移动通信系统复习试题和答案

移动通信系统复习试题和答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪项技术不属于第二代移动通信（2G）的核心技术？A.TDMA（时分多址）B.CDMA（码分多址）C.GMSK（高斯最小移频键控）D.OFDM（正交频分复用）答案：D解析：OFDM是第四代（4G）及后续系统的核心调制技术，2G的典型技术包括GSM（TDMA+GMSK）和CDMA（IS-95）。2.5GNR（新空口）中，为了支持超可靠低时延通信（uRLLC），采用的关键技术是？A.大带宽连续频谱B.短帧结构与灵活时隙配置C.大规模MIMOD.非正交多址（NOMA）答案：B解析：uRLLC对时延要求极高（<1ms），5G通过缩短子帧长度（如0.5ms子帧）、动态时隙配置（支持上下行快速切换）来满足需求。3.以下关于软切换的描述，正确的是？A.仅存在于FDMA系统中B.切换过程中移动台同时与原基站和目标基站通信C.切换时需先断开原连接再建立新连接D.软切换会导致系统容量显著下降答案：B解析：软切换是CDMA系统（如CDMA2000、WCDMA）的特性，移动台在切换时保持与原基站和目标基站的同步连接，避免通信中断，硬切换则是“先断后连”。4.LTE系统中，用户面数据的主要承载协议是？A.GTP-U（通用分组无线服务隧道协议用户面）B.S1-AP（S1应用协议）C.RRC（无线资源控制）D.PDCP（分组数据汇聚协议）答案：D解析：LTE的协议栈中，PDCP层负责数据压缩、加密和头压缩，是用户面数据从无线接入网（eNodeB）到核心网（EPC）的关键承载层；GTP-U用于核心网内部用户面隧道。5.CDMA系统中，处理增益（ProcessingGain）的计算公式为？A.扩频码长度的对数B.信息速率与码片速率的比值取对数C.码片速率与信息速率的比值取对数（以10为底）D.发射功率与接收功率的比值取对数答案：C解析：处理增益PG=10log₁₀（码片速率Rc/信息速率Rb），用于衡量扩频技术对干扰的抑制能力，例如若Rc=1.2288Mchip/s，Rb=9.6kb/s，则PG≈10log₁₀(1228800/9600)=10log₁₀(128)=21dB。6.以下哪项不是5G网络切片（NetworkSlicing）的关键特征？A.逻辑隔离的端到端网络B.按需分配资源（计算、存储、带宽）C.仅支持单一业务类型（如eMBB或uRLLC）D.独立的QoS（服务质量）保障答案：C解析：网络切片可根据业务需求灵活定义，支持eMBB（增强移动宽带）、uRLLC（超可靠低时延）、mMTC（海量机器类通信）等多种业务的组合，不同切片间逻辑隔离。7.GSM系统中，每个载频（200kHz）划分为8个时隙，采用的多址方式是？A.FDMA+TDMAB.CDMA+FDMAC.OFDMA+TDMAD.SDMA（空分多址）答案：A解析：GSM首先通过FDMA将频率划分为200kHz的载频，每个载频再通过TDMA划分为8个时隙（TS0-TS7），因此是FDMA与TDMA的结合。8.LTE系统中，物理层下行共享信道（PDSCH）的主要作用是？A.传输系统广播信息（如MIB、SIB）B.承载用户数据和控制信令（如ACK/NACK）C.传输上行调度授权信息D.用于小区搜索和同步答案：B解析：PDSCH是下行数据的主要承载信道，用于传输用户业务数据（如视频、网页）及部分控制信令（如HARQ的ACK/NACK反馈）；系统广播信息由PBCH（物理广播信道）和PDSCH（部分SIB）承载。9.以下关于MIMO（多输入多输出）技术的描述，错误的是？A.空间复用可提升信道容量B.发射分集可提高接收可靠性C.波束赋形通过调整各天线相位实现定向传输D.MIMO技术仅适用于下行链路答案：D解析：MIMO技术同时支持上行（移动台发射，基站接收）和下行（基站发射，移动台接收），例如LTE的上行支持单用户MIMO（SU-MIMO）和多用户MIMO（MU-MIMO）。