现代移动通信 蔡跃明 第三版 习题参考答案.docx
《现代移动通信 蔡跃明 第三版 习题参考答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代移动通信 蔡跃明 第三版 习题参考答案.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
现代移动通信蔡跃明第三版习题参考答案
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进 行信息传输和交换，这包括移动体和移动体之间的通信，移动体和固定点之间的通信。
移动通信的特点：
无线电波传播复杂移动台受到的干扰严重无线电频谱资源有限对移动设备的要求高系统复杂 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。
3.常用的移动通信系统包括哪几种类型？
答：
蜂窝移动通信系统，无绳电话系统，集群移动通信系统，卫星移动通信系统，无线LAN等 4.移动通信系统哪些功能实体组成？
答：
移动通信系统包括移动交换子系统、操作管理子系统和基站子系统），是一个完整的信息传输实体。
无线接口的主要功能如下：
用户与移动网之间的接口，即人机接口。
移动台与基站之间的接口。
基站与移动交换中心之间的接口。
基站控制器与基站收发信机之间的接口。
移动交换中心（MSC）与访问位置寄存器之间的接口（B接口）。
移动交换中心（MSC）与原籍位置寄存器（HLR）之间的接口（C接口）。
原籍位置寄存器与访问位置寄存器之间的接口（D接口）。
移动交换中心之间的接口（E接口）。
移动交换中心与设备标志寄存器之间的接口。
访问位置寄存器VLR之间的接口。
5.FDD和TDD的概念和各自优势是什么？
答：
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； 1 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与发展趋势。
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？
答：
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 2 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，反射能量于散射而散布于所有方向，形成散射波。
2自空间中距离发射机距离为d的无线接收功率与那些因素有关？
服从什么规律？
答：
距发射机d处天线的接收功率，其数学表达式为：
PtGtGr?
2 Pr（d）?
（4?
）2d2L 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是与传播无关的系统损耗因子；λ为波长。
其规律是:
—与d成反比→距离越远，衰减越大。
2 —与?
2成正比→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。
，并给出距离发射机距离d处的无线接收功率的规律。
解：
2?
ht?
40m,hr?
3m,f?
1800MHz?
反射波与直射波的路径差为?
d?
d[1?
（ht?
hr2h?
h）?
1?
（tr）2]dd?
d[1?
（因为E?
E?
?
d?
2?
f43374337d[1?
（）2?
1?
（）2]?
12?
d[1?
（）2?
1?
（）2]cdddd?
j?
?
此时接收到的场强为E?
E?
E0（1?
e?
j2?
d[1?
（43237）?
1?
（）2]dd） 3 ?
j2?
d[E?
10lg（1?
e用分贝表示为E01?
（43237）?
1?
（）2]dd）1km?
d?
20km 4 用Matlab画出变化曲线。
式可知，其规律是:
—与d4成反比→比自空间衰减快得多。
—与频率成无关。
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。
hthr120?
dd解：
用两径模型的近似公式 2?
f2?
1440?
?
?
?
?
d?
?
d?
?
cd?
d?
01?
Re此时接收到的场强为E?
E?
E0（1?
e?
j1440?
d） 1440?
d）1km?
d?
20km 此时近似公式必须满足ht?
hr?
?
d m,满足条件因为ht?
hr?
43m，MIN（d）?
1000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？
答：
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R0（×106m）变成了等效半径Re。
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Re?
8500km。
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？
解：
视线传播的极限距离为 d?
2Re（ht?
hr）?
2?
8500?
1000（200?
20）?
若发射天线的高度为100m，则视线传播的极限距离为 d?
2Re（ht?
hr）?
2?
8500?
1000（100?
20）?
7 为什么说电波具有绕射能力？
绕射能力与波长有什么关系？
为什么？
答：
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，绕射就是次级波的传播进入阴影去而形成的。
绕 4 射能力与波长存在下面的关系?
?
h2（d1?
d2）,即波长越长，绕射能力越弱。
这是因为 ?
d1d2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。
3?
108?
5?
10?
106?
?
解：
菲涅尔余隙x1?
（d1?
d2）15?
103?
900?
106?
d1d2绕射参数 x?
（50?
10）?
?
?
，查表得附加损耗为则电波传播损耗为：
L?
Lfs?
?
（?
20lg15?
20lg900）dB?
?
9 如果其它参数与上题相同，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， 3?
108?
5?
10?
106?
?
菲涅尔余隙x1?
（d1?
d2）15?
103?
50?
106?
d1d2绕射参数 x?
