《移动通信》

第二章主观题

  1. 无线电波通过哪些方式从发射天线传播到接收天线？

    正确答案：

    答：直达波或自由空间波、地波或表面波、对流层反射波、电离层波。

  2. 什么是多普勒频移？如何度量？

    正确答案：

    答：快速移动的物体在接收声波或者电磁波时会发生接收波的频率与发射体本身发出的波的频率不相符合的现象，把这种现象称为多普勒频移。$\Delta f=(v/\lambda)×\cos\theta$。

  3. 试比较 10dBW、10W 和 30dBm 的大小。

    正确答案：

    解：10dBW=10W>30dBm。

  4. 在一水平传输电波的方向上，有一接收设备以 72 公里每小时速度逆向电波传播方向移动，此电波的频率为 150MHz，试求多普勒频移。

    正确答案：

    解：$\Delta f=(v/\lambda)×\cos\theta=20/2=10$Hz。

  5. 若某发射机发射功率为 100W，请将其换算成 dBm 和 dBW。如果发射机的天线增益为单位增益，载波频率为 900MHz，求出在自由空间中距离天线 100m 处的接收功率为多少 dBm？

    正确答案：

    解：100W=20dBW=50dBm。
    自由空间损耗

    自由空间损耗$L=32.45+20\lg F+20\lg D=71.5$dB。
    自由空间中距离天线 100m 处的接收功率 = 50dBm-71.5dB=-21.5dBm。

    自由空间中距离天线 100m 处的接收功率 = 50dBm-71.5dB=-21.5dBm。

  6. 说明时延扩展、相关带宽和多普勒扩展、相关时间的基本概念。

    正确答案：

  • 时延扩展：符号周期（带宽的倒数）远大于$\Delta$，则为窄带系统（所有回波都会落在同一个符号周期内），使用带宽很大的信道并不一定是宽带通信。

  • 相关带宽：在相关带宽之内，信道是一个频率非选择性信道，信号可以顺利传输，无大的失真；信号带宽超过相关带宽，信道是一个频率选择性信道，从频域角度定义窄带系统和宽带系统。

  • 多普勒扩展：多普勒扩展定义为多普勒功率谱密度标准差，当信号带宽远远大于多普勒扩展为慢衰落，否则快衰落信道。

  • 相关时间：数据符号周期远远小于相关时间为慢衰落，否则为快衰落信道。

  1. 假定一个移动通信系统的工作频率为 900MHz，移动速度** **km/h，试求：（1）信道的相干时间；（2）假定符号速率为 24.3ks/s，在不更新均衡器系数的情况下，最多可以传输多少个符号？

    正确答案：

    （1）$T_c=\sqrt{\frac{9}{16\pi f_m^2}}=\frac{0.423}{f_m}=\frac{0.423\lambda}{v}=\frac{0.423c}{fv}=6.34$ms。
    （2）最多可以传的符号数

    （2）最多可以传的符号数$N=24.3$kb/s×$T_c=24300×0.00634\approx154$。

  2. 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？

    正确答案：

    答：如果信道相关带宽远大于发送信号的带宽，则信号经历平坦衰落；如果信道的相关带宽小于发送信号带宽，则信号经历频率选择性衰落。

  3. 移动通信信道中电波传播的基本特点是什么？

    正确答案：

    答：移动通信信道中电波传播的基本特点是：1）随信号传播距离而导致的传播损耗（大尺度范围）；2）由地形起伏、建筑物及其它障碍物对电波的遮蔽而引起的损耗（阴影衰落）；3）因发射、绕射和散射等因素造成的多径传播而引起的接收信号幅度和相位的随机变化，结果将导致严重的衰落。

第二章传播预测模型主观题

  1. GMSK 系统空中接口传输速率为 270.83333kbit/s，求发送信号的两个频率差。若载波频率是 900MHz，这两个频率又等于多少？

    正确答案：

    解：由题$R_s=270.83333$kbit/s，$\Delta f=0.25×R_s=67.708$kHz。
    若载波频率为 900MHz，则两个频率分别为

