移动通信复习题,第四版.doc

第 1 章移动通信是指通信双方至少有一方处在移动情况下(或临时静止)的相互信息传输和交换.移动通信的特点：1. 必须利用无线电波进行信息的传输2. 是在复杂的干扰环境中运行的3. 可以利用的频谱资源非常有限，而移动通信的业务量的需求却是与日俱增4. 移动通信系统的网络结构是多样化的，网络管理和控制必须有效5. 移动通信设备必须适于在移动环境中使用数字移动通信系统的优点：1. 频谱利用率高，有利于提高系统容量2. 能提供多种业务服务，提高通信系统的通用性3. 抗噪声、抗干扰和抗多径衰落的能力强4. 能实现更有效、灵活的网络管理和控制5. 便于实现通信的安全保密6. 课降低设备成本以及减小用户手机的体积和重量第2章1. 移动通信信道的基本特征：第一，带宽有限，取决于使用的频率资源和信道的传播特征；第二，干扰和噪声影响大，这主要是移动通信工作的电磁环境决定的；第三，存在着多径衰落。要求：已调信号应具有高的频谱利用率和较强的抗干扰、抗衰落的能力。恒定包络调制：可采用限幅器、低成本的非线性高效功率放大器件非恒定包络调制：需要采用成本相对较高的线性功率放大器件2. GSM中，尽管MSK信号已具有较好的频谱和误比特率性能，但仍不能满足功率谱在相邻频道取值低于主瓣峰值60db以上的要求。这就要求在保持MSK基本特性的基础上，对MSK的带外频谱特性进行改进，使其衰减速度加快。3. /4 - DQPSK的相位跳变规则决定了再码元转换时刻的相位跳变量只有+-/4和+-3/4四种取值。4. . 扩频调制扩频通信的定义：一种信息传输方式，在发端采用扩频码调制，是信号所占的频带宽度远大于所传信息必需的带宽，在收端采用相同的扩频码进行相关解扩以恢复所传信息数据。扩频系统的处理增益 Gp = 10 lg B/Bm 各种扩频系统的抗干扰能力大体上都与扩频信号带宽B与信息带宽Bm之比成正比。扩频通信抗干扰性能强，唯一能工作在负信噪比之下。目前的扩频通信系统可分为：直接序列（DS）扩频、调频（FH）、跳时（TH）、线性调频（Chrip）以及上述几种方式的组合。图中为一个摸2加法器，扩频码为一个伪随机码（PN码），记作p（t）。模2加运算规则：同0异1。伪码的宽度Tp远远小于信码的宽度，即TpTb，这样才能展宽频谱。载频周期Tc较小，它远小于伪码的周期Tp，即TcTp。对二元制的0、而言，同号模2加为0，异号模2加为。5. 移动通信对调制解调技术的要求是什么1、所有的技术必须有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5. 与MSK相比,GMSK的功率谱为什么可以得到改善答:高斯脉冲相当于对信号有一个LPF的作用，GMSK的功率谱可以更加集中，频谱利用率更高。6. 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-+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。第3章 1、电波传播方式：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。在VHF和UHF频段地表面波的传播可以忽略不计2、自由空间：无任何衰减、无任何阻挡、无任何多径的传播空间。无线电波在自由空间传播时，其单,位面积中的能量会因为扩散而减少。这种减少称为自由空间传播损耗。自由空间传播损耗 Lfs= 32.44 + 20 lg f(MHz)+20 lg d(km) dB式中Lfs为传输损耗，d为传输距离，频率的单位以MHz计算。由上式可见，自由空间中电波传播损耗（亦称衰减）只与工作频率f和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，Lfs将分别增加6dB.3、 多径衰落的信号包络服从瑞利分布，故把这种多径衰落称为瑞利衰落。4、 慢衰落是由阴影效应引起的，且近似服从对数正态分布。5. 某一移动通信系统，基站天线高度为50m，天线增益6dB=，移动台天线高度为3m，天线增益为0dB=，市区为中等起伏地，通信距离为10km，工作频率为450MHz，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。