移动通信作业及答案

第一章1.何为移动通信？移动通信有哪些优点？答：移动通信是指通信的双方至少有一方在移动中（或者停留在某一非预定的位置上）进行信息传输和交换，这包括移动体（车辆、船舶、飞机和行人）和移动体之间的通信，移动体和固定点（固定无线电台和有线用户）之间的通信。移动通信的优点：主要在于其移动性，可以随时随地的进行信息的交换和传输。（1）频谱利用率高，有利于提高系统容量（2）能够提供多种业务服务，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.单工通信与双工通信有何特点？各有何优缺点？答：单工通信的特点：收发信机轮流工作、设备简单、省电、只允许一方发送时另一方进行接收；优点：设备简单、省电。缺点：通信的时间长、使用不方便。双工通信的特点：收发信机可以同时工作、使用方便，电源的消耗大；优点：使用方便、收发信机可以同时工作。缺点：发射机总是工作的，电源消耗大。3.常用的移动通信系统包括哪几种类型？答：蜂窝移动通信系统，无绳电话系统，集群移动通信系统，移动卫星通信系统，分组无线网，GPRS通信系统，N-CDMA系统，第三代移动通信等第二章15信号通过移动信道时，在什么样情况下遭受到平坦衰落？在什么样情况下遭受到频率选择性衰落？答：如果信道带宽大于发送信号的带宽，且在带宽范围内有恒定增益，且线性相关，则接收信号就会经历平坦衰落过程；如果信道具有恒定增益和线性相位的带宽范围小于发送信号带宽，则该信道特性会导致接收信号产生频率选择性衰落。16简述快衰落、慢衰落产生原因及条件。答：快衰落产生原因：信道的相关（相干）时间比发送信号的周期短，且信号的带宽Bs小于多普勒扩展DB，信道冲击响应在符号周期内变化很快，从而导致信号失真，产生衰落。信号经历快衰落的条件是：scsDTTBB慢衰落产生的原因：信道的相关（相干）时间远远大于发送信号的周期，且信号的带宽Bs远远大于多普勒扩展DB，信道冲击响应变化比要传送的信号码元的周期低很多，可以认为该信道是慢衰落信道。信号经历慢衰落的条件是：cscsBBTT第三章补充作业1现有12个频道，供频率复用模式分别为1，4，12的三种蜂窝小区系统使用，若一个小区有多个频道可用则采用多波道共用技术，假定每用户忙时话务量为0.01。分别计算并比较这三种系统每个小区簇的容量和波道利用率。结果说明什么？（B=5%）解：N=1，则n=12,查表得A=7.95ErlM=A/Aa=7.95/0.01=795(用户)=A(1-B)/n=7.95*(1-0.05)/12=62.99%N=4，则n=3,查表得A=0.899ErlM=A/Aa*4=0.899/0.01*4=359.6(用户)=A(1-B)/n=0.899*(1-0.05)/3=28.5%N=12，则n=1,查表得A=0.053ErlM=A/Aa*12=0.053/0.01*12=63.6(用户)=A(1-B)/n=0.053*(1-0.05)/1=5.04%结果说明了多波道共用技术能够容纳的用户总数多（系统容量大），波道利用率高。2系统中含有200个小区，每小区均有20个信道，采用多信道共用技术。阻塞概率为2％，每个用户每天平均打2个电话，每个电话平均通话时间为3分钟，求系统所能支持的用户数和信道利用率。（集中系数为10%）解：Aa=CKT/3600=236010%3600=0.01n=20,B=2%时，查表A=13.182(Erl)M=A/Aa=13.182./0.01=13182001318=263600(个)信道利用率＝A(1-B)/n=13.1820.9820=0.6463.什么叫同频复用？同频复用系数取决于哪些因素？答：在移动通信系统中，为了提高频率利用率，在相隔一定距离以外，可以使用同的频率，这称为同频复用。影响同频复用系数的因素有：一个簇中小区的个数（簇的大小），小区的大小，形状等。5.证明对于六边形系统，同频复用系数为223QNNijij，其中，。