第四章调制技术4.1 设发送的二进制信息为1011001，分别画出OOK 、2FSK 、2PSK 及2DPSK 信号的波形示意图，并注意观察其时间波形上各有什么特点。

4.3 QPSK 、OQPSK 与/4-QPSK 调制方式的各自优缺点是什么？在衰落信道中一般选用哪种调制方式更合适？为什么？答：（1）QPSK 、DQPSK 、π/4-QPSK 的优缺点：优点：QPSK ：具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性能，同时在电路中容易实现；DQPSK ：最多只能有90度相位的跳变，相位跳变较小，旁瓣的幅度较小一些，而且没有包络零点。

缺点是；π/4-QPSK ：具有能够非相干解调的优点，在多径衰落信道中比QPSK 性能好，比QPSK 具有很好的恒包络性质，但是不如OQPSK 。

既能够非相干解调，又能够非相干解调，也可以非线性放大，可得到高效率的功放。

并且多径衰落信道中比QPSK 性能更好，是适于数字移动通信系统的调制方式之一。

缺点：QPSK ：有相位模糊问题，在其码元交替处的载波相位突变，产生的180°的载波跃变会使调相波的包络上出现零点，引起较大的包络起伏，其功率将产生很强的旁瓣分量。

DQPSK: 没有实现相位跳变的连续变化，且信号的动态范围较小。

π/4-QPSK ：是最大相位跳变为135°，恒包络特性不如OQPSK 。

（2）在衰落信道中一般采用π/4-QPSK 的调制方式更合适， 因为多径衰落使得相干 检测十分困难，从而采用差分检测， 在差分检测中，OQPSK 性能较QPSK 差， 为111 10 0 OOK2 F SK 2 D PSK2 P SKt t t t了兼顾频带效率高，包络幅度小和能采用差分检测，从而选择π/4-QPSK。

4.4 QPSK、OQPSK与/4-QPSK信号相位跳变在型号星座图上的路径有什么不同？答：(1).QPSK的星座图过原点，相邻码元间转变的相移路径的相位变化为90°或180°，如从（1,1）变到（0,1），相移路径从(1,1)点旋转90°到(0,1)点；从（1,1）变到（0,0），相移路径(1,1)点旋转180°到00点。

(2).OQPSK的星座图不过原点，相邻码元间转变的相移路径的相位变化为0°或90°，如从（1,1）变到（0,1），相移路径从(1,1)点旋转90°到(0,1)点；从（1,1）变到（0,0），相移路径(1,1)点旋转0°到(0,0)点。

(3).π/4-QPSK的星座图不过原点，相邻码元间转变的相移路径与前有很大不同两个不同，它是通过两次跳变才跳转到目的码元，且码元间的相位跳变是135°。

4.8什么是OFDM信号？为什么它可以有效的抵抗频率选择性衰落？答：OFDM可以看作是MFSK和另一种多进制数字调制（如MPSK或QAM）的结合：首先，有多个载频，各载频两两相互正交。

其次，每个载频都采用多进制传输。

高速的数据流经OFDM后被串并变换，分配到多个并行的正交子载波上，同时进行数据传输。

高速的数据流经过OFDM后被串并转换，分配到多个并行的正交子载波上，同时进行数据传输。

假设系统总带宽为B，被分为N个子信道，则每个子信道带宽为B/N，每路数据的传输速率为系统总的传输率的1/N，及符号周期为原来的N倍，远大于信道的最大延迟拓展。

所以OFDM系统将宽带信道转化为许多并行的正交子信道的同时实现了将频率选择性信道转化为一系列频率平坦衰落信道的，减轻了码间干扰。

由于OFDM系统各个子载波频谱相互重叠，提高了频谱利用效率。

同时可以通过在OFDM系统中引入循环前缀（CP）来消除时间弥散信道的影响。

只要CP长度大于信道最大时延，就可以完全消除符号间干扰和子载波间干扰。

4.9 OFDM系统中CP的作用是什么？答：CP是用来消除时间弥散信道的影响。

只要CP长度大于信道最大时延，就可以完全消除符号间干扰和子载波间干扰。

为了保持原信息传输速率不变，信号的抽样速率应提高到原来的1+N/g倍。

4.11若4ASK 调制的误码率为P4，试推导方形16QAM 调制的误码率。

解：由4ASK 调制的误码率：])14(3[23])1(3[)11(200N E Q N M E Q MPav av M-=--=413(1)()()4422ASK n nd dP erfc erfc σσ-=-=得到方形16QAM 调制的误码率为：2164441(1)(2)QAM ASK ASK ASKP P P P ----=--=-。

4.13 设有dmin=sqrt(2)的4ASK 星座，求增加1比特输出（8ASK ）且仍然保持dmin 不变（即误码率不变）所需要的能量增量。

解：2)42cos1(4_min =-=πg psk E d 2)82cos1(8_min =-=*πg psk E d 828.42828.6=-=-=∆*g g g E E E1/2 2.41s g E E ∆=∆=4.16 对于差分8PSK ，列出格雷编码时比时序列和相位变化的对应关系，然后给出比特序列101110100101110对应的调制输出的符号序列，设信息从第k 个码元时间开始发送，且第（k+1）个码元时间发送的符号为s(k-1)=Ae 解：（1） 二进制 000 001 010 011 100 101 110 111 格雷码000 001011010110111101100φ∆4π 2π 34π π54π 32π 74π（2）输出符号序列：74j Ae π 54j Ae π 32j Aeπ74j Aeπ54j Aeπ4.17π/4-QPSK 调制可以看做两个QPSK 系统，它们的星座图相对旋转了π/4。