解：(1) 自由空间传播的损耗：L fs = 32.44 + 20lgf + 20lgd = 32.44 + 20lg450 +20lg10 = 105.5dB=+=+=查p111图3-23得基本损耗中值Am(f , d) =27dB，查p112图3-24基站天线高度增益因子为Hb (hb , d) = -12dB，移动台天线高度增益因子为Hm(hm,f) = 0dB=。所以传播路径上的损耗中值为：LT = Lfs + Am (f,d) - Hb (hb,d) - Hm (hm,f)LA= LT = 105.5 + 27 + 12 = 144.5dB=+=(2)移动台天线上的信号功率中值为： Pp = Pt + Gb + Gm - Lt =10lg10 + 6 +0 -144.5 = -98.5dBm 6. 某一移动信道，传播路径如图3 - 3(a)所示， 假设d1=10km, d2=5km, 工作频率为450MHz，|x|=82m。试求出电波传播损耗。 解：先由式(3 - 13)求出自由空间传播的损耗Lfs为Lfs = 32.44+20lg(5+10)+20lg 450 = 109dB由式(3 - 21)求第一菲涅尔区半径x1为3 - 4 查得附加损耗(x/x1-1.74)为21dB,因此电波传播的损耗L为 L = Lfs+21 = 130dB第4章 1.分集方式：宏分集：用于蜂窝通信系统，也称为“多基站”分集、 微分集：一种减小快衰落影响的分集技术，各种无线通信系统中都经常使用。微分集又分为：空间分集、频率分集、集化分集、场分量分集、角度分集、时间分集。接收端主要有三种分集合并方式:a选择式合并b最大比值合并c等增益合并2. RAKE接收机:利用多个并行相关器检测多径信号，按照一定的准则合成一路信号供解调用的接收机。 利用多径现象来增强信号。3. 常用的检错码：奇偶校验码、CRC校验4. 卷积码：也是分组，纠错能力强，不仅可以纠正随机差错，还可以纠正突发差错。5. 交织编码：主要用来纠正突发差错，即: 使突发差错分散成为随机差错而得到纠正。6. 均衡技术原理：均衡技术是指各种用来处理码间干扰的算法和实现方法。在移动环境中，由于信道的时变多径传播特性，引起了严重的码间干扰，这就需要采用均衡技术来克服码间干扰。7. 均衡器实际上就是等效基带信道滤波器的逆滤波器。8. 自适应均衡技术：是一个时变滤波器，塔必须动态地调整其特征嗯哼参数，使其能够跟踪信道的变化。主要是消除码间干扰。9. 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:扩频通信在发端采用了扩频码调制,使信号所占的频带宽度远大于所传信息所需的宽度,收端采用相同扩频码进行相关解扩,那么扩频调制后的信号频率间隔肯定大于相关带宽,这正好符合频率分集的实现要求;交织码在交织时收发双向均要进行生存后续的数据处理所以有一个处理时间的延迟,从而各次发送的时间间隔可以足够大,各次发送的信号出现衰落彼此独立,即实现时间分集.RAKE接收属于频率分集.第5章1. 话务量：业务量的大小用话务量来量度。A=（n*t）/3600Erl爱尔兰其中：n：每小时呼叫次数t：平均通话时长2. 基本网络结构：移动用户基站交换机固定网络固定用户或移动用户基站交换机基站移动用户等不同方式3. 越区切换：软切换和硬切换越区切换包括三个方面：准则，何时需要进行越区切换；如何控制；越区切换时的信道分配越区切换准则：相对信号强度；有门限的相对信号强度；有滞后的相对信号强度；有滞后和门限的相对信号强度；有滞后时间的相对信号强度4. 位置管理：移动性管理位置管理采用两层数据库，即原籍位置寄存器HLR和访问位置寄存器VLR。包括了两个主要任务：位置登记和呼叫传递。5. 移动通信网的某个小区共有100个用户，平均每用户C5次/天，T180秒/次，k15。问为保证呼损率小于5，需共用的信道数是几个，信道利用率是多少？若允许呼损率小于20，需共用信道数是几个，信道利用率是多少，共用信道数可以节省几个？（2）由于B5%，查附表，可得：3.738A4.534需要的共用信道数是8个，信道利用率 (3)由于B20%，查附表，可得：2.945A4.010需要的共用信道数是5个，信道利用率,节约8-53个信道 = 53 .9% = 64 .16 %6.移动通信系统共有8个信道，用户忙时话务量为0.01Erl，呼损率为10。若采用专用呼叫信道方式能容纳几个用户？信道的利用率是多少？