现代移动通信-蔡跃明-第三版-习题参考答案.docx

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1、第一章思考题与习题1.何为移动通信？移动通信有哪些特点？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。移动通信的特点：(1)无线电波传播复杂(2)移动台受到的干扰严重(3)无线电频谱资源有限(4)对移动设备的要求高(5)系统复杂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

2、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，无绳系统，集群移动通信系统，卫星移动通信系统，无线1.AN等4 .移动通信系统由哪些功能实体组成？答：移动通信系统包括移动交换子系统(SS)、操作管理子系统(OMS)和基站子系统(BSS)(通常包括移动台(MS),是一个完整的信息传输实体。无线接口的主要功能如下：(1)用户与移动网之间的接口(Sm接口)，即人机接口。(2)移动台与基站之间的接口(Um接口)。13)基站与移动交换中心之间的接口(A接口)。(4)基站控制器(B

3、SC)与基站收发信机(BTS)之间的接口(AbiS接口)。(5)移动交换中心(MSC)与访问位置存放器(V1.R)之间的接口(B接口)。(6)移动交换中心(MSC)与原籍位置存放器(H1.R)之间的接口(C接口)。(7)原籍位置存放器(H1.R)与访问位置存放器(V1.R)之间的接口(D接口)。(8)移动交换中心之间的接口(E接口)。(9)移动交换中心(MSC)与设备标志存放器(EIR)之间的接口(F接口)。(10)访问位置存放器V1.R之间的接口(G接口)。5 .Fl)D和TDD的概念和各自优势是什么？答：FDD：在某些系统中，按照频率划分上行链路和下行链路信道的方法：TDD：在某些系统中，

4、上行链路和下行链路使用相同的频率，允许上行链路在在当前时隙内使用该频率，而下行链路可以在下一时隙内使用该频率的方法；FDD的优势：FDD系统对于定时同步的要求远远低于TDD系统，更适用于大功率、远距离的通信系统；TDD的优势：不需要使用带通滤波器，非常适用于可变速率、非对称带宽系统6 .简述移动通信的开展过程与开展趋势。移动通信就正式商业运营而言，至今已有30多年，大致是每十年更新一代。第一代以模拟蜂窝网为主要特征，第二代以数字化为主要特征，第三代以多媒体业务为主要特征，第四代以宽带高速数据传输为主要特征，如下列图所示。移动通信将向宽带化、分组化、智能化、业务多样化和融合化的方向开展。7 .移

5、动通信的标准化组织主要有哪些？答：国际无线电标准化组织、欧洲通信标准化组织、北美地区的通信标准化组织、IEEE802标准委员会、中国通信标准化协会第二章思考题与习题1 蜂窝移动通信中的典型电波传播方式有哪些？答：典型的电波传播方式有直射、反射、折射、绕射、散射等。当电波的直射路径上无障碍物时，电波直接到达接收天线；当电波的直射路径上存在障碍物时，电波会绕过障碍物遮挡向前传播形成绕射波；当电波在平坦地面上传播时，因大地和大气是不同的介质而使入射波在界面上产生反射波；当电波入射到粗糙外表时，反射能量由于散射而散布于所有方向，形成散射波。2 自由空间中距离发射机距离为d的无线接收功率与那些因素有关？

6、服从什么规律？答：距发射机d处天线的接收功率，其数学表达式（FriiS公式）为：其中，Pt为发射功率，亦称有酒愆撷除/PrS）是接收功率,为T-R距离的基函数；Gt是发射天线增益；Gr是接技笑夜帏飙提T-R间距离；1.是与传播无关的系统损耗因子；人为波长。其规律是：一与1成反比一距离越远，衰减越大。一与储成正比（与1成反比）一频率越高，衰减越大。3 设发射机天线高度为40m,接收机天线高度为3m,工作频率为1800MHz,收发天线增益均为1,工作在市区。试画出两径模型在Ikm至20km范围的接收天线处的场强。（可用总场强对EO的分贝数表示），并给出距离发射机距离d处的无线接收功率的规律。解：因

