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《移动通信原理》思考题一、1.什么是单工通信？什么是双工通信？蜂窝移动通信属于哪种？答：单工通信——通信的双方只能交替地进行发信和收信，而不能同时进行发信和收信。双工通信——通信双方在通话时收发信机同时工作，即任意一方在发话的同时，也能收听到对方的信息，与普通有线电话的使用情况类似。蜂窝移动通信属于双工通信。2.蜂窝移动通信的主要优点是什么？答：蜂窝通信既能满足大的无线覆盖区和高速移动用户的要求，又能满足高密度、低速移动用户的要求，同时还能满足室内用户的要求。3.1G，2G，3G移动通信系统的主要特点分别是什么？答：第一代模拟蜂窝移动通信系统（1G）:模拟语言，质量差；数字承载业务很难开展。频率利用率低，无法适应大容量的要求。安全性差，易于被窃听，易做“假机”。第二代数字蜂窝移动通信系统（2G）：系统的优点：频谱利用率高，系统容量大。用户能获得多种服务（以话音业务为主，并提供低速率以电路型为主的数据业务）。能自动漫游。数字话音，质量比第一代好。保密性好。可以与ISDN、PSTN等网络互连。系统的缺点：数据功能差，不能支持多媒体业务。如使用GSM手机上网，理论上只能达到9.6k的上网速度。全球不同的第二代移动通信系统之间不能互通兼容，使用的频率也不一样，全球漫游比较困难。第三代移动通信系统IMT2000（3G）：具有全球一致标准;全球频带一致;具有全球漫游能力;具有多媒体（Multi-media）通信能力（声音与图像）;频率使用效率更高;支持更高速的数据传输速率:在固定位置环境下能达到2Mbps对步行用户能达到384kbps对车载用户能达到144kbps4.移动通信的发展方向是什么？答：宽带化，智能化，个人化。5.移动通信中，上行（MS→BS）工作频率与下行（BS→MS）工作频率相比哪个低？为什么?答：上行工作频率更低。频率越低具有更强的穿透能力和绕射能力，上行频率低有助于基站接收和解调移动台发射的信号。二、1.试述自由空间传播损耗与工作频率和传播距离之间的关系。答：[Lbs](dB)=32.45+20lgd+20lgf2.电波多径传播对接收信号会带来什么影响？其变化规律如何？阴影效应对接收信号会带来什么影响？其变化规律又如何？答：一、多径传播：影响：接收机收到的是来自不同路径信号的合成。不同路径信号的幅度与相位各不相同，而且会随时间随机变化。它们在接收机叠加，有时同相叠加而增强，有时反相叠加而减弱。这样，接收信号的幅度会快速起伏变化，于是产生了衰落。这种衰落是由于多径现象所引起的，所以称为多径衰落，或多径效应。变化规律：快衰落——接收信号瞬时值快速起伏变化。小尺度衰落——在数十波长范围内，衰落明显。统计特性服从瑞利分布和莱斯分布。二、阴影效应：影响：当电波在传播路径上遇到起伏地形、建筑物、植物（高大的树木）的等障碍物的阻挡时，会产生电磁波的阴影，如同阳光下建筑物的阴影。移动台处于这些阴影中时，接收信号中值会减小，从而引起信号衰落。这种衰落称为阴影衰落，或阴影效应。变化规律：慢衰落——衰落速度取决于传播环境与车速，而与频率无关；衰落深度——与电波频率与障碍物特点有关；大尺度衰落——在数百波长（以公里计）范围内，信号中值缓慢变化；统计特性近似服从正态分布。3.大气折射对电波传播会带来什么影响？答：大气折射现象会影响视距传播的极限距离——大气折射引起的电波路径弯曲是随空间和时间随机变化的。在标准大气折射下，光滑地面上的视距传播极限距离比真空中延长。4.试述利用奥村曲线进行接收电平预测的基本步骤。答：1、先求自由空间传播损耗。2、查图得准平坦地形市区环境的基本损耗中值、基站天线高度增益因子、移动台天线高度增益因子。3、得到结果。三、1.试述电话工程中爱尔兰公式的物理意义。答：当共用信道数n一定时，呼损率B越大，系统的流入话务量A越大，信道利用率越高，系统容纳的用户数越多。但服务质量越低（完成话务量A0越低）。2.