（50?
10）?
?
?
，查表得附加损耗为10dB则电波传播损耗为：
L?
Lfs?
?
（?
20lg15?
20lg900）dB?
10dB?
当工作频率为1900MHz时 3?
108?
5?
10?
106?
?
菲涅尔余隙x1?
36（d1?
d2）15?
10?
1900?
10?
d1d2绕射参数 x?
（50?
10）?
?
?
，查表得附加损耗为22dB则电波传播损耗为：
L?
Lfs?
?
（?
20lg15?
20lg900）dB?
22dB?
5
10移动通信信道中电波传播的基本特点是什么？
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，2）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，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。
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：
?
1?
1f30?
900?
106?
?
?
90（Hz） fm1?
?
c3?
108 fm2?
2?
2f80?
900?
106?
?
?
?
240（Hz）8?
c3?
10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：
?
1?
1f30?
2200?
106fm1?
?
?
?
220（Hz） ?
c3?
108 fm2?
2?
2f80?
2200?
106?
?
?
?
（Hz）8?
c3?
10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。
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 方根电平的次数。
平均衰落时间是多少？
解：
：
题R?
Rrms，所以?
?
R?
1，式计算出NR?
Rrms?
1003?
108f?
?
?
而，所以?
?
?
?
（m）m9?
?
NR?
?
3000?
（HZ） 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 N?
60?
NR?
16470（次） 6 平均衰落时间为?
R?
RrmsP（r?
R）其中：
NRp（r?
Rrms）?
?
R?
?
?
?
2Rrmspr（r）dr?
1?
exp[?
2]?
1?
e?
1?
2?
P（r?
Rrms）?
?
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。
解：
题中R?
Rrms1012得 R2p（r?
Rrms）?
?
pr（r）dr?
1?
exp[?
2]?
1?
e?
?
2?
?
?
P（r?
Rrms）因为?
R?
?
?
1ms NRNR所以NR?
R题意的R?
Rrms，所以?
?
?
1，式计算出NR?
RrmsNR?
?
3?
108f?
?
所以fm?
?
?
和?
?
1/3（m）m?
?
108可得?
?
?
fm?
/3?
/s所以移动台在10秒内行驶了 在10s内移动台经历了低于rms门限电平的衰落的次数为N?
10NR?
952（次）14如果某种特殊调制在?
/Ts?
时能提供合适的误比特率（BER），试确定下图所示的无均衡器的最小符号周期（此可得最大符号率）。
Rrms7 Pr（?
）Pr（?
）0dB-10dB-20dB-30dB户内0dB-10dB-20dB-30dB户外05075100?
（ns）0510?
（?
s） 图2-26习题14的两个功率时延分布 解：
对于，?
?
（1）（0）?
（1）（50）?
（）（75）?
（）（100）?
[1?
1?
?
]
（1）（0）2?
（1）（50）2?
（）（75）2?
（）（100）2?
?
?
1?
1?
?
所以rms时延扩展为:
?
?
?
于?
?
（）2?
27ns /Ts?
，即Ts?
10?
?
?
270ns Tsmin?
270ns 所以最小符号周期对于，?
?
（）（0）?
1*（5）?
（）（10）?
?
s [1?
?
]（）（0）2?
1*（5）2?
（）（10）2?
?
s2 ?
?
?
1?
所以rms时延扩展为:
?
?
?
于?
?
（）2?
?
s /Ts?
，即Ts?
10?
?
?
15?
s ?
15?
s 所以最小符号周期Tsmin若同时满足和两个环境，则最小符号周期为15?
s。
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？
8 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。
答：
快衰落产生原因：
信道的相关时间比发送信号的周期短，且信号的带宽 Bs小于多普勒扩展BD，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：
Ts?
TcBs?
BD 慢衰落产生的原因：
信道的相关时间远远大于发送信号的周期，且信号的带宽Bs远远大于多普勒扩展BD，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：
Ts?
TcBs?
Bc 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:
传播路径的中值路径损耗；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：
传播路径的自空间中电波传播损耗公式 ?
?
Lfs?
?
（dB）?
?
20lgd（km）?
20lgf（MHz） 可得自空间中电波传播损耗 Lfs?
?
20lg（10）?
20lg（1800）?
基站天线高度增益因子图表可查的Hb（hb,d）?
?
14dB移动台天线高度增益因子图表可查得Hm（hm,f）?
?
4dB 准平坦地形大城市地区的基本中值损耗图表可得Am（f,d）?
