移動通信考試總結
第二章傳輸技術基礎1.信號頻譜與帶寬的關系?
信號的頻譜:信號所包含的頻率范圍;帶寬是信號的絕大部分能量所集中的頻帶,帶寬小于頻譜。信號的帶寬有這么幾種定義:(1)半功率帶寬:指功率譜密度的功率下降到峰值的一半的時候,或者比峰值下降3dB的兩個頻率點之間的間隔;(2)等效矩形或者等效噪聲帶寬;(3)零點到零點帶寬:數字通信中最通用的帶寬定義就是主瓣的寬度,一般在這個頻帶內包含了大部分信號功率,但是這個定義不適用于沒有明顯波瓣的調制方式;(4)部分功率保留帶寬:這個定義被FCC采納,要求在正截止頻率以上和負截止頻率以下各自保留0.5%的信號功率,因此這個帶寬包含了99%的信號功率;(5)有界功率譜密度:這個定義是指在確定帶寬之外的任意頻率處,功率譜密度比帶寬中心點的值低一個確定的數,這個典型的衰減電平值為35或者50dB;(6)絕對帶寬,這是在該帶寬之外的頻譜全為零的頻率間隔。2.影響信道容量的因素?所謂信道容量C,是指信道極限的傳輸能力,它常用最大信息速率來表述
(1)香農公式:C=Blog2(1+SNR),B,SNRdb=10lg(信號功率/噪聲功率),其中C是可得到的鏈路速度,B是鏈路的帶寬,S是平均信號功率,N是平均噪聲功率,信噪比(S/N)通常用分貝(dB)表示。影響信道能力的因素有:信道帶寬B、信噪比SNR。
(2)奈奎斯特公式:C=2Blog2M,M為離散信號或電壓電平的個數。C=數據傳輸率,單位bit/s(bps),B=帶寬,單位Hz,M=信號編碼級數,奈奎斯特公式并沒有對信息傳輸速率(b/s)給出限制。要提高信息傳輸速率就必須使每一個傳輸的碼元能夠代表許多個比特的信息。這就需要有很好的編碼技術,若M=32,速度便可以大過有噪聲時。香農公式適用于非理想信道,有限帶寬高斯噪聲干擾信道;奈奎斯特公式用于理想低通信道。
3.設置保護帶寬可以避免頻分系統的干擾。在子信道用防護頻帶隔離可以避免干擾
4.解釋FDM和TDM是如何工作的:當傳輸媒體的有效帶寬超出了被傳輸信號所要求的帶寬時,可使用FDM,將每個信號調制到不同的載波頻率上,并且這些載波的間距足夠大,使這些信號的帶寬不會重疊而實現FDM;當傳輸媒體能夠獲得的位速率超出了被傳輸的數字信號所要求的數據率時,通過按時間交錯信號的每一部分的方法多路數字信號可以通過一條傳輸通路運載,多路信號[mi(t),i=1…n]是被多路傳輸到同一媒體,這些信號攜帶的是數字信號,來自每個數據源的輸入數據都被短暫的緩沖,通過每個緩沖區(qū)的長度為一個位或一個字符。這些緩沖區(qū)被順序掃描后,形成復合數字流mc(t),掃描的速度非?,以至于在更多的數據到達之前每個緩沖區(qū)都已清空,數字信號mc(t)可以被直接傳輸或通過一個調制解調器使模擬信號被傳輸。(異步:動態(tài)地分配媒體中的時間。同步TDM,傳播時間劃分為固定間隙,傳輸量平衡。統計TDM,根據有關信息分配,減少浪費,但增加開銷,不平衡。)
5.鏈路損耗公式,用以說明距離、頻率加倍,SNR減少6dB。
第三章通信網絡
1解釋數據報和虛擬電路操作之間的不同:數據報方式中,每個分組被獨立地處理,而不考慮以前所傳送過的分組,每一個節(jié)點在一個分組的路徑上為其選擇下一個到達的節(jié)點,這時要考慮到從相鄰節(jié)點接收有關通信量、鏈路故障等信息,因此每一個帶有相同目的地址的分組并非全部沿著相同的路徑,它們可以不按次序到達網絡出口;虛電路方式中,在任一個分組被發(fā)送之前要預先建立一條路徑,一旦路徑建立起來,在通信雙方之間的所有分組就都沿著相同的路徑通過網絡。與數據報不同的是,虛電路的節(jié)點不需要為每個分組分別進行路由選擇,當使用該虛電路傳輸所有分組時,只需要做一次路由選擇,到達目的地保持了原來的順序;而數據報方式則免除了呼叫建立階段,更靈活,可以避開擁塞的路由,數據報的交付具有內在可靠性,如果一個節(jié)點故障,通過這個節(jié)點的虛電路的所有分組將丟失,而數據報中隨后的可以繞開這個節(jié)點。電路交換是在兩個站點之間有一條專用的通信通路,這條通路是由網絡節(jié)點之間的鏈路首尾相接形成的鏈路序列。在每條物理鏈路上都會為該條連接建立一條專用的信道,而虛電路沒有專用路徑,一個分組仍在節(jié)點上被緩存,而且在線路上為等待輸出而排隊。第四章協議與TCP/IP協議族