    若载波频率为 900MHz，则两个频率分别为$900$MHz+$33.854$kHz 和$900$MHz-$33.854$kHz。

  2. 设基站天线高度为 40m，发射频率为 900MHz，移动台天线高度为 2m，通信距离为 15km，利用 Okumura-Hata 模型分别求出城市、郊区和乡村的路径损耗。（忽略地形校正因子的影响）

    正确答案：

    解：城市：$L=69.55+26.16\lg900-13.82\lg40-(1.1\lg900-0.7)×2+44.9-6.55\lg15=139.5$dB。
    郊区：

    郊区：$L=139.5-2×\lg(900/28)^2+5.4=132.4$dB。
    乡村：

    乡村：$L=139.5-4.78×(\lg900)^2+18.33\lg900-40.94=120.1$dB。

  3. 某一移动通信系统，基站天线高度为 50 米，天线增益为 6dB，移动台天线高度为 3 米，增益为 0dB，市区为中等起伏地，通信距离为 10 公里，工作频率为 450MHz，已知：中等起伏地市区基本损耗中值 450MHz，距离为 10 公里为 27dB，50 米、10 公里基站天线高度增益因子为 - 12dB。试求：A、传播路径上损耗中值；B、基站发射机送至天线的功率为 10 瓦，试计算移动台天线上信号功率中值。

    正确答案：

    A. $L=L_0+\Delta+G_t+G_r=27$dB$-12$dB$+6$dB$+0$dB$=21$dB。
    B. 10W=40dBm，

    B. 10W=40dBm，$P_r=40$dBm$+6$dB$+0$dB$-21$dB$=25$dBm。

第三、四章主观题

  1. 均衡技术和分集技术分别主要解决数字信号在无线信道中传播的什么方面问题？

    正确答案：

    答：均衡技术：减小码间干扰；分集技术：抵抗多径传播引起的衰落。

  2. 目前数字移动通信系统中调制技术主要有哪两大类？

    正确答案：

    答：（1）连续相位调制技术；（2）线性调制技术。

  3. 信道编码的目的？

    正确答案：

    答：信道编码是为了保证信息传输的可靠性、提高传输质量而设计的一种编码。它是在信息码中增加一定数量的多余码元，使码字具有抗干扰能力。

  4. 说明 RAKE 接收机的工作原理。

    正确答案：

    答：RAKE 接收机通过多个相关检测器分别检测多径信号中最强的 M 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，然后在此基础上进行解调和判决。

第五章主观题

  1. 为何会存在同频干扰？同频干扰会带来什么样的问题？

    正确答案：

    答：同频干扰是指所有落在接收机通带内的与有用信号频率相同的无用信号的干扰，这些无用信号和有用信号一样，在超外差接收机经放大、变频而落在中频通带内，接收系统无法滤出无用信号，从而产生同频干扰。
    同频干扰会带来的问题：影响链路性能、频率复用方案的选择和系统的容量限制等问题。

    同频干扰会带来的问题：影响链路性能、频率复用方案的选择和系统的容量限制等问题。

  2. 为何说最佳的小区形状是正六边形？

    正确答案：

    答：小区形状的设计要求：小区无空隙、无重叠的覆盖整个服务区域。
    全向天线辐射的覆盖区为圆形，不能无空隙、无重叠的覆盖整个区域。在考虑交叠之后，实际上每个辐射区的有效覆盖区是一个多边形。满足无空隙、无重叠条件的小区形状有三种：正三角形、正方形和正六边形。而在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接近理想的圆形，用它覆盖整个服务区所需的基站数最少，也就最经济。

    全向天线辐射的覆盖区为圆形，不能无空隙、无重叠的覆盖整个区域。在考虑交叠之后，实际上每个辐射区的有效覆盖区是一个多边形。满足无空隙、无重叠条件的小区形状有三种：正三角形、正方形和正六边形。而在服务区面积一定的情况下，正六边形小区的形状最接近理想的圆形，用它覆盖整个服务区所需的基站数最少，也就最经济。

