多普勒频移产生调制噪声5

第1章1、什么是移动通信？与其他通信方式相比，移动通信有哪些特点？答：移动通信是指通信的一方或双方在移动状态中或临时停留在某一非预定位置上进行信息传递和交换的方式。

特点：1）移动通信的电波传播环境恶劣；2）多普勒频移会产生附加调制；3）移动通信受干扰和噪声的影响；4）频谱资源紧缺；5）建网技术复杂；6）由于移动环境恶劣，对设备的可靠性和工作条件要求较高。

2、移动通信主要使用VHF（甚高频）和UHF（特高频）频段的主要原因有哪些？答：（1）VHF/UHF 频段较适合移动通信。

（2）天线较短，便于携带和移动。

（3）抗干扰能力强。

3、移动通信有哪几种工作方式？分别有什么特点？答：1）单工制（同频单工）：指通信双方使用相同的工作频率的按键通信方式。

通信双方设备交替进行接收和发射，即发射不能接收，接收时不能发射。

2）半双工制（异频单工）：指收、发信机分别用两个不同频率的按键通话方式。

3）全双工制：指通信双方收、发信机同时工作，任一方发话的同时，也能收到对方的语音，无需PTT按键。

特点：参见课本Page54、蜂窝移动通信系统的组成（由哪些功能实体组成？）：交换网络子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、移动台（MS）。

5、FDD和TDD的概念和各自的应用场合是什么？答：频分双工（FDD）适合于宏小区、较大功率、高速移动覆盖；时分双工（TDD）适合微小区、低功率、慢速移动覆盖。

6、第一代移动通信系统（1G）（模拟蜂窝移动通信系统）缺点：频谱利用率低，系统容量有限，抗干扰能力差，业务质量比有线电话差，有多种系统标准，跨过漫游难，不能发送数字信息，不能与综合业务数字网（ISDN）兼容。

7、2G（数字蜂窝移动通信系统）缺点：系统带宽有限，限制了数据业务的发展，也无法实现移动多媒体业务，而且由于各国的标准不统一，无法实现各种体制之间的全球漫游。

8、3G 的提出主要有三个目的：一是解决频谱资源问题，提高频谱使用的效率；二是解决移动通信的全球漫游问题；三是提供移动多媒体业务。

扩频通信中的多普勒频移及补偿方法多普勒频移是指当发射信号源和接收信号源之间存在相对运动时，接收信号的频率会受到运动的影响而发生变化的现象。

在扩频通信中，多普勒频移是一种主要的信道参数，需要进行补偿以确保正常的数据传输。

本文将介绍多普勒频移的原因、影响以及常用的补偿方法。

多普勒频移的原因主要有两个：一是天体运动引起的多普勒效应，即接收信号源和发射信号源之间的相对运动；二是多径传播引起的多普勒频移，即信号在传播路径中遇到的多个反射、散射和绕射等导致的传播延迟和路径变化。