1網絡接入層的主要功能是什么?關心的是一個端系統和跟它連接的網絡之間的數據交換和連接到同一個網絡的兩個斷系統如何接入網絡以及在網絡中為數據選擇路由。發(fā)送方計算機必須為網絡提供目的計算機的地址,以便網絡能將數據傳送到相應的目的地。
2協議是兩個系統中對等層利用格式化的數據塊進行通信所遵循的規(guī)則或約定,它包含語法(規(guī)定數據塊的格式),語義(包括了協調和差錯處理所需的控制信息)和同步(包括速度匹配和時序關系)。
3協議的體系結構:計算機網絡各層次及其協議的集合,稱為網絡的體系結(Architecture)。體系結構是一個抽象的概念,它精確定義了網絡及其部件所應實現的功能。a網絡體系結構:是計算機之間相互通信的層次,以及各層中的協議和層次之間接口的集合。b網絡協議:是計算機網絡和分布系統中互相通信的對等實體間交換信息時所必須遵守的規(guī)則的集合。c語法(syntax):包括數據格式、編碼及信號電平等。d語義(semantics):包括用于協議和差錯處理的控制信息。e定時(timing):包括速度匹配和排序。第五章天線與傳播
1命名并簡要定義4類噪聲:熱噪聲:是由電子熱攪動而產生的;互調噪聲:產生于不同頻率的信號共享相同的傳送媒介;串擾:產生于信號路徑之間的耦合;脈沖噪聲:是不連續(xù)的,由不規(guī)則的脈沖或短時期的噪聲尖峰和相當高的振幅所組成
2快衰落:由于多徑傳輸確定的單一載頻信號變成了包絡和相位受到調制的窄帶信號信號包絡的隨機起伏現象叫做快衰落,表現為在小范圍內接收信號場強瞬時值的快變特性是接收信號在空域上的快速擾動。主要由移動用戶附近阻礙物體信號的散射引起的,近似服從瑞利分布。慢衰落:由于變參信道的傳輸媒質均為不同高度的大氣層,他們對電波傳輸的特性總是隨著晝夜、季節(jié)、時間的不同在不斷變化著,因而對被傳輸信號的
應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層傳輸層(主機-主機)互聯網層網絡接入層應用層物理層物理層
衰減也是不斷變化的,這種變化比多徑傳播造成的衰落現象要緩慢得多,叫之慢衰落,表現為在中等范圍內信號電平的中值的慢變特性,是接收信號在時域上的慢速擾動,衰落深度大。主要由建筑物或自然界特征的阻塞效應引起,近似服從對數正態(tài)分布。衰減:一個信號的強度會隨所跨越的任一傳輸媒介的距離而降低。衰退(落):因傳輸媒介或傳輸路徑的改變而引起的接收到的信號功率隨時間變化。衰落是指接收信號電平的變化。自由空間損耗Pt/Pr=(4πd)/λ=(4πfd)/c;LdB=20lgf+20lgd-147.56(dB)。
3平面衰落(非選擇性的衰落):接收到的信號的所有頻率成分同時按相同的比例波動;選擇性衰落對無線電信號的不同頻譜成分的影響是不同的。選擇性衰落通常只是相對于整個通信信道的帶寬而言有意義。如果發(fā)生的衰減超過信號帶寬的一部分,這種衰落就被認為是選擇性的;非選擇性衰落意味著有意義的信號帶寬比受衰減影響的頻譜帶寬要窄,其被它完全覆蓋。
4三種分集技術:空間分集技術涉及物理傳輸路徑,在收端,使用n副同樣的天線將它們安置在有一定距離的不同位置,以降低不同天線接收信號間的相關性;頻率分集中,信號被擴展到一個更大頻率的帶寬上或承載在多個頻率載波上,是利用同一路徑傳輸的不同載波的包絡的相關系數隨其頻率間隔的增加而減小的特性;時間分集技術是將數據擴展到時間上,以使突發(fā)噪聲影響較少的位數,同意信號在不同的時間重發(fā),只要時間間隔足夠大,則得到的n個信號便為不相關的。5路徑損耗公式(Friis公式):
;發(fā)射功率,
收發(fā)天線增益,為系統損耗因子,d傳輸距離,波長。
2222第六章信號編碼技術1數字傳輸相對于模擬傳輸的優(yōu)點:(1)由于使用的是轉發(fā)器而不是放大器,所以不存在噪聲積累;(2)二是數字信號使用TDM不存在互調噪聲,而模擬的FDM則需要顧及;(3)通過向數字信號發(fā)送的轉換,就能使用更為有效的數字交換技術。第七章擴頻
1信號的帶寬在使用擴頻對其進行編碼后的關系是什么?帶寬變寬。設原始信號的周期為(T帶寬為B1=2/T),PN碼帶寬周期為Tc(帶寬為Bc=2/Tc),則擴頻后的信號的帶寬為Bc.
