现代移动通信蔡跃明题参考答案 (1)Word格式文档下载.doc

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（7）原籍位置寄存器（HLR）及访问位置寄存器（VLR）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）及设备标志寄存器（EIR）之间的接口（F接口）。

（10）访问位置寄存器VLR之间的接口（G接口）。

5.FDD和TDD的概念和各自优势是什么？

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，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.简述移动通信的发展过程及发展趋势。

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发展。

7.移动通信的标准化组织主要有哪些？

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

第二章思考题及习题

1蜂窝移动通信中的典型电波传播方式有哪些？

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；

当电波入射到粗糙表面时，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的无线接收功率及那些因素有关？

服从什么规律？

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，亦称有效发射功率；

Pr（d）是接收功率，为T-R距离的幂函数；

Gt是发射天线增益；

Gr是接收天线增益；

d是T-R间距离；

L是及传播无关的系统损耗因子；

λ为波长。

其规律是:

—及成反比→距离越远，衰减越大。

—及成正比（及f2成反比）→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1km至20km范围的接收天线处的场强。

（可用总场强对E0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：

因为又因为

此时接收到的场强为

用分贝表示为

用Matlab画出变化曲线。

由式（2-29）可知，其规律是:

—及成反比→比自由空间衰减快得多。

—及频率成无关。

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。

用两径模型的近似公式

此时近似公式必须满足

因为

所以以上近似公式可用

5什么是等效地球半径？

为什么要引入等效地球半径？

标准大气的等效地球半径是多少？

地球等效半径是指电波依然按直线方向行进，只是地球的实际半径（6.37×

106m）变成了等效半径。

为了研究大气折射对电波传播的影响而引入等效地球半径。

因为等效地球半径系数k＝4/3，所以等效地球半径。

6设发射天线的高度为200m，接收天线高度为20m，求视距传播的极限距离。

若发射天线为100m，视距传播的极限距离又是多少？

视线传播的极限距离为

若发射天线的高度为100m，则视线传播的极限距离为

7为什么说电波具有绕射能力？

绕射能力及波长有什么关系？

为什么？

因为电波在传输过程中的波前的所有点都可以作为产生次级波的点源，这些次级波组合起来形成传播方向上新的波前，绕射就是由次级波的传播进入阴影去而形成的。

绕射能力及波长存在下面的关系即波长越长，绕射能力越弱。

这是因为阻挡体对次级波的阻挡产生了绕射损耗，仅有一部分能量能绕过阻挡体，这里的绕射损耗跟电波的频率有关，相对于同一个阻挡物来说，频率越大，绕射损耗越小，绕射能力就比较强；

