移动通信基础重点课后习题解答.docx
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移动通信基础重点课后习题解答
移动通信基础重点课后习题解答
LT
B要求在恶劣的信道环境下，输出信噪比较大或误码率较低
C应使用高效率的放大器
3.2QPSK、OQPSK调制的星座图和相位转移图的异同？
P50-52
QPSK、OQPSK星象图一样，只是oqpsk的相位变化不会出现pi。
而
Pi/4QPSK得星象图与qpsk的差别是整体偏移pi/4
3.3MSK调制和FSK调制的区别与联系？
P56
区别：
FSK:
频移键控，其相位通常是不连续的。
MSK：
最小移频键控,
其相位始终保持连续不变的一种调制。
联系：
MSK是在FSK基础上对FSK信号作某种改进，是调制系数为0.5
的连续相位的特殊FSK
3.7与MSK调制相比，GMSK调制信号的功率谱为什么会得到改善？
P58
GMSK多了一个预调制高斯脉冲成形滤波器。
高斯脉冲相当于对信
号有一个LPF的作用，平滑了MSK信号的相位曲线，使得发射频谱上
的旁瓣水平大大降低，因此GMSK的功率谱可以更加集中，频谱利用
率更高。
3.8矩形QAM星座和圆形QAM星座有何异同？
P64
信号点的分布成方型，称之为方形QAM；信号点的分布成星形，称之
为星形QAM。
星形QAM只有两个振幅值，而方形有三种振幅值。
星形
QAM只有8种相位，而方形QAM有12种相位。
这两点使得在衰落信
道中，星型16QAM比方型16QAM更具有吸引力。
3.10OFDM调制方式和传统调制方式有何异同？
它的优缺点是什
么？
P71
OFDM技术主要有如下几个优点：
首先，抗衰落能力强。
OFDM把用户信息通过多个子载波传输，在每个子载波上的信号时间就相应地比同速率的单载波系统上的信号时间长很多倍，使OFDM对脉冲噪声（ImpulseNoise）和信道快衰落的抵抗力更强。
同时，通过子载波的联合编码，达到了子信道间的频率分集的作用，也增强了对脉冲噪声和信道快衰落的抵抗力。
因此，如果衰落不是特别严重，就没有必要再添加时域均衡器。
其次，频率利用率高。
OFDM允许重叠的正交子载波作为子信道，而不是传统的利用保护频带分离子信道的方式，提高了频率利用效率。
再者，适合高速数据传输。
OFDM自适应调制机制使不同的子载波可以按照信道情况和噪音背景的不同使用不同的调制方式。
当信道条件好的时候，采用效率高的调制方式。
当信道条件差的时候，采用抗干扰能力强的调制方式。
再有，OFDM加载算法的采用，使系统可以把更多的数据集中放在条件好的信道上以高速率进行传送。
因此，OFDM技术非常适合高速数据传输。
此外，抗码间干扰（ISI）能力强。
码间干扰是数字通信系统中除噪声干扰之外最主要的干扰，它与加性的噪声干扰不同，是一种乘性的干扰。
造成码间干扰的原因有很多，实际上，只要传输信道的频带是有限的，就会造成一定的码间干扰。
OFDM由于采用了循环前缀，对抗码间干扰的能力很强。
OFDM技术的不足之处包括以下方面：
对频偏和相位噪声比较敏感。
OFDM技术区分各个子信道的方法是利用各个子载波之间严格的正交性。
频偏和相位噪声会使各个子载波之间的正交特性恶化，仅仅1％的频偏就会使信噪比下降30dB。
因此，OFDM系统对频偏和相位噪声比较敏感。
功率峰值与均值比（PAPR）大，导致射频放大器的功率效率较低。
与单载波系统相比，由于OFDM信号是由多个独立的经过调制的子载波信号相加而成的，这样的合成信号就有可能产生比较大的峰值功率，也就会带来较大的峰值均值功率比，简称峰均值比。
对于包含N个子信道的OFDM系统来说，当N个子信道都以相同的相位求和时，所得到的峰值功率就是均值功率的N倍。
当然这是一种非常极端的情况，通常OFDM系统内的峰均值不会达到这样高的程度。
高峰均值比会增大对射频放大器的要求，导致射频信号放大器的功率效率降低。
负载算法和自适应调制技术会增加系统复杂度。
