扩频通信课后习题解答-完整版

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：32(1)1.610log(14)37.156/SCBlbkbitsN由(1)SCBlbN得21CBSN（1）信道容量不变，带宽增加1倍信噪比：/2211.23CBSN信号功率：/2002(21)39.36CBSBNNkw（2）信道容量不变，带宽减小一半信噪比：2/2124.01CBSN信号功率：2/00(21)192.0892CBBSNNkw1-2、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：skbitNSBC/475.66)101(log8000)1(log5.2221-3、某系统的扩频处理增益pG为40dB，系统内部损耗SL=2dB，为保证系统正常工作，相关解码器的输出信噪比dBNSout10)/(，则系统的干扰容限为多少？解：dBNSLGMoutSpj28]102[40])/([1-4、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：10lg250jMdB()10lg25031238.98jsSGMLdBN1-5、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*510cBRMHz信息带宽：8mBKHz处理增益：6310*1010lg10lg30.978*10mBGdBB1-6、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。解：扩频通信技术是一种具有优良抗干扰性能的技术，与传统调制方式通信系统相比有以下优点：（1）抗干扰能力强（2）信号隐蔽性好（3）可以实现码分多址（4）抗衰落和抗干扰能力强（5）可以实现精确的测距和定时（6）能与传统通信系统共用频段。第二章2-1、什么是m序列？产生m序列的反馈逻辑多项式为什么必须是本征多项式？解：m序列是最长线性移位寄存器序列的简称，它是由多级移位寄存器或其延迟元件通过线性反馈产生的最长码序列。特征多项式需要满足：（1）G(x)是不可约的（2）G(x)可整除(1)mx，21nm（3）G（x）除不尽(1),qxqm2-2、当=0，1，2，…，10时，试计算码序列11100101110与01011100010的相关函数。解：=0：1110010111001011100010nnab=10111001100，0ADRAD-1/11同理：当=1，2，…，10时，有：1R=-5/11；2R=-1/11；3R=-1/11；4R=7/11；5R=-5/11；6R=-1/11；7R=3/11；8R=3/11；9R=-1/11；10R=-1/112-3、在2n-1bit的m序列中，有多少个3个1的游程，有多少个3个0的游程？解：总游程：12n个取n=11得总游程为1024长度为3的游程：n-1-32=128个所以有64个3个1的游程，64个3个0的游程。2-4、若m序列的特征多项式52()1fxxx，试求出该m序列及其自相关函数。解：由5211()()1Gxfxxx可得：输出序列：1010111011000111110011010010000…自相关函数1311,0,0()R2-5、试说明一个由特征多项式43()1fxxxx生成的移位寄存器能否生成最大长度码。解：由生成函数4311()()1Gxfxxxx可得：输出序列：111000111000111…所以不能生成最大长度码。2-6、两个m序列的特征多项式分别为251()1fxxx，2452()1fxxxxx，画出由它们构成的Gold序列产生器的方框图。解：1a2a3a4a5a1a2a3a4a5a第三章3-1、直接序列扩频信号具有什么样的功率谱形状？信号功率谱的3dB带宽是多少？与主瓣峰值相比，第一个旁瓣的峰值功率电平是多少？主瓣中包含的信号功率占信号总功率的百分比是多少？解：直接序列扩频信号的功率谱是2sinxx。信号功率谱的3dB带宽是0.443CR(单边带)。与主瓣峰值相比，第一个旁瓣的峰值功率电平是主瓣峰值电平的%2.5%3.90%3.90%95，若设主瓣峰值为1dB，则第一旁瓣的峰值功率电平为0.052dB。主瓣中包含的信号功率占信号总功率的%3.90。3-2、试解释多径干扰和多址干扰的差别，多径干扰和多址干扰对扩频码的要求一样吗？为什么？解：多径干扰是指单个UE与NodeB之间由于地理环境等导致传输中存在多条路径，在接收端会造成多径效应。多址干扰是由于TD-SCDMA系统中分配给各个UE的扩频码无法完全正交导致UE之间存在相互干扰。前者是多个“时间”的干扰，后者是多个“码”的干扰。多径干扰与多址干扰对扩频码的要求不一样。抗多址干扰是通过提高扩频码的自相关特性和互相关特性来减小干扰的，而多径干扰一般通过使用自相关特性良好的扩频码使多径信号分离独立，并采用时域均衡，正交频分复用，rank接收机等方法来减少干扰。即抗多径干扰的码要求有尖锐的自相关特性，而抗多址干扰的码组不仅要求尖锐的自相关特性而且要有处处为零的互相关特性。3-3、在直扩相关器的相乘器输出端，当1Mbit/s速率的长为4095bit的码序列与一连续载波相乘时，会看到什么样的重复速率或谱线间隔？解：每秒重复6110/4095244次谱线间隔为2443-4、比较直接式相关与外差式相关的抗干扰能力，并解释产生二者差别的原因。