短距离无线通信设备检测课后习题答案.docx
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短距离无线通信设备检测课后习题答案
第一章习题
1.什么是多径衰落?
引起快衰落和慢衰落的因素是什么?
答:
无线信道中的电波不是通过单一路径来传播的,而是由许多路径上的众多反射波合成的。
由于各个路径来的反射波到达时间不同,相位不同,使接收信号的瞬时值出现了剧烈的起伏变化,这种现象称作多径衰落(即快衰落)。
快衰落是由电波传播的路径不同而引起的;慢衰落则是由阴影效应和气象原因引起的信号变化。
2.简述无线通信系统的组成和各部分功能.
答:
无线通信系统一般由发信机、收信机及与其相连接的天线(含馈线)构成。
发信机的主要作用是将所要传送的信号首先对载波信号进行调制,形成已调载波;已调载波信号经过变频(有的发射机不经过这一步骤)成为射频载波信号,送至功率放大器,经功率放大器放大后送至天(馈)线。
天线是无线通信系统的重要组成部分。
其主要作用是把射频载波信号变成电磁波或者把电磁波变成射频载波信号。
收信机的主要作用是把天线接收下来的射频载波信号首先进行低噪声放大,然后经过变频(一次、两次甚至三次变频)、中频放大和解调后还原出原始信号,最后经低频放大器放大输出。
3.移动通信中的干扰和噪声主要有哪些类型?
它们的起因是什么?
答:
在无线通信中,考虑较多的是邻道干扰、同信道干扰、互调干扰、远近效应、码间干扰等。
邻道干扰是指相邻或邻近信道之间的干扰。
由相同频率的无用信号对接收机形成的干扰,称为同信道干扰,也称同频干扰。
互调干扰是由传输信道中的非线性网络所产生的,当几个不同频率的信号同时加入一非线性网络时,就会产生各种组合频率成分,这些成分便构成干扰信号。
在无线通信系统中,当基地台同时接收从几个距离不同的移动台发来的信号时,若这些信号的频率相同或相近,则距基地台最近的移动台就会对距离远的移动台造成干扰或抑制,甚至有些信号会被淹没,使基地台很难收到远距离的移动台的信号,这就是近端对远端的干扰,也称远近效应。
4.基地台天线高为25m,移动台天线高为4m,试求基地台的覆盖半径。
答:
5.衡量无线电信号传播性能的指标有哪些。
答:
表示传播性能的指标主要是发射机的发射能量和接收机的灵敏度。
6.试检验信道序号为1、2、12、20、24、26的信道组是否为无三阶互调的相容信道组?
答:
由于给出的信道任意两个信道序号差值均不相等,因此该信道组是无三阶互调的信道组。
7.简述无线局域网中的梳状技术。
答:
无线局域网中的梳妆技术是指:
时间被分为梳形时间和数据传输时间。
在梳形时间内,每一个站根据被分配的码在传输和侦听周期之间轮换。
所有的站将继续推近它们的码直到它们在侦听周期内侦听到载波。
如果在码的末尾没有侦听到载波,它们就发送自己的分组。
如果侦听到载波,它们就推迟自己的发送直到下一个梳形时间。
第二章习题
1.产品上的认证标记意味着厂商宣布了该产品已达到相应指令的基本要求,同时也意味着该产品可以在某一地区合法销售。
北美关于市场准入的认证标志为FCC,欧盟关于市场准入的认证标志为CE,而亚洲关于市场准入的认证标志为CVC(中国)等。
2.试举出3种在无线产品符合性测试的过程中使用频繁的场地,并描述其特点。
答:
(1)开阔场。
所谓开阔场,是指受试设备在露天测试现场中进行测量。
开阔场一直被国际公认为是最科学、合理和最理想的测试场地,并被规定为最后判定的依据。
(2)屏蔽室。
简单说来,电磁屏蔽室就是一个钢板房子,冷轧钢板是其主体屏蔽材料,此外,还安装了防电磁泄漏屏蔽门、专用通风波导窗、传输及消防波导管等,并对所有进出管线作相应屏蔽处理,进而阻断电磁辐射出入,因此屏蔽室具有严密的电磁密封性能。
