移动通信课后题.docx

移动通信课后题.docx

《移动通信课后题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《移动通信课后题.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

移动通信课后题

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。

第二章调制解调

1、移动通信中对调制解调技术的要求是什么？

（请总结3G，LTE等高速数据传输对调制解调技术的要求）

【答】

已调信号的频谱窄和带外衰减快（即所占频带窄，或者说频谱利用率高）；易于采用相干或非相干解调；抗噪声和抗干扰的能力强；以及适宜在衰落信道中传输。

已调信号所占的带宽要窄：

频谱主瓣窄；

已调信号频谱副瓣的幅度要低，辐射到相邻频道的功率就小；

经调制解调后的输出信噪比（S/N）较大或误码率较低。

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

2、已调信号的带宽是如何定义的？

FM信号的带宽如何计算？

【答】已调信号的带宽是指已调信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。

5、试述MSK调制和FSK调制的区别和联系。

【答】

FSK是频移键控，FSK利用载波的频率变化来传递数字信息。

它是利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术。

MSK是一种特殊形式的FSK，其频差是满足两个频率相互正交（即相关函数等于0）的最小频差，并要求FSK信号的相位连续。

8、与MSK相比，GMSK的功率谱为什么可以得到改善？

【答】

GMSK信号就是通过在FM调制器前加入高斯滤波器产生的。

GMSK通过引入可控的码间干扰（即部分响应波形）来达到平滑相位路径的目的，它消除了MSK相位路径在码元转换时刻的相位转折点。

12、画出QPSK、OQPSK和π/4-DQPSK的星座、相位转移图，并说明各自特点？

【答】星座图在课本P43和P45

在QPSK的码元速率Ts与PSK信号的比特速率相等的情况下，QPSK信号是两个PSK信号之和，因而它具有和PSK信号相同的频谱特征和误比特率性能。

OQPSK调制与QPSK调制类似，不同之处是在正交支路引入了一个比特（半个码元）的时延，这使得两个支路的数据不会同时发生变化，因而不可能像QPSK那样产生±π的相位跳变，而仅能产生±π/2的相位跳变。