若采用单信道共用方式和多信道共用方式，那么能容纳的用户数和信道利用率分别为多少？解：(1)专用呼叫信道方式专用呼叫信道方式下，一个信道用作呼叫信道，这时共用信道数个为8-17个。B10%,查附表，可得：A=4.666,，信道利用率 = 60 %（2）单信道共用方式将8个信道平均分为8组， 每组共用信道数n=1，B10%，查附表，可得：A=0.111,=10%每组信道容纳用户数M=A/a=0.111/0.01=11，8个信道能容纳的总用户数为81188（个）。（3）多信道共用方式共用信道数n=8， B10% ，查附表，可得：A=5.597,=63%总用户数为M=A/a=5.597/0.01=559在TDMA多址方式中，上行链路的帧结构和下行链路的帧结构有何区别?上下行链路的结构一样，唯一不同的是上行链路TDMA帧比下行链路TDMA帧提前3个时隙，用于保证主被叫的通话同步。8.设蜂窝移动网的小区辐射半径为8km，根据同频干扰抑制的要求，同信道小区之间的距离应大于40km，问该网的区群应如何组成？试画出区群的构成图、群内各小区的信道配置以及相邻同道小区的分布图。解：同道小区之间的安全距离的计算方法，有在越区切换时，采用什么信道分配方法可减少通信中断概率？它与呼损率有什么关系？在每个小区预留部分信道专门用于越区切换。特点：因新呼叫可使用的信道减少，要增加呼损率，但减少了通话被中断概率。10. 软切换（Soft Hand-off）是指在导频信道的载波频率相同时小区之间的信道切换。在切换过程中，移动用户与原基站和新基站都保持通信链路，只有当移动台在目标基站的小区建立稳定通信后，才断开与原基站的联系。属于cdma通信息系统独有的切换功能，可有效提高切换可靠性。 硬切换是在不同频率的小区之间的切换，这种切换的过程是移动终端(手机)先暂时断开与原基站联系的信道，移动台自动向新的频率调谐，与新的基站建立联系，建立新的信道，从而完成切换的过程。也就是 先断再接。在断开与当前基站的连接时，而又没有切换到新的小区时可能会掉线影响使用者的正常通信。第7章 号码：移动用户识别码：IMSI信道类型及其组合：帧结构；信道分类；时隙的格式。时隙的格式：常规突发；频率校正突发；同步突发；接入突发解释下列术语全速率和半速率语音信道：全速率,就是一条信道承载一个通话的工作方式.而半速率,是一条信道承载2个通话的方式.很明显,半速率会使通话质量明显下降.在运营商信道资源紧缺的情况下,通常使用半速率来缓解.广播控制信道(BCCH)：是一种“一点对多点”的单方向控制信道，用于基站向移动台广播公用的信息，传输系统公用控制信息，例如公共控制信道(CCCH)号码以及是否与独立专用控制信道(SDCCH)相组合等信息。公用控制信道：公共控制信道是控制信道的一种，公共控制信道CCCH（Common Control CHannel）是一种“一点对多点”的双向控制信道，其用途是在呼 叫接续阶段，传输链路连接所需要的控制信令与信息。专用控制信道：专用控制信道（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和在通信进行当中，在移动台和基站之间传输必需的控制信息。鉴权：是指验证用户是否拥有访问系统的权利。HLR和VLR:HLR 归属位置寄存器。VLR 来访位置寄存器。5.TDMA蜂窝系统为什么要采用移动台辅助过区切换（MAHO）?FDMA是否也可以这样做？注：258页答：移动台辅助的越区切换是指将越区切换的检测和处理功能部分地分散给用户。由于TDMA能提供更多的信道为条件，故允许用户参与越区切换检测和处理功能的实施，而FDMA自身的频率（信道）十分短缺，无法提供用户辅助越区切换的条件。所以TDMA中移动用户可以辅助越区切换而FDMA不行。6.GSM系统在通信安全方面采取了哪些措施?接入网路上采用用户鉴权模式；无线链路上对通信信息进行加密；对移动设备采用设备身份识别；对用户识别码用临时识别码保护；SIM卡还用PIN码保护等。2.为支持GPRS业务,基站子系统（BSS）增加PCU（分组控制单元）作用：将数据从GSM话音业务中分离出来,传到SGSN；对外提供Gb接口,在帧中继上建立起到SGSN的BSSGP协议。GSM采取了哪些抗干扰技术：分集接收技术和跳频技术可以有效的抗干扰、增强接受灵敏度第8章1 码分多址的特征优点：系统容量大、软容量、通话质量更佳、移动台辅助软切换、频率规划简单、建