北京邮电大学2025年通信工程拔尖计划移动通信试题及答案

北京邮电大学2025年通信工程拔尖计划移动通信试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在题后的括号内）1.以下哪种多址接入技术主要依靠码分特性来区分不同用户？()A.TDMAB.FDMAC.CDMAD.OFDMA2.在移动通信系统中，信号传播路径损耗的主要决定因素是？()A.频率B.天线高度C.传输距离D.以上都是3.下列哪种调制方式在相同带宽下能够传输更多的信息比特？()A.BPSKB.QPSKC.16-QAMD.64-QAM4.5GNR中，用于支持高移动性场景的帧结构是？()A.TDD帧结构Type1B.TDD帧结构Type2C.FDD帧结构Type1D.FDD帧结构Type25.在蜂窝网络中，频率复用的目的是？()A.提高系统容量B.增加信号覆盖范围C.减小信号传播时延D.降低设备成本6.以下哪个参数是衡量数字通信系统纠错能力的重要指标？()A.数据速率B.带宽效率C.误码率(BER)D.信噪比(SNR)7.MassiveMIMO技术的主要优势是？()A.提高频谱效率B.增强系统覆盖C.实现波束赋形D.降低设备功耗8.在移动通信网络中，切换是指？()A.用户在两个小区之间移动时，无线接入点（AP）的变化B.用户发起的连接请求过程C.无线资源（如信道）的分配过程D.无线信号的调制过程9.以下哪种技术可以有效缓解小区间干扰？()A.功率控制B.天线分集C.干扰协调D.调制编码方式选择10.5G核心网（5GC）架构中，负责处理用户面（UP）数据转发的是？()A.AMFB.SMFC.UPFD.PCF二、填空题（每空2分，共20分。请将答案填在横线上）1.蜂窝移动通信系统采用______技术来复用同一频率，提高频谱利用率。2.影响移动通信信号传播的小尺度衰落主要有______衰落和______衰落。3.在OFDMA系统中，子载波频率间隔的选择需要考虑______和______的限制。4.4GLTE系统中的物理层主要包含______、______和______等信道。5.5GNR支持灵活的帧结构，其最小时隙长度可以配置为______微秒。6.无线资源管理中，功率控制的主要目标是______和______。7.网络切片技术允许在同一个物理网络中创建多个逻辑网络，以满足不同业务的______和______需求。8.K因子是衡量______蜂窝小区复用程度的关键参数。9.调制方式QAM的M值越大，每个符号能传输的比特数______。10.超密集组网（UDN）旨在通过大量小型基站来______系统容量和覆盖。三、简答题（每小题5分，共20分。请简要回答下列问题）1.简述FDMA、TDMA和CDMA三种多址接入技术的核心原理及主要区别。2.解释什么是路径损耗，并简述其常用的数学模型及其主要参数含义。3.简述移动通信系统中切换过程的主要步骤和潜在问题。4.简述5G相较于4G在性能上有哪些主要提升（至少列举三点）。四、计算题（每小题10分，共30分。请列出详细的计算步骤和结果）1.假设一个使用CDMA技术的蜂窝小区，其总发射功率为P_total=40W。已知该小区内某用户接收到的基站信号功率为P_rx=1μW，同时受到其他小区的同频干扰功率为P_interference=0.1μW。假设噪声功率为P_noise=10⁻¹²W。请计算该用户的信干噪比（SINR）。（假设接收机带宽为1MHz）2.在一个采用QPSK调制的OFDMA系统中，信号带宽为20MHz，子载波间隔为15kHz。假设每个符号经过加性高斯白噪声（AWGN）信道传输，信道信噪比（SNR）为20dB。请计算该系统的理论频谱效率。（提示：QPSK每个符号传输1比特）3.一个宏基站的覆盖半径为R=5km。假设采用7小区复用，即每7个小区复用同一组频率资源。请估算该宏基站的K因子。（提示：K因子定义为每个小区共享同一频率资源的基站数量）五、分析题（共20分。请深入分析下列问题）1.分析大规模MIMO（MassiveMIMO）技术如何通过波束赋形技术提高系统性能，并讨论其实现过程中可能面临的挑战。试卷答案一、选择题1.C2.D3.C4.B5.A6.C7.C8.A9.C10.C二、填空题1.