《移动通信》西电第四版课后题答案.pdf

1 移动通信 课后答案 练习一 一 填空题 1 移动通信按工作方式分 单工 双工 半双工 2 移动通信按多址方式分 FDMA TDMA CDMA 3 移动通信按信号形式分 模拟网 数字网 4 移动通信按覆盖范围分 城域网 局域网 广域网 5 移动通信按业务类型分 PSTN DDN ISDN 6 移动通信按服务特性分 专用网 公用网 7 移动通信按使用环境分 陆地通信 海上通信 空中通信 8 移动通信按使用对象分 民用系统 军用系统 二 简答题 1 什么叫移动通信 答 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 2 移动通信的特点 答 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 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 移动台必须适合于在移动环境中使用 3 移动通信的发展趋势 答 1 开发更高频段 2 有效利用频谱 3 数字化 4 向个人移动通信发展 5 传输数据速率越来越高 4 全球 3G 的三大标准是什么 答 WCDMA CDMA2000 TD SCDMA 5 什么是基站 答 固定不动接发移动台的信号完成与交换中心相连 从而实现移动台信号的收发 6 什么是移动台 答 接收发送无线信号并且可以移动的终端 包括 手机 车载台 无绳电话等 7 什么是交换中心 答 交换各种信息的中心 分为有线和无线 无线交换中心为各个移动台所在的基站之间提供交 换服务 8 移动通信的发展目标是什么 答 就是向个人移动通信系统 PCS 发展 Whoever Whenever Wherever Whomever Whatever 2 9 数字移动通信系统有哪些优点 答 频谱利用率高 容量大 同时可以自动漫游和自动切换 通信质量好 加上其业务种类多 易于加密 抗干扰能力强 用户设备小 成本低 10 移动通信有哪些主要技术 答 主要技术有 话音编码技术 调制技术 跳频技术 交织技术 分集技术 天线等技术 11 常用的移动通信系统有哪几类 答 按工作方式分类 单工 双工 TDD FDD 半双工 按多址方式分类 FDMA TDMA CDMA SDMA 按信号形式分类 模拟网和数字网 按覆盖范围分类 城域网 局域网和广域网 按业务类型分类 PSTN DDN ISDN 等 按服务特性分类 专用网 公用网 按使用环境分类 陆地通信 海上通信 空中通信 按使用对象分类 民用系统 军用系统 练习二 一 填空题 1 自由空间中电波传播损耗和工作频率 f 有关 当频率 f 增大一倍时 损耗将增 加 6dB 2 自由空间电波损耗除了和工作频率有关还和 距离 有关 3 电波的直射路径上存在障碍物 由障碍物引起的附加损耗称 绕射 损耗 4 在某一电波传输路线上存在一山丘阻挡 由山坡顶点向下作垂线直至电波发射到接收的直射电 波上 距离为 82 米 则非涅尔余隙为 82 米 发射端到此垂线的距离为 5 公里 接收端到此垂 线的距离为 10 公里 工作频率为 150Mhz 则第一非涅尔区半径为 81 7 米 二 简答题 1 为什么要研究无线传播 答 研究电波传播有两个原因 第一 预测覆盖小区的信号场强 第二 它可计算邻信道和同信道干扰 2 无线电波在空中有几种传播方式 各是什么 答 无线电波从发射天线传播到接收天线可通过多种方式 直达波 地波 对流层反射波 3 什么叫自由空间 自由空间传播损耗如何定义 答 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 LS 32 44 20 lg f MHz 20 lg d km dB 4 什么是多朴勒频移 如何度量 答 快速移动的物体在接收声波或者电磁波时会发生接收波的频率与发射体本身发 出的波的频率不相符合的现象 把这种现象称为多朴勒频移 3 f v COS 三 计算题 1 在标准大气折射下 发射天线高度为 