2擴頻通信的優(yōu)點:(1)從各種類型的噪聲和多徑失真中可以獲得免疫性;(2)可用在隱藏和加密的信號上,只有知道擴展碼的接收端可以恢復經編碼的信息;(3)幾個用戶可以獨立的使用同樣的較高的帶寬,且?guī)缀鯖]有干擾。
3.直接序列擴頻就是直接用具有高碼率的擴頻碼序列在發(fā)端去擴展信號的頻譜;而在收端,用相同的擴頻碼序列去進行解擴,把展寬的擴頻信號還原成原始的信息。原始信號中的每一位在傳輸信號中以多位表示,這樣將信號擴展到更寬的頻帶范圍上,而這個頻帶范圍于使用的位數成正比。4.碼分復用(CDMA):碼分多址,是一種具有擴頻功能的多路技術,是用一組正交的偽隨機序列作為不同用戶的擴頻碼而實現不同用戶在相同的頻段上以相同的帶寬通信。即將需傳送的具有一定信號帶寬信息數據,用一個帶寬遠大于信號帶寬的高速偽隨機碼進行調制,使原數據信號的帶寬被擴展,再經載波調制并發(fā)送出去。接收端使用完全相同的偽隨機碼,與接收的帶寬信號作相關處理,把寬帶信號換成原信息數據的窄帶信號即解擴,以實現信息通信。
CDMA蜂窩通信系統中,用戶之間信息傳輸是由基站進行轉發(fā)和控制的。為實現雙工通信,正向和反向傳輸各使用一個頻率,即所謂的頻分雙工。無論正向或反向傳輸,除去傳輸業(yè)務信息,還須傳送相應的控制信息。為了傳送不同的信息,需要設置相應的信道。但CDMA通信系統既不分頻道又不分時隙,無論傳送何種信息的信道都靠采用不同的碼型來區(qū)分。類似的信道屬于邏輯信道,這些邏輯信道無論從頻域或者時域來看都是相互重疊的,或者說它們均占用相同的頻段和時間。第八章編碼和差錯控制
1構成差錯控制的兩個關鍵因素:(1)無線鏈路上的誤碼率可能相當的高,這會導致大量的重傳操作;(2)某些情況下,特別是衛(wèi)星鏈路,傳播的延遲與單個數據幀的傳輸時間相比是非常高的。這樣的系統是一個效率非常低的系統。通常的重傳方法是要重傳有差錯的幀以及其后所有的幀。在一個長的數據鏈路上,單個幀的差錯必然導致要重傳很多的幀。由此前向糾錯技術(FEC)。
2返回NARQ是如何工作的。站點發(fā)送的是以某個最大值為模的順序編號的PDU序列,使用滑動窗口流量控制技術,沒有被收到確認的PDU的最大數目取決于窗口的大小。在沒有出現差錯的情況下,目的站點會像以前一樣確認(RR=接收就緒,或捎帶確認)接收到的PDU。如果目的站點在某個PDU中檢測到差錯,那么它會為這個PDU發(fā)送一個否認(REJ=否認),目的站點丟棄這個PDU以及所以后來接收到的PDU,直到有差錯的PDU被正確地接收到。因此,當源站點接收到一個REJ后,必須重傳有差錯的這個PDU,以及這個PDU之后的所有已經傳輸過的PDU。自動重傳技術(ARQ:autorepeatrequest),通過接收方請求發(fā)送方重傳出錯的數據報文來恢復出錯的報文,是通信中用于處理信道所帶來差錯的方法之一;另外一個方法是信道糾錯編碼。傳統自動重傳請求分成為停等式(stop-and-wait)ARQ,回退n幀(go-back-n)ARQ,選擇性重傳(selectiverepeat)ARQ。后兩種協議是滑動窗口技術與請求重發(fā)技術的結合,由于窗口尺寸開到足夠大時,幀在線路上可以連續(xù)地流動,又稱為連續(xù)ARQ協議。區(qū)別在于對于出錯的數據報文的處理機制不同。在停等式ARQ中,數據報文發(fā)送完成之后,發(fā)送方等待接收方的狀態(tài)報告,如果狀態(tài)報告報文發(fā)送成功,發(fā)送后續(xù)的數據報文,否則重傳該報文。停等式ARQ,發(fā)送窗口和接收窗口大小均為1,發(fā)送方每發(fā)送一幀之后就必須停下來等待接收方的確認返回,僅當接收方確認正確接收后再繼續(xù)發(fā)送下一幀。該方法所需要的緩沖存儲空間最小,缺點是信道效率很低。在回退n幀的ARQ中,當發(fā)送方接收到接收方的狀態(tài)報告指示報文出錯后,發(fā)送方將重傳過去的n個報文;赝薔,發(fā)送窗口大于1,接收窗口等于1。允許發(fā)送方可以連續(xù)發(fā)送信息幀,但是,一旦某幀發(fā)生錯誤,必須重新發(fā)送該幀及其后的n幀。這種方式提高了信道的利用率,但允許已發(fā)送有待于確認的幀越多,可能要退回來重發(fā)的幀也越多。在選擇性重傳ARQ中,當發(fā)送方接收到接收方的狀態(tài)報告指示報文出錯,發(fā)送方只發(fā)送傳送發(fā)生錯誤的報文。選擇重傳協議,發(fā)送窗口和接收窗口都大于1。發(fā)送方僅重新傳輸發(fā)生錯誤的幀,并緩存錯誤幀之后發(fā)送的幀。與回退N相比,減少了出錯幀之后正確的幀都要重傳的開銷。第十章蜂窩式無線網絡
1在蜂窩式網絡的環(huán)境中,什么是頻率重用的原理。由于發(fā)射功率被小心地控制,在彼此相鄰某些距離的蜂窩區(qū)中可使用相同的頻率,這樣可以在不同的蜂窩區(qū)中允許多個并發(fā)的交談都使用同一個頻率。頻率重用的參數:D:使用同樣頻段的蜂窩區(qū)的最小中心距;R:蜂窩的半徑;d:相
鄰蜂窩區(qū)的中心距((d/R)=3);N:重用因子。N=I+J,(D/R)=3N或(D/d)=N;