频率复用2.多径，瑞利（或快衰落，慢衰落）3.带宽，时域同步4.物理下行链路共享信道（PDSCH），物理上行链路共享信道（PUSCH），物理控制格式信道（PCFICH）5.0.56.提高频谱效率，降低干扰7.性能，安全8.频率9.增加10.提升容量三、简答题1.解析：FDMA将总带宽分割成多个互不重叠的频段，每个用户占用一个固定的频段。TDMA将时间分成周期性的帧，每帧再分割成时隙，每个用户分配一个或多个时隙。CDMA允许所有用户在同一时间和同一频段上通信，通过使用独特的码序列来区分用户。主要区别在于：FDMA基于频率区分，TDMA基于时间区分，CDMA基于码序列区分。2.解析：路径损耗是指信号从发射端到接收端传播过程中，其功率随距离增加而减小的现象。它主要由自由空间传播损耗和大地对信号的吸收、反射、散射等引起的损耗构成。常用的数学模型是路径损耗指数模型，其表达式为L(d)=L₀+10nlog₁₀(d/d₀)，其中L(d)是距离d处的路径损耗，L₀是参考距离d₀处的路径损耗，n是路径损耗指数，通常在2到4之间。3.解析：切换是指移动终端在通话或数据传输过程中，从当前服务小区移动到另一个能够提供更好通信质量的小区，并由新小区接管服务的整个过程。主要步骤包括：移动检测（检测到信号强度下降或质量变差）、切换决策（判断是否需要切换以及切换到哪个小区）、切换准备（新小区资源准备）、切换执行（终端与原小区断开连接，与新小区建立连接）和切换完成。潜在问题包括切换延迟、切换失败、切换过程中业务中断等。4.解析：5G相较于4G的主要性能提升包括：更高的峰值速率和用户体验速率（可达数十Gbps和数十Mbps）、更低的时延（URLLC场景达1ms）、更高的连接密度（每平方公里百万级设备）、更大的网络容量（频谱效率提升数倍）、更强的移动性支持（高达500km/h）、以及支持多种场景（eMBB,URLLC,mMTC）。四、计算题1.解析：SINR=(信号功率)/(干扰功率+噪声功率)。信号功率P_rx=1μW=1×10⁻⁶W。干扰功率P_interference=0.1μW=0.1×10⁻⁶W。噪声功率P_noise=10⁻¹²W。带宽B=1MHz=1×10⁶Hz。根据公式SINR(dB)=10log₁₀((P_rx/(P_noise+P_interference))*B)=10log₁₀((1×10⁻⁶/(10⁻¹²+0.1×10⁻⁶))*1×10⁶)=10log₁₀((1×10⁻⁶/(0.0000001+0.0001))*1×10⁶)=10log₁₀((1×10⁻⁶/0.0001001)*1×10⁶)=10log₁₀(10000/0.0001001)≈10log₁₀(99999.999)≈10*4.9999999≈49.999998dB。结果约为50dB。2.解析：频谱效率（bits/Hz）=信息比特数/总带宽。QPSK每个符号传输1比特。子载波间隔Δf=15kHz。信号带宽B=20MHz。理论频谱效率=1/Δf=1/15kHz=1/(15/10³)kHz=10³/15bits/kHz≈666.67bits/kHz。将其转换为dB形式：10log₁₀(666.67)≈10log₁₀(6.6667×10²)=10*(log₁₀(6.6667)+2)≈10*(0.8232+2)=10*2.8232=28.232dB。结果约为28.2bits/Hz。3.解析：K因子表示每7个小区共享一组频率资源。当小区复用方式为7小区时，每个小区与其相邻的6个小区复用相同的频率。因此，一个小区周围有6个同频小区。K因子=同频小区数/总小区数=6/7。如果以整个覆盖区域计算，可以看作每个小区与其覆盖范围内的其他6个小区同频，总数目取决于小区形状和排列，但基本概念是每7个小区为一组独立复用。题目问估算，可简化为K=6/7。若按覆盖半径计算，K=6。根据题意，通常指基本复用单元内的小区数，K=6更符合7小区复用的直接定义。五、分析题1.解析：大规模MIMO通过在基站端部署大量天线（通常数十甚至上百根），利用信道状态信息（CSI）进行精确的波束赋形。其提高系统性能的原理在于：通过精确控制每个用户信号传输的波束方向，可以将信号能量集