移动通信课后作业

1. 表6 - 1 所列的各种模拟蜂窝系统的主要区别有哪些? 各种系统之间能否实现漫游?

答：首先，各个模拟蜂窝系统的基站/移动台发射频率不同，所有的系统都是基站发射频率高于移动台发射频率。频道间隔各个系统也不相同，NMT-900频道间隔是12.5KHz，AMPS 频道间隔是30KHz，其余系统均是25KHz。移动台和基本发射频率间隔除NMT-450是10MHz，NTT系统是50MHz，其余系统均是45MHz。基站和移动台发射功率各个系统也不相同，小区半径也不相同，并且变化范围很大，普遍在0.5-20/2-20/1-40km。各个系统的区群设置普遍是7/12，NMT-900和NTT系统的区群设置是9/12。话音调制各个系统均采用FM调制，但频偏有所不同。信令调制方式存在差异，除北欧的系统采用FFSK方式，其他系统均采用FSK 方式。各个系统的信令速率差异较大，信令速度最慢的是日本的NTT系统仅为0.3Kb/s，最快的为AMPS系统，信令速率为10Kb/s。纠错编码均采用卷积码，但各个系统纠错编码参数不同。基于上述分析，因为各个系统的发射频率不同，话音调制方式也不相同，信令编码的调制方式也不相同，各个系统的差异较多，它们互不兼容，因此移动用户无法在各种系统之间实现漫游。

2. 某手机的灵敏度为-110 dBm, 若接收机输入阻抗为50 Ω，试求出相应的以电压表示的灵敏度。

答：-110dBm=(-110-30)dB=-140Db

-140=10log(U2/50) U=0.71uV

手机的电压灵敏度为0.71uV。

3. 蜂窝系统中有哪些信道类型，各有何特点? 在话音信道中传输哪些控制信令?

答：蜂窝系统中有无线信道和有线信道，这两种信道中都有话音信道和控制信道。话音信道用于传送话音，控制信道专用于传送控制信令。控制信道是为建立话音信道服务的，所以控制信道也称为建立信道。话音信道中传输的控制信令有SAT监测音信号和ST信令音信号，SAT是在前向和反向话音信道上传输的，ST是在反向话音信道上传输的。

4. 2-M:根据表7-6的GSM容量计算方法，计算D-AMPS和PDC系统的容量（答案已知，给出完整详细计算过程）？GSM系统的容量低于D-AMPS和PDC系统的容量，分析其原因何在?

答：首先给出信道数与流入话务量之间的关系表格

总频段25MHz，频道带宽30KHz，每频道信道数为3，

频道总数M= 25000/30*3=2500

按照区群数7计算，ch/cell=2500/7=357

每个小区又分为三个扇区，每个扇区的信道数=2500/7/3=119

根据上表，可知每个扇区的爱尔兰为106.44，可知Erl/cell=106.44*3=319.32

每个小区面积2.6km2，因此Erl/km2=122.8

总频段25MHz，频道带宽30KHz，每频道信道数为3，

频道总数M= 25000/30*3=2500

按照区群数4计算，ch/cell=2500/4=625

每个小区又分为三个扇区，每个扇区的信道数=2500/4/3=208

根据上表，可知每个扇区的爱尔兰为194.09，可知Erl/cell=194.09*3=582.27

每个小区面积2.6km2，因此Erl/km2=223.95

PDC容量计算过程：

总频段25MHz，频道带宽25KHz，每频道信道数为3，

频道总数M= 25000/25*3=3000

按照区群数7计算，ch/cell=3000/7=428.57

每个小区又分为三个扇区，每个扇区的信道数=3000/7/3=142.86

根据上表，可知每个扇区的爱尔兰为129.93，可知Erl/cell=129.93*3=389.79

每个小区面积2.6km2，因此Erl/km2=149.92

总频段25MHz，频道带宽25KHz，每频道信道数为3，

频道总数M= 25000/30*3=3000

按照区群数4计算，ch/cell=3000/4=750

每个小区又分为三个扇区，每个扇区的信道数=3000/4/3=250

根据上表，可知每个扇区的爱尔兰为235.83，可知Erl/cell=235.83*3=707.49

每个小区面积2.6km2，因此Erl/km2=272.11

5. 根据图7-13回答下列问题：

(1) 尾比特和保护期的作用是什么?

