移动通信技术与系统应用答案通信电子数据通信与网络_通信电子-数据通信与网络.pdf
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1、 附录:思考与练习参考答案 第 1 章 移动通信概论 1.1.1终端的移动性;业务的移动性;个人身份的移动性 移动化、个性化、智能化和虚拟化 1.1.2(略)1.1.3(略)1.2.1(略)1.2.2(提示:市场与技术的双重推动作用)1.2.3(略)1.3.1 ABCDE ABCD 1.3.2(略)1.4.1 ABCD ABCD 1.4.2 地球站;跟踪遥测及指令系统;监控管理分系统 传输集群;准传输集群 自组织网络(或对等网络,Ad-Hoc 网络)频分多址;时分多址 1.4.3 错误,地球站的天线口径越大,发射和接收能力越强,功能也越强 对。1.4.4(略)(提示:通信距离、工作频段、稳定性
2、、广播方式等方面的优点)(提示:作用距离、覆盖地区、造价、通信质量等方面的特点)(提示:移动性、覆盖范围、扩展能力、开发运营成本、传输速率、抗干扰性和安全 性等方面的优点)1.4.5(提示:自组织网络和基础结构网络结构)(略)第 2 章 移动通信的基本概念 2.1.1直射波;反射波;地面波 自由空间传播损耗;绕射损耗 2.1.2 直射波:从发射天线直接到达接收天线的电波;反射波:经过大地反射到达收信机的电波;地面波:沿着地表面传播的电波;自由空间传播:电磁波在真空中的传播;自由空间传播损耗:指收、发天线都是各向同性辐射器时,两者之间的传播损耗;绕射损耗:电波在直射传播的路径上可能存在山丘、建筑
3、等障碍物,这些障碍物会引 起除了自由空间传播损耗外的附加损耗,这种附加损耗称为绕射损耗;菲涅尔余隙:设障碍物与发射点 T、接收点 R 的相对位置如图 2-5 所示。图中 障碍物顶点 P 至连线 TR 的距离,在传播理论中称作 菲 涅尔余隙。2.1.3错误。地面波随频率的提高衰减很快。正确。2.1.4(略)(略)2.2.1多径衰落;脉冲展宽 码间;频率选择性 脉冲响应;衰减指数响应 可通率;T=1-R 2.2.2错误。在移动无线电通信中,仅出现镜面反射和漫反射的情况,被认为是视距传播,而绕射则被认为是非视距传播。正确。x 表示 2.2.3 镜面反射:当无线电波投射到两种不同媒质间的平滑分界面,并
4、且界面线尺寸与辐射 信号波长相比相差很大的情况下,则发生镜面反射,并服从菲涅耳定律;漫反射:当无线电波投射到粗糙表面,且表面粗糙程度与辐射信号波长相似时,则产生 漫反射,它服从惠更斯原理。般情况下,漫反射无线电波的强度小于镜面反射无线电波的 强度,因为沿不平表面传播时散射了能量,使反射无线电波沿发散路径前进;多径效应:从发射机到接收机,一般均有多条不同时延的直射或反射传输路径的现象;瑞利衰落:由于多径传输而产生的干涉型衰落,即不同传输路径的射线随机干涉的结果;多径时散现象:多径效应在时域上将造成数字信号波形展宽的现象。2.2.4(略)2.3.1地形特征 传播环境 基本损耗 修正因子 2.3.2
5、错误。电波的波长越短,其穿透能力越强。错误。在移动通信中天线接受电场强度是指长度为 1m 的天线感应的电压值。正确。2.3.3(略)(略)2.4.1 蜂窝:基站的覆盖范围;盲点:由于网络漏覆盖或电波在传播过程中遇到障碍物而造 成阴影区域等原因,使得该区域的信号强度极弱,通信质量严重低略;热点:由于客观存在 商业中心或交通要道等业务繁忙区域,造成空间业务负荷的不均匀分布;频率复用:将用于 传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道)以进行信号的传输。2.4.2 E D ABCDEF 2.4.3(略)2.4.4(略)2.5.1 移动台子系统(MS);基站子系统(BSS);网路子系统(NSS);
