移动通信 (第四版)答案

移动通信作业上海师范大学信息与机电工程学院电气信息系通信工程专业主讲教师：张静1移动通信课后习题第一章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进行信息传输和交换，包括移动体和移动体之间的通信、移动体和固定点之间的通信。移动通信的特点有：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，而其业务的需求却与日俱增；④移动通信系统的网络结构各种各样，网络管理和控制必须有效；⑤移动通信设备必须能够在移动环境中使用；5.蜂窝通信系统采用了哪些技术？它与无线寻呼、无绳电话、集群系统的主要差别是什么？答：蜂窝通信系统采用的技术有：频率再用、小区分裂、越区切换。它与无线寻呼、无绳电话、集群系统的主要差别有：①无线电寻呼系统是单向通信系统，通话双方不能直接利用它对话。②无绳电话以有线电话网为依托，是有线电话网的无线延伸。③集群移动通信属于调度系统的专用通信网，具有一定的限时功能，主要以无线用户为主，一般采用半双工，用频道共用技术来提高系统的频率利用率。④蜂窝移动通信属于公众移动网，采用全双工工作方式，除了无线用户之间的通信外，还有大量的无线用户与有线用户之间的通信，采用频道再用技术来提高系统的频率利用率。8.什么叫分组无线网？答：分组无线网是一种利用无线信道进行分组交换的通信网络，即网络中传送的信息以“分组”或称“信包”为基本单元。第二章19.扩频系统的抗干扰容限是如何定义的？它与扩频增益处理增益的关系如何？答：扩频系统的抗干扰容限定义为[(/)]joutMGSNLs式中，Mj表示抗干扰容限，G表示扩频系统的处理增益，(S/N)out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。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,片/秒)，基带数据速率为9.6kb/s，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。答：处理增益为dBG216.9102288.1log103。抗干扰容限为[(/)]21(73)11joutMGSNLsdB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？移动通信作业上海师范大学信息与机电工程学院电气信息系通信工程专业主讲教师：张静2答：n级线性移位寄存器能产生的最大长度为12n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是多少？码序列速率由什么决定的？答：码序列周期=215-1=32767。参照p66表2-4，可知其反馈系数为(8)(8)(8)(8)(8)10000310000000000000111100131001000000001011120265101000001011010113366310110111101100111423051100010011000101iiiiiCCCCC以100003(8)为例，其m序列发生器为：码序列速率一般由未扩频时的信息数据率和码长确定。23.试述多载波调制与OFDM调制的区别和联系。答：OFDM是多载波调制中的一种，它的各个子载波之间相互正交，且各子载波的频谱有1/2的重叠。24.OFDM信号有哪些主要参数？假定系统带宽为450kHz，最大多径时延为32s，传输速率在280~840kb/s间可变（不要求连续可变），试给出采用OFDM调制的基本参数。答：OFDM系统的主要参数是：带宽、比特率、保护间隔。参照p88页，保护间隔设计为信道时延的4倍，4432128GICPs;得到去循环前缀(CP)后的符号周期：5640TsCPs;带CP的符号周期：Ts_CP=6×CP=s768;子载波间隔：111.56640sfMHzkHzT；再由系统带宽：kHzB450，得到子载波数：288fBN；当每个子载波上传输一个比特时，可得未编码时的传输速率skbR/375107682886；当采用16QAM+1/2编码时的传输速率为：skbR/750107684212886；移动通信作业上海师范大学信息与机电工程学院电气信息系通信工程专业主讲教师：张静34QPSK+3/4编码时的传输速率为：skbR/5.562107682432886；25.接收端恢复的载波频率有频率有偏差的情况下，对OFDM的解调有何影响？克服该影响的基本方法是什么？答：会导致子载波间的干扰(ICI)，影响载波间的正交性，带来地板效应。克服该影响的基本方法是同步：包括载波同步，样值同步，符号同步。26.在OFDM传输系统中，可否采用非线性功率放大器？为什么？答：不可以，信号通过非线性放大器时，会产生非线性失真，产生谐波，造成较明显的频谱扩展干扰以及带内信号畸变，导致整个系统性能的下降。28.采用IFFT/FFT实现OFDM信号的调制和解调有什么好处？它避免了哪些实现方面的难题？