均信息速率为 Rb= R B 4 • H (X )=198.5 bit/s【2】 黑白电视图像每帧含有 3X 105个像素，每个像素有 16个等概出现的亮度等级。

要求每秒钟传输30帧图像。

若信道输出 S/N=30 dB ，计算传输该黑白电视图像所要求的信 道的最小带宽。

解：每个像素携带的平均信息量为H(x)=(log 2I6) bit/ 符号=4 bit/ 符号一帧图像的平均信息量为551=(4 X 3 X 10 ) bit=12 X 10 bit每秒钟传输30帧图像时的信息速率为5甩=(12 X 10 X 30) bit/s=36 Mbit/sSR=C=Blog 2 (1+ N )即传输该黑白电视图像所要求的最小带宽为3.61 MHz 。

R bSB=log 2(1 N )36log 21001MHz 3.61MHzW(b)解:方法一：时域法两个理想低通输出都是下边带信号， 上支路的载波为cos 3 i t ,下支路的载波为sin 3 i t 。

通信原理大作业班级： 021215学号：02121441姓名：李雷雷光纤通信技术光纤即为光导纤维的简称。

光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。

从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。

光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。

传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。

光纤通信就是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。

光导纤维通信简称光纤通信。

可以把光纤通信看成是以光导纤维为传输媒介的“有线”光通信。

实际上光纤通信系统使用的不是单根的光纤，而是许多光纤聚集在一起的组成的光缆。

光纤通信具有以下特点： (1)通信容量大、传输距离远。

(2)信号串扰小、保密性能好; (3)抗电磁干扰、传输质量佳。

(4)光纤尺寸小、重量轻,便于敷设和运输; (5)材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。

(6)无辐射,难于窃听, (7)光缆适应性强,寿命长。

(8)质地脆，机械强度差。

(9)光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术。

(10)分路、耦合不灵活。

(11)光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm） (12)有供电困难问题。

就光纤通信技术本身来说，应该包括以下几个主要部分:光纤光缆技术、光交换技术传输技术、光有源器件、光无源器件以及光网络技术等。

光纤光缆技术光纤技术的进步可以从两个方面来说明: 一是通信系统所用的光纤; 二是特种光纤。

早期光纤的传输窗口只有3个，即850nm(第一窗口)、1310nm(第二窗口)以及1550nm(第三窗口)。

近几年相继开发出第四窗口(L波段)、第五窗口(全波光纤)以及S波段窗口。

其中特别重要的是无水峰的全波窗口。

这些窗口开发成功的巨大意义就在于从1280nm到1625nm的广阔的光频范围内，都能实现低损耗、低色散传输，使传输容量几百倍、几千倍甚至上万倍的增长。

通信原理大作业年级2010级班级0210**姓名学号张**专业电子信息工程学院电子工程学院西安电子科技大学2013年6月➢选题一：2FSK信号传输仿真一、题目要求：按照2FSK产生模型和解调模型分别产生2FSK信号和高斯白噪声，经过信道传输后进行解调。

对调制解调过程中的波形进行时域和频域观察，并且对解调结果进行误码率测量。

2FSK信号的解调可以选用包络解调或者相干解调法。

二、2FSK信号传输介绍数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输。

然而，实际中的大多数信道因具有带通特性而不能直接传送基带信号。

为了使数字信号在带通系统中传输，必须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。

在接收端，通过解调器把带通信号还原为数字基带信号的过程称为数字解调。

移频键控（FSK）是数据通信中最常用的一种调制方式。

FSK方法简单，易于实现，并且解调不需要恢复本地载波，可以异步传输，抗噪声和抗衰落性能较强。

缺点是占用频带较宽，频带利用不够经济。

FSK主要应用于低中速数据传输，以及衰落信道和频带较宽的信道中。

三、2FSK信号传输实现方法1.调制过程FSK即Frequency Shift Key 叫做移频键控或频移键控。

调制的方法一般有两种，一种叫直接调频法，另一种叫键控法。

所谓直接调频法，就是将输入的基带脉冲去控制一个振荡器的某种参数，而达到改变振荡频率的目的。

键控法就是利用矩形脉冲序列控制的开关电路，对两个不同的独立频率源进行选通。

一般来说，键控法采用两个独立的振荡器,得到的是相位不连续的FSK信号；而且直接调频法f1,f2由同一个谐振电路产生，则得到相位连续的FSK信号。

2FSK信号便是0符号对应于载频f1，1符号对应于载频f2（与f1不同的另一个载频）的一调制波形，而f1与f2的改变是瞬间完成的。

2.解调过程2FSK的常用解调方法是采用相干解调（如下图）。

《通信原理》大作业设计题目：信道失真 HDB3码的调制解调一、幅频失真与相频失真1.实验要求：利用MATLAB仿真失真波形。

2.原理简述恒参信道的主要传输特性通常可以用其幅频率特性和相频特性来描述。

无失真传输要求振幅特性与频率无关，其传输群时延与频率无关，等于常数。

然而实际的信道往往都不能满足这些要求。

所以会产生以下两种失真：①幅度失真：是指信号中不同频率的分量分别受到信道不同的衰减。

它对模拟信道影响较大，导致信号波形畸变，输出信噪比下降。

②相位失真是指信号中不同频率分量分别受到信道不同的时延，它对数字通信影响大，会引起严重的码间干扰，造成误码。

假定一信号为y=sint+sin(3t)，经过某对角频率为1的正弦分量增益为1，而对角频率为3的正弦分量增益为0.5的系统，则输出信号为y=sint+0.5sin3t，即可模拟幅度失真。

经过某对角频率为3的正弦分量相移是π，对其他参数无影响的系统，输出为y=sint+sin(3t+π)，即可模拟相频失真。

3.波形仿真（1）原始信号tt3=y+s i ns i n（2）幅度失真信号t3t y+=sinsin.5（3）相位失真信号t+ =tyπ+sin)3(sin4.结论若信道的振幅-频率特性不理想，则信号发生的失真称为频率失真。

信号的频率失真会使信号的波形产生畸变，可能引起相邻码元波形之间发送部分重叠，造成码间串扰。

信道的相位特性不理想将使信号产生相位失真，它也会引起码间串扰，使误码率增大。

二、HDB3码的编码和解码1.实验要求掌握HDB3码的编码规则，并利用MATLAB仿真HDB3码的编码和译码。

2.原理简述三阶高密度双极性码（简称：HDB3码）是一种适用于基带传输的编码方式，它是为了克服AMI码的缺点而出现的，具有能量分散，抗破坏性强等特点。

编码规则:(1) 先将消息代码变换成AMI码，若AMI码中连0的个数小于4,此时的AMI码就是HDB3码;(2) 若AMI码中连0的个数大于3,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非0符号(+1或-1)同极性的符号,用表示(+1+,-1-);(3) 为了不破坏极性交替反转，当相邻符号之间有偶数个非0符号时，再将该小段的第1个0变换成＋B或-B,符号的极性与前一非零符号的相反，并让后面的非零符号从符号开始再交替变化。