试分别简述FDMA，TDMA，CDMA的工作原理。答：对不同用户使用不同的载波频率（频分信道）来建立多址接入，称为频分多址方式（FDMA）：将给定的频谱资源划分为若干个等间隔的频道（或称频分信道）供不同的用户使用。接收方根据载波频率的不同来区别不同用户的连接。对不同用户使用不同的时间段（时分信道）来建立多址接入，称为时分多址方式（TDMA）：把时间分割成周期的帧，每帧再分割成若干时隙，各MS只能按指定的时隙向基站发送信号，同时，基站发向多个MS的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动台在相应时隙内接收，就能在合路信号中把发给它的信号区分出来。对不同用户使用不同的码型（码分信道）来建立多址接入，称为码分多址方式（CDMA）：各发送端用各不相同、相互（准）正交的地址码调制其发送信号，在接收端利用码型的（准）正交性，通过地址识别（相关检测）从混合信号中选出相应的信号。3.为什么3G移动通信系统普遍使用CDMA技术？答：频谱利用率高：相邻小区可以使用相同频率，系统容量大；便于使用直扩技术：信号隐蔽性强，可与其他系统共存；抗干扰能力强：解扩器可将强窄带干扰扩散为极小干扰；软容量：可以用通话质量换取系统容量；软切换：先通后断；宏分集：移动台可同时与相邻几个基站通信4.试述M序列的基本特性。答：1、随机性：平衡性：1、0码元个数在一个周期中大致相当（”1“的个数比”0“的个数多1）——这种特性利于抑制载波的平衡调制；游程性：一串连码构成一个游程。一个游程中的连码长度称为游程长度。在一个周期中，在长度为k的游程个数占总游程数的；连”1“与连”0“游程各占一半；且长度为n的连”1“游程和长度为（n-1)的连”0“游程分别只有一个。封闭性：M序列循环移位后所得序列仍是M序列；两个相位不同的M序列逐位模2加所得序列，仍是M序列。遍历性：M序列发生器移存器的各种状态组合（如3位移存器有7种状态（全0除外）），都会出现。在一个周期中，某种状态只会出现一次。实际上，每个移存器的输出都是一个M序列，只是相位不同。2、相关性：①自相关性：若{an+τ}是{an}后移τ位的序列，则{an⊕an+τ}是{an}的自相关序列。②互相关特性：互相关特性：互相关性：指两个相同周期的不同M序列（即不是由同一个M序列发生器产生的）的相关特性。互相关性描述了两个不同M序列的相似程度。若它们的互相关值越接近0，则说明它们的差别越大，互相关性越弱；反之，则说明它们的差别越小，互相关性越强。在CDMA系统中，必须选择互相关性很小的M序列组来做地址码，以避免不同用户之间的多址干扰（MAI）。5.试说明Walsh函数的递推关系。给定H0=(1)，试写出H8=?答:四、1.移动无线信道的基本特征是什么？答：移动无线信道的基本特征——随机时变性：电波传播衰落严重，深度达几十dB；时延扩展,达数微秒。移动无线信道的随机时变性，会使电波传输出现衰落，其中包括平衰落和频率选择性衰落。电波传输衰落会使接收信号电平降低或波形恶化，从而使接收信号出现误码。2.简述空间分集的基本原理。答：利用衰落的空间独立性，即在任意不同的空间位置上接收同一个信号，只要两个位置的距离大到一定程度（d≥0.6λ），则两处所收到信号的衰落是不相关且相互独立的。3.简述频率分集的基本原理。答：在发射端将要发射的信息以不同的载频发射出去。载频之间的间隔大于相关带宽，接收端就可以得到衰落特性相互独立的信号，减小信号的衰落，提高通信质量。4.简述RAKE接收机的基本工作原理。答：RAKE接收机是通过多个相关检测器接收多径信号中的各路信号，并把它们合并起来，利用相关检测器检测出多径信号中最强的M个支路信号，然后对每个RAKE支路的输出进行加权合并，以提供优于单支路信号的接收信噪比，然后再此基础上进行判决。原理框图见书P93图4-12.五、1.简述GSM系统语音编码器的特点。答：1)取样速率为8KHz；2）帧长为20ms，每帧编码成为260bit/s。