北京工業(yè)大學移動通信作業(yè)答案.doc

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第一章 緒論 1、 移動通信的工作方式主要有幾種？蜂窩式移動通信系統(tǒng)采用哪種方式？雙工方式分類。 答：移動通信的工作方式：單工、雙工、半雙工。 蜂窩式移動通信系統(tǒng)采用雙工。 雙工方式分類：時分雙工（TDD）、頻分雙工（FDD）。 2、什么叫移動通信？有哪些主要特點？ 答：移動通信是指通信雙方中至少有一方在移動中(或暫時停留在某處)進行信息傳遞的通信方式，成為現(xiàn)代通信中發(fā)展最快的通信手段之一。 特點：利用無線電波進行信息傳輸；在強干擾環(huán)境(外部干擾+內(nèi)部干擾)下工作；無線電頻率資源非常有限；提高通信容量；對移動終端設備要求高，必須適合移動環(huán)境；系統(tǒng)復雜，網(wǎng)絡管理和控制必須有效。 3、1G、2G、3G、4G移動通信系統(tǒng)的主要特點對比 。 答：1G：全自動撥號，全雙工方式，越區(qū)頻道轉換，自動漫游。是模擬通信系統(tǒng)，采用小區(qū)制，蜂窩組網(wǎng)，多址接入方式為頻分多址FDMA，調(diào)制方式為FM。 2G：數(shù)字移動通信系統(tǒng)；采用小區(qū)制，微蜂窩組網(wǎng)；能夠承載低速的數(shù)據(jù)業(yè)務；調(diào)制方式有GMSK、QPSK等；多址接入方式為時分多址TDMA和碼分多址CDMA；采用均衡技術和RAKE接收技術，抗干擾多徑衰落能力強；保密性好。 3G：微蜂窩結構，寬帶CDMA技術；調(diào)制方式QPSK自適應調(diào)制；多址方式主要是CDMA，電路交換采用分組交換；具備支持多媒體傳輸能力的要求。 4G：是一個可稱為寬帶接入和分布式網(wǎng)絡，是功能集成的寬帶移動通信系統(tǒng)，是廣帶無線固定接入、廣帶無線局域網(wǎng)、移動廣帶系統(tǒng)和互操作的的廣播網(wǎng)絡，是一個全IP的網(wǎng)絡結構，包括核心網(wǎng)和無線接口，采用多種新的技術和方法來支撐。 4、移動通信中的干擾主要有哪些，哪種干擾是蜂窩移動通信系統(tǒng)所特有的？ 答：互調(diào)干擾：兩個或多個信號作用在通信設備的非線性器件上，產(chǎn)生同有用信號頻率相近的組合頻率，從而構成干擾，如：接收機的混頻 。 鄰道干擾：相鄰或鄰近的信道(或頻道)之間，由于一個強信號串擾弱信號而造成的干擾。 同頻干擾：相同載頻電臺之間的干擾。 蜂窩系統(tǒng)采用同頻復用技術規(guī)劃小區(qū)，使同頻干擾是其特有的干擾。 5、移動通信的發(fā)展趨勢是什么？ 答：隨著移動通信的發(fā)展，出現(xiàn)了蜂窩移動通信，而隨著蜂窩移動通信的發(fā)展，未來移動通信的主要發(fā)展趨勢是網(wǎng)絡業(yè)務數(shù)據(jù)化、分組化，移動互聯(lián)網(wǎng)逐步形成；網(wǎng)絡技術數(shù)字化、寬帶化；網(wǎng)絡設備智能化、小型化；應用于更高的頻段，有效利用頻率；移動網(wǎng)絡的綜合化、全球化、個人化；各種網(wǎng)絡的綜合；高速率、高質(zhì)量、低費用。 第二章 移動通信信道 1、描述多徑信道的主要參數(shù)有哪些？ 答：（1）時間色散參數(shù)和相關帶寬 描述時間色散的主要參數(shù)：平均時延（一階矩），時延擴展，最大附加時延擴展(XdB)。 （2）頻率色散參數(shù)和相關時間 描述頻率色散的主要參數(shù)：多普勒擴展（功率譜）s(f)。 （3） 角度色散參數(shù)和相關距離 2、 多譜勒效應的產(chǎn)生原因及表達式。 答：多普勒效應是由于移動臺的運動使得接收信號在頻域擴展，多普勒頻移產(chǎn)生附加的調(diào)頻噪聲，出現(xiàn)信號失真。 表達式：fd=vf/c 3、接收信號的包絡根據(jù)不同的無線環(huán)境服從哪幾種分布？它們之間的關系。 答：服從瑞利分布和萊斯分布。 關系：當主要信號分量減弱后，萊斯分布就轉變?yōu)槿瘥惙植肌? 4、根據(jù)時間色散多徑信道分類。 答：根據(jù)時間色散多徑信道分為：頻率選擇性衰落信道、平坦衰落信道。 