6、操作支持子系统(OSS)外部接口;交换子系统 MSS 内部接口;接入子系统内部接口 A 接口 持卡者相关信息;IC 卡识别信息 2.5.2(略)2.5.3(略)(略)(略)2.5.4 A D 2.6.1热噪声;高斯噪声;白噪声;自然噪声;人为噪声 振荡器;倍频器;调制器 由相同频率的无用信号所造成的干扰;共道干扰 干扰台邻频道功率落入接收邻频道接收机通带内 2.6.2错误。蜂窝系统中采用了频率复用技术,显然同频道的无线小区相距越远,它们之间 的空间隔离度就越大,同频道干扰就越小,但频率利用率就低。错误。降低移动台发射功率可以减少上行同频干扰,降低基站发射功率可以减少它对 其它同频道小区内移动台
7、的干扰,降低基站天线高度可能并不会减少同频道干扰和邻频道干 扰,因为有效天线高度变化不大。2.6.3 ABC 虚拟化略略略提示市场与技术的双重推动作用略略地球站跟踪遥测及指令系统监控管理分系统传输集群准传输集群自组织网络或对等网络网络频分多址时分多址错误地球站的天线口径越大发射和接收能力越强功能也越强对略提示通围扩展能力开发运营成本传输速率抗干扰性和安全性等方面的优点提示自组织网络和基础结构网络结构略第章移动通信的基本概念直射波反射波地面波自由空间传播损耗绕射损耗直射波从发射天线直接到达接收天线的电波反射波经耗指收发天线都是各向同性辐射器时两者之间的传播损耗绕射损耗电波在直射传播的路径上可能存
8、在山丘建筑等障碍物这些障碍物会引起除了自由空间传播损耗外的附加损耗这种附加损耗称为绕射损耗菲涅尔余隙设障碍物与发射点 ABD 第 3 章 关键技术 3.1.1降低话音编码速率;提高话音质量;波形编码;参数编码;混合编码 预处理;线性预测编码分析;短时分析滤波;长时预测;规则码激励序列编码 ARM(Adaptive Multi Rate,自适应多速率)语音编码 3.1.2错误。语音编码速率与传输信号带宽成比例关系,即语音编码速率减半,传输信号所 占用带宽也减半,而系统容量增加一倍,频率利用率可有效提高。正确。错误。GMSK 的解调可采用类似于 MSK 方式的正交相干解调技术,也可使用非相干 检测
9、解调技术,如差分解调和鉴频器解调等。3.1.3 ABCDE 3.1.4(略)(略)3.2.1模拟调制;线性调制技术;恒包络 抗干扰能力强;易于加密 3.2.2 ABCD 3.2.3(略)3.3.1扩频通信;直接序列扩频通信系统;跳频扩频通信系统;跳时扩频通信系统 传输信息所用信号的带宽远远大于信息本身的带宽 信息论;抗干扰理论 用一定码序列进行选择的多频率频移键控;慢跳频;快跳频;慢跳频;快跳频 处理增益;抗干扰容限 3.3.2错误。由信息论可以知道:在时间上有限的信号,其频谱是无限的,脉冲信号宽度越 窄,其频谱就越宽,在工程估算中信号的频带宽度与其脉冲宽度近似成反比。错误。扩展频谱换取信噪比
10、要求的降低,即降低接收机接收的信噪比门限值。正确。错误。跳频速率越高,跳频系统的抗干扰性能就越好,但相应的设备复杂性相成本也 越高。错误。抗干扰容限表示系统在干扰环境下的工作性能,它直接反映了扩频通信系统接 收机允许的极限干扰强度。3.3.3 ABCDEF C 3.3.4(提示:扩频通信可行性的理论基础:一是信息论中关于信息容量的仙农(Shannon)公式;一是抗干扰理论中柯捷尔尼可夫关于信息传输差错概率的公式)(提示:可参考跳频系统的组成方框图,并简述各功能实体)(提示:可参考跳频系统的组成方框图,并简述各功能实体)3.4.1误码率;信噪比 二重空间接收;发端分集 显分集;交织编码技术;跳频
11、技术;直接扩频技术 基带跳频;射频跳频 虚拟化略略略提示市场与技术的双重推动作用略略地球站跟踪遥测及指令系统监控管理分系统传输集群准传输集群自组织网络或对等网络网络频分多址时分多址错误地球站的天线口径越大发射和接收能力越强功能也越强对略提示通围扩展能力开发运营成本传输速率抗干扰性和安全性等方面的优点提示自组织网络和基础结构网络结构略第章移动通信的基本概念直射波反射波地面波自由空间传播损耗绕射损耗直射波从发射天线直接到达接收天线的电波反射波经耗指收发天线都是各向同性辐射器时两者之间的传播损耗绕射损耗电波在直射传播的路径上可能存在山丘建筑等障碍物这些障碍物会引起除了自由空间传播损耗外的附加损耗这种