7、为E=E0（l+Re-M）又因为f=1SOOMHz150M7z所以有R=-1;此时接收到的场强为E=EO（I+Re一心）=EO（IeNdNd）E-42血|Ji+件I-Ji+律)1用分贝表示为一二IOIg(I-eNdNd)TkmVdV20kmEO用Matlab画出变化曲线。由式(2-29)可知，其规律是：一与d4成反比一比自由空间衰减快得多。一与频率成无关。4 用两径模型的近似公式解上题，并分析近似公式的使用范围。解：用两径模型的近似公式1440乃dM=她=型dd.2万AJ2时AJb=Ad=J=.l44011c此时接收到的场强为E=E+Re-S=Eo(I-e1.144011.七一J用分贝表示为一

8、=101g(l-ed)Ikmd40bn,所以有同R40即N）当,又因为N=+j2+）且N应取最小的，所以有N=3。该网的区群是由三个六边形的小区构成的，如右图采用顶点鼓励，每个基站配置三组信道，向三个方向辐射，那么每个区群需要9个信道组，群内各小区的信道配置以及相邻同信道小区的分布图如下列图：10 .移动通信网的某个小区共有100个用户，平均每用户C=5次/天，%=180秒/次,K=15%。问为保证呼损率小于5%,需共用的信道数是几个？假设允许呼损率达20%,共用信道数可节省几个？解：每个用户忙时话务量为：Aa=5-180j5=0.0375（Fr/）360036这个小区的总的话务量为A=1.=

9、100x0.0375=3.75（ErI）查EW呼损表可得公用的信道数为8个，假设允许的呼损率达20%,通过查表可得所需的信道数为5个，由此可以节省三个信道。I1.某基站共有10个信道，现容纳300个用户，每用户忙时话务量为0.03Er1.向此时的呼损率为多少？如用户数及忙时话务量不变，使呼损率降为5%,求所增加的信道数？解：该基站总的话务量为A=4fz=300x0.03=9(E),由于共有10个信道，由Erlnn公式8=-可得此时的呼损率为16.8%,如用户数及忙时话务量不变，使呼损A!i=O率降为5%,查表可得所需的信道数为14,增加了4个信道。12 .什么叫信令？信令的功能是什么？答：信令

10、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。13 .7号信令的协议体系包括哪些协议？7号信令网络包括哪些主要局部？答：7号信令系统的协议体系包括MTP、SCCPTCAP、MAP、OMAP和ISDN-UP等局部7号信令网络是与现行PSTN平行的一个独立网络。它由三个局部组成：信令点(SP)、信令链路和信令转移点(STP)o14 .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。移动通信中的交换具有有线通信网中的交换的三

11、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异是什么？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：越区切换的准那么，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

12、，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。16 .假设称为“Radi。Knob”的小区有57个信道，每个基站的有效辐射功率为32W,小区半径为Iokm,呼损率5%。假设平均呼叫的时间为2分钟，每个用户每小时平均有2次呼叫。而且，假设小区已经到达了最大容量，必须分裂为4个新的微小区以提供同区域内的4倍容量。（八）aRadioKnob”的当前容量为多少？(b)新小区的半径和发射功率为多少？(c)为了保持系统内的同频复用不变，每个新小区需要多少信道？解：由题中给出的8=5%,n=57,通过查Erl表可以得到总的话务量为50Erl;因为C:2次/小时，T=2分/

13、次，由此可以得到每个用户话务量为所以总的用户数为U=A/4=50x15=750(户)（八）“RadioKnob”的当前容量为4x750=30(MX户)(b)旧的小区的半径为IOkm小区的面积为S=2.5981R2=2.598l108(m2)新的小区的面积为5=5/4=0.252.5981108(n2)新的小区的半径为0.5x10=5用发射机功率Pl=Po/16=2W(n=4)(c)假设保持Q=屈不变，那么每个新小区仍有57个信道。第四章思考题与习题1 .移动通信对调制技术的要求有哪些？在移动通信中，由于信号传播的条件恶劣和快衰落的影响，接收信号的幅度会发生急剧的变化。因此，在移动通信中必须采用