每帧分为4个子帧；3）纯比特率为13Kbit/s；4）语音比特分为两类：182，78。2.简述IS-95CDMA系统语音编码器的特点。答：1、基于线性预测编码。2、使用矢量码表替代简单线性预测中产生的浊音准周期脉冲的脉冲位置和幅度，即使用码表矢量量化差值信号。3、可变速率：采用语音激活检测（VAD）技术，在语音间隙期，根据不同信噪比分别选择9.6kbit/s、4.8kbit/s、2.4kbit/s、1.2kbit/s四个档次（1,1/2,1/4,1/8）的传输速率。4、参量编码的主要参量分为三类，且每帧不断更新。3.试说明码的检纠错能力与最小码距之间的关系。答：为了检出e个差错，要求最小码距d≧e+1为了纠正t个差错，要求最小码距d≧2t+1为了纠正t个差错，同时检出e个差错，要求最小码距d≧t+e+1(et)4.简述交织技术的作用与原理。答：作用：将信道连续突发误码变换为离散随机误码，然后由纠错编码技术予以纠正。原理：通过交织与去交织将一个有记忆的突发信道改造为基本上是无记忆的随机独立差错的信道，也就是说将信道连续突发误码变换为离散随机误码来提高纠错能力。六、1.试说明移动通信系统对调制解调技术的基本要求。答：具有良好的抗干扰与抗衰落性能具有抗信道非线性特性的能力具有较小的功率谱具有较高的频带效率成本较低，且易于实现2.试画出QPSK信号的星座图。答：3.试比较BPSK与QPSK信号的频谱效率与功率效率。答：QPSK每个码元载荷2bit——频带效率是2PSK的2倍；QPSK抗干扰能力比2PSK差，在平均功率（或载波幅度）相同的情况下，其功率效率比2PSK低3dB（由其星座图可看出）。4.试说明MSK信号与GMSK信号的区别。答：GMSK即高斯滤波最小移频键控。它是MSK的改进，进一步降低了MSK的频谱旁瓣。分析指出，MSK频谱旁瓣大的原因是其相位变化轨迹图的折线引起。将折线轨迹进行圆滑处理，可以降低频谱旁瓣。采用高斯滤波器可以对相位变化的折线轨迹进行圆滑处理。七、1.简述GSM（900MHz）系统的空中接口标准。/2系统Am/4系统Am答：Um接口为移动台与基站收发信台（BTS）之间的通信接口，用于移动台与GSM系统固定部分之间的互通，物理连接通过无线链路实现传递信息包括：无线资源管理、移动性管理和接续管理。2.试说明GSM系统的帧结构。答：每个TDMA帧（4.615ms）分为8个时隙（156.25个码元0.577ms）；51个或26个TDMA帧构成一个复帧（控制复帧235.385ms，业务复帧120ms）；26个控制复帧或51个业务复帧构成一个超帧（6.12s），包含1326个TDMA帧；2048个超帧构成超高帧（3h28f53s760ms）。3.为什么GSM系统必须采用突发发射方式？答：因为GSM系统是时分多址通信系统。4.什么是跳频技术？GSM系统为什么采用跳频技术？答：跳频是指载波频率在很宽频率范围内按按某种序列进行跳变。调频技术改善了无线信号的传输质量，可以明显降低同频道干扰和频率选择性衰落。八、1.简述IS-95CDMA系统的空中接口标准。答：Um接口信令层分为3层，第一层是数字无线信道的物理层，一层和二层之间是一个复用子层，允许用户数据和信令共享数字无线信道，第二层的信令协议目标是在基站与移动台之间可靠传输第三层信令协议，第三层是呼叫处理、无线信道控制盒移动台控制的信令协议。2.什么是扩频技术？CDMA系统为什么使用扩频技术？答：1）是一种把信息的频谱展宽之后再进行传输的技术，是利用扩频码发生器产生的扩频序列去调制数字信号，以展宽信号频谱的技术。2）隐蔽性好，对各种窄带通信系统的干扰很小；频谱利用率高，易于重复使用频率；抗干扰性强，误码率低；容易实现码分多址3.IS95CDMA系统前向物理信道是如何构成的？该系统共有多少个前向物理信道？前向逻辑信道有哪些？前向物理信道与前向逻辑信道之间是如何映射的？答：1）前向物理信道的构成是在PN序列上再采用正交信号进行码分，其正交信号为Walsh函数；2）共有64个前向物理信道；3）前向逻辑有导频信