200 米 接收天线高度为 2 米 试求视线传播极限距离 解 d 4 12 64 km 2 试比较 10dBW 10w 和 30dBm 的大小 解 10dBW 10w 30dBm 3 在一水平传输电波的方向上 有一接收设备以 72 公里每小时速度逆向电波传播方向移动 此 电波的频率为 150Mhz 试求多普勒频移 解 f v COS 20 2 10Hz 练习三 一 填空题 1 在移动通信信号传输中 由于信号到达接收端走过多条路径 最后叠加而造成的衰落称为 多径 衰落 2 人们把在传播路径上地形剖面图上 地面起伏高度不超过 20 米 且起伏缓慢 峰点与谷点之 间的水平距离大于起伏高度的地形称为 中等起伏地 地形 3 若基站天线顶点的海拔高度为 50 米 从天线设置地点开始 沿着电波传输方向的 3 公里到 15 公里之内的地面平均海拔高度为 20 米 则基站天线的有效高度为 30 米 4 按照地物的密集程度不同可分为三类地区 市区 郊区 和 开阔地 5 人们测量出的市区中等起伏地的损耗中值都是在基准天线高度情况下测得的 即基站天线高度 为 200 米 移动台天线高度为 3 米 二 简答题 1 什么叫中等起伏地形 答 人们把在传播路径上地形剖面图上 地面起伏高度不超过 20 米 且起伏缓慢 峰点与谷点 之间的水平距离大于起伏高度的地形称为中等起伏地地形 2 什么叫不规则地形 答 把丘陵 孤立山岳 斜坡和水陆混合地形等统称为不规则地形 3 什么是分集接收 答 即在若干支路上接收相互间相关性很小的载有同一消息的信号 然后通过合并技术再将各个 支路的信号合并输出 那么便可在接收终端上大大降低深衰落的概率 4 常用的分集接收技术有哪几种 答 由于衰落具有频率时间和空间的选择性 因此常用分集技术包括 空间分集 频率分集 极化分集 场分量分集 角度分级 时间分集 5 什么叫空间分集 答 空间设立两副接收天线 独立接收同一信号 6 什么叫时间分集 答 通过一定的时延来发送同一消息或在系统所能承受的时延范围以内在不同时间内的各发送消 21 hh 4 息的一部分 7 什么叫极化分集 答 它是通过采用垂直电子天线垂直磁性天线和环状天线来实现 8 什么是多径衰落 答 空中传播的无线电波由于会发生多径传播 使接收端收到的信号是多个信号的叠加的结果 使接收效果变坏变弱 这种由多径传播造成的衰落称为多径衰落 9 什么是近端区域 答 有时把一个接收信号的手机周围附近的区域称为这个手机的近端区域 10 什么是远端区域 答 有时把一个接收信号的手机周围较远的区域称为这个手机的远端区域 11 慢衰落包括哪两种衰落 答 阴影衰落和气象条件变化引起的衰落 12 传播损耗的预测方法有哪几种 答 预测传播损耗有三种方法 第一种纯理论方法适用于分离的物体 如山和其他固体物体 但这种预测忽略了地球的不规则性 第二种基于在各种环境的测量括不规则地形及人为障碍 尤其是在移动通信中普遍存在的较高的 频率和较低的移动天线 第三种方法是结合上述两种方法的改进模型基于测量和使用折射定律考虑山和其他障碍物的影响 三 计算题 某一移动通信系统 基站天线高度为 50 米 天线增益为 6dB 移动台天线高度为 3 米 增益为 0dB 市区为中等起伏地 通信距离为 10 公里 工作频率为 450MHz 已知 中等起伏地市区基本损耗 中值 450Mhz 距离为 10 公里为 27db 50 米 10 公里基站天线高度增益因子为 12db 试求 A 传播路径上损耗中值 B 基站发射机送至天线的功率为 10 瓦 试计算移动台天线上信号功率中值 解 A LT 105 5 27 12 144 5dB B 98 5dBm 练习四 一 填空题 1 如果 GSM 手机的峰值功率为 2W 那么平均功率为 0 25w 2 我国电磁辐射标准分二级 一级标准为 安全 区 二级标准为 中间 区 3 对于 300MHz 300GHz 的微波 一级标准为 10 w cm2 二级标准为 40 w cm2 二 简答题 1 移动通信工作方式 答 有三种工作方式 单工 半双工 全双工 2 