2五種增加蜂窩式系統容量的方法?(1)增加新信道:通常,在一個地區(qū)建好一個系統后,并非所有的信道都得到使用,系統的增長和擴展可通過有序增加新信道的方法實現;(2)頻率借用:最簡單的情況是擁擠的蜂窩區(qū)可以從臨近蜂窩區(qū)獲取頻率,頻率被動態(tài)的分配給蜂窩區(qū);(3)蜂窩區(qū)分割:實際上,通信的分布和地形特征并非是單一的,這就提供了容量增加的機會,可將高使用率區(qū)域的蜂窩區(qū)劃分為較小的蜂窩區(qū);(4)蜂窩區(qū)扇形化:通過蜂窩扇形化,一個蜂窩區(qū)被分為大量楔形區(qū)域,每個扇形被分配到蜂窩區(qū)信道的分隔子集,每個扇形被分配到蜂窩區(qū)信道的分隔子集,每個扇形中基站的定向天線被用于聚焦;(5)微蜂窩區(qū):蜂窩區(qū)的變小,天線從高建筑頂端和山頂一只小建筑頂端或大建筑側面,最終到電燈桿,形成微蜂窩。它可以達到小范圍內提供高密度話務量。微蜂窩型基站系統解決一些信號難以覆蓋的盲點區(qū)和陰影區(qū),如隧道、地下車庫、地下通道、地下商場、高層建筑物低層和頂層等區(qū)域、商業(yè)中心、交通要道、娛樂中心、會議中心的話務熱點區(qū)域的信號覆蓋,降低這些區(qū)域的通信阻塞率和改善通信質量;最后,微蜂窩型室內分布系統也常部署于高層建筑的中間層,可以有效避免手機的頻繁切換甚至掉話。2解釋蜂窩的尋呼功能。尋呼:MTSO根據被叫號碼將尋呼信息發(fā)送給某些基站,每個基站在它自己所分配的信道上發(fā)射尋呼信號;實例:(1)移動設備初始化:移動設備打開時,它為該系統掃描系統所使用的控制信道,并選擇具有最強信號的信道建立控制信道;(2)移動設備發(fā)起呼叫:通過在選定的信道上,發(fā)送被叫設備的號碼;(3)尋呼:移動電話交換局(MTSO)根據被叫移動設備的號碼將尋呼信息發(fā)送給某些基站,試圖完成到被叫設備連接;(4)接收呼叫;(5)建立通話,繼續(xù)呼叫;(6)越區(qū)切換;(7)結束呼叫等。
3當與基站通信的移動設備移動時,哪個因素決定功率控制的需要和功率調整量。(有效通信收到的功率與背景噪聲相比必須足夠大,這決定所要求的發(fā)射功率;為減少同信道路干擾,降低到健康的擔憂和保留電池能量,要求使移動設備的發(fā)射功率最小化;在使用CDMA的擴頻系統中,要求在基站處,對收到的所有移動設備的發(fā)射功率電平做均衡。)(1)為保證有效的通信,接收信號的功率必須大于背景噪聲;(2)為了降低鄰道干擾,必須適當的抑制移動用戶的發(fā)送功率。
4解釋開環(huán)和閉環(huán)功率控制間的差別。開環(huán)單獨依賴于移動設備,沒有來自基站的反饋,不準確但反應速度快;閉環(huán)調整反向信道中基于該反向信道性能計量值的信號強度,基站做功率調整決策,并在控制信道上向移動設備傳送功率調整命令。(閉環(huán)功率控制是指發(fā)射端根據接收端送來的反饋信息對發(fā)射功率進行控制的過程。開環(huán)功率控制不需要接收端的反饋,發(fā)射端根據自身測量得到的信息對發(fā)射功率進行控制。開環(huán)功率控制的衰落估計準確度是建立在上行鏈路和下行鏈路具有一致的衰落情況下的,但頻分雙工的CDMA系統中,上下行鏈路的頻段相差45MHz以上,遠大于信號的相關帶寬,所以上行和下行鏈路的信道衰落情況完全不相關,這導致開環(huán)功率控制的準確度不會很高,只能粗略控制,必須使用閉環(huán)功率控制達到相當精度的控制效果。)
5在一個蜂窩式網絡中使用CDMA的優(yōu)缺點優(yōu)點:①頻率分集:因為傳輸在一個更大的帶寬上傳播,取決于頻率的傳輸損傷對信號所起的作用將減小②多路阻抗③保密④故障弱化缺點:①自我干擾②遠近效應③軟切換更復雜成本高。第十一章無繩系統和無線本地環(huán)路(居家、辦公)
1有線用戶環(huán)路上,WLL的一些關鍵優(yōu)點?①成本低;②安裝時間短;③可以有選擇性地安裝。
2IEEE802.16負責為寬帶無線接入的無線接口及其相關功能制定標準,它由三個小工作組組成,每個小工作組分別負責不同的方面:IEEE802.16.1負責制定頻率為10~60GHz的無線接口標準;IEEE802.16.2負責制定寬帶無線接入系統共存方面的標準;IEEE802.16.3負責制定頻率范圍在2~10GHz間獲得頻率使用許可的應用的無線接口標準。3路徑損耗參見前面;雨水損耗第十二章移動IP和無線應用協議
1移動用戶(Mobile):用戶通過因特網連接到一個或多個應用時,不管用戶連接點是否動態(tài)變化,所有連接點自動維持;不定用戶(Nomadic):每當用戶移動時,用戶的因特網連接被中斷,而當用戶重新撥入時,又初始化一個新的連接,每次建立一個因特網連接時,連接點的軟件被用于獲取一個新的零時分配的IP。
2什么是隧道?使用帶不同目的IP地址的外部數據報的技術名為隧道。隧道被用于將IP數據報由本地地址發(fā)至關照地址。
3列出并簡要定義移動IP提供的功能?代理搜索:是計算節(jié)點用來判斷自己是否處于漫游狀態(tài)。轉交地址:是移動節(jié)點移動到外網時從外代理處得到的臨時地址。登錄:是移動節(jié)點到達外網時進行一系列認證、注冊、建立隧道的過程。隧道:是家代理與外代理之間臨時建立的雙向數據通道。
第十三章無線局域網技術
1無線LAN的四個應用領域:1LAN的擴張2交叉建筑的互聯3游動接入4即席(Adhoc)聯網。第十四章IEEE802.11無線局域網標準
1接入點和入口之間的差別?接入點連接基本服務集(BSS)和骨干分布式系統(DS),起到網橋的功能,邏輯上是在一個站點之中;入口是為了將802.11與傳統的有線LAN相集成,邏輯上是在諸如網橋或路由器的設備中實現的,是有線LAN的一部分并與DS相連。分布式系統是一個無線網嗎?