（1）、画出/4-QPSK 的信号空间图。

（2）、安格雷规则标出每个星座点对应的比特序列。

（3）、切比特序列0100100111100101通过/4-QPSK基带调制发送的符号序列。

解：（1）、（2）（3）101011011001114.18 考虑下图所示的八星制星座图（1）、若8QAM中星座点间的最小距离为A，求内圆与外圆半径a、b。

（2）、若8PSK中相邻坐标点的间距A，求半径r。

（3）、求这两种星座图的平均发送功率，并作比较。

这两个星座图相对的功率增益是多少？（4）、对于这两个星座图，有无可能使相邻星座点表示的三比特中只相差一比特？（5）、如果比特率为90Mbps，求符号速率。

解：（1）a=2/2Ab=(231+)a=231+ A(2)/21.31sin22.5Ar A ==(3)2221()Mn n n A P cd M==+∑8QAM ：2222221121333()(44())8424M n nn A A P c d A M =++=+=⨯+⨯=∑ 8PSK ：2222(1.31) 1.72P r A A ===（8PSK 和8QAM ）相对的功率增益：22213310lg(/)10lg[1.72/()]10lg(1.45) 1.614P P A A dB +=== (4) 8PSK 有可能， 8QAM 不可能。

(5) 290/log 830/d R Mbit s ==第五章链路性能增强技术5.1 简要说明直接序列扩频和解扩的原理。

答：直接序列扩频原理：直接用具有高码片速率的扩频码序列去扩展数字信号的频谱。

在接收端，用相同的扩频码序列将频谱展宽的扩频信号还原为原始信号。

直接序列扩频通信系统的原理图如下：由信源产生的信息流{an }变换为二进制数字信号的d(t)。

d(t)与一个高速率的二进制伪噪声码c(t)相乘，得到复合信号d(t)c(t),这就扩展了传输信号的带宽。

频谱扩展后的复合信号d(t)c(t)对载波cos(2f0t)进行调制，得到射频信号s(t),然后通过发射机和天线送入信道中传输。

解扩原理：在接收端，接收到的射频信号经过下变频后得到中频信号，通常中频信号是由N 个发射信号和干扰及噪声组成的混合信号。

它与和发射端同步的参考伪噪声码所调制的本地扩频码进行扩频解调，将宽带信号变为窄带信号，当这两个信号相关性很好时，得到最大的相关峰值。

窄带信号经数据检测器恢复成原始信号。

5.2、为什么扩频信号能够有效抑制窄带干扰？答：扩频信号能够有效的抑制窄带干扰是因为在接收机同时接收到窄带噪声和多径干扰和有用信号时，窄带噪声和干扰信号与本地参考伪噪声码不相关，在进行相关处理时，其频带被扩展，也就是干扰信号的能量被扩展到整个传输频带之内，降低了干扰信号的电平（单位频率内的能量或功率）。

但是由于有用信号和本地参考伪噪声码有良好的相关性，在通过相关处理后被压缩到中心频率为fIF 、带宽为Bb 的频带内，因为相关器后的中频滤波器通频带很窄，通常为Bb=2Rb ，所以中频滤波器只输出被基带信号调制的中频信号和落在滤波器铜带内的那部分干扰信号和噪声，而绝大部分的干扰信号和噪声功率被中频滤波器滤除，这样就大大地改善了系统的输出信噪比。

5.6、试解释频率跳变扩频系统有效抵抗宽带干扰和窄带干扰的物理机制。

答： 跳变扩频系统抵抗宽带干扰和窄带干扰的物理机理为： 假设：22IFk bB f B -对于所有的k ，上式都成立。

上式的物理含义是，书上式（5-28）中的第二项（混频后的和频）的所有信号分量都远远地落在了中频滤波器的通带之外。

因此第二项为0。

B b 是信息信号d(t)的带宽（单边）。

由闸门函数的定义知：1()()1cNT c d ck m gt kT T t mNT δ∞==-∞---=∑∑因而有：()()cos(2)()s d IF v t Ad T f h t d απααα∞-∞=--⎰从上式可看出，跳频信号已经被解扩（解跳）。

由于d(t)的带宽为B b 。

上式表明，只要2IF b B B ≥，解跳后的中频信号可以无失真地通过中频滤波器，经解调器解调后，即可恢复出发射端传来的信息信号d(t-T d )。

对于宽带干扰，由于干扰信号的能量分布在一个较宽的频带上，接收机通过窄带滤波器讲大部分能量滤除；而对于窄带干扰信号，接收机通过躲避的办法，在大部分时间内不让干扰信号通过接收机中的中频滤波器。

5.11、RAKE 接收机的工作原理是什么？答： RAKE 接收机的工作原理：对接收机接到那些幅度明显大于噪声背景的多径分量取出，对它进行延时和相位校正，使之在某一时刻能够对齐，并按照某种方法合并，有效地利用多径分量，提高多径分集的效果，提高信号的信噪比。

RAKE 接收机主要由一组相关器构成，每个相关器和多径信号中的一个不同时延的分量同步，输出的就是携带相同信息时延不同的信号，把这些信号以适当的时延对齐，然后按照某种方式合并，就可以增加信号的能量，改善信噪比。