这两种原因都会导致接收信号的频率变化，从而影响信号的接收质量。

多普勒频移的影响是引起信号码片偏移的一个重要因素。

在扩频通信中，发送端将原始数据通过扩频码转化为码片序列，接收端需要通过解扩码来还原原始数据。

如果接收信号经历了多普勒频移，会导致接收端误判码片序列的位置，造成解扩码错误，从而影响信号的接收质量和数据传输速率。

因此，对于扩频通信中的多普勒频移，需要进行补偿以恢复码片序列的正确位置。

下面将介绍常用的多普勒频移补偿方法。

1.直接补偿法：直接从接收信号中获取多普勒频移信息，并通过数学运算直接补偿码片序列的偏移。

这种方法需要根据接收信号模型和多普勒效应的数学表达式进行计算，相对较为复杂，但可以较精确地进行补偿。

2.色散补偿法：根据信号经过自由空间传播的色散特性，利用接收信号的频率谱信息进行补偿。

这种方法通过频谱分析和频移计算，对接收信号进行频率或相位调整，以实现多普勒频移的补偿。

色散补偿法可以在一定程度上减小码片序列的偏移，但对环境噪声和干扰较为敏感。

3.卡尔曼滤波法：基于状态估计的卡尔曼滤波方法，通过对信号频率特性的估计，对接收信号进行补偿。

这种方法可以根据信号的状态和动态模型，进行频率估计和误差补偿，较好地解决了多普勒频移的问题。

4.转发者辅助补偿法：引入额外的转发信号源或转发设备，对接收信号进行转发处理，利用转发设备与接收设备之间的固定距离，从而消除多普勒频移的影响。

2．关于无线信道的多普勒谱，请回答以下问题：(1) 在某些无线信道中，多普勒频移会引起无线信道输出信号的混叠。

请描述产生混叠的各种原因；(2) 无线信道中的多普勒谱有一种经典谱(classic spectrum)，请解释产生这种谱形状的机理；(3) 请用Simulink 工具编写代码(S-Function 方式)，产生一单径瑞利信道，其多普勒谱为经典谱，其中移动速率为120km/h 。

并请回答：证明自己用计算机产生的经典谱是正确的可能方法。

答：（1） 多普勒频移不产生频混的情况:各载波多普勒频移方向相同，大小差不多时，如高频载波的整体带宽不太宽，载波分隔比较大。

多普勒频移产生混叠的各种原因：A 、移动通信中复杂的环境使得多普勒频移扩展成为了一个频带,因为每条多径相对于接收机都有一个不同的角度或者速度,从而产生的多普勒频移也各不相同； B 、系统中设置有频带保护间隔，如果OFDM 的载波间距很近，也就是说载波数很多，多普勒会产生频混，因为不同载波的多普勒不同，最严重的是相邻载波多普勒频移方向不同，一个正偏，一个反偏。

从统计上看，如jakes 谱是一个中心对称的U 字形谱，当然还有其它谱，主要看什么信道，如cost207信道谱是另一个形状；C 、多普勒频移引起快衰落，当存在频移时，这样各个子载波在采样点（频域）时混叠，从而造成ICI 。

注意多普勒频移不改变频域的正交性，而只有存在多普勒频展时才改变了子载波的正交性，但两者同样会出向ICI ，这是因为OFDM 是在频域采样，是基于奈奎斯特第二采样定理（采样点不失真）进行的，而当出现上述两者之一时，就会违反其采样原则，从而造成ICI 。

D 、所谓时变快衰落是由于多径传播加上移动站移动(多普勒效应)引起的, 当载波频率1GHz,车速10m/s,fd 差不多30Hz 。

而正是多径传播, 各个路径到达的时间不一致,在我们要接收的符号间隔内,叠加了前一个符号的尾巴加上少了尾巴的本符号。

一种衰落信道下MFSK信号符号速率估计算法董鑫;欧阳喜;李斌【摘要】在短波通信中,MFSK是一种常见的调制方式,其符号速率估计对非合作接收方有重要意义,而短波信道干扰常对符号率估计造成影响.本文通过分析信道干扰对信号传输的影响,提出一种衰落信道下MFSK信号符号速率估计算法,该算法通过小波脊线提取、小波脊线滤波、过零点间隔聚类等方法,能有效地克服短波信道中多径效应和多普勒频移对符号速率估计的影响.仿真实验结果表明,本文算法在低信噪比、加入多普勒频移和多径效应等信道条件下仍具有较高的估计精度,可用于实际工程.【期刊名称】《数据采集与处理》【年(卷),期】2015(030)005【总页数】10页(P1121-1130)【关键词】多进制频移键控;短波;符号速率;多径效应;多普勒频移【作者】董鑫;欧阳喜;李斌【作者单位】解放军信息工程大学信息系统工程学院,郑州,450002;解放军信息工程大学信息系统工程学院,郑州,450002;河南工业大学图书馆,郑州,450002【正文语种】中文【中图分类】TN911.7多进制频移键控(M-ary frequency-shift keying, MFSK)是现阶段广泛应用于短波通信中的重要调制方式之一，而符号速率是进行信号解调的必要调制参数，因此准确的盲符号速率估计对于非合作接收有重要意义。