10.5GNR中，子载波间隔（SCS）为30kHz时，一个时隙（Slot）包含的符号数是？A.7B.14C.28D.12答案：B解析：5GNR的时隙结构灵活，基本符号长度为1/(Δf×14)，其中Δf为子载波间隔。当SCS=30kHz时，符号长度为1/(30kHz×14)≈2.38μs，一个时隙包含14个符号（与LTE的常规CP时隙一致）；若SCS=60kHz，则时隙包含14个符号但时长减半（0.25ms）。二、填空题（每题2分，共20分）1.第一代移动通信（1G）采用的多址方式是______，典型系统为______。答案：FDMA（频分多址）；AMPS（高级移动电话系统）2.LTE的核心网称为______，其主要网元包括MME（移动性管理实体）、SGW（服务网关）和______。答案：EPC（演进分组核心网）；PGW（分组数据网络网关）3.CDMA系统中，为了区分不同小区，通常使用______码（如IS-95中的长码或短码）；为了区分不同用户，使用______码（如沃尔什码）。答案：扰码（或导频码）；扩频（或正交）4.5G的三大应用场景是______、______和海量机器类通信（mMTC）。答案：增强移动宽带（eMBB）；超可靠低时延通信（uRLLC）5.GSM系统中，每个突发脉冲（Burst）的时长为______ms，包含______个比特（不包括保护间隔）。答案：0.577；1486.OFDM技术的核心优势是通过______子载波实现抗多径衰落，其关键实现条件是子载波间的______性。答案：正交；正交7.软切换主要应用于______系统（如WCDMA），而硬切换主要应用于______系统（如GSM）。答案：CDMA；TDMA/FDMA8.LTE中，物理层上行共享信道（PUSCH）用于传输______数据和______信令（如调度请求）。答案：用户；上行控制9.5GNR支持的双工方式包括______（上下行使用不同频率）和______（上下行使用同一频率不同时隙）。答案：FDD（频分双工）；TDD（时分双工）10.移动通信系统的主要干扰类型包括同频干扰、邻频干扰和______干扰（如多径引起的），其中______干扰是蜂窝系统容量的主要限制因素。答案：码间；同频三、简答题（每题8分，共40分）1.简述移动通信系统中“蜂窝小区”的概念及其作用。答案：蜂窝小区是将覆盖区域划分为多个六边形（或近似圆形）的小区域，每个区域由一个基站（BS）覆盖。其作用包括：（1）频率复用：相邻小区使用不同频率，非相邻小区可重复使用相同频率，提高频谱效率；（2）功率控制：小区半径较小，降低发射功率，减少干扰；（3）动态资源分配：根据小区内用户分布调整资源，提升系统容量。2.比较FDMA、TDMA、CDMA三种多址技术的优缺点。答案：-FDMA（频分多址）：优点是实现简单，技术成熟；缺点是频率利用率低，需要严格的频率隔离，难以支持高速数据业务。-TDMA（时分多址）：优点是通过时隙划分提高频率利用率，支持时分复用；缺点是对同步要求高，时隙保护间隔导致资源浪费，容量受限于时隙数量。-CDMA（码分多址）：优点是所有用户共享同一频率，通过不同扩频码区分，抗多径能力强，容量更高（软容量）；缺点是存在“远近效应”（需严格功率控制），码间干扰（需正交码设计）。3.解释LTE系统中“HARQ（混合自动重传请求）”的工作原理及其对系统性能的影响。答案：HARQ结合了ARQ（自动重传请求）和FEC（前向纠错）：发送端对数据进行信道编码（如Turbo码）后发送，接收端尝试解码，若成功则反馈ACK；若失败则反馈NACK，并保留错误数据（软信息）。发送端收到NACK后重传相同数据（可能调整编码速率），接收端将新数据与旧软信息合并解码，提高成功率。HARQ的作用包括：（1）提升数据传输可靠性；（2）通过增量冗余（IR-HARQ）调整冗余度，适应信道变化；（3）减少重传时延，改善用户体验（如视频流的连续性）。4.5G的“网络切片”如何支持不同业务需求？请举例说明。