(3)半电波暗室。
半电波暗室亦称电磁兼容暗室,它主要用于辐射无线电骚扰(EMI)和辐射敏感度(EMS)测量。
半电波暗室是在电磁屏蔽室的基础上,在内壁四墙及顶板上装贴电磁波吸收材料,地面为理想的反射面,从而模拟开阔场的测试条件,主要进行1GHz以下的辐射骚扰场强测试。
因壁面无反射波存在,故在辐射发射与接收测试中,测量的精度较高,是目前国内外流行的和比较理想的EMC测试场地。
3.对于信号的分析可以从时域和频域两个方面进行,其中信号的时域特性反映了其电量随时间的变化趋势,而频域特性则反映了其电量随频率的变化规律。
4.频谱分析仪的主要组成部分包括低通滤波器、混频器、中频滤波器和检波器。
5.简述使用频谱分析仪时需要设置的主要参数,并描述其设置方法。
答:
(1)频率扫描范围。
需要设置频率扫描范围时,可以通过FREQ按钮,进入频率设置菜单。
对扫描频率范围进行设置有两种方法:
一种方法可以通过设置扫描开始频率和终止频率来确定,例如:
Startfrequency=lMHz,Stopfrequency=llMHz;另外也可以通过设置扫描中心频率和频率范围来确定,例如:
Centerfrequency=6MHz,Span=10MHz。
这两种设置的结果是一样的。
(2)中频分辨带宽RBW。
当需要对中频分辨带宽进行设置时,可以通过按BW按钮,进入菜单设置需要的分辨带宽。
(3)视频带宽VBW。
视频带宽至少要与分辨带宽相同,最好为分辨带宽的3至5倍。
对于VBW的设置也是通过BW按钮实现的。
(4)扫描时间。
具体操作方法可以选取SWEEP按钮,进入菜单设置需要的扫描时间。
6.简述EMI接收机的工作原理。
答:
当利用EMI接收机测量信号时,先将仪器调谐于某个测量频率
,该频率经输入衰减器和射频放大器后进入混频器,与本地振荡器产生的频率
混频,得到中频信号
,中频信号送入中频放大器后由包络检波器进行检波,滤除中频,得到低频信号,后对此低频信号作进一步的加权检波,根据需要选择检波器,得到其峰值、有效值、平均值或准峰值。
这些值将在数码管屏幕上显示出来。
7.请分析EMI接收机与频谱仪工作时的异同点。
答:
(1)两者在输入端对信号进行处理的方法不同。
(2)扫频信号不同。
(3)中频滤波器带宽的定义不同。
(4)检波器不同。
8.RF功率计由功率传感器和功率指示器两部分组成:
其中由功率指示器进行信号的放大、转换并直接显示出测试值;而不同的频率和功率等级会有不同的功率传感器匹配使用。
9.简述信号带宽测试的过程。
答:
带宽测试具体的测试流程如下:
(1)首先测试系统建议搭建在屏蔽室中,所用到的测试设备包括频谱分析仪、通讯基站、功分器(将功率衰减大的一端接到频谱分析仪上)。
(2)将被测设备调至测试模式,使其与基站进行通信,如果通信不畅必须检查测试线路与射频接口。
(3)进入频谱仪的FREQ选件中设置要测试的中心频率,然后进入BW选件中设置RBW与VBW,最后设置SPAN的宽度与测试线路的补偿值。
(4)当信号出来的时候peak检波找到最大点Mark1,然后在此基础上减去20dBm算得一个值,将这个值在频谱仪中画出来。
(5)进入频谱仪display选件中选择line填下所算出的结果,然后图形在上升与下降边缘各取交叉点Mark1与△Mark2(Mark2与△Mark2的宽度就是20dB占用带宽)。
10.什么是设备的频率稳定度?
什么是频率偏移比?
答:
所谓频率稳定度,就是指测试产品在正常温度、湿度和电压的工作条件下所测得的射频工作频率和处在极限温度、湿度和电压的工作条件下所测得的工作频率的差值。
第三章习题
1.什么是ISM频段?
无线局域网、蓝牙和ZigBee技术常用的ISM频段是什么?