负载算法和自适应调制技术的使用会增加发射机和接收机的复杂度，并且当终端移动速度每小时高于30公里时，自适应调制技术就不是很适合了。
与其他载波调制方式的比较
不同的无线载波调制方式有不同的特性。
这些特性决定了在不同距离上传输不同数据量的能力。
以下提及的载波调制方式已被运用到各种无线技术中，正交频分复用与他们相比的区别分别为：
（一）固定频率
在一个特定的频段范围（通常非常窄）内传播信号的方式。
通过此方式传输的信号通常要求高功率的信号发射器并且获得使用许可。
如果遇到较强的干扰，信道内或者附近的固定频率发射器将受到影响。
对于许可证的要求就是为了减少相邻的系统在使用相同的信道时产生的干扰。
（二）跳频扩频
使用被发射器和接收器都知晓的伪随机序列，在很多频率信道内快速跳变以发射无线电信号。
FHSS有较强的抗干扰能力，一旦信号在某信道中受阻，它将迅速再下一跳中重新发送信号。
（三）直接序列扩频
在设备的特定的发射频率内以广播形式发射信号。
用户数据在空间传送之前，先附加“扩频码”，实现扩频传输。
接收器在解调制的过程中将干扰剔除。
在去除扩频码、提取有效信号时，噪声信号同时剔除。
（四）正交频分复用
同时在多个子载波频率上以广播形式发射信号。
每个子载波的带宽都很窄，可以承载
高速数据信号。
OFDM适用于严酷的信道条件。
由于OFDM具有较高的复杂度，有很多
方式来抗干扰。
对窄带干扰的抗干扰能力也不错，因为大量的正交的子载波和与DSSS
相似的信道编码机制。
第四章
4.1简述线性均衡与非线性均衡的异同？
P82
线性与非线性均衡技术的差别主要在于均衡器的输出被用于反馈控
制的方法。
通常，模拟信号通过接收机中的判决器，然后由判决器进
行限幅或阀值操作，并决定信号的数字逻辑值d（t）。
如果d（t）未被
用于均衡器的反馈逻辑中，那么均衡是线性的；反之，如果d（t）被
应用于反馈逻辑中并帮助改变了均衡器的后续输出，那么均衡是非线
性的。
4.3分集技术的种类及各种分集技术的优势与适用范围？
P91-92
A空间分集
要求在基站处的分集天线之间必须隔得相当远，通常是波长的几十倍，才能实现信号
的非相关。
空间分集接收的优点是分集增益高，缺点是还需另外单独的接收天线。
B极化分集
极化分集实际上是空间分集的特殊情况，其分集支路只有两路，而且要求支路信号是
正交的，天线可以使用一个。
在移动环境下,两副在同一地点,极化方向相互正交的天
线发出的信号呈现出不相关的衰落特性。
这种方法的优点是它只需一根天线，结构紧凑，节省空间，缺点是它的分集接收效果
低于空间分集接收天线，并且由于发射功率要分配到两副天线上，将会造成3dB的信
号功率损失。
分集增益依赖于天线间不相关特性的好坏，通过在水平或垂直方向上天
线位置间的分离来实现空间分集。
C角度分集
使电磁波通过几个不同路径，并以不同角度到达接收端，而接收端利
用多个方向性尖锐的接收天线分离出不同方向来的信号，由于这些分
量具有相互独立的衰落，因而实现角度分集。
D频率分集
要求频率之间的间隔足够大，大于相干带宽，这样在接收端才可以得
到衰落特性不相关的信号。
频率分集与空间分集相比较，其优点是在接收端可以减少接受天线及相应设备的
数量，缺点是要占用更多的频带资源，所以，一般又称它为带内（频带内）分集，
并且在发送端可能需要采用多个发射机。
E时间分集
要求时间间隔足够远，大于信道的相干时间，以保证各次接收到的信号具有独立
的衰落环境，从而产生分集效果。
由于相干时间与移动台的速度成反比，所以当
移动台静止时，时间分集基本上没有用处。
时间分集与空间分集相比较，优点是减少了接收天线及相应设备的数目，缺点是
占用时隙资源增大了开销，降低了传输效率。
4.5比较各种典型的合并技术的合并增益，并且说明各自的应用方
式？
P93-94
A选择式合并、
选择式合并系统采用选择式合并技术时，N个接收机的输出信号先送入选择逻辑，
选择逻辑再从N个接收信号中选择具有最高基带信噪比的基带信号作为输出。
每增