答案：网络切片通过软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）技术，将物理网络划分为多个逻辑独立的虚拟网络。每个切片可按需配置资源（带宽、计算、存储）和QoS参数：（1）eMBB切片：大带宽（如100MHz以上）、高吞吐量（10Gbps），适用于4K/8K视频、AR/VR；（2）uRLLC切片：低时延（<1ms）、高可靠性（99.999%），适用于自动驾驶、工业控制；（3）mMTC切片：低功耗、大连接（100万/平方公里），适用于智能电表、环境传感器。例如，某城市同时部署eMBB切片支持商业区5G手机用户，uRLLC切片支持港口自动化机械控制，两者互不干扰。5.简述MIMO技术的三种主要应用模式及其效果。答案：-空间复用（SpatialMultiplexing）：发射端通过多天线发送不同数据流，接收端通过多天线分离信号，显著提升信道容量（容量≈min(发射天线数,接收天线数)×单天线容量）。例如，2×2MIMO可使容量翻倍。-发射分集（TransmitDiversity）：发射端通过多天线发送相同数据的不同版本（如空时编码），接收端合并信号，利用多径衰落的独立性降低误码率，提升传输可靠性。-波束赋形（Beamforming）：通过调整各天线的相位和幅度，形成指向目标用户的窄波束，提高信号强度（增加覆盖范围）并减少对其他用户的干扰（提升系统容量）。四、计算题（每题10分，共20分）1.某CDMA系统中，信息速率为12.2kb/s，码片速率为3.84Mchip/s（WCDMA标准）。计算该系统的处理增益（以dB为单位），并说明处理增益与抗干扰能力的关系。答案：处理增益PG=10log₁₀（码片速率Rc/信息速率Rb）=10log₁₀(3.84×10⁶/12.2×10³)=10log₁₀(314.75)≈25dB。处理增益越大，系统抗干扰能力越强。因为扩频后信号带宽展宽，功率谱密度降低，相同干扰功率下，接收端可通过解扩恢复原信号，PG每增加1dB，系统能容忍的干扰功率增加1dB。2.某LTE系统采用20MHz带宽（子载波间隔15kHz），计算下行物理资源块（PRB）的数量，并说明PRB的时间-频率资源结构。答案：LTE中，每个PRB在频域包含12个连续子载波（12×15kHz=180kHz），20MHz带宽对应的子载波数量=20×10⁶Hz/15kHz≈1333个（取整为1200个，因20MHz实际可用带宽为18MHz）。PRB数量=1200个子载波/12个子载波/PRB=100个。PRB的时间-频率结构：每个PRB在时域占1个时隙（0.5ms），包含7个OFDM符号（常规CP），因此一个PRB的资源为12子载波×7符号=84个RE（资源单元）。五、综合分析题（20分）请结合5G关键技术，分析其如何支持“自动驾驶”场景的通信需求。答案：自动驾驶对通信的核心需求包括：低时延（<10ms，部分场景<1ms）、高可靠性（99.999%）、高精度定位（<0.1m）、多设备连接（车-车、车-路、车-云）。5G通过以下关键技术满足需求：1.超可靠低时延通信（uRLLC）：-短帧结构：5GNR支持0.5ms甚至0.25ms的短时隙，减少传输时延；-动态时隙配置：根据业务需求动态调整上下行时隙比例，避免固定配置的资源浪费；-重复传输：对关键控制信令（如刹车指令）进行多次重复发送，结合HARQ软合并，提升可靠性。2.大规模MIMO与波束赋形：-基站部署数百根天线（如64T64R），通过波束赋形形成指向车辆的窄波束，提高信号强度（降低衰落影响）；-空间复用支持多车辆同时通信（如MU-MIMO），避免车联网场景下的连接冲突。3.网络切片与边缘计算（MEC）：-为自动驾驶分配独立uRLLC切片，隔离其他业务干扰，保障端到端时延；-边缘计算将控制服务器部署在基站附近（如路侧单元RSU），减少数据回传至核心网的时延（从传统的50ms降至10ms以内）。4.高精度定位技术：-5GNR支持基于到达