2分布系統被用于與一組BSS互聯并集合LAN,形成ESS。為了更有效的連接各種AP,更靈活的與802.11相兼容的體系結構互聯,協議的設計者回避了對特定分布系統的定義。因此,如果我們希望通過多個AP互聯來擴展整個網絡的覆蓋能力,我們必須適當的選擇構成分布系統的設備和技術。大多數情況下,我們可以選擇一個骨干有線網作為我們的分布系統。理論上,分布系統也可以由無線網絡來充當,但實際中這種情況很少。
dB/km,a、R、b的選擇參見下兩表。
22222.7信道容量:C=Blog2(1+SNR),B=300Hz,SNR=10.0.3=1.9953,C=300log21.9953=298.9735bps;2.10信道容量的逆:SNR=2-1=2
C/B
20/3
^-1=100.5937
3.1端到端的時延:(1)電路交換,Delay=S+L/B+4D;(2)虛擬電路交換,Delay=S+P/B(Int(L/P)+N-1)+4D;(3)數據報交換,Delay=(P+H)/B(Int(L/P)+N-1)+4D。3.6不同網絡連接方式的平均跳數:(1)星形,Na=2(N-1)/N;
(2)環(huán)形,若N為偶數,Na=N/4(N-1);若N為奇數,Na=(N+1)/2;(3)全互聯:Na=1。
5.10路徑損耗公示:(1)PdBW=10*logPw=10*log50=16.9897dBW;PdBm=PdBW+30=46.9897dBm;(2)f=900MHz、d=100m、Pr=Pt+Gr-L、Pt=46.9897dBm、Gr=0、L=10log(4*pi*d/波長)=35.767633dB、Pr=Pt+Gr-L=46.9897+0-35.7633=11.2264dBm;(3)d=10km、L=55.7633dB、Pr=-8.7736dBm;(4)同理,d=10km、Gr=2、Pr=-5.7736dBm。5.16信噪比的計算
Pr=-151dBW、T=1500K、R=2400bps、K=1.3803*10=-151dBW-10.338+228.6-31.7609=12.037dB。10.1蜂窩系統
可用帶寬B=845-825MHz=25MHz、每個信道帶寬Bc=30KHz、可用信道總數K=B/Bc=666
(1)如果區(qū)群復制16倍,則系統能支持的同時通信數量為:復制倍數×每個區(qū)群可用信道總數=16×666;(2)每個蜂窩小區(qū)能支持的同時通信的數量為:可用信道總數/復用因子,K/N,本題中N=4,7,12,19;
(3)設總用戶數為M,M=K×Ccluster,Ccluster為所需小區(qū)數量,Ncell=N×Ccluster為所需區(qū)群數量,已知區(qū)群數量后便可得知系統覆蓋面積;(4)可同時通信的話路數:M=K×Ncell/N=100×K/N。10.11GSM系統時隙
(1)GSM比特周期:Tb=1/R=1/170.833Kbps=3.7us;(2)幀時延等于GSM幀周期:Delay=0.577ms。11.2雨水損耗
(1)f=38GHz、d=12km、區(qū)域為H、時間可用率為99.99%,OTP=1-99.99%=0.01%,查表11.8得:R=32mm/hr、查表11.7得:對于水平極化波,a=0.38、b=0.939,
=0.0658dB/km;(2)若OTP=1-99%=1%、R=2、A=0.6710dB/km;(3)若OTP=1-99.9%=0.1%、A
-23
22J/K=-228.6dBW為玻爾茲曼常數、Eb/N0=S/KTR、(Eb/N0)dB=SdBW-10*logR+228.6dBW-10logT
=3.0414dB/km。所有衰減都要乘以距離。
擴展閱讀:移動通信期末考試重點知識點總結
電波傳播的基本特性
電波傳播的基本特性即移動信道的基本特性衰落特性移動通信信道
基站天線、移動用戶天線和兩付天線之間的傳播路徑衰落的原因
復雜的無線電波傳播環(huán)境無線電波傳播方式
直射、反射、繞射和散射以及它們的合成衰落的表現傳播損耗和彌散陰影衰落多徑衰落多普勒頻移
移動臺的被呼過程
以固定網PSTN呼叫移動用戶為例,固定網的用戶撥打移動用戶的電話號碼MSISDN