答:
ISM频段是供工业、科学、医学使用的免许可证频段。
无线局域网、蓝牙和ZigBee技术常用的ISM频段为2.4GHz的频段。
2.名词解释
(1)移动台:
用于移动业务,专供移动时或在非指定地点停留时使用的电台。
(2)服务器:
网络环境中的高性能计算机,它负责侦听网络上的其他计算机(客户机)提交的服务请求,并提供相应的服务。
(3)自适应跳频:
通过自动信道质量分析使跳频通信过程自动避开被干扰的跳频频点,并以最小的发射功率、最低的被截获概率,达到在无干扰的跳频信道上长时间保持优质通信的跳频技术。
(4)码片:
经直接序列扩频调制的调制信号单元。
(5)码片速率:
经扩频后每秒钟所传输的码片数量。
(6)调制:
调制是一种将信号注入载波,以此信号对载波加以调制的技术,以便将原始信号转变成适合传送的电波信号,常用于无线电波的广播与通信、利用电话线的数据通信等各方面。
(7)解调:
解调是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。
在各种信息传输或处理系统中,发送端用所欲传送的消息对载波进行调制,产生携带这一消息的信号。
接收端必须恢复所传送的消息才能加以利用,这就是解调。
3.若已知某发射机的发射功率为100mw,则其发射功率可表示为20dBm或-10dBw。
4.名词翻译
(1)AC:
交流电。
(2)AFH:
自适应跳频。
(3)BW:
宽带。
(4)DSSS:
直接序列扩频。
(5)FHSS:
跳频扩频。
(6)IF:
中频。
(7)OFDM:
正交频分复用。
(8)e.i.r.p.:
等效全向辐射功率。
5.无线通信设备测试过程中的转接头有哪几种类型?
其特点各是什么?
答:
(1)BNC接头。
BNC接口可以隔绝视频输入信号,使信号间互相干扰减少,且信号带宽要比普通15针的D型接口大,可达到更佳的信号响应效果。
(2)N接头。
具有可靠性高,抗振性强、机械和电气性能优良等特点,广泛用于振动和环境恶劣条件下的无线电设备和仪器及地面发射系统连接射频同轴电缆。
N接头最高适用于18GHz的信号。
(3)SMA接头。
SMA接头的最高使用频率为24GHz。
6.已知一个100mW的系统,若有-80dB的灵敏度,求
(1)该系统的发射功率(单位是dBm);
(2)该系统发射机和接收机之间信号功率最大可能的衰减值。
答:
(1)它的发射功率是:
(2)系统的最大衰减值为:
第四章习题
1.什么是无线局域网?
无线局域网与有线局域网相比优点有哪些?
答:
所谓无线局域网,是指在各工作站与设备之间,用无线的通讯方式取代传统的有线通讯电缆,继而构成可以互相通信的网络体系。
无线局域网具有以下特点:
(1)移动性
(2)灵活性
(3)可伸缩性
(4)经济性
(5)健康安全
2.什么是ISM频段,它的全称是什么?
ISM包含哪些频段?
答:
ISM频段全称为industrialscientificandmedical频段,它是免许可证的频段。
美国早期的ISM频段主要是902~928MHz,和2.4~2.4835GHz。
3.从物理结构上看无线局域网的组成部分有哪些?
答:
无线局域网由工作站(Station,STA)、无线介质(WirelessMedium,WM)、基站(BaseStation,BS)或接入点(AccessPoint,AP)和分布式系统(DistributionSystem,DS)等几部分组成。
4.基本服务集网络(BSS)的拓扑结构有几种,分别描述?
答:
基本服务区是无线局域网的基本构造模块,它有两种基本拓扑结构或组网方式,分别是中心控制网络(InfrastructureNetwork)和无线自组网络(AdHocNetwork)。
中心控制网络也称结构化网络,其中存在两种类型的设备,一种就是无线接入点,作为集中控制器掌管整个网络,用于在无线工作站和有线网络之间接收、缓存和转发数据。
无线接入点通常能够覆盖几十至几百个用户,覆盖半径达上百米。
另一种设备则是普通的网络用户,一般是配备了无线网卡的计算机。
无线自组网络也称对等网络或AdHoc网络,该网络中不存在无线接入点,所有工作站节点的地位都是均等的,它们具有相同的能力。
5.无线局域网提供的服务有哪些?