加一条分集支路，对选择式分集输出信噪比的贡献仅为总分集支路数的倒数倍。
合并增益为接收机N的倒数之和。
B最大比合并、
在接收端由多个分集支路，经过相位调整后，按照适当的增益系数，同相相加，再送入检测器进行检测。
在接受端各个不相关的分集支路经过相位校正，并按适当的可变增益加权再相加后送入检测器进行相干检测。
在做的时候可以设定第i个支路的可变增益加权系数为该分集之路的信号幅度与噪声功率之比。
最大比合并方案在收端只需对接收信号做线性处理，然后利用最大似
然检测即可还原出发端的原始信息。
其译码过程简单、易实现。
合并增益与分集支路数N成正比。
C等增益合并
增益合并也称为相位均衡，仅仅对信道的相位偏移进行校正而幅度不做校正。
等增益
合并不是任何意义上的最佳合并方式，只有假设每一路信号的信噪比相同的情况下，
在信噪比最大化的意义上，它才是最佳的。
它输出的结果是各路信号幅值的叠加。
在合并增益上，当N（分集重数）较大时，等增益合并与最大比值合并后相差不多，约仅差1dB左右。
等增益合并实现比较简单，其设备也简单。
4.6说明几种信道编码的分类？
？
P96-97
按信息码元与监督码元之间的检验关系，可分为线性码与非线性码。
按照信息码元与监督码元间的约束方式不同，可分为分组码和卷积码。
按照信息码元在编码后是否保持原来的形式不变，可分为系统码与非
系统码。
按照对错误的处理方式，可分为检错码与纠错码。
。
4.9理解应用智能天线的工作原理，说明智能天线的技术特点和主要
分类，并且指出不同类别智能天线技术的不同，分析各自的应用领
域。
。
。
。
。
P104
A自适应天线波形约束技术
B用于基站的智能天线
C用于手机的智能天线
第五章
5.1语音编码技术的类型？
特点是什么？
P114
语音编码技术又可分为波形编码、参量编码和混合编码三大类。
波形编码是对模拟语音波形信号经过取样、量化、编码而形成的数字语音技术。
为了保证数字语音技术解码后的高保真度，波形编码需要较高的编码速率，一般在16~64kbps，可对各种各样的模拟语音波形信号进行编码均可达到很好的效果。
它的优点是适用于很宽范围的语音特性，以及在噪音环境下都能保持稳定。
实现所需的技术复杂度很低而费用中等程度，但其所占用的频带较宽，多用于有线通信中。
波形编码包括脉冲编码调制（PCM）、差分脉冲编码调制（DPCM）、自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）、增量调制（DM）、连续可变斜率增量调制（CVSDM）、自适应变换编码（ATC）、子带编码（SBC）和自适应预测编码（APC）等。
参量编码是基于人类语言的发声机理，找出表征语音的特征参量，对特征参量进行编码的一种方法。
在接收端，根据所收的语音特征参量信息，恢复出原来的语音。
由于参量编码只需传送语音特征参数，可实现低速率的语音编码，一般在1.2~4.8kbps。
线性预测编码（LPC）及其变形均属于参量编码。
参量编码的缺点在于语音质量只能达到中等水平，不能满足商用语音通信的要求。
对此，综合参量编码和波形编码各自的优点，即保持参量编码的低速率和波形编码的高质量的长点，又提出了混合编码方法。
混合编码是基于参量编码和波形编码发展的一类新的编码技术。
在混
合编码的信号中，既含有若干语音特征参量又含有部分波形编码信息，其
编码速率一般在4~16kbps。
当编码速率在8~16kbps范围时，其语音质量可
达商用语音通信标准的要求，因此混合编码技术在数字移动通信中得到了
广泛应用。
混合编码包括规则脉冲激励—长时预测—线性预测编码
（RPE-LTP-LPC）、矢量和激励线性预测编码（VSELP）和码激励线性预测
编码（CELP）等。
5.2对适用于移动通信的语音编码技术有哪些要求？
如何达到？
P114-115
什么样的语音编码技术适用于无线移动通信，这主要取决于无线信道
的条件。
。
由于频率资源十分有限，所以要求编码信号的速率较低。