证明：同频复用系数Q的定义为在同频些小区距离)(D与小区半径)(R的比值。同频小区的距离也就是两个同频小区的中心距离，对于正六边形系统它是这样确定的，从一个小区的中心出发，沿着一边的中垂线数i个小区，在向顺时针转060再向前数j个小区，起点和终点的两个小区的距离就是同频小区的距离。由余弦定制可得RijjiD)(322，又因为ijjiN22所以NRRNRDQ33即得证。7.什么叫中心激励？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：所谓的“中心激励”方式是指基站设在每个小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区。（1分）所谓的“顶点激励”方式是指将基站设在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用3副o120扇形辐射的定向天线，分别覆盖3个相邻小区的各三分之一区域，每个小区由3副o120扇形天线共同覆盖。（1分）采用顶点激励方式的好处：（1）减小同道干扰；（2）可消除障碍物的阴影区。(2分)中心激励采用的是全向天线，信道配置时每个基站只需配置一组信道；顶点激励采用的是3副o120扇形辐射的定向天线，在信道配置时每个基站要配置三组信道。（2分）什么叫信令？信令的功能是什么？答：信令是与通信有关的一系列控制信号；信令可以指导终端、交换系统及传输系统协同运行，在指定的终端之间建立临时通信信道，并维护网络本身正常运行。14.通信网中交换的作用是什么？移动通信中的交换与有线通信网中的交换有何不同？答：交换网络的作用是在控制系统的控制下，将任一输入线与输出线接通，实现在任意两个用户之间建立通信连接，并可根据用户的需要拆除通信连接。移动通信中的交换具有有线通信网中的交换的三个阶段，即呼叫建立、消息传输和释放。移动通信网络中使用的交换机与有线网络中的交换机的主要不同是除了要完成常规交换机的所有功能外，它还负责移动性管理和无线资源管理(包括越区切换、漫游、用户位置登记管理等)。15.什么叫越区切换？越区切换包括哪些问题？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。该过程也称为自动链路转移。越区切换包括三个方面的问题：越区切换的准则，也就是何时需要进行越区切换；越区切换如何控制；越区切换时信道分配；硬切换是指在新的链路建立之前，先中断旧的链路。而软切换是指既维持旧的链路，又同时建立新的链路，并利用新旧链路的分集合并来改善通信质量，并于新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。第五章1.分集技术的基本思想是什么？答：分集技术通过查找和利用无线传播环境中独立的、高度不相关的多径信号来提高多径衰落信道下的传输可靠性。由于多径信号在结构上和统计特性上具有不同的特点，一条无线传播路径中的信号经历了深度衰落，但另一条相对独立的路径中可能仍包含着较强的信号。对这些多径信号进行区分，并按一定规律和原则进行合并处理就可以实现抗衰落的目的。7.RAKE接收机的工作原理是什么？RAKE接收机利用多个相关器分别检测多径信号中最强的L个支路信号，然后对每个相关器的输出进行加权，以提供优于单路相关器的信号检测，然后再在此基础上进行解调和判决。第六章6．CDMA容量的计算：W＝1MHz，R＝2kbps，最小可接受的Eb/N0为10dB，求出分别使用（a）和（b）两种技术在一个单小区CDMA系统中时，所能支持的最大用户数。（a）全向基站天线和没有语音激活检测，（b）在基站有3个扇区和α＝0.25的语音激活检测。假设系统是干扰受限的。