频率越小，绕射损耗越大，绕射能力就越弱。

8相距15km的两个电台之间有一个50m高的建筑物，一个电台距建筑物10km，两电台天线高度均为10m，电台工作频率为900MHz，试求电波传播损耗。

菲涅尔余隙

绕射参数，查表得附加损耗为18.5dB

则电波传播损耗为：

9如果其它参数及上题相同，仅工作频率为①50MHz；

②1900MHz，试求电波传输损耗各是多少？

解：

当工作频率为50MHz时，

菲涅尔余隙

绕射参数，查表得附加损耗为10dB

则电波传播损耗为：

当工作频率为1900MHz时

绕射参数，查表得附加损耗为22dB

10移动通信信道中电波传播的基本特点是什么？

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。

11设工作频率分别为900MHz和2200MHz，移动台行驶速度分别为30m/s和80m/s，求最大多普勒频移各是多少？

试比较这些结果。

当工作频率为900MHz，行驶速度为30m/s和80m/s时的最大多普勒频移为：

当工作频率为2200MHz，行驶速度为30m/s和80m/s时的最大多普勒频移为：

由以上的计算结果可以知道，最大多普勒频移及移动台的速度和工作频率有关，速度越大；

最大多普勒频移越大，频率越大，最大多普勒频移。

12设移动台速度为100m/s，工作频率为1000MHz，试求1分钟内信号包络衰减至信号均方根（rms）电平的次数。

平均衰落时间是多少？

：

由题，所以，由式（3-56）计算出

而，所以

所以在1分钟之内信号包络衰减至信号均方根电平的次数为

平均衰落时间为其中：

13移动台以匀速行驶，并接收到900MHz的载频信号。

测得信号电平低于rms电平10dB的平均衰落持续时间为1ms，问移动台在10s钟内行驶多远？

并求出10s钟内信号经历了多少低于rms门限电平的衰落。

由题中得

所以

由题意的，所以，由式（3-56）计算出

所以由和

可得

所以移动台在10秒内行驶了326.812m

在10s内移动台经历了低于rms门限电平的衰落的次数为

14如果某种特殊调制在时能提供合适的误比特率（BER），试确定下图（图P14）所示的无均衡器的最小符号周期（由此可得最大符号率）。

图2-26习题14的两个功率时延分布

对于（a），

所以rms时延扩展为:

由于，即

所以最小符号周期

对于（b），

若同时满足（a）和（b）两个环境，则最小符号周期为。

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。

16简述快衰落、慢衰落产生原因及条件。

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，且信号的带宽小于多普勒扩展，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：

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，且信号的带宽远远大于多普勒扩展，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：

17某移动通信系统，工作频率为1800MHz，基站天线高度为40m，天线增益为6dB，移动台天线高度为1m，天线增益为1dB；

在市区工作，传播路径为准平坦地形，通信距离为10km。

试求:

（1）传播路径的中值路径损耗；

（2）若基站发射机送至天线的信号功率为10W，不考虑馈线损耗和共用器损耗，求移动台天线接收到的信号功率。

（1）由传播路径的自由空间中电波传播损耗公式

可得自由空间中电波传播损耗

由基站天线高度增益因子图表可查的

由移动台天线高度增益因子图表可查得

由准平坦地形大城市地区的基本中值损耗图表可得

由传播路径的中值路径损耗公式

（2）由和可得：

18设某系统工作在准平坦地区的大城市，工作频率为900MHz，小区半径为10km，基站天线高80m，天线增益为6dB，移动台天线高度为1.5m，天线增益为0dB，要使工作在小区边缘的手持移动台的接收电平达-102dBm，基站发射机的功率至少应为多少？

19如果上题中其它参数保持不变，仅工作频率改为1800MHz，计算结果又是如何？

20试给出Jakes模型的信道仿真结果，结果中应包括输出的波形以及响应的功率谱。

见matlab文件jake1.m

第三章思考题及习题

1.组网技术包括哪些主要问题？

（1）干扰对系统性能的影响；

（2）区域覆盖对系统性能的影响；

（3）支撑网络有序运行的要素；

（4）越区切换和位置管理；

（5）无线资源的有效共享。

2.为何会存在同频干扰？

同频干扰会带来什么样的问题？

同频干扰是指所有落在接收机通带内的及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

3.什么叫同频复用？

同频复用系数取决于哪些因素？

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：

一个区群（簇）中小区的个数（区群的大小），小区的大小，形状等。

4.为何说最佳的小区形状是正六边形？

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。

5.证明对于六边形系统，同频复用系数为。

证明：

同频复用系数的定义为在同频些小区距离及小区半径的比值。

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个小区，在向顺时针转再向前数个小区，起点和终点的两个小区的距离就是同频小区的距离。

由余弦定理可得，又因为所以即得证。

6.设某小区移动通信网，每个区群有4个小区，每个小区有5个信道。

试用分区分组配置法完成群内小区的信道配置？

（见书上15，16页和6页）

根据分区分组配置法进行信道配置要满足无三阶互调干扰的要求，利用无三阶互调干扰的原理可知道只需在无三阶互调干扰的信道组中初选一组信道组，将初选的信道组进行平移就可以得到。

