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移动通信 习题解答 1 第一章 3 数字移动通信系统有哪些优点 答 数字通信系统的主要优点可归纳如下 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 可降低设备成本和减小用户手机的体积和重量 2 5 蜂窝通信系统采用了哪些技术 它与无线寻呼 无绳电话 集群系统的主要差别是什么 答 蜂窝移动通信采用了频率再用 小区覆盖 小区分裂 越区切换等技术 蜂窝移动通信与无线寻呼 无绳电话 集群系统的主要差别是 无线寻呼是单向传输系统 蜂窝移动通信是双向通信系统 无绳电话是以有线电话网为依托的通信方式 大多数只具有单方向呼叫功能 也没有过区切换功能 集群系统是采用频率共用用技术 半双工的通信方式 而蜂窝移动通信采用频道再用技术 全双工的通信方式 3 9 移动通信包括哪些主要技术 各项技术的主要作用是什么 答 现代移动通信系统的发展是以多种先进通信技术为基础的 移动通信的主要基本技术如下 1 调制技术 第二代以后的移动通信是数字移动通信 其中的关键技术之一是数字调制技术 对数字调制技术的主要要求是 已调信号的频谱窄和带外衰减快 即所占频带窄 或者说频谱利用率高 易于采用相干或非相干解调 抗噪声和抗干扰的能力强 以及适宜在衰落信道中传输 2 多址方式 多址方式的基本类型有频分多址 FDMA 时分多址 TDMA 和码分多址 CDMA 在频谱资源有限的条件下 努力提高通信系统的容量 3 移动信道中电波传播特性的研究 研究移动信道的传播特性 首先要弄清移动信道的传播规律和各种物理现象的机理以及这些现象对信号传输所产生的不良影响 进而研究消除各种不良影响的对策 人们通常通过理论分析或根据实测数据进行统计分析 或二者结合 来总结和建立有普通性的数学模型 利用这些模型 可以估算一些传播环境中的传播损耗和其它有关的传播参数 4 4 抗干扰措施 在移动信道中 除存在大量的环境噪声相干扰外 还存在大量电台产生的干扰 如邻道干扰 共道干扰和互调干扰等 网络设计者在设计 开发和生产移动通信网络时 必须预计到网络运行环境中会出现的各种干扰 包括网络外部产生的干扰和网络自身产生的干扰 强度 并采取有效措施 保证网络在运行时 干扰电平和有用信号相比不超过预定的门限值 或者保证传输差错率不超过预定的数量级 5 10 移动通信系统由哪些功能实体组成 其无线接口包括哪几层的功能 答 数字蜂窝通信系统的组成部分为 移动交换中心 MSC 基站分系统 BSS 含基站控制器 BSC 基站收发信台 BTS 移动台 MS 归属位置寄存器 HLR 访问位置寄存器 VLR 设备标志奇存器 EIR 认证中心 AUC 和操作维护中心 OMC 网络通过移动交换中心 MSC 还与公共交换电话网 PSTN 综合业务数字网 ISDN 以及公共数据网 PDN 相连接 数字移动通信的无线接口 也采用开放系统互连 OSI参考模型的概念来规定其协议模型 这种模型分作三层 第一层 最低层 L1是物理层 它为高层信息传输提供无线信道 能支持在物理媒介上传输信息所需要的全部功能 如频率配置 信道划分 传输定时 比特或时隙同步 功率设定 调制和解调等等 6 第二层L2是数据链路层 它向第三层提供服务 并接受第一层的服务 其主要功能是为网络层提供必需的数据传输结构 并对数据传输进行控制 第三层L3是网络层 它的主要功能是管理链路连接 控制呼叫过程 支持附加业务和短消息业务 以及进行移动管理和无线资源管理等 网络层包括连接管理 CM 移动管理 MM 和无线资源管理 RRM 三个子层 7 第三章 1 试简述移动信道中电波传播的方式及其特点 答 移动信道中电波传播的方式有 1 直射波 从发射天线直接到达接收天线的电波 它是VHF和UHF频段的主要传播方式 2 地面反射波 经过地面反射到达接收机的电波 3 地表面波 沿地球表面传播的电波 8 移动信道中电波传播的特点有 1 电波在低层大气中传播 由于低层大气并不是均匀介质 它的温度 湿度以及气压随时间空间而变化 因此会产生折射及吸收现像 2 电波遇到各种障碍物时会发生反射 绕射和散射现象 3 当电波经过一段距离传播后 能量会受到衰减 产生传播损耗 9 4 在标准大气折射下 发射天线高度为200m 接收天线高度为2m 试求视线传播极限距离 解 视线传播的极限距离d为在标准大气折射情况下 故由题得ht 200m hr 2m带入得 10 5 某一移动信道 传播路径如图3 3 a 所示 假定d1 10km d2 5km 工作频率为450MHz x 82m 试求电波传播损耗值 解 先求出自由空间传播的损耗为 第一菲涅尔区半径为 代入上式得 查表得 为21dB 所以电波传播的损耗L为 11 2020 2 5 12 7 某一移动通信系统 基站天线高度为l00m 天线增益 6dB 移动台天线高度为3m Gm 