答:
无线局域网提供的服务包括STA服务和分布式系统服务,且这两种服务均由MAC层使用。
由STA提供的服务被称为STA服务,STA可以是AP,可以是安装有无线网卡的笔记本计算机,也可以是装有CF网卡的手持式设备,如PDA等。
由分布式系统提供的服务被称为分布式系统服务。
在WLAN中,分布式系统服务通常由AP提供。
6.无线局域网有哪些技术指标?
试对其主要参数进行比较。
答:
无线局域网的技术指标包括:
数据传输速率、工作频率、频带宽度等。
各标准的具体参数略。
7.从纵向的层次结构来看,WLAN物理层包括哪三个功能实体,IEEE802.11标准中物理层主要实现哪几个功能?
答:
无线局域网的物理层与MAC层管理相连,从纵向的层次结构来看,WLAN物理层包括三个组成部分:
(1)物理层汇聚子层(PHYConvergenceProcedure,PLCP);
(2)物理介质依赖子层(PhysicalMediumDependent,PMD);
(3)三种物理介质接口。
8.无线局域网的传输介质有无线电波和光波,其中射频无线电波主要为射频电波
和微波;而光波中主要使用红外线。
9.在DSSS中,将2.4GHz的频宽最多划分成14个信道(Channel),邻近的信道互相重叠。
目前在世界上不同的国家工作的信道数会有所不同,其中美国、加拿大、中国及欧洲指定工作频率从2.4GHz到2.4835GHz,每个信道的射频带宽为22MHz,相邻信道中心频率为5MHz。
10.试阐述直接序列扩频以及跳频扩频的原理和特点。
答:
直接序列扩频技术就是把要传送的信息直接由高速率的扩频码序列编码后,对载波进行调制以扩展信号的频谱。
而在接收端,用相同的扩频码序列去进行解扩,把展宽的扩频信号还原成原始的信息。
DSSS将原有较高功率、较窄的频带变成具有较宽频的低功率信号,以获得较高的传输速率和抗干扰性能。
所谓跳频,比较确切的意思是:
用一定码序列进行选择的多频率频移键控。
也就是说,用扩频码序列去进行频移键控调制,使载波频率不断地跳变,因此称为跳频。
跳频系统占用了比信息带宽要宽得多的频带。
11.试描述IEEE802.11标准中MAC层的功能。
答:
IEEE802.11MAC层负责客户端与AP之间的通讯,具体包括无线介质访问、网络连接、数据加密、同步等功能。
12.在IEEE802.11中定义了两种无线介质访问控制的方法,分别为DCF和PCF,其中DCF是IEEE802.11最基本的媒体访问方法,在所有的STA上都进行实现。
PCF是可选的(Optional)媒体访问方法,用于有中心的网络结构中。
13.什么是CSMA/CA机制?
请描述两次握手的过程。
答:
CSMA/CA方式采用两次握手机制,又称ACK机制。
具体工作过程为:
某一工作站若希望利用无线信道发送数据,首先必须探测网络中是否空闲,如果没有侦听到网络中正在传输数据,则附加等待一段时间(称为DCF的帧间隔,DIFS),再随机选择一个时间片继续探测,如果网络中仍然空闲,则发送数据。
当接收方正确地接收帧后,就会立即发送确认帧(ACK),发送方收到该确认帧,就知道该帧已成功发送;若发送方没有收到确认帧,该数据报将等待一段时间后被重传。
14.IEEE802.11标准提供哪两种认证服务?