答：这种方法避免了硬件实现上的难题，易于实现，以及避免因计算复杂造成的时延从而影响子载波的正交性。第三章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。2.试比较10dBm、10W及10dB之间的差别。答：dBm：分贝毫瓦，功率单位，是对功率单位（mW）求对数得到的。W：瓦，功率单位。dB：增益，相对值单位，等于对增益相对值求对数。4.在标准大气折射下，发射天线高度为200m，接收天线高度为2m，试求视线传播极限距离。答：4.12()4.12(2002)64.09dhthrkm5．某一移动信道，传播路径如图所示，假设d1=10km，d2=5km，工作频率为450MHz，82xkm，试求电波的传播损耗值。答：自由空间传播的损耗：32.4420lg20lg32.4420lg1520lg450109.03fsLfddB无线电波波长：321045010368fc第一菲涅尔区半径：833612131231051010104501047.141510ddxmdd查p98，图3-4，得附加损耗为21dB（74.11xx）得到传播损耗：109.0321130.03LdB移动通信作业上海师范大学信息与机电工程学院电气信息系通信工程专业主讲教师：张静46.某一移动通信系统，基站天线高度为100m，天线增益6bGdB，移动台天线高度为3m，0mGdB，市区为中等起伏地，通信距离为10km，工作频率为150MHz，试求（1）传播路径上的损耗中值。（2）基站发射机送至天线的功率为10W，试计算移动台天线上的信号功率中值。答：(1)自由空间传播的损耗：32.4420lg20lg32.4420lg15020lg1095.96fsLfddB查p111图3-23得基本损耗中值(,)25mAfddB左右，查p112图3-24基站天线高度增益因子为(,)6bbHhddB左右，移动台天线高度增益因子为(,)0mmHhfdB。所以传播路径上的损耗中值为：95.96256126.96LdB(2)移动台天线上的信号功率中值为：10lg10610126.96110.9680.96pPdBWdBm11.试比较COST-207和IMT-2000多径信道模型的异同点。答：相同点：都采用功率时延谱（PDP）表述不同多径时延下，多径功率的取值。不同点：COST-207给出乡村、典型市区、恶劣城市、山区四种典型环境下的功率时延谱；IMT-2000给了三种信道冲激响应模型：室内、室外到室内及步行、车载高天线。12.在考虑天线的方向性时，信道模型需要考虑哪些因素？答：需要考虑的因素有：波达角（AOA）、幅度、相位、时延。第四章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：分集技术根据克服信道衰落的方式来分类，主要分为两类：宏分集和微分集，宏分集用来减少慢衰落的影响，微分集用来减少快衰落的影响。其中“微分集”又可按空间、频率、极化、场分量、角度和时间分为空间分集、频率分集、极化分集、场分量分集、角度分集和时间分集。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？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0jm，000jP，00jC1jm，011jP，11jC移动通信作业上海师范大学信息与机电工程学院电气信息系通信工程专业主讲教师：张静51jm，110jP，10jC0jm，101jP，01jC1jm，011jP，11jC故输出00111001118.假定有一个两抽头的自适应均衡器如图所示；（1）求出以01,和N表示的MSE表达式；（2）如果2N，求出最小MSE；（3）如果010,2和N=4样点/周期，MSE是多少？（4）如果参数与（3）相同，2sin(2/)kdkN，MSE又是多少？答：(1)MSE表达式为：222011201[][][2cos(2/)][2cos(2/)sin(2/)sin(2(1)/)]kkkkkEeEdxEkNyyEkNkNkN(2)由20[]0kEe得出sin(2/)0kN又由21[]0kEe得出sin(2(1)/)0kN由上述二式得出MSE=2[4cos2/]EkN(3))4/2sin(kyk)4/2cos(2kdk2212211111sin()sin()sin((1))222111sin((1))sin()sin((1))222kkkkkkkkkyyyREEyyykkk10001,3,5,....000,2,4,....01kk12cos()sin()2cos()sin((1))2222TTkkkkkkkPEdydyEk001,3,5,....020,2,4,....TTkkMSE=22TTkEdRP移动通信作业上海师范大学信息与机电工程学院电气信息系通信工程专业主讲教师：张静62201,3,5,....4cos()40,2,4,.....2kkEdEkkMSE=100000220001,3,5,....0022kMSE=000040220202,4,....0122k（4）2sin(2/)kdkN2241,3,5