PSTN交換機分析MSISDN號碼,GMSC分析MSISDN號碼,HLR分析由GMSC發(fā)來的信息。HLR查詢當前為被呼移動用戶服務的MSC/VLR,由正在服務于被呼用戶的MSC/VLR得到呼叫的路由信息,MSC/VLR將呼叫的路由信息傳送給HLR,GMSC接收包含MSRN的路由信息尋呼過程
當網絡知道了被叫用戶所在的位置區(qū)后,,便在此位置區(qū)內啟動一個尋呼過程
將尋呼消息經基站通過尋呼信道PCH發(fā)送出去;位置區(qū)內某小區(qū)PCH上空閑的移動用戶接到尋呼信息,識別出IMSI碼,便發(fā)出尋呼響應消息給網絡。網絡接到尋呼響應后,為用戶分配一業(yè)務信道,建立始呼和被呼的連接,完成一次呼叫建立
例3-3某一移動電話系統,工作頻率為450MHz,基站天線高度為70m,移動臺天線高度為1.5m,在市區(qū)工作,傳播路徑為準平滑地形,通信距離為20km,求傳播路徑的衰耗中值。
解:(1)自由空間的傳播衰耗Lbs。
所以,準平滑地形市區(qū)衰耗中值為
(3)任意地形地物情況下的衰耗中值。根據已知條件可知因為KT=0;
所以LA=LT-KT=LT=155dB
例3-4若上題改為在郊區(qū)工作,傳播路徑是正斜坡,且θm=15mrad,其他條件不變,再求傳播路徑的衰耗中值。解根據已知條件,
所以地形地物修正因子KT為因此傳播路徑衰耗中值LA為
1、什么叫移動通信?
答:通信雙方至少有一方處在移動情況下(或臨時靜止)的相互信息傳輸和交換.2、移動通信的特點.
a移動通信必須利用無線電波進行信息傳輸b移動通信是在復雜的干擾環(huán)境中運行的c移動通信可以利用的頻譜資源非常有限
d移動通信系統的網絡結構多種多樣,網絡管理和控制必須有效e移動臺必須適合于在移動環(huán)境中使用
2.8與MSK相比,GMSK的功率譜為什么可以得到改善
答:GMSK是在MSK基本特性的基礎上,對MSK的帶外頻譜特性進行改進,使其衰減速度加快.GMSK信號就是通過在FM調制器前加入高斯低通濾波器(稱為預調制濾波器)而產生的,GMSK通過引入可控的碼間干擾(即部分響應波形)來達到平滑相位路徑的目的,它消除了MSK相位路徑在碼元轉換時刻的相位轉折點.GMSK信號在一碼元周期內的相位增量,不像MSK那樣固定為±π/2,而是隨著輸入序列的不同而不同.其功率譜密度反比于歸一化頻率(f-fc)Tb.隨著BbTb的減小,功率譜密度衰減加快.
4.1、分集技術如何分類?在移動通信中采用了哪幾種分集接收技術?
廣義上可以分為兩類:一類稱為“宏分集”;另一類稱為“微分集”.其中微分集又可以分為6類:
a空間分集b頻率分集c極化分集d場分量分集e角度分集f時間分集
接收端主要有三種分集合并方式:a選擇式合并b最大比值合并c等增益合并
5.16、什么叫中心激勵?什么叫頂點激勵?采用頂點激勵方式有什么好處?兩者在信道的配置上有何不同?
答:“中心激勵”就是在每個小區(qū)中,基站可設在小區(qū)的中央,用全向天線形成圓形覆蓋區(qū);“頂點激勵”就是將基站設計在每個小區(qū)六邊形的三個頂點上,每個基站采用三副120°扇形輻射的定向天線,分別覆蓋三個相鄰小區(qū)的各三分之一區(qū)域,每個小區(qū)由三副120°扇形天線共同覆蓋.頂點激勵的有點:可以減少系統的同道干擾,采用多副天線也消除了小區(qū)內障礙物的陰影區(qū).信道的配置:頂點激勵主要采用等頻距配置法,中心激勵主要采用分組配置.5.17、移動通信網的基本網絡結構包括哪些功能?答:基本網絡結構包括了:基站、交換機和移動臺.交換機的功能:交換機通常由交換網絡(或稱接續(xù)網絡)、接口和控制系統組成.交換網絡的作用是在控制系統的控制下,將任一輸入線與輸出線接通.接口單元把來自用戶線或中繼線的各種不同的輸入信令和消息轉成統一的機內信令,以便控制單元或交換網絡進行處理或接續(xù).控制系統主要負責話路的接續(xù)控制,另外還負責通信網絡的運行、管理和維護功能.移動通信網絡中使用的交換機通常稱為移動交換中心(MSC)它還負責移動性管理和無線資源管理(包括越區(qū)切換、漫游、用戶位置登記管理等).基站和移動臺的主要功能是呼叫和接收.