答:
开放系统认证和共享密钥认证。
15.简述WLAN的应用。
答:
WLAN的应用包括:
(1)接入网络信息系统:
电子邮件、文件传输和终端仿真。
(2)难以布线的环境:
老建筑、布线困难或昂贵的露天区域、城市建筑群、校园和工厂。
(3)频繁变化的环境:
频繁更换工作地点和改变位置的零售商、生产商,以及野外勘测、试验、军事、公安和银行等。
(4)使用便携式计算机等可移动设备进行快速网络连接。
第五章习题
1.描述蓝牙技术具有哪些特点。
答:
(1)全球范围适用;
(2)可以建立临时性的对等连接;(3)具有很好的抗干扰能力和安全性;(4)同时可传输语音和数据;(5)近距离通信;(6)低功耗,体积小;(7)开放的接口标准。
2.在蓝牙1.0版本中,使用重传机制机制来保证链路的可靠性,在基带、链路管理和应用层还可实行多种分级的安全机制,并且通过跳频技术可以消除来自网络环境中的其他无线设备的干扰;但1.0版本主要针对点对点的无线连接,蓝牙1.1版本将点对点扩展为点到多点;蓝牙1.2标准中,提供了更好的同频抗干扰能力,加强了语音识别能力;蓝牙2.0标准提高了数据传输速率并降低了功耗;蓝牙2.1+EDR的版本主要对老版本进行了两个方面的改进:
一是改善设备配对的流程,二是具有更佳的省电效果。
3.蓝牙系统的网络结构的拓扑结构有哪2种?
请分别描述。
答:
蓝牙网络的拓扑结构有两种形式:
微微网和散射网。
微微网是通过蓝牙技术以特定方式连接起来的一种微型网络,它是一种最简单的组网形式。
散射网(ScatterNet)是多个微微网在时空上相互重叠组成的比微微网覆盖范围更大的蓝牙网络。
虽然每个微微网只有一个主设备,但是一个微微网中的从设备又可作为另一个微微网中的从设备,即从设备可以基于时分复用(TimeMultiplexing)机制加入不同的微微网,甚至一个微微网的主设备也可以成为另一个微微网的从设备。
每个微微网都遵循自己主设备的跳频序列,它们之间并不跳频同步,这样就避免了同频干扰。
4.蓝牙技术使用了电路交换和分组交换技术的组合来处理语音和数据通信量。
其中前者属于同步面向连接链路,当链路首次建立的时候,主设备就分配好了它们占用的固定时隙,而后者信道仅当有数据需要被传输的时候才启动,而且没有保留的带宽,其信道属于异步无连接链路。
5.通信设备之间物理层的数据连接通道就是物理链路,蓝牙系统中有两种物理链路,分别是哪两种?
答:
蓝牙设备之间物理层的数据连接通道称为蓝牙物理链路,共有两种类型:
一种是同步面向连接链路(synchronousconnectionoriented,SCO),一种是异步无连接链路(asynchronousconnectionless,ACL)。
同步面向连接链路主要用于对时间要求很高的数据通信,如语音等;而异步无连接链路主要用于对时间要求不敏感的数据通信,如文件数据或控制信令等。
6.简述蓝牙系统的组成。
答:
蓝牙系统一般由以下四个功能单元组成:
无线射频单元、链路(基带)控制单元、链路管理单元和蓝牙软件功能单元。
7.蓝牙链路控制器有哪几个主要状态?
其中处于连接状态的设备又有几种操作模式?
答:
(1)蓝牙链路控制器共有两个主要状态:
待机(Standby)和连接(Connection)状态,另外还有7个子状态:
寻呼(Page)、寻呼扫描(PapeScan)、查询(Inquiry)、查询扫描(InquiryScan)、主设备响应(MasterResponse)、从设备响应(SlaveResponse)和查询响应(InquiryResponse)。
子状态是中间的临时过渡状态。
(2)处于连接状态的设备可以工作在激活(Active)模式、呼吸(Sniff)模式、保持(Hold)模式和休眠(Park)模式四种操作模式中的某一个模式。
8.蓝牙基带控制器有哪几种检纠错方式?
答:
蓝牙基带控制器共采用3种纠错方式,分别是1/3前向纠错编码(FEC),2/3前向纠错编码以及自动请求重传(ARQ)。
9.举例说明蓝牙技术的三种应用。
答:
(1)数据和语音接入点;
(2)替代电线和电缆;
(3)包含硬件、软件和互操作需求的一种无固定中心站的网络。
10.请选取你所熟悉的三种无线个域网技术进行描述。
略
第六章习题
1.ZigBee与IEEE802.15.4的区别有哪些?