12、附加损耗称为绕射损耗菲涅尔余隙设障碍物与发射点 最大比值合并;等增益合并;选择式合并 3.4.2错误。分集数 N 越大,分集效果越好,即分集增益正比于分集的数量 N,且分集增 益的增加随着 N 的增加而逐步减少。错误。相关器的数目越多,系统获得的增益越大,但设备的复杂度也随之增加。当相关器的数目增加到一定程度时,系统获得的增益将缓慢增加。正确。正确。错误。合并可以在检测器以前,即中频和射频上进行合并,且多半是在中频上合并;也可以在检测器以后,即在基带上进行合并。3.4.3 C ABCDE C 3.4.4分集技术的本质:采用两种或两种以上的不同方法接收同一信号以克服衰落;它的作 用:在不增加发射
13、机功率或信道带宽的情况下充分利用传输中的多径信号能量,以提高系统 的接收性能。它的基本思路:将接收到的多径信号分离成不相关的(独立的)多路信号;然 后将这些信号的能量按一定规则合并起来,使接收的有用信号能量最大 从信号传输的方式来看,分集技术分为显分集和隐分集两大类,显分集又分为宏分集 和微分集(包括空间分集、频率分集、时间分集、极化分集、路径分集、场分量分集、角度 分集等);隐分集又分为交织编码技术、跳频技术、直接扩频技术等 3.5.1频谱利用率 发送功率、编码速率、编码方式 3.5.2 D 3.5.3 它动态地跟踪信道变化,根据信道情况确定当前信道的容量,进而改变传输信息的符 号速率、发送
14、功率、编码速率和编码方式、调制的星座图尺寸和调制方式等参数,因此可以 最大限度地发送信息,实现更低的误码率,并减轻对其他用户的干扰,满足不同业务的需求,提高系统的整体吞吐量。3.6.1子载波 集中式(Locolized)和分布式(Distributed)虚拟化略略略提示市场与技术的双重推动作用略略地球站跟踪遥测及指令系统监控管理分系统传输集群准传输集群自组织网络或对等网络网络频分多址时分多址错误地球站的天线口径越大发射和接收能力越强功能也越强对略提示通围扩展能力开发运营成本传输速率抗干扰性和安全性等方面的优点提示自组织网络和基础结构网络结构略第章移动通信的基本概念直射波反射波地面波自由空间传播
15、损耗绕射损耗直射波从发射天线直接到达接收天线的电波反射波经耗指收发天线都是各向同性辐射器时两者之间的传播损耗绕射损耗电波在直射传播的路径上可能存在山丘建筑等障碍物这些障碍物会引起除了自由空间传播损耗外的附加损耗这种附加损耗称为绕射损耗菲涅尔余隙设障碍物与发射点3.6.2 D B 3.6.3 它采用一种不连续的多音调技术,将被称为载波的不同频率中的大量信号合并成单一 的信号,从而完成信号传送。由于这种技术具有在杂波干扰下传送信号的能力,因此常常会 被利用在容易受外界干扰或者抵抗外界干扰能力较差的传输介质中。其主要思想是:将信道 分成若干正交子信道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到在
16、每个子信道上 进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开,这样可以减少子信道之间的相 互干扰(ICI)。每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽,因此每个子信道上的可以看 成平坦性衰落,从而可以消除符号间干扰。而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的 一小部分,信道均衡变得相对容易。3.7.1信道调制 3.7.2 ABCD 3.7.3(略)3.8.1信号处理 3.8.2 ABD 3.8.3 从某种角度可将智能天线看作是更灵活、主瓣更窄的扇形天线,智能天线的又一个好 处是可减小多径效应 3.9.1分集 空间复用增益 空间分集增益 3.9.2 ABCD AD 3.9.3(略)3.10.
