移动通信修改版

2012-2013学年09级《移动通信》复习题及参考答案第1页共9页2012-2013学年09级《移动通信》复习题及参考答案第一章概论1、什么叫移动通信?移动通信有哪些特点？【答】移动通信是指通信双方至少有一方在移动中（或者临时停留在某一非预定的位置上）进行信息传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机或者行人）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定无线电台或有线用户）之间的通信。特点：1、移动通信必须利用无线电波进行信息传输；2、移动通信是在复杂的干扰环境中运行的；3、移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务量的需求却与日俱增；4、移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须有效；5、移动通信设备(主要是移动台)必须适于在移动环境中使用。2、单工通信与双工通信有何区别？各有何优缺点？【答】所谓单工通信，是指通信双方电台交替地进行收信和发信。此工作方式设备简单，功耗小，但操作不便，通话时易产生断断续续的现象。它一般应用于用户少的专用调度系统。所谓双工通信，是指通信双方可同时进行传输消息的工作方式，有时亦称全双工通信。这种方式操作方便，但电能消耗大。模拟或数字式的蜂窝电话系统都采用双工制。3、数字移动通信系统有哪些优点？频谱利用率高、容量大，同时可以自动漫游和自动切换，通信质量好，加上其业务种类多、易于加密、抗干扰能力强、用户设备小。4、常用的移动通信系统有哪几种类型？多址：频分多址，时分多址，码分多址覆盖范围：广域网，局域网服务范围：专用网，公用网信号形式：模拟网数字网9、移动通信系统包括哪些主要技术?各项技术的主要作用。主要技术：话音编码技术，调制技术，调频技术，交织技术，分集技术，天线导技术。第二章调制解调跳频：用一定码序列进行选择的多频率频移键控扩展频谱：简称扩频通信，在发端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必须的带宽，在收端采用相同的扩频码进行解扩恢复所传信息数据。1、移动通信中对调制解调技术的要求是什么？【答】1、所有的技术必须在规定频带内提供高的传输效率2、要使信号深衰落引起的误差数降至最小3、应使用高效率的放大器4、在衰落条件下获得所需要的误码率12、QPSK、OQPSK和π/4-DQPSK的星座、相位转移图有和异同？【答】QPSK、OQPSK星象图一样，只是OQPSK的相位变化不会出现π，而π/4-DQPSK的星象图与QPSK的差别就是整体偏移π/4。19、扩频系统的抗干扰容限是如何定义的？它与扩频处理增益的关系如何？【答】扩频系统的抗干扰容限定义为：Ls][(S/N)-outGMj式中，Mj表示抗干扰容限，G表示扩频系统的处理增益，out(S/N)表示信息被正确解调而要求的最小输出信噪比，Ls为接收系统的工作损耗。它与扩频处理增益G成正比。20、直接序列扩频通信系统中，PN码速率为1.2288Mc/s（c/s即chip/s，码片每秒），基带数据速率为9.6kbps，试问处理增益是多少？假定系统内部的损耗为3dB，解调器输入信噪比要求大于7dB，试求该系统的抗干扰容限。(表示正常工作条件下，接收机输入端所允许干扰的最大强度值，用分贝表示)【答】处理增益为dBG2112810log106.9102288.1log1036抗干扰容限为dBM113)(7-2121、为什么m序列称为最长线性移位寄存器序列，其主要特征是什么？【答】n级线性移位寄存器能产生的最大长度为1-2n位的码序列，m序列就是用n级移位寄存器通过线性反馈产生的，且具有最长长度。主要特征：该序列具有随机性，二值相关性，多值相关性22、试画出n=15的m序列发生器的原理，其码序列周期p是多少？码序列速率由什么决定？【答】第三章移动信道的传播特性1、试简述移动信道中电波传播的方式及其特点。【答】直射波：可按自由空间传播来考虑，电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物吸收，也不会产生反射或折射。