解：（a）由CDMA系统单小区容量公式：01NERWmbb和题中已知条件可得：小区信道/5110200/10001m(b)由CDMA系统多小区容量公式：FdNERWmbb110和题中已知条件可得小区信道/6033)10200/100025.011(m补充作业给定系统带宽2.5MHz，分别计算TACS（N=7）、GSM（N=4）和IS-95CDMA（Rb=9.6kb/s、Eb/N0=7dB、d=0.35、G=2.55、F=0.6)的系统容量。解：1.TACS系统：小区信道/2.1471025105.236NfBm2.GSM系统：小区信道/25410258105.2836NfBm3.CDMA系统：小区信道/8.2286.055.235.01106.9105.21117.030FGdNERWmbb第七章1.GSM系统采取了哪几种抗衰落、抗干扰的技术措施？答：GSM系统采取了自适应均衡、跳频、纠错码、分集、扩频、采用扇区天线等抗衰落、干扰的技术措施。7.何谓TDMA系统的物理信道和逻辑信道？那么多种逻辑信道又是如何组合道物理信道之中传输的？请举例说明。答：TDMA系统的物理信道指的是BTS与MS之间的无线传输通道，具体对应为某个载频的某个时隙。TDMA系统的逻辑信道指的是根据BTS与MS之间传递信息种类不同而定义的信道。多种逻辑信道是通过将公共控制信道复用（即在一个或两个物理信道上复用公共控制信道）组合到物理信道之中传输的。例如：BCCH和CCCH在TS0上的复用：BCCH和CCCH共占用51个TS0时隙，尽管只占用了每一帧的TS0时隙，但从时间上讲长度为51个TDMA帧。作为一种复帧。以出现一个空闲作为复帧的结束，在空闲帧之后，复帧再从F、S开始进行新的复帧。依此方法进行重复。8.简述GSM系统的鉴权中心产生鉴权三参数的原理以及鉴权原理答：GSM系统的鉴权中心产生鉴权三参数时首先，产生一个随机数（RAND）；通过密钥算法（A8）和鉴权算法（A3），用RAND和Ki分别计算出密钥（Kc）和符号响应（SRES）；RAND、SRES和Kc作为一个三参数组一起送给HLR。鉴权的原理：当MS发出入网请求时，MSC/VLR就向MS发送RAND，MS使用该RAND以及与AUC内相同的鉴权键Ki和鉴权算法A3，计算出符号响应SRES，然后把SRES回送给MSC/VLR，验证其合法性。12.GPRS系统在GSM系统的基础上主要增加了哪些功能单元？答：GPRS系统在GSM系统的基础上主要增加了PCU（PacketControlUnit）是分组控制单元；SGSN（ServingGPRSSupportingNode）是服务GPRS支持节点；GGSN（GatewayGPRSSupportingNode）是网关GPRS支持节点。第八章2.IS-95前/反向链路都包括哪些信道类型？各自的作用是什么？答：前向信道，包括前向控制信道和前向业务信道，其中控制信道又分为导频信道、同步信道和寻呼信道。导频信道用来传送导频信息，由基站连续不断地发送一种直接序列扩频信号，供移动台从中获得信道的信息并提取相干载波以进行相干解调，并可对导频信号电平进行检测，以比较相邻基站的信号强度和决定是否需要越区切换。同步信道用于传输同步信息，在基站覆盖范围内，各移动台可利用这些信息进行同步捕获。同步信道上载有系统时间和基站引导PN码的偏置系数，以实现移动台接收解调。寻呼信道供基站在呼叫建立阶段传输控制信息。业务信道载有编码的语音或其它业务数据，除此之外，还可以插入必需的随路信令，例如必须安排功率控制子信道，传输功率控制指令；又如在通话过程中，发生越区切换时，必须插入越区切换指令等。反向信道，只包含接入信道和反向业务信道，其中接入信道与前向信道中的寻呼信道相对应，其作用是在移动台接续开始阶段提供通路，即在移动台没有占用业务信道之前，提供由移动台至基站的传输通路，供移动台发起呼叫或对基站的寻呼进行响应，以及向基站发送登记注册的信息等。接入信道使用一种随机接入协议，允许多个用户以竞争的方式占用。每个业务信道用不同的用户长码序列加以识别。在反向传输方