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信号功率中值 解 根据已知条件 查表得市区基本损耗中值为 可得基站天线高度增益因子 13 移动台天线高度增益因子 可以得传播路径损耗中值为 2 求得中等起伏地市区中接受信号的功率中值 14 1 分集技术如何分类 在移动通信中采用了哪几种分集接受技术 答 分集技术包括分集发送技术和分集接收技术 从分集的类型看 主要有空间分集 频率分集 时间分集 角度分集等等 在移动通信系统中可能用到两类分集方式 一类称为 宏分集 另一类称为 微分集 宏分集 主要用于蜂窝通信系统中 也称为 多基站 分集 微分集 是一种减小快衰落影响的分集技术 在各种无线通信系统中都经常使用 微分集又可分为下列六种 空间分案 频率分集 极化分集 场分量分集 角度分集 时间分集 15 3 为什么说扩频通信起了频率分集的作用 而交织编码起了时间分集的作用 RAKE接受属于什么分集 答 由于采用了扩频通信技术 信号的频谱被扩展很宽进行传输 使得传输带宽大于信道相干带宽 从而起了频率分集的作用 交织编码的目的是把一个较长的突发差错离散成随机差错 再用纠正随机差错的编码 FEC 技术消除随机差错 交织深度越大 则离散度越大 抗突发差错能力也就越强 但交织深度越大 交织编码处理时间越长 从而造成数据传输时延增大 也就是说 交织编码是以时间为代价的 因此 交织编码属于时间分集 RAKE接收相当于路径 时间 分集 16 4 试画出 2 1 卷积编码器的原理图 假定输入为0110110 试画出编码器的输出的序列 解 2 1 卷积编码器的原理图 输入mj 0pj 0 0 0 输出00输入mj 1 1pj 1 mj 1 mj 1 输出11输入mj 2 1pj 2 mj 2 mj 1 0 输出10输入mj 3 0pj 3 mj 3 mj 2 1 输出01输入mj 4 0pj 4 mj 4 mj 3 1 输出11输入序列01101 输出为0011100111 17 第五章 5 1 组网技术包括哪些主要问题 答 组网技术包括的主要问题有 1 采用什么样的多址技术 使得有限的资源能传输更大容量的信息 2 为了使得用户在某一服务区内的任一点都能接入网络 需要在该服务区内设置多少基站 另一方面 对于给定的频率资源 如何在这些基站之间进行分配以满足用户容量的要求 3 移动通信应采用什么样的网络结构 实现移动用户与固定用户 移动用户与移动用户之间的互联互通 4 一是当移动用户从一个基站的覆盖区移动到另一个基站的覆盖区 如何保证用户通信过程的连续性 即如何实现有效的越区切换 二是如何解决移动性管理的问题 5 移动通信网中应采用什么样的信令系统 18 5 6 设某基站有8个无线信道 移动用户的忙时话务量为0 0l爱尔兰 要求呼损率B 0 1 问若采用专用信道方式能容纳几个用户 信道利用率为多少 若采用单信道共用和多信道共用方式 那么容纳的用户数和信道利用率分别为多少 试将这三种情况的信道利用率加以比较 解 1 采用专用道共用方式 即专用呼叫信道方式 一个信道专门用于呼叫 其余信道采用共用方式n 8 1 7查表5 2 得A 4 666 m A n a 66可以容纳用户数n m 466 查表5 2得 信道利用率约为60 2 采用单信道共用方式 m 11 可以容纳m 8 88个用户查表5 2 得A 0 111 信道利用率是10 3 采用多信道共用方式 n 8 m 70 可以容纳n m 560个用户查表得 信道利用率是63 0 比较 采用多信道共用的方式信道利用率最高 采用单信道共用的方式信道利用率最低 19 5 13 为什么说最佳的小区形状是正六边形 答 全向天线辐射的覆盖区是个圆形 为了不留空隙地覆盖整个平面的服务区 一个个圆形辐射区之间一定含有很多的交叠 在考虑了交叠之后 实际上每个辐射区的有效覆盖区是一个多边形 根据交叠情况不同 覆盖区可以是正三角形 正方形 正六边形 在服务区面积一定的情况下 正六边形小区的形状最接近理想的圆形 用它覆盖整个服务区所需的基站数最少 也就最经济 5 16 什么叫中心激励 什么叫顶点激励 采用顶点激励方式有什么好处 两者在信道的配置上有何不同 答 在每个小区中 基站可设在小区的中央 用全向天线形成圆形覆盖区 这就是所谓 中心激励 方式 也可以将基站设计在每个小区六边形的三个顶点上 每个基站采用三副120度扇形辐射的定向天线 分别覆盖三个相邻小区的各三分之一区域 每个小区由三副120度扇形天线共同覆盖 这就是所谓 顶点激励 在信道配置上的不同之处在与 如果是顶点激励的小区制 每个基站应配置三组信道 向三个方向辐射 20 5 27 什么叫越区切换 越区切换包括哪些主要问题 软切换和硬切换的差别是什么 答 越区切换是指将当前正在进行的移动台与基站之间的通信链路从当前基站转移到另一个基站的过程 越区切换包括三方面的问题 1 越区切换的准则 也就是何时需要进行越区切换2 越区切换如何控制 3 越区切换时信道分配 越区切换分为两大类 一类是硬切换 另一类是软切换 硬切换是指