目前，常见的MFSK信号符号速率估计算法有以下几类：文献[1]提出了基于时域瞬时特征的估计算法，但在当信号载频不为零时迅速恶化。

文献[2-3]提出运用循环自相关算法，文献[4]提出运用最大似然函数方法估计数字信号符号速率，虽然获得了较高的精度，但运用于MFSK信号时精度下降或不再适用。

文献[5-7]提出了基于Haar小波和谱线检测的符号速率估计算法，并在文献[8]应用到调制分类中，适用于非零载波频率的数字带通信号，但在信噪比较低，或存在时间选择性衰落和频率选择性衰落时，谱线检测受到较多的小波峰和毛刺干扰进而失效。

5G低轨卫星移动通信系统多普勒频偏估计算法李耀晨;赵渊;裴文端【摘要】随着卫星移动通信系统近些年来的快速发展,高传输速率、广泛覆盖范围、较低的传输时延以及较强灵活性是新一代的5 G低轨 (LEO)卫星移动通信系统发展的要求,但是由于低轨卫星移动速度很快,产生了较大的多普勒频移;通过建立使用5 G候选波形滤波的正交频分复用技术 (F-OFDM)的新型低轨卫星移动通信系统,针对该新型系统设计一种新的多普勒频偏估计方法,首先借助卫星轨道的多普勒特性来计算整数多普勒频偏,第二步借助 F-OFDM资源块中的导频信息来估计精确的多普勒频移;主要完成了 5G低轨卫星移动通信系统模型的建立与算法在系统中的仿真来验证其实际性能,经过仿真可以得到,本算法与同类算法相比计算复杂度低且精度较高.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2018(026)010【总页数】5页(P226-229,234)【关键词】F-OFDM;低轨卫星;多普勒特性;导频【作者】李耀晨;赵渊;裴文端【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,石家庄 050000;中国电子科技集团公司第五十四研究所,石家庄 050000;中国电子科技集团公司第五十四研究所,石家庄 050000【正文语种】中文【中图分类】TN927.230 引言随着卫星移动通信系统近些年来的不断发展，军民用户对于新一代的高传输速率、广泛覆盖范围、较低的传输时延以及较强灵活性的5G低轨(LEO)卫星移动通信系统的需求日益增长。

相比于地面通信系统，LEO卫星移动通信系统覆盖范围更加广泛，多颗低轨卫星即可实现全球无缝覆盖；而相比于地球同步轨道(GEO)和中轨道(MEO)卫星移动通信系统，LEO卫星移动通信系统又具有较低时延和灵活的网络调度的优点。