答:
ZigBee和IEEE802.15.4的关系与Wi-Fi和IEEE802.11、蓝牙和IEEE802.15.1之间的关系一样:
“ZigBee”可以看作是一个商标或是一种表示高层的技术,该技术完整、充分地利用了IEEE802.15.4定义的功能强大的物理层和MAC层,并且在此基础上增加了逻辑网络和应用软件。
2.例举ZigBee技术的应用案例。
略
3.ZigBee技术的特点有哪些?
答:
(1)功耗低;
(2)可靠性高;(3)网络容量大;(4)时延短;(5)成本低;(6)兼容性;(7)安全性;(8)工作频段灵活
4.ZigBee协议栈构架包括哪几层?
答:
各层功能简述如下:
(1)物理层:
该层定义了无线信道和MAC子层之间的接口,提供物理层数据服务和物理层管理服务,主要是在驱动程序的基础上,实现数据传输和管理。
物理层数据服务从无线物理信道上收发数据,管理服务包括信道能量监测(ED),链接质量指示(LQI),载波检测(CS)和空闲信道评估(CCA)等,维护一个由物理层相关数据组成的数据库。
(2)媒体接入控制(MAC)层:
该层提供了MAC层数据服务和MAC层管理服务。
前者保证MAC层协议数据单元在物理层数据服务中的正确收发,而后者从事MAC层的管理活动,并维护一个信息数据库。
(3)网络/安全层:
该层负责设备加入和退出网络,申请安全结构,路由管理,在设备之间发现和维护路由,发现邻设备,储存邻设备信息。
(4)应用层:
包括应用支持子层(APS)和ZigBee设备对象(ZDO)。
其中APS负责维持绑定表、在绑定的设备之间传送消息;而ZDO定义设备在网络中的角色、发起和响应绑定请求、在网络设备之间建立安全机制。
5.IEEE802.15.4使用那些频段以及有几个信道?
答:
2.4GHz频段共分配了16条信道,其数据传输速率为250Kbps;
915MHz频段共分配了10条信道,数据传输速率可达40Kbps;
868MHz频段有1条速率为20Kbps的信道。
6.试描述ZigBee基带数据处理过程。
答:
图6-6868MHz/915MHZ
图6-72.4GHz
7.IEEE802.15.4中定义了两种类型的设备:
一种称为FFD,另一种称为RFD。
此外,IEEE802.15.4当中还从网络组成的角度定义了3种设备,分别为PAN协调器、
协调器和设备。
两类设备的对应关系有一些限定,RFD只能作为ZigBee终端节点,而FFD可以作为3种设备当中的任意一种。
8.ZigBee的MAC层当中规定了一种称作信标(beacon)的信道接入模式,信标模式当中规定了一种信标帧的格式。
每个协调器有自己的信标帧,它是一个周期性的时间结构,分为活跃期和非活跃期两大部分。
在活跃期,协调器需要进行数据发送,或者打开接收机接收数据或者准备接收数据;而在非活跃期,协调器可以关闭收发机以节省能量。
9.ZigBee有哪些网络拓扑?
试例举二三种。
答:
ZigBee网络根据应用的需要可以组织成星形网、树形网和网状网三种拓扑结构。
10.ZigBee网络层的主要功能是路由,路由算法是它的核心。
试描述其路由算法。
答:
为了达到低成本、低功耗、高可靠性的设计目标,ZigBee网络中通常使用树路由(Cluster-Tree)和按需距离矢量路由(AODV)相结合的路由算法。
第七章习题
1.与无线电通信相比,红外通信具有哪些优势和劣势?
答:
与无线射频通信相比,红外通信具有如下优点:
(1)红外线有着巨大的通信带宽且不受电磁干扰影响和无线管制,适用于各种短距离的场合,能够提供较高的通信速率,可靠性高;
(2)红外光不能穿过不透明物体,因而不同房间的通信之间不会互相干扰,并且通信时侦听困难,通信的安全性较高;
(3)红外线数据传输基本上采用强度调制,红外接收器只需检测光信号的强度。
这就使得红外通信设备比无线电波通信设
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