移动通信技术与系统应用答案.docx

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移动通信技术与系统应用答案

附录：

思考与练习参考答案

第1章移动通信概论

1.1.1①终端的移动性；业务的移动性；个人身份的移动性

②移动化、个性化、智能化和虚拟化

1.1.2（略）

1.1.3（略）

1.2.1（略）

1.2.2（提示：

市场与技术的双重推动作用）

1.2.3（略）

1.3.1①ABCDE②ABCD

1.3.2（略）

1.4.1①ABCD②ABCD

1.4.2①地球站；跟踪遥测及指令系统；监控管理分系统

②传输集群；准传输集群

③自组织网络（或对等网络，Ad-Hoc网络）

④频分多址；时分多址

1.4.3①错误，地球站的天线口径越大，发射和接收能力越强，功能也越强

②对。

1.4.4①（略）

②（提示：

通信距离、工作频段、稳定性、广播方式等方面的优点）

③（提示：

作用距离、覆盖地区、造价、通信质量等方面的特点）

④（提示：

移动性、覆盖范围、扩展能力、开发运营成本、传输速率、抗干扰性和安全性等方面的优点）

1.4.5①（提示：

自组织网络和基础结构网络结构）

②（略）

第2章移动通信的基本概念

2.1.1①直射波；反射波；地面波

②自由空间传播损耗；绕射损耗

2.1.2直射波：

从发射天线直接到达接收天线的电波；

反射波：

经过大地反射到达收信机的电波；

地面波：

沿着地表面传播的电波；

自由空间传播：

电磁波在真空中的传播；

自由空间传播损耗：

指收、发天线都是各向同性辐射器时，两者之间的传播损耗；

绕射损耗：

电波在直射传播的路径上可能存在山丘、建筑等障碍物，这些障碍物会引起除了自由空间传播损耗外的附加损耗，这种附加损耗称为绕射损耗；

菲涅尔余隙：

设障碍物与发射点T、接收点R的相对位置如图2-5所示。

图中x表示障碍物顶点P至连线TR的距离，在传播理论中称作菲涅尔余隙。

2.1.3①错误。

地面波随频率的提高衰减很快。

②正确。

2.1.4①（略）

②（略）

2.2.1①多径衰落；脉冲展宽

②码间；频率选择性

③脉冲响应；衰减指数响应

④可通率；T=1-R

2.2.2①错误。

在移动无线电通信中，仅出现镜面反射和漫反射的情况，被认为是视距传播，而绕射则被认为是非视距传播。

②正确。

2.2.3镜面反射：

当无线电波投射到两种不同媒质间的平滑分界面，并且界面线尺寸与辐射信号波长相比相差很大的情况下，则发生镜面反射，并服从菲涅耳定律；

漫反射：

当无线电波投射到粗糙表面，且表面粗糙程度与辐射信号波长相似时，则产生漫反射，它服从惠更斯原理。

—般情况下，漫反射无线电波的强度小于镜面反射无线电波的强度，因为沿不平表面传播时散射了能量，使反射无线电波沿发散路径前进；

多径效应：

从发射机到接收机，一般均有多条不同时延的直射或反射传输路径的现象；

瑞利衰落：

由于多径传输而产生的干涉型衰落，即不同传输路径的射线随机干涉的结果；

多径时散现象：

多径效应在时域上将造成数字信号波形展宽的现象。

2.2.4（略）

2.3.1①地形特征传播环境②基本损耗修正因子

2.3.2①错误。

电波的波长越短，其穿透能力越强。

②错误。

在移动通信中天线接受电场强度是指长度为1m的天线感应的电压值。

③正确。

2.3.3①（略）

②（略）

2.4.1蜂窝：

基站的覆盖范围；盲点：

由于网络漏覆盖或电波在传播过程中遇到障碍物而造成阴影区域等原因，使得该区域的信号强度极弱，通信质量严重低略；热点：

由于客观存在商业中心或交通要道等业务繁忙区域，造成空间业务负荷的不均匀分布；频率复用：

将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带（或称子信道）以进行信号的传输。

2.4.2①E②D③ABCDEF

2.4.3（略）

2.4.4（略）

2.5.1①移动台子系统（MS）；基站子系统（BSS）；网路子系统（NSS）；操作支持子系统（OSS）

②外部接口；交换子系统MSS内部接口；接入子系统内部接口

③A接口

④持卡者相关信息；IC卡识别信息

2.5.2（略）

2.5.3①（略）

②（略）

③（略）

2.5.4①A②D

2.6.1①热噪声；高斯噪声；白噪声；自然噪声；人为噪声

②振荡器；倍频器；调制器

③由相同频率的无用信号所造成的干扰；共道干扰

④干扰台邻频道功率落入接收邻频道接收机通带内

2.6.2①错误。

蜂窝系统中采用了频率复用技术，显然同频道的无线小区相距越远，它们之间的空间隔离度就越大，同频道干扰就越小，但频率利用率就低。

②错误。

降低移动台发射功率可以减少上行同频干扰，降低基站发射功率可以减少它对其它同频道小区内移动台的干扰，降低基站天线高度可能并不会减少同频道干扰和邻频道干扰，因为有效天线高度变化不大。