(2) 训练比特的作用是什么? 从图中可以看出训练比特大约放在帧中间位置，请说出这样安排的优点。如果把训练比特放在帧开始或结尾会有什么影响?

答：尾比特用于设置起始时间和结束时间。因为在无线信道上进行突发传输时，起始时载波电平必须从最低值迅速上升到额定值；突发脉冲序列结束时，载波电平又必须从额定值迅速下降到最低值。在时隙的前后设置尾比特时间，允许载波功率在此时间内上升和下降到规定的数值。保护期是为了防止不同移动台按时隙突发的信号因传播时延不同而在基站中发生前后交叠现象。

训练比特的作用是用于训练接收端的自适应均衡器，以消除多赢效应产生的码间干扰。放在中间的原因在于考虑到信道会快速发生变化，这样做可以使前后两部分信息比特和训练序列所受信道变化的影响不会太大.

6. 假设半速率话音编码器每20 ms产生80 bit，其中一半为1类比特，另一半为2类比特。假设进行半速率信道编码，信道编码器的输出速率将是多少?

答：1类比特位40bit，加上3个奇偶校验和4个尾比特总计47bit。然后再经过码率为1/2的卷积编码，输出即为94bit。这样总计即为94+40=134bit。信道编码之后的速率即为134bit/20ms=6700bit/s=6.74kbit/s。

7. 说明CDMA蜂窝系统能比TDMA蜂窝系统获得更大通信容量的原因和条件。

答：主要的原因在于两个系统采用了不同的多址方式。CDMA系统的容量公式如（8-14）所示，容量直接与信噪比成反比，如果能够降低信噪比就能直接在通信容量上等幅度获益。TDMA系统的容量公式如（7-10）所示，容量与根号下信噪比成反比，虽然容量也能够因降低信噪比要求而获益，但远没有CDMA系统那样明显。因此，只要两个系统的频带宽度一样，小区设置一样，小区激励一样，频道带宽一样，CDMA系统都能获得比TDMA系统更大的通信容量。

8. 什么叫开环功率控制? 什么叫闭环功率控制?

答：开环和闭环功率控制是CDMA系统为克服远近效应而采取的功率控制方案。以反向信道为例，开环控制是移动台接收并测量基站发来的信号强度，并估计正向传播损耗，然后更具这种估计来调节移动台的反向发射功率。这种方法简单直接，速度快并节省开销。但存在的问题是正向信道特性并不代表反向信道特性，所以开环控制对反向信道特性不敏感，控制不可靠。闭环控制是通过基站测量反向信道的信号强度，然后基站向移动台发送功控指令，移动台据此调整反向发射功率。

9. IS-95 CDMA蜂窝系统的优点和缺点有哪些?

答：IS-95 CDMA系统最主要的优点是采用了更有效的多址方式，能够充分发挥话音激活、小区激励等技术的优势，提高通信系统的容量。另外，CDMA系统采用码分多址，更有利于提高系统的安全保密。第三，因为系统的多址方式，CDMA具有软容量特性，在信道满负荷时，任然能适当扩展系统容量。主要缺点也是多址方式，因为所有的用户信号都存于相同的频段或相同的时空，容易造成干扰，因此CDMA系统也被称为自干扰系统。因此，CDMA系统受到远近效应问题困扰，所幸可以通过功控技术得到较好的解决。

第4次作业评分标准：五道简答题（1,5,7,8,9）每题13分，第6题15分，第4题计算20分，共计100分；未于截止时间交作业者，得零分；每少做一题扣相应分；计算题如有少量差错，酌情扣5-7分；接近一半错误者，扣8-10分。简答题按照知识点给分，只答个别关键词，无内容组织者，扣6-8分。

2013-11-22