5、根據(jù)頻率色散多徑信道的分類。 答：根據(jù)頻率色散多徑信道分為：快衰落信道（時選）、慢衰落信道（非時選）。 6、若載波f0=800MHz,移動臺速度v=60km/h,求最大多譜勒頻移？ 答：fd=vf/c=800*10^6*60/3.6/(3*10^8)=44.4Hz 第三章 蜂窩組網(wǎng)技術 1、什么叫同頻復用，同頻復用系數(shù)取決于哪些因素。 答：同頻復用：相同的頻率資源重復使用。取決于同頻復用距離和小區(qū)半徑。 2、話務量和呼損率概念。 答：話務量：度量通信系統(tǒng)業(yè)務量或繁忙程度的指標。是指單位時間內(nèi)（1小時）進行的平均電話交換量。 呼損率：呼叫失敗的概率。呼損率的物理意義是損失話務量與呼叫話務量之比的百分數(shù)，也稱為系統(tǒng)的服務等級（GOS）。 3、小區(qū)制和大區(qū)制的區(qū)別，小區(qū)制的主要優(yōu)點。 答：大區(qū)制：BS發(fā)射功率大(200W)；天線架設得高； 覆蓋半徑大25km至45km； 小區(qū)制：半徑2至25km；小的1至3km、500m、20m；功率：5至20W。 小區(qū)制主要優(yōu)點：頻率復用技術，頻率利用率高，組網(wǎng)靈活。 4、什么叫信令，信令功能有哪些？ 答：信令是與通信有關的一系列控制信號(協(xié)調(diào)不同實體所需的信息)。 功能：信令是用戶以及通信網(wǎng)中各個節(jié)點相互交換信息的共同語言，是整個通信網(wǎng)的神經(jīng)系統(tǒng)。如一般電話網(wǎng)的摘機信令、撥號信令、振鈴信令等；如無線通信網(wǎng)絡中的頻道分配、用戶登記與管理、呼叫與應答、越區(qū)交換和功率控制等。 5、為何說最佳的小區(qū)形狀是正六變形? 答：在服務區(qū)面積一定的情況下，正六邊形小區(qū)的形狀最接近理想的圓形，用正六邊形小區(qū)所需的基站最少，最經(jīng)濟。 7、什么叫中心激勵？什么叫頂點激勵？ 答：中心激勵：基站設在每個小區(qū)中央，采用全天線形成圓形覆蓋。 頂點激勵：基站設在每個小區(qū)六邊形的三個頂點上，每個基站采用3副120扇形射向的定向天線分別覆蓋三個相鄰小區(qū)的各三分之一區(qū)域。 8、數(shù)字移動通信網(wǎng)基本網(wǎng)絡結構有哪些？ 答：有用戶、基站、交換機、固定網(wǎng)絡。 9、什么叫越區(qū)切換？軟硬切換的區(qū)別。 答：越區(qū)切換：將正在進行的移動臺與基站之間的通信鏈路從當前基站轉移到另一基站的過程。 硬切換：在新的連接建立以前，先中斷舊的連接。 軟切換：既維持舊的連接，又同時建立新的連接，當與新基站建立可靠的連接之后再中斷舊的鏈路。 10、什么叫位置區(qū)？位置登記過程包括哪幾步？ 答：位置區(qū)：移動通信系統(tǒng)中，將覆蓋區(qū)分為若干個登記區(qū)（GSM中稱為位置區(qū)LA)，每一個LA區(qū)由多個小區(qū)構成。 位置登記過程： （1） MS向新基站及MSC發(fā)送“位置更新請求”，MSC向其相應的VLR發(fā)出登記請求。 （2） MSC根據(jù)移動終端標識號確定MS的HLR并向MS的HLR發(fā)送“位置更新請求”。 （3） HLR記錄新的VLR ID，回送“位置更新接受”。 （4） MSC對VLR中該用戶的IMSI做標記，并向MS回送“位置更新證實”。 （5） HLR通知原來的MSC刪除VLR中有關該MS的用戶數(shù)據(jù)。 （6） 舊VLR刪除MS的記錄，并向HLR發(fā)送一個刪除應答信息。 11、越區(qū)切換的控制策略有哪些？ 答：（1）移動臺控制的越區(qū)切換：MS連續(xù)監(jiān)測當前基站和候選基站的信號強度和質(zhì)量，當滿足切換準則時，MS選則最佳候選基站，發(fā)送切換請求。 （2）網(wǎng)絡控制的越區(qū)切換：網(wǎng)絡要求MS周圍所有基站都監(jiān)測該MS信號并把測量結果報告給網(wǎng)絡，網(wǎng)絡從中選擇一個新基站，把結果通過舊基站通知MS和新基站。 （3）移動臺輔助的越區(qū)切換：網(wǎng)絡要求MS測量周圍基站信號把結果報告給舊基站，網(wǎng)絡根據(jù)結果決定何時切換及切換到哪個基站。 