2.6.3①ABC

②ABD

第3章关键技术

3.1.1①降低话音编码速率；提高话音质量；波形编码；参数编码；混合编码

②预处理;线性预测编码分析;短时分析滤波;长时预测;规则码激励序列编码

③ARM（AdaptiveMultiRate,自适应多速率）语音编码

3.1.2①错误。

语音编码速率与传输信号带宽成比例关系，即语音编码速率减半，传输信号所占用带宽也减半，而系统容量增加一倍，频率利用率可有效提高。

②正确。

③错误。

GMSK的解调可采用类似于MSK方式的正交相干解调技术，也可使用非相干检测解调技术，如差分解调和鉴频器解调等。

3.1.3ABCDE

3.1.4①（略）

②（略）

3.2.1①模拟调制；线性调制技术；恒包络

②抗干扰能力强；易于加密

3.2.2ABCD

3.2.3（略）

3.3.1①扩频通信；直接序列扩频通信系统；跳频扩频通信系统；跳时扩频通信系统

②传输信息所用信号的带宽远远大于信息本身的带宽

③信息论；抗干扰理论

④用一定码序列进行选择的多频率频移键控；慢跳频；快跳频；慢跳频；快跳频

⑤处理增益；抗干扰容限

3.3.2①错误。

由信息论可以知道：

在时间上有限的信号，其频谱是无限的，脉冲信号宽度越窄，其频谱就越宽，在工程估算中信号的频带宽度与其脉冲宽度近似成反比。

②错误。

扩展频谱换取信噪比要求的降低，即降低接收机接收的信噪比门限值。

③正确。

④错误。

跳频速率越高，跳频系统的抗干扰性能就越好，但相应的设备复杂性相成本也越高。

⑤错误。

抗干扰容限表示系统在干扰环境下的工作性能，它直接反映了扩频通信系统接收机允许的极限干扰强度。

3.3.3①ABCDEF

②C

3.3.4①（提示：

扩频通信可行性的理论基础：

一是信息论中关于信息容量的仙农（Shannon）公式；一是抗干扰理论中柯捷尔尼可夫关于信息传输差错概率的公式）

②（提示：

可参考跳频系统的组成方框图，并简述各功能实体）

③（提示：

可参考跳频系统的组成方框图，并简述各功能实体）

3.4.1①误码率；信噪比

②二重空间接收；发端分集

③显分集；交织编码技术；跳频技术；直接扩频技术

④基带跳频；射频跳频

⑤最大比值合并；等增益合并；选择式合并

3.4.2①错误。

分集数N越大，分集效果越好，即分集增益正比于分集的数量N，且分集增益的增加随着N的增加而逐步减少。

②错误。

相关器的数目越多，系统获得的增益越大，但设备的复杂度也随之增加。

当相关器的数目增加到一定程度时，系统获得的增益将缓慢增加。

③正确。

④正确。

⑤错误。

合并可以在检测器以前，即中频和射频上进行合并，且多半是在中频上合并；也可以在检测器以后，即在基带上进行合并。

3.4.3①C

②ABCDE

③C

3.4.4①分集技术的本质：

采用两种或两种以上的不同方法接收同一信号以克服衰落；它的作用：

在不增加发射机功率或信道带宽的情况下充分利用传输中的多径信号能量，以提高系统的接收性能。

它的基本思路：

将接收到的多径信号分离成不相关的（独立的）多路信号；然后将这些信号的能量按一定规则合并起来，使接收的有用信号能量最大

②从信号传输的方式来看，分集技术分为显分集和隐分集两大类，显分集又分为宏分集和微分集（包括空间分集、频率分集、时间分集、极化分集、路径分集、场分量分集、角度分集等）；隐分集又分为交织编码技术、跳频技术、直接扩频技术等

3.5.1①频谱利用率

发送功率、编码速率、编码方式