  3. 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？

    正确答案：

    答：所谓的 “中心激励” 方式是指在每个小区中，基站可以设在小区的中央，用全向天线形成圆形覆盖区。所谓的 “顶点激励” 方式是指将基站设计在每个小区六边形的三个顶点上，每个基站采用 3 副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 副扇形天线共同覆盖。
    采用顶点激励方式的好处：（1）减小系统的同信道干扰；（2）在不同的地点采用多副定向天线可消除小区内障碍物的阴影区。
    中心激励采用的是全向天线来形成圆形覆盖区，在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。

    采用顶点激励方式的好处：（1）减小系统的同信道干扰；（2）在不同的地点采用多副定向天线可消除小区内障碍物的阴影区。
    中心激励采用的是全向天线来形成圆形覆盖区，在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。

    中心激励采用的是全向天线来形成圆形覆盖区，在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。

第六章、第八章、第九章主观题

  1. 简述移动用户主呼（移动用户呼叫固定用户）的主要过程。

    正确答案：

    1）一旦移动用户拨号，MS 通过随机接入信道 RACH 向网络发送信道请求；
    2）BSS 中的 BSC 通过准许接入信道 AGCH 给 MS 分配一个独立专用控制信道 SDCCH；
    3）MSC/VLR 与 MS 经 SDCCH 信道建立信令连接，包括鉴权过程、启动加密过程、TMSI 再分配等；
    4）MS 向 MSC 发出 “建立呼叫请求”，MSC 向 MS 发送 “呼叫开始” 指令，并通知 BSS 给 MS 分配业务信道；
    5）MSC 在无线链路和地面有线链路建立后，将呼叫接续到固定网络，建立与被叫固定用户的通路，并向 MS 回送呼叫接通信号；
    6）被叫固定用户摘机后，MSC 向 BSS 和 MS 发送连接指令，待 MS 发回连接确认后，即进入通话阶段，完成 MS 呼叫固定用户的接续过程。

    2）BSS 中的 BSC 通过准许接入信道 AGCH 给 MS 分配一个独立专用控制信道 SDCCH；
    3）MSC/VLR 与 MS 经 SDCCH 信道建立信令连接，包括鉴权过程、启动加密过程、TMSI 再分配等；
    4）MS 向 MSC 发出 “建立呼叫请求”，MSC 向 MS 发送 “呼叫开始” 指令，并通知 BSS 给 MS 分配业务信道；
    5）MSC 在无线链路和地面有线链路建立后，将呼叫接续到固定网络，建立与被叫固定用户的通路，并向 MS 回送呼叫接通信号；
    6）被叫固定用户摘机后，MSC 向 BSS 和 MS 发送连接指令，待 MS 发回连接确认后，即进入通话阶段，完成 MS 呼叫固定用户的接续过程。

    3）MSC/VLR 与 MS 经 SDCCH 信道建立信令连接，包括鉴权过程、启动加密过程、TMSI 再分配等；
    4）MS 向 MSC 发出 “建立呼叫请求”，MSC 向 MS 发送 “呼叫开始” 指令，并通知 BSS 给 MS 分配业务信道；
    5）MSC 在无线链路和地面有线链路建立后，将呼叫接续到固定网络，建立与被叫固定用户的通路，并向 MS 回送呼叫接通信号；
    6）被叫固定用户摘机后，MSC 向 BSS 和 MS 发送连接指令，待 MS 发回连接确认后，即进入通话阶段，完成 MS 呼叫固定用户的接续过程。

    4）MS 向 MSC 发出 “建立呼叫请求”，MSC 向 MS 发送 “呼叫开始” 指令，并通知 BSS 给 MS 分配业务信道；
    5）MSC 在无线链路和地面有线链路建立后，将呼叫接续到固定网络，建立与被叫固定用户的通路，并向 MS 回送呼叫接通信号；
    6）被叫固定用户摘机后，MSC 向 BSS 和 MS 发送连接指令，待 MS 发回连接确认后，即进入通话阶段，完成 MS 呼叫固定用户的接续过程。

    5）MSC 在无线链路和地面有线链路建立后，将呼叫接续到固定网络，建立与被叫固定用户的通路，并向 MS 回送呼叫接通信号；
    6）被叫固定用户摘机后，MSC 向 BSS 和 MS 发送连接指令，待 MS 发回连接确认后，即进入通话阶段，完成 MS 呼叫固定用户的接续过程。