12、蜂窩網(wǎng)絡為何存在同頻干擾？ 答：同頻干擾產(chǎn)生原因：頻率的重復使用。 蜂窩網(wǎng)絡中有小區(qū)分裂，而小區(qū)不斷分裂使基站服務區(qū)不斷縮小，就會引入同頻干擾。 13、 某通信系統(tǒng)一個無線小區(qū)有12個信道（2個控制信道和10個話音信道）每天每個用戶平均呼叫10次，每次占用信道平均時間為80s，呼損率要求10%，忙時集中系數(shù)0.125.問該無線小區(qū)能容納多少用戶？ B 1% 2% 5% 10% 20% n A A A A A 1 0.0101 0.020 0.053 0.111 0.25 5 1.360 1.657 2.219 2.881 4.010 10 4.460 5.092 6.216 7.511 9.685 20 12.031 13.181 15.249 17.163 21.635 答：Aa=CTK=10800.125=0.0278 由表得：A=7.511 M==7.511/0.0278=270戶 第四章 調(diào)制技術 1、什么是相位不連續(xù)的FSK？相位連續(xù)的FSK（CPFSK）應當滿足什么條件？為什么在移動通信中，在使用移頻鍵控一般總是考慮使用CPFSK？ 答：相位不連續(xù)的FSK：前后碼元的載波相位不一致。 相位連續(xù)的FSK（CPFSK）應當滿足的條件：不僅在一個碼元持續(xù)時間內(nèi)相位連續(xù)，而且在從碼元ak-1 到ak轉換的時刻KTb，兩個碼元的相位也相等。 2、高斯濾波器的歸一化3dB帶寬如何影響帶寬效率和誤碼特性？ 答：帶寬越大，效率越高，誤碼性能越低。 3、輸入數(shù)據(jù)為00110010101111000001的MSK的相位軌跡？ 答：設初始相位為零。 K 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 碼元 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 ak -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 +1 -1 -1 -1 -1 -1 +1 0 0 -2π -2π 2π 2π-4π3π-5π4π-6π-6π-6π-6π8π 8π 8π8π8π-11π 相位軌跡為： 4 7/2 3 5/2 2 3/2 20Tb 10Tb /2 t 5Tb 4Tb 3Tb 2Tb Tb -/2 0 - -3/2 -2 -5/2 -3 -7/2 -4 4、 若二進制的數(shù)字基帶信號為NRZ，在進行FSK、MSK、GMSK、2PSK、QPSK（無LPF）、 和QPSK（無LPF） OQPSK調(diào)制后，這些已調(diào)信號是否具有恒包絡特性？ 答：有。 5、 QPSK、π/4-DQPSK和OQPSK信號相位跳變在信號星座圖上的路徑有什么不同？ 答：QPSK:相位不連續(xù)的信號，在雙碼元轉換的時刻，信號的相位發(fā)生變化，最大相位變化為π。 π/4-DQPSK：相位的跳變被限制在90。 OQPSK：相位跳變最大幅度大于OQPSK而小于QPSK，只有45和90。 6、OFDM調(diào)制的基本思想。 答：把整個可用信道頻帶B劃分為N個帶寬為△f的子信道。把N個串行碼元變換為N個并行的碼元，分別調(diào)制這N個子信道載波進行同步傳輸。設計載波間隔使得子載波重疊但正交。7、OFDM調(diào)制的特點有哪些，主要有那些應用。 答：特點：無碼間干擾，頻率利用率高，易受頻偏影響失去正交性，峰值平均比較大。 應用：ADSL、DAB、HDTV、WLAN802.11和Hyperlan-2等、4G系統(tǒng)。 8、輸入數(shù)據(jù)為001100101011110000010100011101101101的64QAM的發(fā)送符號？ （注：圖中有錯，第一行應該是110，而不是100。） 答：將序列6個一組分為：001100 101011 110000 010100 011101 101101。前三個為b0b1b2，后三個為b3b4b5，找出對應的6個點。