5.28、在越區(qū)切換時,采用什么信道分配方法可減少通信中斷概率?它與呼損率有何關系?答:a信道分配方法:在每個小區(qū)預留部分信道專門用于越區(qū)切換.b使可用的信道數減少,要增加呼損率.7.9、GSM采取了哪些抗干擾措施?答:采用自適應均衡抵抗多徑效應造成的時散現象,采用卷積編碼糾隨機干擾,采用交織編碼抗突發(fā)干擾,采用跳頻技術躲避干擾.7.11、GPRS系統在GSM系統的基礎上增加了哪些功能單元?基于電路交換的GSM網絡與基于分組交換的GPRS網絡傳輸用戶信息的過程有何不同?答:增加了SGSN(GPRS服務支持節(jié)點)和GGSN(GPRS網關支持節(jié)點)兩個主要單元.GPRS僅在實際傳送和接收時才使用無線資源,在一個小區(qū)內上百個用戶可以分享同一帶寬,多個用戶共享一條無線信道,多個用戶將數據分組打包在信道中傳送.在GSM中將每個人的信息以幀的形式傳輸.
8.6、為什么說CDMA蜂窩系統具有軟容量特性?這種特性有什么好處?答:CDMA蜂窩系統的全部用戶共享一個無線信道,用戶信號的區(qū)分只靠所用碼型的不同,因此當蜂窩系統的負荷滿載時,另外增加少數用戶只會引起話音質量的輕微下降(或者說信干比稍微降低),而不會出現阻塞現象.CDMA蜂窩系統的這種特征,使系統容量與用戶數之間存在一種“軟”的關系.好處:在業(yè)務高峰期間,可以稍微降低系統的誤碼性能,以適當的增多系統的用戶數目,即在短時間內提供稍多的可用信道數.在其他蜂窩通信系統中,當用戶過區(qū)切換而找不到可用頻道或時隙時,通信必然中斷,而CDMA蜂窩系統的軟容量特性可以避免發(fā)生類似現象.8.7、為什么說CDMA蜂窩系統具有軟切換功能?這種功能有何好處?答:CDMA蜂窩系統具有“軟切換”功能.即在過區(qū)切換的起始階段,由原小區(qū)的基站與新小區(qū)的基站同時為過區(qū)的移動臺服務,直到該移動臺與新基站之間建立起可靠的通信鏈路后,原基站才中斷它和該移動臺的聯系.好處CDMA蜂窩系統的軟切換功能既可以保證過區(qū)切換的可靠性(防止切換錯誤時反復要求切換),又可以使通信中的用戶不易察覺.9.16、TD-SCDMA的物理層與WCDMA的物理層有何異同點?答:TD-SCDMA系統的多址接入方案屬于DS-CDMA,碼片速率為1.28Mc/s,擴頻帶寬約為1.6MHz,采用TDD工作方式.WCDMA是一種直接序列擴頻碼分多址(DS-CDMA)系統.碼片速率為3.84Mc/s,中心頻率為200kHz的整數倍,采用雙工模式FDD或TDD工作方式.TD-SCDMA的傳輸信道與WCDMA的傳輸信道基本相同.
9、數字移動通信系統有哪些優(yōu)點?
答:頻譜利用率高、容量大,同時可以自動漫游和自動切換,通信質量好,加上其業(yè)務種類多、易于加密、抗干擾能力強、用戶設備小、成本低。
10、移動通信有哪些主要技術?答:主要技術有:話音編碼技術、調制技術、跳頻技術、交織技術、分集技術、天線等技術。
1、為什么要研究無線傳播?答:研究電波傳播有兩個原因:第一,預測覆蓋小區(qū)的信號場強;第二,它可計算鄰信道和同信道干擾。2、無線電波在空中有幾種傳播方式,各是什么?
答:無線電波從發(fā)射天線傳播到接收天線可通過多種方式:直達波、地波、對流層反射波。3、什么叫自由空間,自由空間傳播損耗如何定義?
答:自由空間:無任何衰減、無任何阻擋、無任何多徑的傳播空間。無線電波在自由空間傳播時,其單位面積中的能量會因為擴散而減少。這種減少稱為自由空間傳播損耗。自由空間傳播損耗LS=32.44+20lgf(MHz)+20lgd(km)dB
3、什么是分集接收?
答:即在若干支路上接收相互間相關性很小的載有同一消息的信號,然后通過合并技術再將各個支路的信號合并輸出,那么便可在接收終端上大大降低深衰落的概率
4、常用的分集接收技術有哪幾種?
答:由于衰落具有頻率時間和空間的選擇性,因此常用分集技術包括:空間分集、頻率分集、極化分集、場分量分集、角度分級、時間分集。
5、什么叫空間分集?
答:空間設立兩副接收天線,獨立接收同一信號。
6、什么叫時間分集?答:通過一定的時延來發(fā)送同一消息或在系統所能承受的時延范圍以內在不同時間內的各發(fā)送消息的一部分。
7、什么叫極化分集?
答:它是通過采用垂直電子天線垂直磁性天線和環(huán)狀天線來實現。8、什么是多徑衰落?答:空中傳播的無線電波由于會發(fā)生多徑傳播,使接收端收到的信號是多個信號的疊加的結果,使接收效果變壞變弱,這種由多徑傳播造成的衰落稱為多徑衰落。
11、慢衰落包括哪兩種衰落?