33dB 传播路径的中值路径损耗公式LM?
Lfs?
Am（f,d）?
Hb（hb,d）?
Hm（hm,f） dB可得LM?
?
33?
4?
14?
9 LM?
Lfs?
Am（f,d）?
Hb（hb,d）?
Hm（hm,f）和 PR?
PT?
LM?
Gb?
Gm?
Lb?
Lm?
Ld可得：
PR?
10lg（PT）?
LM?
Gb?
Gm?
10?
?
6?
1?
?
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，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：
传播路径的自空间中电波传播损耗公式 ?
?
Lfs?
?
（dB）?
?
20lgd（km）?
20lgf（MHz） 可得自空间中电波传播损耗 Lfs?
?
20lg（10）?
20lg（900）?
基站天线高度增益因子图表可查的Hb（hb,d）?
?
8dB移动台天线高度增益因子图表可查得Hm（hm,f）?
?
3dB 准平坦地形大城市地区的基本中值损耗图表可得Am（f,d）?
传播路径的中值路径损耗公式LM?
Lfs?
Am（f,d）?
Hb（hb,d）?
Hm（hm,f）可得LM?
?
?
3?
8?
LM?
Lfs?
Am（f,d）?
Hb（hb,d）?
Hm（hm,f）和 PR?
PT?
LM?
Gb?
Gm?
Lb?
Lm?
Ld可得：
PR?
10lg（PT）?
LM?
Gb?
Gm?
10lg（PT）?
?
6?
0?
?
132dBWPT?
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？
解：
传播路径的自空间中电波传播损耗公式 ?
?
Lfs?
?
（dB）?
?
20lgd（km）?
20lgf（MHz） 可得自空间中电波传播损耗 Lfs?
?
20lg（10）?
20lg（1800）?
基站天线高度增益因子图表可查的Hb（hb,d）?
?
8dB移动台天线高度增益因子图表可查得Hm（hm,f）?
?
3dB 准平坦地形大城市地区的基本中值损耗图表可得Am（f,d）?
传播路径的中值路径损耗公式LM?
Lfs?
Am（f,d）?
Hb（hb,d）?
Hm（hm,f）可得LM?
?
?
3?
8?
LM?
Lfs?
Am（f,d）?
Hb（hb,d）?
Hm（hm,f）和 PR?
PT?
LM?
Gb?
Gm?
Lb?
Lm?
Ld可得：
PR?
10lg（PT）?
LM?
Gb?
Gm?
10lg（PT）?
?
6?
0?
?
132dBWPT?
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 11 第三章思考题与习题 1.组网技术包括哪些主要问题？
答：
干扰对系统性能的影响； 区域覆盖对系统性能的影响；支撑网络有序运行的要素；越区切换和位置管理；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3.什么叫同频复用？
同频复用系数取决于哪些因素？
答：
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：
一个区群中小区的个数，小区的大小，形状等。
4.为何说最佳的小区形状是正六边形？
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。
5.证明对于六边形系统，同频复用系数为Q?
3N，其中，N?
i2?
j2?
ij。
证明：
同频复用系数Q的定义为在同频些小区距离（D）与小区半径（R）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i个小区，在向顺时针转600再向前数j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。
余弦定理可得 D3NR?
?
3N即得证。
RR6.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 D?
3（i2?
j2?
ij）R，又因为N?
i2?
j2?
ij所以Q?
置法完成群内小区的信道配置？
12 答：
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？
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120o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3副120o扇形天线共同覆盖。
采用顶点激励方式的好处：
减小系统的同信道干扰；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120o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23r。
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。
答：
因为D?
3NR，R?
8km,D?
40km，所以有3NR?
40即 N?
53，又因为N3?
i2?
j2?
ij且N应取最小的，所以有N=3。
该网的区群是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 13 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，t0＝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：
A?
?
CTK5?
180?
?
?
（Erl）36003600这个小区的总的话务量为A?
UA?
?
100?
?
（Erl） 查Erl呼损表可得公用的信道数为8个，若允许的呼损率达20%，通过查表可得所 需的信道数为5个，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，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？
解：
该基站总的话务量为A?
UA?
?
300?
?
9（Erl），于共有10个信道，Erl公式B?
An/n?
Ai?
0n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 i/i!
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？
答：
信令是与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？
答：
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号信令网络是与现行PSTN平行的一个独立网络。
它三个部分组成：
信令点、信令链路和信令转移点。
14.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 14 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？
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。
16.假设称为“RadioKnob”的小区有57个信道，每
升级会员 