17、1多用户检测 是根据算法输出是否是输入的线性变换 迫零线性块均衡(ZF-BLE)法 最小均 方误差线性块均衡(MMSE-BLE法)降低干扰 扩大容量 削弱“远近效应”的影响 降低功控的要求 3.10.2(略)3.11.1认知能力 重构能力 频谱空穴 动态频谱分配(DSA)3.11.2(略)第 4 章 GSM(全球数字移动通信)系统 4.1.1 移动特别小组;Group Special Mobile;GSM;全球移动通信系统;Globa1 system for Mobile communications 移动台子系统;基站子系统;网络子系统;管理子系统 4.1.2 ABCD ABD B 4.1.
18、3 1982 年北欧向 CEPT(欧洲邮电行政大)提议成立了一个在欧洲电信标准学会(ETSI)技术委员会下的“移动特别小组(Group Special Mobile)”,简称“GSM”,来制定有关 900MHz 频段的公共欧洲电信业务的标准和建议书;1991 年在欧洲开通了第一个系统,同时 MoU 组 织为该系统设计和注册了市场商标,将 GSM 更名为“全球移动通信系统”(Globa1 system for Mobile communications);1992 年大多数欧洲 GSM 运营者开始商用业务。载波频率 A A/D 变换 射频天线 接收准则 自适应算法 D 虚拟化略略略提示市场与技术
19、的双重推动作用略略地球站跟踪遥测及指令系统监控管理分系统传输集群准传输集群自组织网络或对等网络网络频分多址时分多址错误地球站的天线口径越大发射和接收能力越强功能也越强对略提示通围扩展能力开发运营成本传输速率抗干扰性和安全性等方面的优点提示自组织网络和基础结构网络结构略第章移动通信的基本概念直射波反射波地面波自由空间传播损耗绕射损耗直射波从发射天线直接到达接收天线的电波反射波经耗指收发天线都是各向同性辐射器时两者之间的传播损耗绕射损耗电波在直射传播的路径上可能存在山丘建筑等障碍物这些障碍物会引起除了自由空间传播损耗外的附加损耗这种附加损耗称为绕射损耗菲涅尔余隙设障碍物与发射点 GSM 有越区切换
20、和漫游功能,可以实现国际漫游;可以提供多种业务,包括话音业 务和一些数据业务;有较好的保密功能,提供对移动识别码的加密、用户数据的加密以及用 户鉴权等;还有容量大、通话质量较好等特点。4.2.1 移动终端;网络之间;物理层;数据链路层;第三层 时隙;突发脉冲序列;物理;8;4.615 常规突发脉冲序列(NB);频率校正突发脉冲序列(FB);同步突发脉冲序列(SB);接入突发脉冲序列(AB)保护时间较长;68.25;252 4.2.2 错误。MM 和 CM 层是移动台直接与移动交换机之间的通信。正确。错误。空闲突发脉冲(DB),其结构与常规突发相同,只不过发送的比特流为固定比 特序列。4.2.3
21、 CD 4.2.4(提示:参考图 4-3,常规突发脉冲序列(NB)用于 TCH 和控制信道)(提示:参考图 4-4,GSM 的逻辑信道分为业务信道(TCH)和控制信道(CCH)(提示:参考图 4-6,处理过程:语音编码,信道编码,交织,突法脉冲的形成,调制 和解调,跳频)(提示:n 值越大,传输特性越好,但传输时延也越大,因此必须作折衷考虑,这样交 织就与信道的用途有关,所以在 GSM 系统中规定了采用二次交织方法,参考图 4-8)GSM 系统引入跳频技术的原因:一是引入跳频可减少瑞利衰落的相关性;二是避开特定 频段的干扰源;描述跳频序列主要有两个参数:移动分配指数偏置 MAIO 和跳频序列号