但经过一段路径传播后，能量会受到衰减，与工作频率和传播距离有关。地面反射波：与直射波的合成场强将随反射系数以及路径差的变化而变化。地表面波：其损耗随频率升高而急剧增大。4、在标准大气折射下，发射天线高度200m，接收天线高度为2m，试求视线传播极限距离。6、某一移动通信系统，基站天线高度为100m，天线增益为Gb＝6dB，移动台天线高度为3m，天线增益Gm为0dB。市区为中等起伏地，通信距离为10km，工作频段为150MHz，试求：(1)传播路径损耗中值；(2)若基站发射机送至天线的信号功率为10W，求移动台天线得到的信号功率中值。(1)根据已知条件，KT=0,LA=LT，式(3-68)可分别计算如下：由式(3-13)可得自由空间传播损耗［Lfs］=32.44+20lgf+20lgd=32.44+20lg150+20lg10=96dB由图3-23查得市区基本损耗中值Am(f,d)=25dB由图3-24(a)可得基站天线高度增益因子Hb(hb,d)=-8dB移动台天线高度增益因子Hm(hm,f)=0dB把上述各项代入式(3-68)，可得传播路径损耗中值为LA=LT=Lfs+Am(f,d)-Hb(hb,d)-Hm(hm,f)=96+25+8=129dB(2)由式(3-63)和式(3-64)可求得中等起伏地市区中接收信号的功率中值Pp=Pt+Gb+Gm-Lt=10lg10+6+0-129=-113第四章抗衰落技术1.分集技术如何分类？在移动通信中采用了哪几种分集接收技术？【答】分类：按“分”划分，即按照接收信号样值的结构与统计特性，可分为空间、频率、时间三大基本类型；按“集”划分，即按集合、合并方式划分，可分为选择合并、等增益合并与最大比值合并；按照合并的位置可分为射频合并、中频合并与基带合并，而最常用的为基带合并；分集还可以划分为接收端分集、发送端分集以及发/收联合分集。分集从另一个角度也可以划分为显分集与隐分集。在移动通信中采用了：空间分集、频率分集、时间分集、最大比值合并(MRC)、等增益合并(EGC)、选择式合并。3.为什么说扩频通信起到了频率分集的作用，而交织编码起到了时间分集的作用？RAKE接收属于什么分集？【答】扩频通信扩展了信号频谱，使每段频率所经历的衰落各不相同，信道产生衰落时只会使一小部分频率衰落，不会使整个信号产生畸变，相当于频率分集。交织编码把一个较长的突发差错离散成随机差错，再利用纠正随机差错的编码技术来消除。交织深度越大，抗突发差错的能力越强，交织码处理时间越长，从而造成了传输时延增大，属于时间隐分集。Rake接收机是将多径分量取出，对其进行延时和相位校正，使之在其某一时刻对齐，并按一定规则合并，属于时间分集/路径分集。4.试画出（2，1）卷积编码器的原理图。假定输入的信息序列为01101（0为先输入），试画出编码器输出的序列。【答】（2,1）卷积编码器的原理图见P154，图4-17（a）当输入序列01101，有0mj，000jP，00jC1mj，110jP，11jC1mj，011jP，10jC0mj，101jP，01jC1mj，110jP，11jC故输出0011100111第5章组网技术5、移动通信网的某个小区共有100个用户，平均每用户C=5次/天，T=180秒/次，k=15%。问为保证呼损率小于5%，需共用的信道数是几个?若允许呼损率达20%，共用信道数可节省几个?a=C*T*K*1/3600=0.0375m=(A/n)/aA=m.n.aA=100*0.0375=3.75查表得当B0.05时，信道数为8当B0.2时，信道数为5，所以节省3个信道8、常用的CDMA系统可分为几类？其特点分别是什么？不同的用户信号是如何区分的？【解】常用的CDMA系统可分为跳频码分多址FH-CDMA和直扩码分多址DS-CDMA。在FH-CDMA系统中，每个用户根据各自的伪随机（PN）序列，动态改变其已调信号的中心频率。各用户中心频率可在给定的系统带宽内随机改变，该系统带宽通常要比各用户已调信号的带宽宽得多。FH-CDMA类似于FDMA，但使用的频道是动态变化的，FH-CDMA中各用户使用的频率序列要求相互正交（或准正交），即在一个PN序列周期对应的时间区间内，各用户使用的频率在任一时刻都不相同（或相同的频率非常小）。