3.5.2①D

3.5.3它动态地跟踪信道变化，根据信道情况确定当前信道的容量，进而改变传输信息的符号速率、发送功率、编码速率和编码方式、调制的星座图尺寸和调制方式等参数，因此可以最大限度地发送信息，实现更低的误码率，并减轻对其他用户的干扰，满足不同业务的需求，提高系统的整体吞吐量。

3.6.1①子载波②集中式（Locolized）和分布式（Distributed）

3.6.2①D②B

3.6.3它采用一种不连续的多音调技术，将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一的信号，从而完成信号传送。

由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力，因此常常会被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。

其主要思想是：

将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。

正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰（ICI）。

每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。

而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。

3.7.1①信道调制载波频率②A/D变换射频天线

3.7.2①ABCD②A

3.7.3（略）

3.8.1①信号处理②接收准则自适应算法

3.8.2①ABD②D

3.8.3从某种角度可将智能天线看作是更灵活、主瓣更窄的扇形天线，智能天线的又一个好处是可减小多径效应

3.9.1①分集②空间复用增益空间分集增益

3.9.2①ABCD②AD

3.9.3（略）

3.10.1①多用户检测

②是根据算法输出是否是输入的线性变换迫零线性块均衡（ZF-BLE）法最小均方误差线性块均衡（MMSE-BLE）法

③降低干扰扩大容量削弱“远近效应”的影响降低功控的要求

3.10.2①（略）

3.11.1①认知能力重构能力

②频谱空穴

③动态频谱分配（DSA）

3.11.2①（略）

第4章GSM（全球数字移动通信）系统

4.1.1①移动特别小组；GroupSpecialMobile；GSM；全球移动通信系统；Globa1systemforMobilecommunications

②移动台子系统；基站子系统；网络子系统；管理子系统

4.1.2①ABCD

②ABD

③B

4.1.3①1982年北欧向CEPT（欧洲邮电行政大）提议成立了一个在欧洲电信标准学会（ETSI）技术委员会下的“移动特别小组（GroupSpecialMobile）”，简称“GSM”，来制定有关900MHz频段的公共欧洲电信业务的标准和建议书；1991年在欧洲开通了第一个系统，同时MoU组织为该系统设计和注册了市场商标，将GSM更名为“全球移动通信系统”（Globa1systemforMobilecommunications）；1992年大多数欧洲GSM运营者开始商用业务。

②GSM有越区切换和漫游功能，可以实现国际漫游；可以提供多种业务，包括话音业务和一些数据业务；有较好的保密功能，提供对移动识别码的加密、用户数据的加密以及用户鉴权等；还有容量大、通话质量较好等特点。