解：外差式相关器的抗干扰能力更强；直接式相关器的干扰信号没有参加相关运算就直接到达相关解扩器的输出端，失去了在解扩过程中系统所能获得的处理增益，所以它的抗干扰能力较低；而外差式相关解扩器在解扩过程中，同时完成了信号的混频，将载有信息的信号变换到一个新的中频频率中，这就避免了载波附近的干扰信号直接泄露到输出端的可能性，使外差式相关器后面的电路在较低的频率下工作，性能稳定，抗干扰能力强。3-5、直扩系统处理增益为30dB，输入的干扰信号功率比有用信号功率大10dB时，相关器输出的（S+J）/J是多少？相关器的输出信噪比是多少？解：由10lg()10inJdBS可得1()10inSJ又(/)10lg30(/)outpinSJGdBSJ所以相关器输出的信噪比：3()10()10010lg10020outinSSdBdBJJ所以101SJJ3-6、分别比较输入到带宽为10MHz的直接序列扩频接收机与带宽为50KHz的常规通信系统接收机的热噪声功率，当处理增益为23dB时，扩频接收机相关解扩后的热噪声功率是多少？比较扩频接收机与常规通信系统接收机的收信灵敏度。解：直扩：23614111.381030010104.1410PkTBw=-133.83dB常规接收机：23316221.38*10*300*50*102.07*10PkTBw=-156.84dB相关接扩后，热噪声功率仍为-133.83dB3-7在多径传播的环境中，若允许最大时延为s25.0max，试指出这一扩展频谱系统接收信号起伏最小的条件。解：当1)2cos(max0f时，相对起伏)2/(0PP最小，即：)12(2max0nfMHznHznHznnnf)24(10)12(21025.0121212122)12(66maxmax0),,2,1,0(Nn第四章4-1跳频系统中的频率合成器有哪几种主要类型？各有何优缺点？答：通常可分为：直接式频率合成器（DS），.间接式频率合成器（PLL），直接数字合成频率合成器（DDS）三类。1.直接式频率合成器。优点：能够瞒住快跳频的要求，且跳频速率可达10万跳每秒以上，另外，DS输出频率的分辨率也很高，而且频谱纯度好，相位噪声低。缺点：由于其输出跳变频率是通过多个参考频率的和、分频产生的，因此频率范围有限，而且DS由多个“和频-分频”单元构成，系统体积大，这两个缺点已使它不能适应当前跳频系统的要求。2.间接式频率合成器：采用双锁相环路构成的频率合成器可以提高跳频速率，但仍比直接式频率合成率低，所以只适用于慢速，中速频率跳变系统3.直接数字合成频率合成器：优点：频率转换速度快、相位噪声低、相位连续和控制方便，高分辨率，转换时间快，适合于数字电路的实现。缺点：存在杂散问题，最高工作频率受限，噪声和杂波的抑制不够理想。4-2设一跳频系统，可用频率数为1000，在跳频频段内，有50个干扰频率与跳频频率相同且形成干扰。试分别求出每比特一跳和每比特三跳(三中择二)时的误比特率，并进行比较。解：干扰落入发送信道的概率/50/10000.05PJN每比特一跳时0.05eP每彼特三跳时323432(1)32510iimieiPCPPPP4-3跳频频率数为1000个的跳频系统，在无干扰信号时，接收机输出信噪比为20dB。当进入接收机的干扰功率比有用信号大23dB时，试比较干扰信号分别是宽带干扰和窄带干扰时对系统的影响？解：没有用信号功率为P，无干扰时10lg20sysPN，100sysPN接入接收机后10lg23,200ininJJPP窄带时1(/)230.01200outSNdB宽带时10.2,(/)6.80.010.2outoutJPSNdB4-4提高跳频速率对于抗频段阻塞式干扰有无作用，为什么?提高跳频系统的抗干扰性能应从哪几方面着手?解：（1）有作用，对于跳频系统而言，跳频速率越快，抗干扰性能越好，频段阻塞式干扰就是在一定频段范围内释放干扰信号，从而对系统有干扰作用，当提高跳频速率后使得频段阻塞式干扰在整个跳频频段内阻塞跳频信号的可能性减小。（2）扩展跳频带宽、增加跳频点数、提高跳速、提高跳频信号的抗截获能力,这些措施能够有效地抑制对跳频通信的干扰跳频通信的抗干扰能力主要取决于跳频处理增益,而跳频处理增益随干扰方式的不同而不同，即跳频通信对不同的干扰方式具有不同的抗干扰能力。对于抗全频带干扰，跳频带宽越宽，抗全频带干扰的能力越强。跳频通信抗跟踪式干扰能力取决于跳频速率。跳频速率越高,驻留时间越短,频率跟踪占用时间的比例越大,有效干扰时间就越短,抗跟踪式干扰的能力越强。4-5设一跳频系统，收发设备距离为10km，一转发式干扰机距收发设备的距离分别为10km和15km，试计算当跳频系统不受干扰时，所需最小跳频速率为多少？解：358(151010)10510310Tcs最小跳频速率不小于4511210510FHCRT跳/s4-6比较DS和FH系统的抗干扰能力的差异。解：跳频系统的抗干扰机理与直扩系统是不同的。跳频系统以躲避干扰的方式抗干扰，可以认为是一种主动式抗干扰方式；而直扩系统用把干扰功率分散的方法来降低干扰功率，提高解调器的输入信干比，以此来达到抗干扰的目的，故可以认为是一种被动式的抗干扰方式。虽然直扩系统具有一定的处理增益，但对超过干扰容限的干扰就显得无能为力了；而跳频系统是采用躲避的方法抗干扰，因而在抗强的固频干扰信号时，其性能优于直扩系统。4-7直扩伪码速率为10Mchip/s，跳频频率数为100，数据信息速率为9.6kb/s的FH/DS混合扩频系统能得到多少dB的处理增益?解：63101010lg10lg10lg10010lg2030509.610DSpSBGNdBB第五章5-1、扩频同步分为几步？伪码捕获的作用是什么？解：扩频同步分为两步：捕获和跟踪。伪码捕获的作用：试图找到接收