在这里我们选用1，2，5，11，13，利用上述思想可以得到

第一组1，2，5，11，13

第二组8，9，12，18，20

第三组3，4，7，15，17

第四组6，10，16，22，23

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？

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，在信道配置式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。

8.试绘出单位无线区群的小区个数N＝4时，3个单位区群彼此邻接时的结构图形，假定小区半径为r，邻近的无线区群的同频小区的中心间距如何确定？

邻近的无线区群的同频小区的中心间距为。

9.设某蜂窝移动通信网的小区辐射半径为8km，根据同频干扰抑制的要求，同频小区之间的距离应大于40km。

问该网的区群应如何组成？

试画出区群的构成图、群内各小区的信道配置以及相邻同信道小区的分布图。

因为，，所以有即，又因为且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

采用顶点激励，每个基站配置三组信道，向三个方向辐射，则每个

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？

若允许呼损率达20％，共用信道数可节省几个？

每个用户忙时话务量为：

这个小区的总的话务量为

查Erl呼损表可得公用的信道数为8个，若允许的呼损率达，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。

11.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0.03Erl，问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？

该基站总的话务量为，由于共有10个信道，由Erl公式可得此时的呼损率为，如用户数及忙时话务量不变，使呼损率降为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？

信令是及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部分？

7号信令系统的协议体系包括MTP、SCCP、TCAP、MAP、OMAP和ISDN-UP等部分

7号信令网络是及现行PSTN平行的一个独立网络。

它由三个部分组成：

信令点（SP）、信令链路和信令转移点（STP）。

14.通信网中交换的作用是什么？

移动通信中的交换及有线通信网中的交换有何不同？

交换网络的作用是在控制系统的控制下，将任一输入线及输出线接通。

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及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？

越区切换是指将当前正在进行的移动台及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。

16.假设称为“RadioKnob”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10km，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，假设小区已经达到了最大容量，必须分裂为4个新的微小区以提供同区域内的4倍容量。

（a）“RadioKnob”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？

由题中给出的，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/次，由此可以得到每个用户话务量为

所以总的用户数为

（a）“RadioKnob”的当前容量为

（b）旧的小区的半径为10km

小区的面积为

新的小区的面积为

新的小区的半径为

发射机功率P1=Po/16=2W（取n=4）

（c）若保持不变，则每个新小区仍有57个信道。

第四章思考题及习题

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：

①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；

②要尽可能地提高频谱利用率；

③占用频带要窄，带外辐射要小；

④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；

⑤同频复用的距离小；

⑥具有良好的误码性能；

⑦能提供较高的传输速率，使用方便，成本低。

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，它的功率谱密度及基带信号的功率谱密度有关。

假设一个基带信号：

其中的是基带信号，设的功率谱密度为，则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%。

3.QPSK、OQPSK的星座图和相位转移图有何差异？

如图所示

I

Q

（+1,+1）

（-1,+1）

（-1,-1）

（+1,-1）

QPSK相位星座图OPSK相位星座图

QPSK信号的相位有900突变和1800突变。

OQPSK信号的相位只有900跳变，而没有1800的相位跳变。

4.QPSK和OQPSK的最大相位变化量分别为多少？

各自有哪些优缺点？

OPSK的最大相位变化量为1800，OPSK最大相位变化量为900。

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1800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1800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调制的区别及联系。

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。

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，载频为32kHz，若输入序列为{00110}，试画出MSK信号的波形，并计算其空号和传号对应的频率。

空号对应频率为=5.7133×

104

传号对应频率为=6.8673×

103

7.设输入序列为{111000001}，试画出GMSK在=0.2时的相位轨迹，并及MSK的相位轨迹进行比较。

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及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，从而导致已调信号的带外衰减慢。

GMSK信号首先将输入的信息比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（即部分响应波形）来