4.2.1①移动终端；网络之间；物理层；数据链路层；第三层

②时隙；突发脉冲序列；物理；8；4.615

③常规突发脉冲序列（NB）；频率校正突发脉冲序列（FB）；同步突发脉冲序列（SB）；接入突发脉冲序列（AB）

④保护时间较长；68.25；252

4.2.2①错误。

MM和CM层是移动台直接与移动交换机之间的通信。

②正确。

③错误。

空闲突发脉冲（DB），其结构与常规突发相同，只不过发送的比特流为固定比特序列。

4.2.3CD

4.2.4①（提示：

参考图4-3，常规突发脉冲序列（NB）用于TCH和控制信道）

②（提示：

参考图4-4，GSM的逻辑信道分为业务信道（TCH）和控制信道（CCH））

③（提示：

参考图4-6，处理过程：

语音编码，信道编码，交织，突法脉冲的形成，调制和解调，跳频）

④（提示：

n值越大，传输特性越好，但传输时延也越大，因此必须作折衷考虑，这样交织就与信道的用途有关，所以在GSM系统中规定了采用二次交织方法，参考图4-8）

⑤GSM系统引入跳频技术的原因：

一是引入跳频可减少瑞利衰落的相关性；二是避开特定频段的干扰源；描述跳频序列主要有两个参数：

移动分配指数偏置MAIO和跳频序列号HSN。

4.3.1①频率复用

②4个基站；每基站3个小区

③内圆载频；外圆载频；外圆载频；内圆载频

4.3.2①ABCDEF

②ABD

4.3.3略

4.3.4①蜂窝通信网络把整个服务区域划分为若干个较小的区域（Cell，在蜂窝系统中称为小区），各小区均用小功率的发射机（即基站发射机）进行覆盖，许多小区像蜂窝一样能布满（即覆盖）任意形状的服务地区。

蜂窝系统的基本原理是频率复用。

通常，相邻小区不允许使用相同的频道，否则会发生相互干扰（称同道干扰），但由于各小区在通信时所使用的功率较小，因而任意两个小区只要相互之间的空间距离大于某一数值，即使使用相同的频道，也不会产生显著的同道干扰（保证信干比高于某一门限）。

为此，把若干相邻的小区按一定数目划分成区群，并把可供使用的无线频道分成若干个（等于区群中的小区数）频率组，区群内小区均使用不同的频率组，而任意小区使用的频率组，在其它区群相应的小区中还可以再用。

②（提示：

参考图4-13）

③同心圆技术就是在GSM网中，将无线覆盖小区（一个基站或基站的一部分小区），分为两层，外层和内层，又称顶层（Overlay）和底层（Underlay）。

外层的覆盖范围是传统的蜂窝小区，而内层的覆盖范围主要集中在基站附近；外层一般采用常规的

复用方式，而内层则采用密化的复用方式，如

或

等。

因而，所有的载频被分为两组，一组用于外层，一组用于内层。

外层和内层是共站址的，而且共用一套天线系统。

共用同一个广播控制信道（BCCH），但公共控制信道（CCCH）必须设置在外层载频信道上，这就意味着通话的建立必须在外层信道上进行。

优点：

使用同心圆技术，我们将把一个小区的载频根据频率复用情况分为内圆载频和外圆载频。

频率复用度低的载频，其干扰也低，因此配置为外圆载频；频率复用度高的载频干扰大，配置为内圆载频。

对于离基站近的地区，呼叫的上下行电平高，抗干扰能力强，因此我们希望能将这种呼叫分配到内圆载频上。

而在离基站远的地区，其电平相对较低，抗干扰能力弱，同时由于处于小区的边缘地带，受到其他小区的干扰电平也强，同时对其他邻近小区的干扰也强。

在这种情况下，我们希望将这种呼叫分配到外圆载频上，这样该呼叫受到的干扰小，话音质量好，同时对其他小区造成的干扰也小。

④随着无线服务需求的进一步提高，若要进一步提高系统容量，除了上文所介绍到的技术手段外，在实际应用中，小区分裂（splitting）和裂向（sectoring）是增大蜂窝系统容量的有效方法。

（提示：

参考4.3.5节）

4.4.1①位置更新；同一MSC局内的位置区更新；越局位置区更新

②将一个正处于呼叫建立状态或忙状态的MS转换到新的业务信道上

③PIN码；鉴权；加密

④接入阶段；鉴权加密阶段；TCH指配阶段

4.4.2①正确。

②错误。

位置更新总是由新BTS发起的，总要修改VLR数据；相同MSC不修改HLR数据，不同MSC要修改HLR数据

③错误。

加密不能应用于公共信道；当移动台转到专用信道，网络还不知道用户身份时，也不能加密

4.4.3①（提示：

参考图4-16）

②（提示：

参考图4-17）

③（提示：

参考图4-18）

④各种切换之间的共同点：

切换是由旧BTS或旧BSC发起；需要链路的建立；新BTS的频率等参数由旧BTS发送给MS；MS要向新BTS发起接入突发脉冲；新BTS要回送TA；MS通过新BTS发送切换成功信息；旧TCH无线资源要释放等等。