考虑到移动信道的衰落将引起较高的信道误比特率，因而编码应有较
好的抗误码能力。
另外，从用户的角度出发，还应有较好的语音质量
和较短的时延。
算法复杂度应适中，易于实现。
混合编码适合于数字移动通信。
5.3波形编码的理论依据？
奈奎斯特速率？
P117
理论依据是抽样定理。
在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.大于信号中最高频率fmax的
2倍时（fs.max>=2fmax），采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息。
Fs称
为奈奎斯特速率。
5.4计算量化信噪比P118-119
5.7线性预测技术的基本原理？
P125
线性预测的基本思想：
语音信号的每个取样值能够用过去若干个取样值的线性组合（预测值）
来逼近。
可以根据已有采样点按照线性函数计算未来某一离散信号。
线性预测编码基于线性预测技术，在发送端进行语音分析，在接收端进行语音合成。
5.8GSM采用的规则码激励长期预测编码（RTE-LTP）的编码器由哪
几部分组成？
各部分的功能？
P128
第六章
6.1为什么会存在同道干扰？
带来的影响？
P144
同道干扰是指所有落在接收机通道内与有用信号频率相同的无用信
号的干扰。
通常是由频率复用引起的，与选择性衰落关系密切。
造成同道干扰的原因有很多，例如意外发射、缺乏水平和垂直极化识
别或天线旁瓣的辐射溢出，也可能由同频谱的其他授权用户造成。
所有的信号干扰都会造成SNR的降低。
6.3何为同频道再用？
再用系数取决于哪些因素？
P144-145
在移动通信系统中，为了提高频谱利用率，在相隔一定距离后，要重
复使用相同的频道，这种方法称为同频道再用。
再用系数取决于同频道再用距离D与小区半径r之比。
6.4组网技术包括哪些主要问题？
P142
讨论组网问题时不仅要考虑移动信道本身的特性，还需要考虑一下问
题：
干扰对移动通信系统性能的影响；区域分配和覆盖对移动通信系
统性能的影响；多址接入技术对通信系统性能的影响；移动通信系统
中的接入网与核心网；信令系统；越区切换和位置管理技术。
6.5多址接入协议？
常用有哪些？
P153-154
所谓多址接入协议，就是在一个网络中，解决多个用户如何高效共享
一个物理链路资源的技术。
分类如下：
A固定分配多址接入协议：
用户接入信道时，用户独享专门分配的资
源（频率、时隙等）。
B随机分配多址接入协议：
用户随时接入信道，并且可能不顾及其他
用户是否在传输，当有多个用户接入时，在信道资源使用上可能会存
在冲突。
C：
基于预约的多址接入协议：
在数据分组传输前，进行资源预约，
一旦预约到资源（频率、时隙），则可进行无冲突传输。
6.6在TDMA多址方式中，上行链路的帧结构和下行链路的帧结构有
何区别？
P153-154
GSM中的信道分为物理信道和逻辑信道，一个物理信道就为一个时隙
（TS），而逻辑信道是根据BTS与MS之间传递的信息种类的不同而定
义的不同逻辑信道。
这些逻辑信道映射到物理信道上传送。
从BTS到
MS的方向称为下行链路，相反的方向称为上行链路。
上行链路的结构与下行的一样的，唯一不同的是有一个时间的偏移，
也就是说上下行的TS2是在不同时间出现，时间偏移约为3个时隙。
6.7为什么说最佳的小区形状是正六边形？
P148
在服务区面积一定的情况下，正六边形的小区形状最接近理想的圆形，
用它覆盖整个服务区所用的基站数量最少，也就最经济。
6.9中心激励？
顶点激励？
采用顶点激励有什么好处？
二者在信道配
置上有何不同？
P149
“中心激励”就是在每个小区中基站可设在小区的中央用全向天线
形成圆形覆盖区“顶点激励”就是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三副120°扇形辐射的定向天线分别覆盖三个
相邻小区的各三分之一区域每个小区由三副120°扇形天线共同覆
盖.