答:陰影衰落和氣象條件變化引起的衰落。12、傳播損耗的預測方法有哪幾種?答:預測傳播損耗有三種方法:
第一種純理論方法適用于分離的物體,如山和其他固體物體,但這種預測忽略了地球的不規(guī)則性。
第二種基于在各種環(huán)境的測量括不規(guī)則地形及人為障礙,尤其是在移動通信中普遍存在的較高的頻率和較低的移動天線。
第三種方法是結合上述兩種方法的改進模型基于測量和使用折射定律考慮山和其他障礙物的影響。
1、互調干擾是如何產生的?答:互調干擾是由傳輸信道中的非線性電路產生的,當多個強干擾信號進入接收機前端電路時,在器件的非線性作用下,干擾信號互相混頻后產生可落入接收機中頻頻帶內的互調產物而造成的干擾稱為互調干擾。1、什么是移動通信網?
答:是承接移動通信業(yè)務的網絡,主要完成移動用戶之間、移動用戶與固定用戶之間的信息交換。
2、什么叫服務區(qū)?
答:移動臺可獲得服務的區(qū)域,即PLMN、PSTN等網絡用戶無須知道MS實際位置而可與之通信的區(qū)域。
3、什么叫小區(qū)?
答:一個基站或該基站的一部分(扇形天線)所覆蓋的區(qū)域。
4、什么叫基站區(qū)?
答:由一個基站所有小區(qū)所覆蓋的區(qū)域。
5、什么叫區(qū)群?
答:由采用不同信道的若干小區(qū)組成的覆蓋區(qū)域。
6、什么叫頻率復用?
答:將相同的頻率在相隔一定距離的小區(qū)中重復使用。7、大區(qū)制移動通信系統特點。
答:在一個服務區(qū)域內只有一個或幾個基站;天線架設得高;發(fā)射機輸出功率大(200W);服務區(qū)內所有頻道都不能重復;覆蓋半徑大約為30km至50km。采用分集接收站11、小區(qū)的形狀為什么選擇正六邊形?
答:在服務面積一定的情況下,正六邊形小區(qū)的形狀最接近理想的圓形,用它覆蓋所需基站最少,也最經濟。正六邊形構成的網絡形同蜂窩,因此稱為蜂窩網
13、區(qū)群組成應滿足的兩個條件是什么?答:由采用不同信道的若干小區(qū)組成。區(qū)群附近若干小區(qū)不能用相同信道區(qū)群組成應滿足的兩個條件:
a.區(qū)群間可以相鄰,且無空隙、無重疊覆蓋b.保證各相鄰小區(qū)之間的距離相等。15、信道配置方式主要有哪兩種?答:分區(qū)分組配置法和等頻間距配置法
答:在無線頻道上,按時間分割為若干時隙,在規(guī)定的時間內,收發(fā)時隙,這種多址方式稱為時分多址;時隙劃分,時隙獨占,頻率共享
7、TDMA的特點。
答:以頻率復用為基礎的蜂窩結構,小區(qū)內以時隙區(qū)分用戶;每個時隙傳輸一路數字信號時隙動態(tài)配置依靠軟件;系統需要嚴格的系統定時同步,但對功控要求不嚴格;系統是時隙受限和干擾受限。8、TDMA方式特點答:每載波多路突發(fā)脈沖序列傳輸共用設備成本低移動臺較復雜
傳輸開銷大
9、什么是碼分多址。
答:以擴頻信號為基礎,利用不同的碼型實現不同用戶的信息傳輸。采用直接序列擴頻技術所對應的多址方式為直擴碼分多址(DS-CDMA);诖a型結構分割信道,頻率、時間共享。10、碼分多址特點。
答:每個基站只需一個射頻系統;小區(qū)內以CDMA建立信道連接;每個碼傳輸一路數字信號;各用戶共享頻率和時間是一個噪聲受限系統;需要相當嚴格的功率控制;語音激活技術可擴大系統容量。
11、什么是多信道共用?
答:指在網內的大量用戶共享若干無線信道。12、什么叫流入話務量?答:
13、什么叫完成話務量?
14、什么叫呼損率?
答:單位時間內呼叫成功的次數占所有試呼的次數比例。呼損率也稱通信網的服務等級。呼損率越小,成功呼叫的概率越大,服務等級越高。1、簡述交織的基本原理。
答:概括地說,交織就是把碼字的b個比特分散到n個幀中,以改變比特間的鄰近關系,因此n值越大,傳輸特性越好,但傳輸時延也越大,所以在實際使用中必須作折衷考慮。
3、什么是跳頻?
答:簡單來說跳頻就是在傳送信息時不斷的改變無線電波的頻率。
4、跳頻目的。
答:用在GSM上,主要用來解決容量以及兩個影響通話質量的問題。
5、跳頻為什么可以增加系統的容量?
答:蜂窩系統使用頻率復用技術,以有限的頻帶獲得更多的容量,但頻率復用過于緊密會使同頻和鄰頻干擾增加,降低系統質量,因為跳頻對干擾的特性,跳頻系統可以使用更緊密的頻率復用方式,這樣就增大了系統的容量。
1、CDMA概念。
答:所謂CDMA,即在發(fā)送端使用各不相同的、相互(準)正交的偽隨機地址碼調制其所發(fā)送的信號;在收端則采用同樣的偽隨機地址碼從混合信號中解調檢測出相應的信號。2、擴頻通信概念。
答:CDMA傳輸系統中采用了擴頻技術,即是將原始信號的帶寬變換為比原始帶寬寬的多的傳輸信號,以來達到提高通信系統的抗干擾目的。3、IS95-CDMA特點。
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