所以發(fā)送符號為1-3j，-5-j，3+7j，1+5j，-1-5j，-1-j。 第五章 抗衰落和鏈路性能增強技術 1、分集接收技術的指導思想是什么？ 答：移動環(huán)境中，通過不同途徑所接收到的多個信號，其衰落是獨立的，綜合利用各信號分量，就有可能改善接收信號的質(zhì)量。 2、什么是宏觀分集和微觀分集，常用的微觀分集有哪些？ 答：宏觀分集：抗大尺度衰落，為了消除由于陰影區(qū)產(chǎn)生的信號衰落，可以在兩個不同的地點設置兩個基站，由于基站相距較遠，所接收到的信號時相互獨立的，也叫多基站分集。 微觀分集：抗小尺度衰落，在一個局部地區(qū)（短距離）上接收移動信號，信號衰落所呈現(xiàn)的獨立性是多方面的，如時間，頻率，角度，空間，以及攜帶信息的電磁波極化方向等。 常用的微觀分集有：時間分集，頻率分集，角度分集，空間分集，極化分集。 3、常用合并方式有哪幾種，哪一種可以獲得最大的輸出信噪比，為什么？ 答：常用的合并方式有選擇合并、最大比值合并、等增益合并。 最大比值合并可獲得最大的輸出信噪比，因為合并后信號的振幅與各支路信噪比相聯(lián)系，信噪比愈大的支路合并的信號貢獻愈大。所以即使各支路信號都很差，使得沒有一路信號可以被單獨解出時，最大合并比法仍然有可能合成一個達到SNR要求的信號。這種方法的抗衰落統(tǒng)計特性是最佳的。 4、信道均衡的作用？評價均衡器性能的準則有哪些？自適應均衡的工作過程分為？ 答：作用：把有碼間干擾的接收序列{xn}變換為無碼間干擾的序列{yn}。 準則：最小峰值畸變準則，最小均方誤差準則。 工作過程：訓練、跟蹤。 5、 下圖所示編碼器的生成多項式、輸入101011100的輸出碼字？（畫出其網(wǎng)格圖） 11 00 10 00 10 11 輸入1 輸入0 。狀態(tài)=00 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 =10 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 01 10 01 =01 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。=11 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 編碼輸出序列為111000100001100111。 6、HARQ的重傳機制有？ HARQ的TypeI, TypeII, TypeIII區(qū)別是？ 答：HARQ的重傳機制有停止等待SW（stop-and-wait）型；回溯N個數(shù)據(jù)GNB（go-back-N）型，也稱回溯型；選擇重傳SR（selective-repeat）型。 區(qū)別：Type-I它不論信道狀態(tài)如何，每次都發(fā)送同樣糾錯能力的完整碼字。它對信道適應性不好。 Type-II 全冗余方式，每次重發(fā)的都是不同的冗余信息，對信道有一定的自適應能力。 Type-III 部分冗余方式，重發(fā)的數(shù)據(jù)既包含信息為又包含校驗位。 第六章 擴頻通信 1、 PN序列有哪些特征使得它具有類似于噪聲的性質(zhì)？ 答：均衡性、游程性、自相關性。 2、 擴頻通信的理論基礎及擴頻方式有哪些？ 答：理論基礎：香農(nóng)定理。 擴頻方式：直接序列擴頻，簡稱直擴（DS）；跳變頻率擴頻，簡稱跳頻（FH）；跳變時間擴頻，簡稱跳時（TH）；寬帶線性調(diào)頻，簡稱chrip。 3、為什么擴頻信號能夠有效的抑制窄帶干擾？ 答：因為接收機對信號解擴的同時對對干擾信號的擴頻，降低了干擾信號的功率譜密度。 4、 Rake接收機的基本原理是什么？ 答：每個相關器和多徑信號中的一個不同時延的分量同步，輸出是攜帶相同信息但時延不同的信號，把這些輸出延時對齊，然后合并，可增加信號能量，改善信噪比。 5、 直擴系統(tǒng)和跳頻系統(tǒng)的擴頻增益？它們抵抗窄帶干擾的原理有何不同？ 答：直擴系統(tǒng)：增益：Gp=N 窄帶抗干擾原理：接收機對信號解擴的同時對對干擾信號的擴頻，降低了信 號的功率譜密度。 跳頻系統(tǒng)：增益：Gh=W/B 窄帶抗干擾原理：通過躲避干擾來獲得抗干擾能力。