2025年大学《系统科学与工程》专业题库- 系统科学与工程的无线通信技术

2025年大学《系统科学与工程》专业题库——系统科学与工程的无线通信技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项字母填在题干后的括号内）1.在系统科学与工程的视角下分析无线通信技术，其核心关注点不包括：(A)系统性能的优化与评估(B)单个通信链路的传输速率最大化(C)系统各组成部分之间的相互作用与协调(D)通信协议的标准化过程2.对于移动通信系统中的频率复用技术，以下描述错误的是：(A)其目的是提高频谱资源利用率(B)需要保证不同复用小区间有足够的保护间隔(C)越小的保护间隔通常意味着更高的频谱效率(D)不同多址接入技术（如FDMA,TDMA,CDMA）都基于频率复用原理3.导致无线信号接收质量下降的主要因素中，以下哪一项不属于衰落效应：(A)多普勒频移(B)信号包络的随机波动(C)串扰干扰(D)多径传播造成的信号到达时间差4.在无线通信系统中，采用前向纠错编码（FEC）的主要目的是：(A)完全消除所有类型的噪声干扰(B)提高信号传输的实时性(C)使接收端能够在无噪声或只有少量噪声的情况下恢复原始信息(D)增加传输信号的带宽5.下列哪种技术不属于现代移动通信系统（如4G,5G）中普遍采用的空间域多复用方案：(A)正交频分复用（OFDM）(B)正交频分多址（OFDMA）(C)多输入多输出（MIMO）(D)时分多址（TDMA）6.在系统设计与分析中，对无线通信网络进行性能评估时，通常使用的关键性能指标不包括：(A)吞吐量（Throughput）(B)时延（Latency）(C)端到端可靠性（End-to-EndReliability）(D)信号调制方式7.蜂窝移动通信系统采用的“蜂窝”结构，从系统科学角度看，其主要优势在于：(A)减少设备制造成本(B)实现大范围覆盖和移动性管理(C)提高单个基站的用户容量(D)简化频率分配方案8.系统建模在无线通信技术研究中扮演着重要角色，其价值主要体现在：(A)直接生成硬件设计图纸(B)模拟预测系统性能，辅助决策设计(C)完全替代物理实验(D)确定具体实施所需的每一步指令9.无线通信系统中的“自组织、自优化、自愈合”能力，最符合系统科学中的哪种理念：(A)分治思想(B)整体性原则(C)线性因果观(D)静态平衡观10.5G通信技术相比4G，在系统性能上的一项显著提升是：(A)显著降低的频谱利用率(B)更低的移动速度支持(C)增高的网络时延(D)提升的峰值速率和用户体验速率二、简答题（每题5分，共25分。请将答案写在题干后的横线上）1.简述无线信道的主要特点及其对通信系统设计的影响。2.简要说明分时多址（TDMA）技术的基本原理及其应用场景。3.解释什么是系统性能的权衡（Trade-off），并举例说明在无线通信系统中可能存在的几种权衡关系。4.简述无线通信系统中网络切片（NetworkSlicing）的概念及其意义。5.从系统思维的角度，分析提高无线通信网络可靠性的几种可能途径。三、计算题与分析题（每题10分，共20分。请将答案写在题干后的横线上或指定位置）1.假设一个无线通信系统采用某线性分组码，其生成多项式为g(x)=x^3+x+1。设发送信息比特为1011，请计算对应的编码输出比特序列（假设采用标准生成多项式进行编码，无需考虑编码器具体电路）。2.分析在典型的城市公共无线局域网（WLAN）系统中，影响用户体验的关键系统瓶颈可能有哪些？并简述缓解这些瓶颈的一种常用技术及其原理。四、论述题（共25分。请将答案写在题干后的横线上）结合系统科学与工程的理论和方法，论述在设计和部署一个大规模公共无线通信网络（如5G城市覆盖）时，需要综合考虑哪些关键因素？并分析这些因素之间可能存在的相互作用和权衡关系。试卷答案一、选择题1.(B)2.(C)3.(C)4.(C)5.(A)6.(D)7.(B)8.(B)9.(B)10.(D)二、简答题1.无线信道的主要特点包括：频率选择性衰落（信号不同频率分量经历不同衰减和相移）、多径传播（信号通过多条路径到达接收端，产生时延扩展和干扰）、噪声和干扰（包括热噪声、其他信号干扰等）、信道时变性（信道特性随时间变化，尤其在移动场景下）。