14、一些抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高的调制技术，尽可能地提高单位频带内传输数据的比特速率以适用于移动通信的要求。具体要求：抗干扰性能要强，如采用恒包络角调制方式以抗严重的多径衰落影响；要尽可能地提高频谱利用率；占用频带要窄，带外辐射要小；在占用频带宽的情况下，单位频谱所容纳的用户数要尽可能多；同频复用的距离小；具有良好的误码性能；能提供较高的传输速率，使用方便，木钱低。2 .已调信号的带宽是如何定义的？信号带宽的定义通常都是基于信号功率谱密度(PSD)的某种度量，对于已调(带通)信号，它的功率谱密度与基带信号的功率谱密度有关。假设一个基带信号：其中的g()是基带信号，设g()的功率谱密度

15、为1(7),那么带通信号的功率谱密度如下：信号的绝对带宽定义为信号的非零值功率谱在频率上占据的范围；最为简单和广泛使用的带宽度量是零点零点带宽；半功率带宽定义为功率谱密度下降到一半时或者比峰值低3dB时的频率范围；联邦通信委员会(FCC)采纳的定义为占用频带内有信号功率的99%o3 .QPSK、OQPSK的星座图和相位转移图有何差异？如下图(-,+i)QI(+l+i)00A个(-1,-1)。(+1,-1)QPSK相位星座图OPSK相位星座图QPSK信号的相位有90。突变和180。突变。OQPSK信号的相位只有90。跳变，而没有180的相位跳变。4 .QPSK和OQPSK的最大相位变化量分别为多

16、少？各自有哪些优缺点？OPSK的最大相位变化量为180,OPSK最大相位变化量为90。发送QPSK信号时常常经过带通滤波，带限后的QPSK已不能保持恒包络，相邻符号之间发生180。相移时，经带限后会出现包络过零的现象。反映在频谱方面，出现旁瓣和频谱加宽现象。OQPSK因为没有的180相位跳变，相对于QPSK出现的旁瓣较小。但是，OQPSK信号不能接受差分检测,这是因为OQPSK在差分检测中会引入码间干扰。5 .简述MSK调制和FSK调制的区别与联系。最小频移键控(MSK)是一种特殊的连续相位的频移键控(CPFSK)。事实上MSK是2FSK的一种特殊情况，它是调制系数为0.5的连续相位的FSK。

17、它具有正交信号的最小频差，在相邻符号的交界处保持连续。6 .设输入数据为16kbps空号对应频率为力+/27；=5.7133XIO1传号对应频率为fe-r2Tb=6.8673IO37 .BbTb=O2时的相位轨迹，并与MSK的相位轨迹进行比拟。图中，实线为MSK的相位轨迹，虚线为GMSK的相位轨迹，很显然，MSK的相位路径在码元转换时刻有相位转折点；而GMSK通过引入可控的码间串扰，平滑了相位路径。8 .GMSK与MSK信号相比，其频谱特性得以改善的原因是什么？MSK信号可由FM调制器产生，由于输入二进制非归零脉冲序列具有较宽的频谱，从而导致己调信号的带外衰减慢。GMSK信号首先将输入的信息比

18、特流经过高斯低通滤波以后再送入FM调制，经过高斯滤波改善已调信号的带外特性，使其衰减速度加快。GMSK通过高斯滤波引入可控的码间干扰（即局部响应波形）来到达平滑相位路径的目的，它消除了MSK相位路径在码元转换时刻的相位转折点。9 .GSM系统SNR=IOdB,试求其带宽有效性。题目改为在GMSK调制方式下纥7；=0.25,SNR=IodB,试求其带宽有效性ESNR=IodB,得至J10*log（J）=10,其信号功率占用百分比为90%。NO查表得到Bb=O.57Rb,那么带宽有效性”=8=1.75bit/HzBb10 .在正交振幅调制中，应按什么样的准那么来设计信号结构？对于QAM调制而言，如