第5章CDMA（码分多址移动通信）系统

5.1.1①码分多址；CodeDivisionMultipleAccess

②自相关性好、互相关性弱；结构；频率；相位

③PN码序列的同步

5.1.2①C

②BDEF

5.1.3①（提示：

从码分和扩频两个角度上进行简述）

②（提示：

CDMA系统的特点：

大容量；干扰受限；存在远近效应；高服务质量；保密性好；综合成本低；频率规划简单；用户终端设备功耗小、待机时间长、辐射低、有利于健康等等）

③（略）

5.2.1①从基站发往移动台的无线信道；从移动台发往基站的无线信道

②l路导频信道；1路同步信道；最多7路寻呼信道；64阶沃尔码

③在通话过程中基站向特定移动台发送用户语音编码数据或其他业务数据和随路信令；78%左右；63；9600b/s；4800b/s；2400b/s；1200b/s

④反向接入信道；反向业务信道

5.2.2①错误。

为了保证各移动台载波检测和提取的可靠性，导频信道是不可缺少的，导频信道的功率高于其他信道的平均功率。

②正确。

③错误。

数据在传输之前都要进行卷积编码，卷积码的码率为1/2，约束长度为9。

5.2.3①CDMA的正向信道包括l路导额信道、1路同步信道、最多7路寻呼信道和55路正向业务信道。

导频信道用于传送导频信息；同步信道用于传输同步信息；寻呼信道供基站在呼叫建立阶段传输控制信息。

当呼叫移动用户时，寻呼信道上就播送该移动用户的识别码等信息；正向业务信道用来传输在通话过程中基站向特定移动台发送用户语音编码数据或其他业务数据和随路信令。

②（提示：

CDMA的反向信道由反向接入信道和反向业务信道组成）

③（提示：

可参考图5-2，并说明各功能实体）

5.3.1①由线性反馈移存器产生的周期最长的二进制数字序列

②平衡特性；游程分布特性；延位相加特性；双极性m序列的自相关特性

③基站码；信道码；用户码

④15；32768；512

⑤PN码捕获（精同步）；PN码跟踪（细同步）

⑥滑动相关法；序贯估值法

5.3.2①正确

②正确

5.3.3①CDMA的地址码和扩频码主要应具有如下特性：

有足够多的地址码；有尖锐的自相关特性；有处处为零的互相关特性；不同码元数平衡相等；尽可能大的复杂度。

②（提示：

参考图5-5）图5-5所示的是一个由4阶线性反馈移位寄存器构成的PN序列生成器。

该序列生成器能够产生周期为15的0，1二值序列。

设初始状态

，则周期序列输出为：

000111101011001。

图5-6是反馈移存器生成的m序列状态图。

若设初始状态

，移位后得到的仍为全“0”状态。

反馈移存器应避免出现全“0”的初始状态，并用尽可能少的级数产生尽可能长的序列。

特性：

（1）平衡特性；

（2）游程分布特性；（3）延位相加特性；（4）双极性m序列的自相关函数

③（提示：

参考图5-10）CDMA移动通信系统，通常具有如图5-10所示的三层扩频编码结构：

分配给移动终端与基站通信用的信道标识编码、表征基站的基站码、表征移动终端的用户码。

5.4.1①注册

②开机注册；关机注册；周期性注册；基于距离的注册；参数改变注册；受命注册；默认注册；业务信道注册。

③软切换；硬切换；CDMA到模拟系统的切换

④初始化状态；空闲状态；接入状态

⑤时隙工作模式；非时隙工作模式

5.4.2①错误。

所有自主注册和参数改变注册都可被激活或禁用，激活的注册形式和相应的注册参数在系统参数消息中获得。

②错误。

周期性注册的时间不能太长也不能太短。

如果时间间隔过长，系统不能准确地知道移动台的位置，从而增大对呼信道的负荷；如果时间间隔过短，则注册会变得频繁，却要增加接入信道的负荷。