GSM1800 系统频段分配 答 1710 1785 MHZ 上行 1805 1880 MHZ 下行 5 3 GSM900 系统频段分配 答 上行 890 915MHz 下行 935 960MHz 4 什么叫 FDD 答 频分双工 是利用不同的频率来传输上下行的信号 5 什么叫 TDD 答 时分双工 是利用不同的时间段来传输上下行的信号 6 FDD 和 TDD 有何异同 答 TDD 使用非对称频带 TDD 上下行之间的干扰克服困难 TDD 非对称上 下行容量分配 TDD 信道互易 7 什么叫上行 什么叫下行 答 把移动台向基站传输信号的方向称为上行 把基站向移动台传输信号的方向称为下行 8 为什么在 GSM900 系统中双工间隔 45MHz 答 足够的双工间隔主要目的是防止上下行之间的干扰 9 中国移动和中国联通是怎样来分配 GSM900 和 GSM1800 两个系统的频段的 答 中国移动 GSM900 GSM1800 MHz MHz 890 909 上行 1710 1725 上行 935 954 下行 1805 1820 下行 中国联通 GSM900 GSM1800 MHz MHz 909 915 上行 1745 1755 上行 954 960 下行 1840 1850 下行 10 小灵通使用什么样的双工方式 答 使用 TDD 的双工方式 11 电磁辐射的两种度量方法是什么 答 生物体单位时间内 s 单位面积 mc2 所吸收的辐射能量 单位 w cm2 比吸收率 SAR 生物体单位时间 s 单位质量 kg 所吸收的电磁辐射能量 其单位是 W kg 12 我国电磁辐射标准是如何划分的 答 我国环境电磁波容许辐射强度标准分二级 一级标准为安全区 二级标准为中间区 13 手机信号辐射的度量有哪些种方法 各是什么 6 答 理论预测和模型实测 14 为什么说 GSM 与 CDMA 的辐射功率相当 答 进行手机 SAR 测量或理论预测时 手机以全速率移动情形下最大发射功率发射 GSM 和 CDMA 手机的平均等效辐射功率是相当的 练习五 一 填空题 1 移动通信信道中的噪声一般分为 内部噪声 自然噪声 人为噪声 2 根据对波形的预测程度 把不能预测的噪声 统称为 随机噪声 噪声 3 在移动通信中 我们一般把噪声分为外部噪声和 内部噪声 外部噪声又可分为自然噪声和 人为噪声 而由于移动通信所使用频率范围的限制 使得我们主要关心 人为 噪声 4 为了保证接收信号的质量 必须使接收机输入端的有用信号电平与同频道的干扰电平之比大于 某个数值 该数值称为 射频防护比 5 互调 干扰是由传输信道中的非线性电路产生的 6 通常我们把两个干扰信号产生的三阶互调称为 三阶 型 互调 把三个干扰信号产生的三阶 互调称为 三阶 型 互调 7 移动通信为了保证相互干扰限制在一定的限度内 除了相邻的小区不可以使用相同的频率 若 干相邻的小区都不可以使用相同的频道 把这些若干小区不使用相同的频率的小区称为一个 区群 8 当用户增多并达到小区所能服务的最大限度时 如果把这些小区分割成更小的蜂窝状区域 并 相应减小新小区的发射功率和采用相同的频率再用模式 这种过程称为 小区分裂 二 简答题 1 什么是噪声 答 指本系统所要传输的信号以外 所有规则的和不规则的 可懂的与不可懂的对本系统产生影 响的信号 2 什么是人为噪声 答 指各种电气装置中电流或电压发生急剧变化而形成的电磁辐射 如 电动机 电气开关等所 产生的火花放电形成的电磁辐射 包括 郊区人为噪声 市区人为噪声 3 什么是发射机噪声及寄生辐射 答 发射机即使未加入调制信号 也存在以载频为中心 分布频率范围相当宽的噪声 这种噪声 就称为发射机边带噪声 简称发射机噪声 4 什么是邻频道干扰 答 工作在 频道的接收机受到工作于 土 1 频道的信号的干扰 即邻道 k 土 频道 信号功率 落入 频道的接收机通带内造成的干扰称为邻频道干扰 5 什么是同频道干扰 答 所有落在收信机通带内的与接收信号频率相同或相近的干扰信号 6 什么是内部噪声 答 系统设备本身产生的各种噪声 