顶点激励的优点:
可以减少系统的同道干扰采用多副天线也消除了小区内障碍物的阴影区.
信道的配置:
顶点激励主要采用等频距配置法中心激励主要采用分组配置。
6.10什么叫信令？
信令的功能？
P156
通讯设备之间任何实际应用信息的传送总是伴随着一些控制信息的传递,它们按照既定的通讯协议工作,将应用信息安全、可靠、高效地传送到目的地。
这些信息在计算机网络中叫做协议控制信息,而在电信网中叫做信令（Signal）。
总之，信令实际上就是一种用于控制的信号。
6.11什么叫越区切换？
包括哪些主要问题？
软切换和硬切换的差别？
P174
越区切换指的是当一个正在通信的移动台由一个小区移动到另一个小区时，为了保证通信上的连续，而被系统要求从正在通信的小区的某一个信道上切换到所进入小区的另一信道的过程，。
越区切换包括三个方面的问题：
（1）越区切换的准则，也就是何时需要进行切换；
（2）越区切换如何控制；（3）越区切换时的信道分配。
越区切换分为两类：
硬切换和软切换，硬切换是指在新的连接建立以前，先中断旧连接，而软切换是只是既维持旧的连接，又同时建立新的连接，并利用新的链路的分集合并来改善通信质量，当新基站建立可靠连接之后再中断旧链路。
第七章
不考！
！
！
第八章
8.1论述数字蜂窝系统比模拟蜂窝系统能获得更大通信容量的原因？
P161
CDMA蜂窝移动通信系统是一种码分多址系统，全部用户共享一个无线信道，用户信号的区分只是所用码型不同，同故当系统的符合满载时，另外增加少量用户，只会引起语音质量的轻微降低，或者说信干比降低，而不会出现阻塞现象。
同时CDMA系统采用扩频方式，可以在较低的信噪比前提下，获得正常的通信信道。
相同频率宽度下，CDMA可以获得较多的信道。
这与FDMA模拟蜂窝系统级TDMA数字蜂窝系统都不同。
在FDMA和TDMA中，当全部频道或时隙被占满以后，哪怕只增加一个用户也不可能，可用资源其实比CDMA小很多。
8.2GSM系统通信安全性采取了哪些措施？
采取了哪些抗干扰措施？
P223
答：
安全性：
鉴权、加密、设备识别和用户识别码保密。
鉴权是为了确认移动台的合法性，加密是为了防止第三者窃听，设备识别是为了确保系统中使用的设备不是盗用的或非法的设备，用户识别码保密是为了防止非法窃听进而盗用IMSI。
抗干扰：
1、自适应均衡抵抗多径效应造成的时散现象2、卷积编码纠随机干扰3、交织编码抗突发干扰4、跳频技术躲避干扰5、间断传输减少干扰，提高系统容量。
8.4说明CDMA蜂窝系统采用功率控制的必要性及功率控制的要求？
P159
在CDMA系统中，功率控制被认为是所有关键技术的核心，其控制的范围和精度直接影响到整个系统的性能。
如偏差过大，不仅系统容量迅速下降，通信质量也急剧下降。
CDMA功率控制的目的有两个：
一个是克服反向链路的远近效应；另一个是在保证接收机的解调性能情况下，尽量降低发射功率，减小对其他用户的干扰，增加系统容量。
8.5什么叫开环功率控制？
什么叫闭环功率控制？
P234
闭环功率控制是指发射端根据接收端送来的反馈信息对发射功率进行控制的过程。
而开环功率控制不需要接收端的反馈，发射端根据自身测量得到的信息对发射功率进行控制。
8.6说明正向传输信道和反向传输信道的相同点与不同点？
P158+235
CDMA蜂窝通信系统中，用户之间的信息传输是由基站进行转发和控制的。
为了实现双工通信，正向传输和反向传输各使用一个频率，即通常所谓的频分双工。
无论正向传输或反向传输，除去传输业务信息外，还必须传送相应的控制信息。
为了传送不同的信息，需要设置相应的信道。
正向传输包括一个导频信道一个同步信道七个寻呼信道55-63个业务信道码分。
反向信道用2664进制Walsh函数进行调制以提高通信质量。