③错误。

受命注册通过基站的指令消息来初始化，默认注册不包括任何基站和移动台之间的消息交换。

④错误。

在硬切换的过程中，移动台先中断与原基站的通信，再与新基站建立联系；所以该切换过程中有短暂的通话中断，容易掉话。

⑤正确。

5.4.3软切换：

移动台如果与两个基站同时连接时进行的切换称，处理过程是先通后断；

有效集：

与正在联系的基站对应的导频集合；

候选集：

当前不在有效集中，但是已有足够的强度表明与该导频对应基站的前向业务信道可以被成功解调的导频集合；

相邻集：

当前不在有效集或候选集中但是有可能进入候选集的导频集合；

剩余集：

除了有效集，侯选集，相邻集以外的其它导频集合

5.4.4①（提示：

可参考图5-4，并简述移动台进行位置更新的工作流程）

②（提示：

可参考图5-5，并简述手机关机登记的具体步骤）

5.5.1①克服远近效应对系统通信质量的影响；控制系统中同一频道上的各个用户之间的相互干扰

②前向功率控制；反向功率控制

③根据接收到的信号，迅速估算出移动台的开环功率并立即进行调整或补偿，以使移动台保持最适当的发射功率

④克服码间干扰

5.5.2略

5.5.3①移动通信的信道是多径衰落信道，多径接收技术（RAKE）就是在手机内设计多个接收机，同时分别接收每一路的信号并独立进行解调，然后再将接收并解调了的信号综合叠加，滤掉噪声后通过放大使输出增强，形成清晰悦耳的语音信号，富有立体效果。

这个道理有点类似于制图中的全方位图像，人们对一个具有多个角度视图的物体的印象要比仅有某一个视图的物体的印象全面而真实。

这样，在CDMA移动通信系统中将多径信号转化为一个可供利用的有利因素。

CDMA技术采用多径接收技术，有利于克服码间干扰，但当扩频处理增益不够大时，克服的程度会受到限制，即仍会残存码间干扰。

第6章移动通信系统的发展与演进

6.1.1①未来公共陆地移动通信系统；多环境能力；多模式操作

②核心网（CN）；无线接入网（RAN）；移动台（MT）

③网络与网络间接口（NNI）；无线接入网与核心网之间的接口（RAN-CN）；无线接口（UNI）；用户识别模块和移动台之间的接口（UIM-MT）

④分组交换；分组传输

⑤可支持UTRAN、ERAN和其他方式接入的接入网络；GPRS网络；呼叫控制网络；与外部网络的关口；业务生成结构

⑥14.4

6.1.2①ABCDEF

②BCD

③ABC

④AB

6.1.3①错误。

采用上下行闭环加外环功率控制方式，同时使用开环和闭环发射分集方式，上下行采用QPSK调制。

②正确。

6.1.4①（提示：

可参考图6-1，IMT-2000系统主要由核心网（CN）、无线接入网（RAN）、移动台（MT）和用户识别模块（UIM）这四个功能子系统构成的。

同时，ITU定义了4个标准接口，即网络与网络间接口（NNI）、无线接入网与核心网之间的接口（RAN-CN）、无线接口（UNI）和用户识别模块和移动台之间的接口（UIM-MT））

②（略）

6.2.1①频段；频带宽度；突发结构；无线调制标准；跳频规则；TDMA帧结构

②承载业务；用户终端业务；补充业务；短消息业务；匿名接入

③分组交换域；分组交换；分组传输

6.2.2①ABD

②AB

③BCDE

④ABC

6.2.3①正确。

②错误。

在GPRS系统中，一个逻辑信道可以由一个或几个物理信道构成。

③错误。

地址映射用于将一个网络地址映射成同类型的另一个网络地址，而地址转换就是将一个地址转换成另一个不同类型的地址。

6.2.4①（提示：

可参考图6-13，并说明各功能