在DS-CDMA系统中，所有用户工作在相同的中心频率上，输入数据序列与PN序列相乘得到带宽信号。不同的用户（或信道）使用不同的PN序列。这些PN序列（或码字）相互正交，从而可像FDMA和TDMA系统中利用频率和时隙区分不同用户一样，利用PN序列（或码字）来区分不同的用户。DS-CDMA有两个重要特点，一是存在自身多址干扰；二是必须采用功率控制方法克服远近效应。9、DS-CDMA与TDMA、FDMA相比有哪些主要差别？【解】在DS-CDMA系统中，所有用户工作在相同的中心频率上，输入数据序列与PN序列相乘得到宽带信号。不同的用户(或信道)使用不同的PN序列。时分多址TDMA是指把时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙(无论帧或时隙都是互不重叠的)。在频分双工(FDD)方式中，上行链路和下行链路的帧分别在不同的频率上。在时分双工(TDD)方式中，上下行帧都在相同的频率上。频分多址FDMA是指将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道(或称信道)供不同的用户使用。在模拟移动通信系统中，信道带宽通常等于传输一路模拟话音所需的带宽，如25kHz或30kHz。在单纯的FDMA系统中，通常采用频分双工(FDD)的方式来实现双工通信，即接收频率f和发送频率F是不同的。14、设蜂窝移动网的小区辐射半径为8km，根据同频干扰抑制的要求，同信道小区之间的距离应大于40km，问该网的区群应如何组成？试画出区群的构成图、群内各小区的信道配置以及相邻同道小区的分布图。解：同道小区之间的安全距离的计算方法有16、什么叫中心激励？什么叫顶点激励？采用顶点激励方式有什么好处？两者在信道的配置上有何不同？【解】中心激励：在每个小区中，基站可设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区。顶点激励：将基站设计在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用三副120°扇形辐射的定向天线，分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域，每个小区由三副120°扇形天线共同覆盖。采用顶点激励方式，采用120°的定向天线后，所接收的同频干扰功率仅为采用全向天线系统的1/3，因此可以减少系统的同道干扰。另外，在不同地点采用多副定向天线可消除小区内障碍物的阴影区。17、移动通信网的基本网络结构包括哪些功能？【解】移动用户—基站—交换机—固定网络—固定用户或者，移动用户—基站—交换机—基站—移动定用户27、什么叫越区切换？越区切换包括哪些主要问题？软切换和硬切换的差别是什么？【解】越区切换，是将当前正在进行的移动台和基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程。包括的问题：越区切换的准则，越区切换如何控制，切换时的信道分配硬切换：在新的连接建立以前先中断旧的连接软切换：既维持旧的连接，又同时建立新的连接，并利用新旧链路的分集合并来改善通信质量，当与新基站建立可靠通信连接之后在中断旧链路。第7章时分多址（TDMA）数字蜂窝网3、解释下列术语：三参：随机数RAND，加密秘钥Kc，符号响应SRES（1）全速率和半速率话音信道【答】载有编码话音的业务信道分为两类，总速率为22.8kb/s为全速率话音信道，速率为11.4kb/s为半速率话音信道。（2）广播控制信道【答】传输系统公用控制信息。（3）公用（或公共）控制信道【答】CCCH是一种双向控制信道，用于呼叫接续阶段传输链路连接所需要的控制信令。（4）专用控制信道【答】DCCH是一种“点对点”的双向控制信道，其用途是在呼叫接续阶段以及在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息。（5）鉴权【答】当MS发出入网请求时，MSC/VLR就向MS发送RAND，MS使用该RAND以及与AUC内相同的鉴权密钥Ki和鉴权算法A3,计算出符号响应SR