19、何设计QAM信号的结构不仅影响到己调信号的功率谱特性，而且影响已调信号的解调及其性能。常用的设计准那么是在信号功率相同的条件下，选择信号空间中信号点之间距离最大的信号结构，当然还要考虑解调的复杂性。11 .方型QAM星座与星型QAM星座有何异同？星型QAM星座的振幅环要比同等进制的方型QAM星座要少，相位种数也比方型少，改善了性能。有利于接收端的自动增益控制和载波相位跟踪。12 .扩频调制有哪些特点？扩频调制有哪几类？分别是什么？扩频调制系统具有许多优良的特性，系统的抗干扰性能非常好，特别适合于在无线移动环境中应用。扩频系统有以下一些特点：具有选择地址（用户）的能力。信号的功率谱密度较低，所以

20、信号具有较好的隐蔽性并且功率污染较小。比拟容易进行数字加密，防止窃听。在共用信道中能实现码分多址复用。有很强的抗干扰性，可以在较低的信噪比条件下保证系统的传输质量。抗衰落的能力强。多用户共享相同的信道，无须进行频率规划。目前，最根本的展宽频谱的方法有两种：直接序列调制，简称直接扩频(DS),这种方法采用比特率非常高的数字编码的随机序列去调制载波，使信号带宽远大于原始信号带宽；频率跳变调制，简称跳频(FH),这种方法那么是用较低速率编码序列的指令去控制载波的中心频率，使其离散地在一个给定频带内跳变，形成一个宽带的离散频率谱。对于上述根本调制方法还可以进行不同的组合，形成各种混合系统，比方跳频/直

21、扩系统等。13 .PN序列有哪些特征使得它具有类似噪声的性质？虽然PN序列是确定的，但是具有很多类似随机二进制序列的性质，例如O和1的数目大致相同，将序列平移后和原序列的相关性很小，任意两个序列的互相关函数很小等。14 .简要说明直接序列扩频和解扩的原理。直接序列扩频的实质是用一组编码序列调制载波，其调制过程可以简化为将信号通过速率很高的伪随机序列进行调制将其频谱展宽，再进行射频调制(通常多采用PSK调制)，其输出就是扩展频谱的射频信号，最后经天线辐射出去。而在接收端，射频信号经过混频后变为中频信号，将它与发送端相同的本地编码序列反扩展，使得宽带信号恢复成窄带信号，这个过程就是解扩。解犷后的中

22、频窄带信号经普通信息解调器进行解调，恢复成原始的信码。15 .简要说明跳频扩频和解扩的原理。跳频扩频技术通过看似随机的载波跳频到达传输数据的目的，而这只有相应的接收机知道。跳频系统用信源数据去调制频率合成器产生的载频，得到射频信号。频率合成器产生的载频受伪随机码的控制，按一定规律跳变。在接收端，接收到的信号与干扰经宽带滤波送至混频器。接收机的本振信号也是一频率跳变信号，跳变规律是相同的，两个合成器产生的频率相对应，但对应的频率有一频差储正好为接收机的中频。只要收发双方的伪随机码同步，就可以使收发双方的跳频源一频率合成器产生的跳变频率同步，经混频后，就可得到一不变的中频信号，然后对此中频信号进行

23、解调，就可恢复出发送的信息。16 .比拟分析直接序列扩频和跳频的优缺点。(1)抗强固频干扰。两种系统抗干扰的机理不同，直扩系统靠伪随机码的相关处理,降低进入解调器的干扰功率来到达抗干扰的目的；而跳频系统是靠载频的随机跳变，将干扰排斥在接收通道之外到达抗干扰目的。因此，跳频系统抗强固频干扰能力优于直扩系统。(2)抗衰落特别是抗选择性衰落直扩优于跳频。直扩系统的射频带宽很宽，小局部频谱衰落不会使信号严重畸变，而跳频系统将导致局部频率受到影响。(3)抗多径。由于直扩系统要用伪随机码的相关接收，只要多径时延大于一个伪随机码的切普宽度，这种多径不会对直扩形成干扰，甚至可以利用多径分量。而跳频抗多径的惟一