因此，OQPSK频谱旁瓣要低于QPSK信号的旁瓣。

π/4-DQPSK是对QPSK信号的特性进行改进的一种调制方式,改进之一是将QPSK的最大相位跳变±π，降为±3π/4，从而改善了π/4-DQPSK的频谱特性。

改进之二是解调方式,QPSK只能用相干解调，而π/4-DQPSK既可以用相干解调也可以采用非相干解调。

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：

式中，Mj表示抗干扰容限，G表示扩频系统的处理增益，

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

抗干扰容限为

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

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】

23、试述多载波调制与OFDM调制的区别和联系。

【答】

在多载波传输技术中，对每一路载波频率（子载波）的选取可以有多种方法，它们的不同选取将决定最终已调信号的频谱宽度和形状。

第1种方法是：

各子载波间的间隔足够大，从而使各路子载波上的已调信号的频谱不相重叠，如图2－67（a）所示。

该方案就是传统的频分复用方式，即将整个频带划分成N个不重叠的子带，每个子带传输一路子载波信号，在接收端可用滤波器组进行分离。

这种方法的优点是实现简单、直接；缺点是频谱的利用率低，子信道之间要留有保护频带，而且多个滤波器的实现也有不少困难。

第2种方法是：

各子载波间的间隔选取，使得已调信号的频谱部分重叠，使复合谱是平坦的，如图2-67（b）所示。

重叠的谱的交点在信号功率比峰值功率低3dB处。

子载波之间的正交性通过交错同相或正交子带的数据得到（即将数据偏移半个码元周期）。

第3种方案是：

各子载波是互相正交的，且各子载波的频谱有1/2的重叠。

如图2-67（c）所示。

该调制方式被称为正交频分复用（OFDM）。

此时的系统带宽比FDMA系统的带宽可以节省一半。

图2-67子载波频率设置（a）传统的频分复用；（b）3dB频分复用；（c）OFDM

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？

它避免了那些方面的难题？

【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。

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。

3、假设接收机输入电阻为50Ω，灵敏度为1μV，试求接收功率为多少dBm

【答】由式（3-58）得

附：

分贝的计算

【答】

、

、

、

、

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

，

，

，

，

，

，

，

，

，

，

故输出0011100111

第5章组网技术

3、设系统采用FDMA多址方式，信道带宽为25kHz。

问在FDD方式，系统同时支持100路双向话音传输，需要多大的系统带宽？

【解】

在FDD方式，系统同时支持100路双向话音传输

则，收发频率间隔需为25×100kHz=2.5MHz

则，需要的系统带宽为2.5×2=5MHz

4、如果话音编码速率相同，采用FDMA方式，问FDD方式和TDD方式需要的系统带宽有何差别？

【解】

FDD：

频分双工，技术成熟，可以连续发射信号，有较强的抗衰能力。

缺点是必须使用成对的频率，上下行频带之间需要有较大的频率间隔作为保护隔离频带。

TDD：

时分双工，不需要对称频带，无线资源在上下行间可以灵活分配，更适合于数据传输非对称业务。

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。

13、为什么说最佳的小区形状是正六边形？

【解】

为了不留空隙的覆盖的移动通信网的整个服务区，一个个圆形的无线小区之间会有大量的重叠，在考虑重叠之后，每个小区实际上的有效覆盖区是一个圆的内接多边形。

根据重叠的情况不同，这些多边形有正三角形，正方形或正六边形。

对于三种多边形在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接近理想的圆形。

为了防止同信道干扰，临近的无线小区不能使用相同的频率（或信道组）。

在构成一个面状服务区时，为确保临近小区不出现相同频率所需少信道数，三角形划分最少需要六个信道组，正方形划分最少需要四个信道组，而正六边形仅需要三个信道组。

说明采用正六边形无线小区，邻接构成整个面状服务区为最好。

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：

（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SRES，然后把SRES回送给MSC/VLR,验证其合法性。

（6）HLR和VLR

【答】当一个移动用户首次入网时，它必须通过移动交换中心（MSC），在相应的位置寄存器（HLR）中登记注册，把其有关的参数（如移动用户识别码、移动台编号及业务类型等）全部存放在这个位置寄存器中，于是网络就把这个位置寄存器称为原籍位置寄存器。

移动台的不断运动将导致其位置的不断变化。

这种变动的位置信息由另一种位置寄存器，即访问位置寄存器（VLR）进行登记。

7、TDMA蜂窝系统为什么要采用移动台辅助过区切换（MAHO）？

FDMA蜂窝系统是否也可以这样做？

【答】

（1）GSM系统采用的过区切换办法称之为移动台辅助切换（MAHO）法。

其主要指导思想是把过区切换的检测和处理等功能部分地分散到各个移动台，即由移动台来测量本基站和周围基站的信号强度，把测得结果送给MSC进行分析和处理，从而作出有关过区切换的决策。

TDMA技术给移动台辅助过区切换法提供了条件。

（2）不能。

GSM系统在一帧的8个时隙中，移动台最多占用两个时隙分别进行发射和接收，在其余的时隙内，可以对周围基站的广播控制信道进行信号强度的测量。

而FDMA不符合MAHO的要求。

8、GSM系统在通信安全性方面采取了哪些措施？

【答】采用了鉴权、加密、设备识别、用户识别码保密。

11、GPRS系统在GSM系统的基础上增加了哪些功能单元？

基于电路交换的GSM网络与基于分组交换的GPRS网络传输用户信息的过程有何不同？

【答】将现有GSM网络改造为能提供GPRS业务的网络需要增加两个主要单元：

SGSN（GPRS服务支持节点）和GGSN（GPRS网关支持节点）。

GPRS仅在实际传送和接收时，才使用无线资源，在一个小区内上百个用户可以分享同一带宽，多个用户共享一条无线信道，多个用户将数据分组打包在信道中传送。

在GSM中将每个人的信息以帧的形式传输。

12、GPRS系统的最高传输速率是多少？

【答】GPRS系统的最高传输速率是171.2kbps

附：

2.75G的Edge峰值速率是多少？

【答】

我又问了一下10086，中国移动3G网络，TD-SCDMA目前移动状态下384kbps，最高2.4Mbps。

但在梅州信号覆盖比较差，仅梅州城区，梅县新县城。

中国移动TD-LTE在梅州还没有开通，

参见广州

中国移动Edge官方发布最高速率473.6kbps，不能支持更高了。

第8章码分多址（CDMA）移动通信系统

（一）

1、说明CDMA蜂窝系统能比TDMA蜂窝系统获得更大通信容量的原因和条件。

【答】原因：

CDMA系统用户信号互相重叠，共享一个信道，用户信号只靠所用码型区分，当系统满负荷时，另外增加少数用户只会引起话音质量下降。

条件：

（1）CDMA系统要选用具有良好性能的码字来区分用户；

（2）有效的功率控制来克服远近效应；（3）优越的信号检测机制以避免多址干扰对系统性能的影响，从而提升系统容量。

2、说明CDMA蜂窝系统采用功率控制的必要性及对功率控制的要求。

【答】由于移动台在小区内的分布是随机性的，会产生“远近效应”并产生多址干扰，造成CDMA系统的自干扰，应根据通信距离不同，实时的调整发射机所需要的功率，减小多址干扰，故必须采用功率控制。

功率控制要使得接收信号的强度能保证信号电平与干扰电平的比值达到规定的门限值，而不要无限制地增大信号功率，以免增大电台之间的干扰。

3、什么叫开环功率控制?

什么叫闭环功率控制?

【答】开环功率控制是指：

由移动台接收并检测基站发来的信号强度，并估计正向传输损耗，然后根据这种估计来调节移动台反向发射功率。

闭环功率控制是指：

由基站检测来自移动台的信号强度，并根据检测的结果形成功率调整指令，通知移动台，使移动台根据此调整指令来调节其发射功率。

6、为什么说CDMA蜂窝系统具有软容量特性?