7 什么叫脉冲噪声 答 在时间上无规则突发噪声 如 发动机点火噪声 起伏噪声包括热噪声 散弹噪声及宇宙噪 7 声 8 基准噪声功率如何度量 答 典型接收机的内部噪声作为基准噪声 基准噪声功率 N0 kT0BN 9 如何减小寄生辐射 答 倍频次数要尽可能小 级倍频器应具有良好的滤波性能 各级倍频器间应屏蔽隔离 发射机 的输出回路应具有良好的滤波性能 以抑制寄生分量 10 什么是干扰 答 指无线电台之间的信号相互影响 11 干扰的类型有哪几种 答 1 邻频道干扰 2 同频道干扰 3 互调干扰 4 近端对远端干扰 12 邻频道干扰产生的原因 答 频道间隔小 而调频信号频谱很宽 理论上说 调频信号含有无穷多个边频分量 当其中某 些边频分量落入邻道接收机的通带内 就会产生邻道干扰 13 如何尽量避免邻频道干扰 答 1 降低发射机落入相邻频道的干扰功率 即减小发射机带外辐射 2 提高接收机的邻频道选择性 3 在网络设计中 避免相邻频道在同一小区或相邻小区内使用 14 什么叫射频防护比 答 为了保证接收信号的质量 必须使接收机输入端的有用信号电平与同频道干扰电平之比大于 某个数值 该数值称为射频防护比 15 同频道再用距离有那些因素确定 答 同频道再用距离的决定因素 调制制度 通信工作方式 小区半径 要求的可靠的通信概率 电波传播特性 三 计算题 例 已知某 MS 的辐射功率为 15W 频道间隔 Br 为 25KHz 接收机中频带宽 BI 为 16KHz 频偏 f 为 5Khz 接收机频差 fTR 2kHz 最高调制频率为 Fm 3kHz 假设该 MS 到另一 MS 邻道 接收机的 传输损耗为 150dB 试求落入邻道接收机的调制边带功率 解 首先求出落入邻频道的最低边频次数 根据边频次数求出这一边频的功率大小 根据传输损 耗 求出落入邻道接收机的边带功率 练习六 一 简答题 1 互调干扰是如何产生的 答 互调干扰是由传输信道中的非线性电路产生的 当多个强干扰信号进入接收机前端电路时 在器件的非线性作用下 干扰信号互相混频后产生可落入接收机中频频带内的互调产物而造成的 8 干扰称为互调干扰 2 什么叫三阶一型互调干扰 答 假设有两个信号同时作用于非线性器件 即 u Acos At Bcos Bt ic式失真项为 an Acos At Bcos Bt n n 2 3 4 5 在 n 3 三阶失真项中 会出现 2 A B 0 2 B A 0 这两种组合干扰对接收机的影响比较大 并称为三阶 型互调干扰 3 什么叫三阶二型互调干扰 答 若非线性电路的输入端同时出现三个不同频率的干扰信号 即 u Acos At Bcos Bt Ccos Ct 也会产生 A B C 0 A C B 0 B C A 0 称为三阶 型互调干扰 4 互调干扰分哪几类 答 发射机互调干扰 接收机互调干扰 5 什么是发射机互调干扰 答 一部发射机发射的信号进入了另一部发射机 并在其末级功放的非线性作用下与输出信号相 互调制 产生不需要的组合干扰频率 对接收信号频率与这些组合频率相同的接收机造成的干扰 称为发射机互调干扰 6 如何减小发射机互调 答 尽量增大 BS 发射机之间的 LC 改善发射机末级功放的性能 提高其线性动态范围 在共用天线系统中 各发射机与天线之间插入单向隔离器 7 什么是接收机的互调干扰 答 当多个强干扰信号进入接收机前端电路时 在器件的非线性作用下 干扰信号互相混频后产 生可落入接收机中频频带内的互调产物而造成的干扰称为接收机互调干扰 8 如何减小接收机的互调干扰 答 高放和混频器宜采用具有平方律特性的器件 接收机输入回路应有良好的选择性 在接收机的前端加入衰减器 以减小互调干扰 9 什么叫无三阶互调频道组 答 把一个小区内所使用的频道进行度量 如果所有的信道之间都无三阶互调关系 那么 把这 个频道组就可以称为 无三阶互调频道组 10 如何判别频道组是否为无三阶互调频道组 答 判别某无线区所选频道组无三阶互调干扰 只要满足 di x dk j 即可 11 什么叫近端对远端的干扰 答 当基站同时接收从两个距离不同的移动台发来的信号时 