    6）被叫固定用户摘机后，MSC 向 BSS 和 MS 发送连接指令，待 MS 发回连接确认后，即进入通话阶段，完成 MS 呼叫固定用户的接续过程。

  2. 简述 GSM 系统鉴权中心（AUC）产生鉴权三参数原理及鉴权原理。

    正确答案：

    鉴权三参数是指 RAND、Kc 和 SRES。根据存储于 SIM 卡和网络端的 Ki 以及网络端随机数发生器产生的 RAND，用 Ki 和 RAND 作为 A3 算法的输入产生符号响应 SRES，用 Ki 和 RAND 作为 A8 算法的输入产生加密密钥 Kc。鉴权时，网络向 MS 发送 RAND，MS 用 SIM 卡中的 Ki 和 RAND 通过 A3 算法计算 SRES 并回传给网络，网络将接收到的 SRES 与自身计算的 SRES 比对，一致则鉴权通过。

  3. 简述 GSM 系统中第一位置登记过程。

    正确答案：

    当移动用户首次入网时，需通过移动交换中心（MSC）在对应的归属位置寄存器（HLR）中登记，将用户的 IMSI、移动台类型、签约业务等参数存入 HLR，并在拜访位置寄存器（VLR）中记录用户当前所在位置区的信息，完成位置登记。

  4. LTE 系统由哪些网元组成？相应的功能是什么？

    正确答案：

  • eNodeB：负责无线资源管理、无线链路控制、用户数据加密等，是无线接入网的核心网元。

  • MME（移动性管理实体）：负责信令处理、移动性管理、用户鉴权和会话管理等控制面功能。

  • SGW（服务网关）：负责用户数据的路由转发、移动性锚点、寻呼消息转发等。

  • PGW（分组数据网络网关）：连接外部数据网络，提供 IP 地址分配、数据包过滤、计费等功能。

  1. 简述 LTE 的协议架构体系。

    正确答案：

    LTE 协议架构分为控制面和用户面。控制面包括 RRC（无线资源控制）、PDCP（分组数据汇聚协议）、RLC（无线链路控制）、MAC（媒体接入控制）层；用户面包括 PDCP、RLC、MAC 和物理层。物理层采用 OFDM（下行）和 SC-FDMA（上行）技术，支持 MIMO 多天线传输，核心网采用扁平化架构，取消 RNC，eNodeB 直接与核心网（EPC）连接。

  2. 简述 5G 的主要应用场景和能力指标。

    正确答案：

  • 应用场景：
    1）增强移动宽带（eMBB）：提供超高速数据传输，支持 4K/8K 视频、虚拟现实（VR）等。
    2）海量机器类通信（mMTC）：连接海量物联网设备，如智能电表、传感器等。
    3）超低时延高可靠通信（URLLC）：支持自动驾驶、工业控制等对时延和可靠性要求极高的场景。

    1）增强移动宽带（eMBB）：提供超高速数据传输，支持 4K/8K 视频、虚拟现实（VR）等。
    2）海量机器类通信（mMTC）：连接海量物联网设备，如智能电表、传感器等。
    3）超低时延高可靠通信（URLLC）：支持自动驾驶、工业控制等对时延和可靠性要求极高的场景。

    2）海量机器类通信（mMTC）：连接海量物联网设备，如智能电表、传感器等。
    3）超低时延高可靠通信（URLLC）：支持自动驾驶、工业控制等对时延和可靠性要求极高的场景。

    3）超低时延高可靠通信（URLLC）：支持自动驾驶、工业控制等对时延和可靠性要求极高的场景。

  • 能力指标：
    峰值速率≥20Gbit/s，用户体验速率≥100Mbit/s，频谱效率较 4G 提升 3 倍以上，移动性支持≥500km/h，端到端时延≤1ms，连接密度≥10^6 个 /km²，网络能量效率提升 10 倍以上。

    峰值速率≥20Gbit/s，用户体验速率≥100Mbit/s，频谱效率较 4G 提升 3 倍以上，移动性支持≥500km/h，端到端时延≤1ms，连接密度≥10^6 个 /km²，网络能量效率提升 10 倍以上。