由于单颗LEO卫星对地面的覆盖范围远小于GEO卫星，需要数十颗甚至数百颗LEO卫星才可以实现全球无缝覆盖。

但是低轨卫星由于距离地球较近，信号传输时延得以大大降低，信号功率的衰减也大大降低，较低的卫星信号发射功率即可满足需求，降低了卫星和地面终端的设计成本和复杂度。

水声通信中的抗干扰算法研究一、引言水声通信作为一种在水下环境中进行信息传输的重要手段，具有广泛的应用前景，如海洋科学研究、水下资源勘探、军事通信等。

然而，由于水下环境的复杂性和特殊性，水声通信面临着诸多干扰因素，如噪声、多径传播、多普勒频移等，这些干扰严重影响了通信的质量和可靠性。

因此，研究有效的抗干扰算法对于提高水声通信系统的性能具有重要意义。

二、水声通信中的干扰因素（一）噪声干扰水下环境中的噪声主要包括海洋环境噪声、船舶噪声、生物噪声等。

这些噪声具有随机性和宽频带特性，会淹没有用信号，导致接收端信号的信噪比降低，从而增加了信号检测和处理的难度。

（二）多径传播干扰由于水下介质的不均匀性和反射特性，水声信号在传播过程中会经历多条不同路径的传播，从而产生多径效应。

多径信号之间的相互叠加会导致信号的时延扩展和幅度衰落，严重影响通信的可靠性。

（三）多普勒频移干扰当发射端和接收端之间存在相对运动时，会产生多普勒频移。

多普勒频移会导致接收信号的频率发生变化，从而破坏了信号的频谱结构，影响了信号的解调和解码。

三、常见的抗干扰算法（一）自适应滤波算法自适应滤波算法是一种根据输入信号的统计特性自动调整滤波器参数的算法。

在水声通信中，常用的自适应滤波算法包括最小均方（LMS）算法、递归最小二乘（RLS）算法等。

这些算法能够有效地抑制噪声干扰，提高信号的信噪比。

（二）多径分集接收算法多径分集接收算法通过对多径信号进行分离和合并，以充分利用多径信号中的能量，提高接收信号的质量。

常见的多径分集接收算法包括等增益合并（EGC）算法、最大比合并（MRC）算法等。

（三）多普勒补偿算法多普勒补偿算法通过对接收信号的频率进行校正，以消除多普勒频移的影响。

常见的多普勒补偿算法包括基于频域的补偿算法和基于时域的补偿算法。

四、新型抗干扰算法的研究进展（一）基于深度学习的抗干扰算法随着深度学习技术的发展，越来越多的研究开始将深度学习应用于水声通信的抗干扰领域。

移动通信练习题一、判断题：请在下列每小题前面对应的()中.认为所陈述对的打“J” . 错的打“义”。

1.(J)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。

2.(X)邻道干扰是指相邻或邻近的信道(或频道)之间的干扰.是由于一个弱信号串扰强信号而造成的干扰。

(强信号串扰弱信号)3.(J)移动通信的信道是指基站天线、移动用户天线和两幅天线之间的传播路径。

4.(X)电波的自由空间传播损耗是与距离的立方成正比的。

(平方)5.(X)由于多径传播所引起的信号衰落.称为多径衰落.也叫慢衰落。

6.(X)移动通信中.多普勒频移的影响会产生附加的调频噪声.出现接收信号的失真。

7.(J)莱斯分布适用于一条路径明显强于其他多径的情况。

在接收信号中没有主导分量时.莱斯分布就转变为瑞利分布。

8.(X)在多径衰落信道中.由于时间色散导致发送信号产生的衰落效应是快衰落和慢衰落。

(频率色散)P399.(。

)分集接收的基本思想.就是把接收到的多个衰落独立的信号加以处理.合理地利用这些信号的能量来改善接收信号的质量。

10.(J)在实际工程中.为达到良好的空间分集效果.基站天线之间的距离一般相当于10 多个波长或更多。

11.(X) GSM移动通信系统中，每个载频按时间分为16个时隙，也就是16个物理信道.812.( V ) GSM中的逻辑信道分为专用信道和公共信道两大类。

13.( X ) GSM中的同频干扰保护比要求C/I >-9dB.工程上一般增加3dB的余量。

914.(X)GSM中的广播控制信道BCCH和业务信道TCH 一样可通过跳频方式提高抗干扰性能。

P26115.(J)跳频就是有规则地改变一个信道的频隙(载频频带)。

跳频分为慢跳频和快跳频。

在GSM的无线接口上采用的是慢跳频技术。

16.( V ) GPRS是指通用分组无线业务.是基于GSM网络所开发的分组数据技术.是按需动态占用频谱资源的。

P29317.(X) GSM系统中.有一种干扰称为“远-近”效应.可通过功率控制减小这种效应。