距基站近的移动台 距离 2 到 达基站的功率明显要大于距离基站远的移动台 距离 1 d2 d1 的到达功率 若二者频率 9 相近 则距基站近的移动台 就会造成对距基站远的移动台 的有用信号的干扰或仰制 甚至将 移动台 的有用信号淹没 这种现象称为近端对远端干扰 二 计算题 1 已知工作频段为 450MHz 的移动台 接收机带宽为 32kHz 试分别求出在市区和郊区工作时人 为噪声功率 N 为多少 dBm 可查得市区人为噪声功率比基准噪声功率高 25db 郊区人为噪声功率比基 准噪声功率高 10db 解 134dBW 2 试验证频道序号为 1 2 12 20 24 26 的频道组是否为无三阶互调的相容频道组 解 是 3 某一移动通信系统 频率范围为 163 200 163 500 频道间隔 25KHZ 若需用 5 个频道 试求无 三阶互调的频道组 能否组成即无三阶互调 又无邻道干扰的频道组 解 能组成无三阶互调的频道组 但不能组成即无三阶互调 又无邻道干扰的频道组 4 某一移动通信系统 无线区半径为 15 公里 双工通信方式工作 若要求射频防护比为 18dB 试求 共频道再用距离至少为多大 解 d r 10 18 40 d r 10 18 40 D r d 5 已知某一移动台的辐射功率为 10 瓦 频道间隔为 25khz 接收机中频带宽为 16khz 频偏为 5khz 收发信机频率差 2khz 最高调制频率为 3khz 试求落入邻道接收机的最低边频次数和调频指数 解 n 5 1 7 练习七 一 简答题 1 什么是移动通信网 答 是承接移动通信业务的网络 主要完成移动用户之间 移动用户与固定用户之间的信息交换 2 什么叫服务区 答 移动台可获得服务的区域 即 PLMN PSTN 等网络用户无须知道 MS 实际位置而可与之通信的 区域 3 什么叫小区 答 一个基站或该基站的一部分 扇形天线 所覆盖的区域 4 什么叫基站区 答 由一个基站所有小区所覆盖的区域 5 什么叫区群 答 由采用不同信道的若干小区组成的覆盖区域 6 什么叫频率复用 答 将相同的频率在相隔一定距离的小区中重复使用 7 大区制移动通信系统特点 答 在一个服务区域内只有一个或几个基站 天线架设得高 发射机输出功率大 200W 服务 区内所有频道都不能重复 覆盖半径大约为 30km 至 50km 采用分集接收站 8 大区制移动通信系统优点 答 具有网络结构简单无需无线交换直接与 PSTN 相连 投资少 见效快 10 9 大区制移动通信系统缺点 答 服务区内的所有频道的频率都不能重复 频率利用率和通信容量都受到了限制 大区制移动 通信系统适用范围 主要用于专网或用户较少的地域 10 服务区如何分类 答 带状服务区 铁路 公路和海岸线城市等 面状服务区 城市在四个方向上都有很大的覆盖范围 11 小区的形状为什么选择正六边形 答 在服务面积一定的情况下 正六边形小区的形状最接近理想的圆形 用它覆盖所需基站最少 也最经济 正六边形构成的网络形同蜂窝 因此称为蜂窝网 12 蜂窝分哪几种类型 答 宏蜂窝 Macro cell 2 20km 微蜂窝 Micro cell 0 4 2 km 皮蜂窝 Pico cell 90 话音质量 4 分 取决于 C I 无线信道阻塞率 2 5 掉话率 2 4 移动网络优化的内容 答 找出对容量 覆盖和服务质量方面增加的要求 使容量适应整个地区实际用户分布 根据用 户数的增长进行扩容 覆盖率的提高 服务质量的改善 5 移动网络优化的步骤 答 数据收集 数据分析 系统调整 6 定点 CQT 测试测试内容 答 1 接通率 2 掉话率 3 串话率 4 单方通话率 5 话音断续率 6 回声率 7 背景噪声率 7 系统调查的内容有哪些 答 路测 DRIVE TEST 话音质量测试 CQT 小区频率规划核查 OMC MSC 话务统计 MSC BSC 数据库检查 基站设备检查路测常用方法 持续通话方式测试检查切换和邻区关系 Idle 模式测 试衡量各小区的话务承载量 扫频方式测试邻频干扰 自动重