微波通信作业集.doc
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1、|2015-2016 学年微波通信系统与设计班级 姓名 学号 指导老师 |目录第一次作业 .1题目 1.1a)微波通信特点及系统举例 .1b)蜂窝移动通信 .1题目 2 香农公式 .2题目 3 多种调制体制误码率性能比较(使用 matlab) .2第二次作业 .6题目 5 FFT 函数绘制方波时域波形与频谱并分析 .6题目 6 PSK 调制 matlab 分析 .7第三次作业 .9题目 7 推导数字通信中,归一化信噪比(Eb/n0)与信噪比(C/N)的关系。 .9题目 8.9a)调制方式性能优良的标准 .9b)PSK、MSK、QPSK 分析比较 .9题目 9 接收机参数计算 .10题目 10
2、多径效应对通信系统的影响分析 .11第四次作业 .13题目 11、功率密度 .13题目 12、自由空间损耗 .13题目 13、接收机灵敏度 .15题目 14、归一化信噪比 .16题目 15、中频镜像现象及其抑制 .16题目 16、三阶交调 .17题目 17、技术文献查阅 .17作业要求 .24附录 .25参考文献 .29|2015-2016 年本科微波通信课程平时作业题第一次作业题目 1a)微波通信特点及系统举例简要回答微波通信有何特点,请指出微波通信系统的工作频率,即一般为多少频率以上,波长小于多少?并举 23 个常见的微波通信系统例子。b)蜂窝移动通信简述蜂窝通信系统的小区制在频率复用、个
3、人移动用户方面有何突出优点?城市区域的小区半径一般在什么范畴?答:a)微波通信的特点:(1)通信频段的频带宽,传输信息容量大。微波频段占用的频带约 300GHz,而全部长波、中波和短波频段占有的频带总和不足 30MHz。(2)通信稳定、可靠。当通信频率高于 100MHz 时,工业干扰、天电干扰及太阳黑子的活动对其影响小。(3)通信灵活性较大。微波中继通信采用中继方式,可以实现地面上的远距离通信,并且可以跨越沼泽、江河、高山等特殊地理环境。(4)天线增益高、方向性强。当天线面积给定时,天线增益与工作波长的平方成反比。(5)微波通信设施建设周期短,耗费少。对于无线通信的基站的互联具有较好的适应性,
4、体积小、重量轻、安装容易。(6)数字化。对于数字微波通信系统来说,是利用微波信道传输数字信号,因为基带信号为数字信号,所以称为数字微波通信系统。微波通信系统的工作频率 1000MHz 以上,波长小于 30cm。微波通信系统举例:无线电寻呼系统,广播b)蜂窝通信系统小区制采用频率复用技术提高了频率利用率。在小区制中,相邻小区中使用不同的频率,而在非相邻且距离较远的小区中使用相同的载波频率。由于相距较远,基站功率有限,使用相同的频率不会造成明显的同频干扰,这样就提高了利用率。对个人移动用户来说,定位更加准确。城市区域的小区半径 0.1-1Km。|题目 2 香农公式在通信系统中,请简述香农(shan
5、non)信道容量公式,在加性白高斯噪声信道中的指导作用和意义。答:斯白噪声干扰的信道中,计算最大信息传送速率,即信道容量, (1.2-1)C=Blog2(1+)即香农公式。B 是信道带宽(Hz) ,S 是信号功率(W) ,N 是噪声功率(W) 。如果信息源的信息速率 R 小于或者等于信道容量 C,那么,在理论上存在一种方法可使信息源的输出能够以任意小的差错概率通过信道传输。 该定理还指出:如果 RC,则没有任何办法传递这样的信息,或者说传递这样的二进制信息的差错率为 1/2。信道带宽限制了比特率的增加,信道容量还取决于系统信噪比以及编码技术种类。信道上的噪声对信道容量产生负面影响。信道容最取决
6、于传输带宽 w 和信噪比 sN。 ,与窄带宽、低功率的信号相比,宽带宽、高功率的信号具有更大的信道容量 C。而信道容量又反映了在一定信道条件下通信系统无差错传输信息的能力。更具体地说,该式表明了当给定信号平均功率与噪声平均功率时,在具有一定频带宽度 w 的信道 E,单位时间内可能传输的信息量的极限值。可见,信道容餐实际上表明了通信系统的通信能力,而保证一定误码率条件下通信容量的能力就表明了抗干扰能力。所以,香农公式表明了系统的通信能力和抗干扰能力与传输信息所用带宽以及信噪比之间的关系。题目 3 多种调制体制误码率性能比较(使用 matlab)依据教材或者参考文献上的解调理论公式,对PSK、QP
7、SK、FSK、MSK、GMSK、QAM 等体制解调,用 Matlab 程序编程,绘制误码率性能和信噪比变化关系曲线。并进行简要分析说明提示:不少于二种体制,附源程序。答:不同调制方式下的误码率公式如下所示:|其中 为解调器输入端信号噪声功率比,误差函数定义为=222(1.3-4)()=202误码率性能和信噪比变化关系曲线:-5 0 5 10 15 2010-710-610-510-410-310-210-1100r(dB)Pe干干 2ASK干干 2FSK干干 BPSK干干 DBPSK图 1.3-1分析说明:对于所有的数字调制系统误码率与信噪比的关系的图表来看,所有的曲线呈减函数的下降曲线,即随
8、着信噪比的增大,误码率降低;解调方式一定,信噪比相同时,误码率性能从低到高依次是 ASK,FSK,PSK。题目 4a)查阅文献资料,简要描述移动通信 1G2 G 3 G 4G 5G 简要发展历程;b)并从其通信功能、性能、技术指标等方面描述其技术发展和演进特点;c)并对不同 Generation 的通信技术方案进行简要介绍,分析其传输速率能够得以提高的原因(可选做) ;d)对不同 Generation 的国际标准情况进行简要介绍。 (可在 b 小题中结合,简要介绍其标准)提示:b,c,d 各小题要从专业的角度说明;各 Generation 的技术方案以中国采用的方案为主说明。答:a) |1G:
9、FDMA,80 年代。模拟式通信系统,模拟式是代表在无线传输采用模拟式的FM 调制,将介于 300Hz 到 3400Hz 的语音转换到高频的载波频率 MHz 上。缺点:保密性不强、系统容量有限以及无法传输数据等。2G: GSM,90 年代。从 1G 跨入 2G 的分野则是从模拟调制进入到数字调制,相比于第 1 代移动通信,第二代移动通信具备高度的保密性,系统的容量也在增加,支持 wap 上网。主流 TDMA、CDMA 以及 GSM。最后 GSM 被广泛采用。早在1989 年欧洲就以 GSM 为通信系统的统一标准并正式商业化。3G: TD-SCDMA,二十世纪初。国际电信联盟(ITU)发布了官方
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