这些特点影响通信系统设计，需要在调制方式选择、均衡技术、多址接入方案、链路预算、网络架构等方面进行特殊考虑，以克服信道不良影响，保证可靠通信。2.TDMA的基本原理是将时间资源分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙，每个用户被分配一个或多个特定的时隙进行通信。用户只能在分配给自己的时隙内发送或接收信号。这样可以保证不同用户在频率和空间上复用，同时保持时间上的正交性。应用场景广泛，如早期的GSM移动通信系统、一些数字无绳电话系统等。3.系统性能的权衡是指在系统设计和优化过程中，为了改善或提升某一方面的性能指标，往往需要牺牲或接受其他方面性能的下降。这是一种普遍存在的约束关系。例如，在无线通信中，提高传输速率（吞吐量）往往需要增加发射功率或频谱带宽，但这可能增加功耗、干扰或系统复杂性；降低时延可能需要采用更复杂的链路自适应技术或减少网络节点数量，但这可能影响系统的灵活性和覆盖范围。4.网络切片是指将一个物理的、共享的无线通信网络（如5G核心网和无线接入网）逻辑上划分为多个虚拟的、独立的网络，每个切片可以根据特定的业务需求（如低时延、高可靠、大带宽）进行定制和优化资源配置。其意义在于实现网络资源的灵活分配和高效利用，满足不同垂直行业和应用的差异化服务需求，提升网络的经济效益和运营效率。5.从系统思维角度，提高无线通信网络可靠性可以通过以下途径：增强链路可靠性（如采用冗余链路、提高编码纠错能力）、提升网络鲁棒性（如设计易于恢复的网络拓扑、部署快速切换机制）、加强节点可靠性（提高基站、终端的稳定性和冗余度）、引入备份和恢复机制（如网络功能虚拟化NFV的备份、边缘计算节点的冗余部署）、实施有效的网络监控和管理（及时发现并处理故障点）。三、计算题与分析题1.信息比特：1011信息比特分组：(10)(11)编码：10->1010(x^3+x=10)11->10111(x^3+x+1=11)编码输出比特序列：1010|10111（注意：编码器实现可能引入额外比特，此处按生成多项式直接计算结果拼接，实际编码器需考虑编码器结构）*解析思路：*根据生成多项式g(x)，将信息比特分组，对每组信息比特进行模2乘以生成多项式g(x)的计算，得到校验比特，并将信息比特与校验比特拼接即得编码输出。例如，信息比特10，乘以x^3+x+1（即1011），得到100（模2），即10。信息比特11，乘以1011，得到1011（模2），即11。将结果按发送顺序拼接。2.影响WLAN用户体验的关键系统瓶颈可能包括：密集用户环境下的信道竞争与干扰（特别是同频干扰）、传输时延（包括接入延迟、传输延迟、回程延迟）、网络带宽限制（尤其是在高密度接入点覆盖区域）、客户端设备性能限制（处理能力、射频能力）、无线信号覆盖盲区或弱覆盖区域。缓解这些瓶颈的一种常用技术是采用多用户多输入多输出（MU-MIMO）技术。其原理是让接入点（AP）能够同时与多个客户端进行通信，而不是逐个轮询，从而显著提高频谱效率和系统总吞吐量，改善多用户环境下的体验。四、论述题在设计和部署大规模公共无线通信网络（如5G）时，需要综合考虑的关键因素包括：网络覆盖范围与密度（确定基站部署密度以满足覆盖要求）、频谱资源策略（可用频段、频谱效率、干扰管理）、网络拓扑结构与部署模式（宏基站、微基站、皮基站、飞基站等的组合）、核心网能力与架构（支持网络切片、服务化架构、低时延通信）、传输网络承载能力（回传链路的带宽、时延和可靠性）、射频技术与天线系统（高增益天线、波束赋形、MassiveMIMO）、网络安全防护（端到端安全、隐私保护）、能耗与散热管理（绿色通信）、成本效益与商业模式、互操作性与标准化、用户服务需求（不同业务对时延、带宽、可靠性的要求差异）、管理与运维体系（自动化运维、网络优化）。这些因素之间存在复杂的相互作用和权衡关系。例如，追求更广的覆盖范围通常需要更多的基站部署，但这会增加建设成本和网络复杂度；采用更高频率的频谱可以获得更大的带宽，但覆盖范围会减小，需要更密集的基站部