24、方法是提高跳频速率，而实现高速跳频速率是较困难的。(4) “远一近”效应。“远一近”效应对直扩系统影响很大，而对于跳频系统的影响就小得多。这是因为接收机由于距离关系，干扰信号可能比有用信号要强得多，如果超过干扰容限就会干扰接收机正常工作。而跳频采用躲避的方法，不在同一频率，接收机前端对干扰的衰减很大。(5)同步。由于直扩系统的伪随机码速率比跳频的伪随机码速率高地多，而且码也长得多，因此直扩系统的同步精度要求高，同步时间长，入网慢。而跳频那么快得多。17 .为什么扩频信号能够有效地抑制窄带干扰？扩频系统通过相关接收，将干扰功率扩展到很宽的频带上去，便进入信号频带内的干扰功率大大降低，提高了解调器

25、输入端的信干比，从而提高系统的抗干扰性能。18 .多载波调制的根本原理是什么？多载波调制的根本原理是：它将高速率的信息数据流经串/并变换，分割为假设干路低速数据流，然后每路低速数据流采用一个独立的载波调制并迭加在一起构成发送信号。在接收端用同样数量的载波对发送信号进行相干接收，获得低速率信息数据后，再通过并/串变换得到原来的高速信号。19 .为什么需要采用自适应编码调制？实际的无线信道具有两大特点：时变特性和衰落特性。因此，无线信道的信道容量也是一个时变的随机变量，要最大限度地利用信道容量，只有使发送速率也是一个随信道容量变化的量，也就是使编码调制方式具有自适应特性。自适应调制和编码(AMC)

26、根据信道的情况确定当前信道的容量，根据容量确定适宜的编码调制方式等，以便最大限度地发送信息，实现比拟高的传输速率。第五章思考题与习题1 .分集技术的根本思想是什么？答：分集技术是一项典型的抗衰落技术，其根本思想是通过查找和利用自然界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。2 .合并方式有哪几种？哪一种可以获得最大的输出信噪比？为什么？答：合并方法主要有：选择合并、最大比合并、等增益合并。最大比合并能获得最大信噪比，这是因为合并时对每一支路的信号都加以利用，而且给予不同的加权，信噪比大的支路加权大，这一路在合并器输出中的奉献也就大；反之，信噪比小的支路加权小，

27、奉献也就小，最大比合并输出可得到的最大信噪比为各支路信噪比之和。3 .要求DPSK信号的误比特率为10一3时，假设采用M=2的选择合并，要求信号平均信噪比是多少dB?没有分集时又是多少？采用最大比值合并时重复上述工作。解：(1)由条件可知因为二进制DPSK误码率与信噪比之间符合片=；”为岫采用M=2的选择合并,信号平均信噪比%=2=-In2外=4.4IdBNO(2)没有分集时(3)最大比合并输出可得到的最大信噪比为各支路信噪比之和，所以每一条支路的信噪比4 .简述几种传统的自适应均衡算法的思想。答：(1)1.MS自适应均衡算法1.MS算法基于最小均方误差准那么，使均衡器的输出信号与期望输出信号之间的均方误差后/5)最小。1.MS算法是线性自适应滤波算法，一般来说它包含两个过程:一是滤波过程，包括计算线性滤波器输出对输入信号的响应，通过比拟输出结果与期望响应产生估计误差。二是自适应过程，根据估计误差自动调整滤波器参数。这两个过程一起工作组成一个反应环。首先有一个横向滤波器，该部件的作用在于完成滤波过程；其次有一个对横向漉波器抽头权