22、 HSN。4.3.1 频率复用 4 个基站;每基站 3 个小区 内圆载频;外圆载频;外圆载频;内圆载频 4.3.2 ABCDEF ABD 4.3.3 略 4.3.4 蜂窝通信网络把整个服务区域划分为若干个较小的区域(Cell,在蜂窝系统中称为 小区),各小区均用小功率的发射机(即基站发射机)进行覆盖,许多小区像蜂窝一样能布 满(即覆盖)任意形状的服务地区。蜂窝系统的基本原理是频率复用。通常,相邻小区不允 许使用相同的频道,否则会发生相互干扰(称同道干扰),但由于各小区在通信时所使用的 功率较小,因而任意两个小区只要相互之间的空间距离大于某一数值,即使使用相同的频道,也不会产生显著的同道干扰(保
23、证信干比高于某一门限)。为此,把若干相邻的小区按一定 数目划分成区群,并把可供使用的无线频道分成若干个(等于区群中的小区数)频率组,区 群内小区均使用不同的频率组,而任意小区使用的频率组,在其它区群相应的小区中还可以 再用。(提示:参考图 4-13)同心圆技术就是在 GSM网中,将无线覆盖小区(一个基站或基站的一部分小区),分 为两层,外层和内层,又称顶层(Overlay)和底层(Underlay)。外层的覆盖范围是传统的蜂 窝小区,而内层的覆盖范围主要集中在基站附近;外层一般采用常规的 4 3 复用方式,而 内层则采用密化的复用方式,如 3 3,2 3或 1 3等。因而,所有的载频被分为两组
24、,一 组用于外层,一组用于内层。外层和内层是共站址的,而且共用一套天线系统。共用同一个 广播控制信虚拟化略略略提示市场与技术的双重推动作用略略地球站跟踪遥测及指令系统监控管理分系统传输集群准传输集群自组织网络或对等网络网络频分多址时分多址错误地球站的天线口径越大发射和接收能力越强功能也越强对略提示通围扩展能力开发运营成本传输速率抗干扰性和安全性等方面的优点提示自组织网络和基础结构网络结构略第章移动通信的基本概念直射波反射波地面波自由空间传播损耗绕射损耗直射波从发射天线直接到达接收天线的电波反射波经耗指收发天线都是各向同性辐射器时两者之间的传播损耗绕射损耗电波在直射传播的路径上可能存在山丘建筑等
25、障碍物这些障碍物会引起除了自由空间传播损耗外的附加损耗这种附加损耗称为绕射损耗菲涅尔余隙设障碍物与发射点道(BCCH),但公共控制信道(CCCH)必须设置在外层载频信道上,这就意味着通 话的建立必须在外层信道上进行。优点:使用同心圆技术,我们将把一个小区的载频根据频率复用情况分为内圆载频和外 圆载频。频率复用度低的载频,其干扰也低,因此配置为外圆载频;频率复用度高的载频干 扰大,配置为内圆载频。对于离基站近的地区,呼叫的上下行电平高,抗干扰能力强,因此 我们希望能将这种呼叫分配到内圆载频上。而在离基站远的地区,其电平相对较低,抗干扰 能力弱,同时由于处于小区的边缘地带,受到其他小区的干扰电平也
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