这种特性有什么好处?

【答】CDMA蜂窝系统中所有用户都共享一个无线信道，系统负荷满载时，接入少数新用户只会造成话音质量的轻微下降，而不会出现阻塞现象。

即CDMA系统具有“软容量”特性。

这种特性使得CDMA系统容量与覆盖范围、服务质量，相邻小区负荷间有灵活的弹性体系。

7、为什么说CDMA蜂窝系统具有软切换功能?

这种功能有何好处?

【答】软切换是指：

移动台开始与新的基站通信但不立即中断他与原来基站通信的一种切换方式。

软切换是CDMA蜂窝系统都有的切换功能，可有效地提高切换的可靠性，而且如果若移动台处于小区的边缘上，软切换能提供正向业务信道分集，也能提供反向业务信道的分集，从而保证通信的质量。

10、cdma2000支持的最高数据速率是多少?

此时的信道编码和扩频增益是多少？

【答】cdma2000支持的最高数据速率是153.6kbps

此时的扩频增益是

第9章码分多址（CDMA）移动通信系统

（二）

2、WCDMA码片速率是多少？

可传输的数据速率是多少？

【答】WCDMA码片速率是3.84Mc/s；

可传输的数据速率：

乡村室外环境下144kb/s，市区和郊区室外环境下384kb/s，室内或者室外低速环境下2Mb/s

建议问问联通，更新数据，至少广告是7.2Mbps。

5、WCDMA系统中采用了几种纠错编码方案？

【答】卷积码、Turbo码以及业务专用编码

14、TD-SCDMA系统支持的最大小区半径是多少？

为什么？

【答】保护间隔（GP）是在NodeB侧，由发射向接收转换的保护间隔。

GP时长75us（96chip），可用于确保小区覆盖半径为11.25km。

同时，较大的保护间隔可以防止UpPTS和DwPTS信号相互干扰，还可以允许UE在发出上行同步信号时进行一些时间提前。

由于TD-SCDMA技术有上行同步的要求，所以NodeB侧信号的接收与发射必须同步（注意：

是同步不是同时），因此，UE的发射必须提前实施。

如果UE接收到的下行信号有t时间的延迟，那么它发射的上行信号就要提前t时间，UE的接收与发射就有2t的延迟。

当2t小于等于保护间隔（GP）的时间75us时，DwPTS与UpPTS之间不会产生干扰，也就是说，UE和NodeB之间单方向传输允许的延迟时间不能超过传输96/2码片的时间t，t=（GP的时长）/2=75/2=37.5us。

计算出允许的延迟t的值后，如果仅从无线子帧结构来分析，可以计算出TD-SCDMA小区无干扰的覆盖的最大半径。

电波在空间传播的速度为3*108m/s，因此有：

TD-SCDMA小区无干扰覆盖最大半径=电波传播速度X允许的延迟（t）=

从理论上说，TD-SCDMA的小区覆盖半径还可以进一步扩大，如果通过动态信道分配（DCA）来锁住第一个上行时隙TS1，即相当GP增加了864chip的时间长度，所以系统能够接受的2t延迟值达到传输96+864=960chip的时间75+675=750us，这样小区覆盖半径可以达到112.5km，当然，这已超过微博地面实现传播的厂规距离，所以对天线架建的高度有相当高且特殊的要求。

17、智能天线的应用可以带来哪些好处？

（回答太简略）

【答】采用智能天线技术可以提高系统容量，减少用户间干扰，扩大小区的覆盖范围，提高网络的安全性以及实施用户定位等。

智能天线可以用于GSM系统

18、接力切换与传统的切换有哪些区别？

（请分别画出硬切换、软切换、接力切换原理图，再说明各自特点）

【答】接力切换是介于硬切换和软切换之间的一种新的切换方法。

与软切换相比，两者都具有较高的切换成功率、较低的掉话率以及较小的上行干扰等优点。

他们的不同之处在于接力切换并不需要同时有多个基站为移动台提供服务，因而克服了软切换需要占用的信道资源较多，信令复杂导致系统负荷加重，以及增加下行链路干扰等缺点。

与慢切换相比，两者都具有较高的资源利用率、较为简单的算法，以及系统相对较轻的信令负荷等优点。

不同之处在于，接力切换断开原基站和与目标基站建立通信链路几乎是同时进行的，因而克服了传统硬切换掉话率高、切换成功率较低的缺点。

接力切换的突出优点是切换成功率高和信道利用率高。

第10章移动通信的展望

1、说明第三代移动通信的技术特征与第一、第二代移动通信有何不同。

【答】第一代移动通信以模拟调频、频分多址为主体技术，包括以蜂窝网系统为代表的公用移动通信系统、以集群系统为代表的专用移动通信系统以及无绳电话，主要向用户提供模拟话音业务。

第二代移动通信以数字传输、时分多址或码分多址为主体技术，简称数字移动通信，包括数字蜂窝系统、数字无绳电话系统和数字集群系统等，主要向用户提供数字话音业务和低速数据业务。

第三代（3G）移动通信以CDMA为主要技