现代移动通信蔡跃明第三版习题参考答案.docx

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现代移动通信蔡跃明第三版习题参考答案

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。

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。

解：

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，最大多普勒频移与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。

3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

解：

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），

所以rms时延扩展为:

由于，即

所以最小符号周期

若同时满足（a）和（b）两个环境，则最小符号周期为。

4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。

5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：

6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。

解：

（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

可得

（2）由和可得：

7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，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

解：

（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

可得

（2）由和可得：

第三章思考题与习题

1.组网技术包括哪些主要问题

答：

（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

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

3.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。

答：

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

解：

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。

12.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）。

13.什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。

第四章思考题与习题

1.多载波调制的基本原理是什么

多载波调制的基本原理是：

它将高速率的信息数据流经串/并变换，分割为若干路低速数据流，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。

第五章思考题与习题

1.分集技术的基本思想是什么

答：

分集技术是一项典型的抗衰落技术，其基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贡献也就大；反之，信噪比小的支路加权小，贡献也就小，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.简述几种传统的自适应均衡算法的思想。

答：

（1）LMS自适应均衡算法

LMS算法基于最小均方误差准则，使均衡器的输出信号与期望输出信号之间的均方误差最小。

LMS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，通过比较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馈环。

首先有一个横向滤波器，该部件的作用在于完成滤波过程；其次有一个对横向滤波器抽头权重进行自适应控制过程的算法。

算法的迭代公式如下：

在滤波过程中，给定一个输入，横向滤波器产生一个输出作为期望响应的估计。

估计误差定义为期望响应与实际滤波器输出之差。

估计误差与抽头输入向量都被加到自适应控制部分。

估计误差、步长参数与抽头输入的积为均衡器系统的矫正量，它将在第次迭代中应用于。

为自适应均衡器在时刻的权系数向量。

LMS算法收敛的条件为：

，是输入信号自相关矩阵的最大特征值。

（2）RLS自适应均衡算法

RLS算法基于最小二乘准则，调整自适应滤波器的权系数向量，使估计误差的加权平方和最小。

RLS算法对输入信号的自相关矩阵的逆进行递推估计更新，收敛速度快，其收敛性能与输入信号的频谱特性无关。

但是，RLS算法的计算复杂度很高，所需的存储量极大，不利于实时实现；倘若被估计的自相关矩阵的逆失去了正定特性，这还将引起算法发散。

为了减小RLS算法的计算复杂度，并保留RLS算法收敛速度快的特点，产生了许多改进的RLS算法。

如快速RLS（FastRLS）算法，快速递推最小二乘格型（FastRecursiveLeastSquaresLattice）算法等。

这些算法的计算复杂度低于RLS算法，但它们都存在数值稳定性问题。

4.码片均衡的思想是什么它有什么特点

答：

码片均衡的思想是对接收到的码片波形在解扰/解扩之前进行码片级的自适应均衡。

它的特点是有效恢复了被多径信道破坏的用户之间的正交性，抑制了多址干扰。

研究表明，利用码片均衡原理实现的码片均衡器，其性能优于RAKE接收机。

5.RLS算法与LMS算法的主要异同点

答：

LMS算法使均衡器的输出信号与期望输出信号之间的均方误差最小，基于最小均方误差准则，优点是结构简单，鲁棒性强，其缺点是收敛速度很慢。

RLS算法基于最小二乘准则，调整自适应滤波器的权系数向量，使估计误差的加权平方和最小。

RLS算法对输入信号的自相关矩阵的逆进行递推估计更新，因此收敛速度快，其收敛性能与输入信号的频谱特性无关。

但是RLS算法的计算复杂度很高，所需的存储量极大，不利于实时实现；倘若被估计的自相关矩阵的逆失去了正定特性，还将引起算法发散。

6.RAKE接收机的工作原理是什么

答：

由于在多径信号中含有可以利用的信息，所以CDMA接收机可以通过合并多径信号来改善接收信号的信噪比。

其实RAKE接收机所作的就是：

通过多个相关检测器接收多径信号中的各路信号，并把它们合并在一起。

图题所示为一个RAKE接收机，它是专为CDMA系统设计的分集接收器，其理论基础就是：

当传播时延超过一个码片周期时，多径信号实际上可被看作是互不相关的。

图题　RAKE接收机结构图

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。

7.假定一个移动通信系统的工作频率为900MHz，移动速度v=80km/h,试求：

（1）信道的相干时间；

（2）假定符