正向业务信道是用来划分信道反向信道用速率为1.2288Mc/s长码PN序列调制以区分不同信道。
反向业务信道和反向接入信道操作有很多相似之处。
采用可变速率传输。
通过数据突发随机器来选取重复的符号降低发射功率进而降低干扰。
反向业务信道和接入信道信号均要进行数据加扰。
注意反向业务信道与前向业务信道长码掩码格式相同
前向信道利用不同的Walsh码实现码分多址，反向信道利用长度为242-1的PN长码的不同相位偏置来区分用户。
8.7在进行CDMA数字蜂窝网络规划时要考虑哪些问题？
（1）交换网络规划：
1.交换网络组织，2.信令网组织，3.信令方式，4.编号计划，5.同步要求；
（2）无线网络规划：
1.频率配置，2.无线覆盖，3.基站话务配置，4.干扰分析与协调，5.PN-Offset的规划，6.软切换区的设置，7.多载波的应用，8直放站的应用
第九章
9.1第三代蜂窝移动通信有哪几种主流技术？
各有什么特点？
P248
当前地面系统主流的技术倾向于三种体制，即W－CDMA，cdma2000和TD-SCDMA，也就是宽带（5MHz）码分多址技术。
多载波码分多址技术和时分一码分多批技术，由此可见它们的技术基础仍是CDMA，要求能由已建的第二代系统于以平滑过渡与兼容，很显然由于要过渡到宽带电信业务，因此交换核心网，则必然由电路发展到包交换技术。
而第三代系统除继承第二代系统已行之有效的技术外，针对新的业务需求，继续围绕解决“多径衰落”矿"多址干扰”的难题，必然要采取一些最新研究成果。
更由于第二代向第三代过渡是个“渐进”过渡，而第三代发展的市场，业务需求的用户来源，则必须由第二代的性能改善，版本升级等技术措施来培育用户对新的宽带电信业务需求的条件。
特别是由于近几年固定通信网上的互联网业务蓬勃发展，也促进第二代系统的IP业务的发展。
由于用户在剜览互联网下载所需信息时，在通信网上就产生了非对称电信业务的需求，因而在第三代系统中除有第二代系统的FDD方式外出现TDD方式，以适应这方面的发展。
WCDMA是一种由3GPP具体制定的、基于GSMMAP核心网，UTRAN（UMTS陆地无线接入网）为无线接口的第三代移动通信系统。
它是从码分多址（CDMA）演变而来，从官方看被认为是IMT-2000的直接扩展，与现在市场上通常提供的技术相比，它能够为移动和手提无线设备提供更高的数据速率。
WCDMA采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式，码片速率为3.84Mbps。
W-CDMA能够支持移动/手提设备之间的语音、图象、数据以及视频通信，速率可达2Mb/s（对于局域网而言）或者384Kb/s（对于宽带网而言）。
输入信号先被数字化，然后在一个较宽的频谱范围内以编码的扩频模式进行传输。
窄带CDMA使用的是200KHz宽度的载频，而W-CDMA使用的则是一个5MHz宽度的载频。
目前，WCDMA牌照被划分给中国联通。
CDMA2000，即为CDMA20001×EV，是一种3G移动通信标准。
分两个阶段：
CDMA20001×EV-DO（DataOnly），采用话音分离的信道传输数据，和CDMA20001×EV-DV（DateandVoice），即数据信道于话音信道合一。
CDMA2000也称为CDMAMulti-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。
这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。
TD-SCDMA是TimeDivision-SynchronousCodeDivis
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