移动通信系统概论期末简答题

移动通信系统概论期末
简答题
1）简述蜂窝网的概念以及刻画蜂窝网性能的关键指标。

答：1.蜂窝网络或移动网络(Cellular network)是一种移动通信硬件架构，把移动电话的服务区分为一个个正六边形的子区，每个小区设一个基站，形成了形状酷似“蜂窝”的结构，因而把这种移动通信方式称为蜂窝移动通信方式。

蜂窝网络又可分为模拟蜂窝网络和数字蜂窝网络，主要区别于传输信息的方式。

2.在分析蜂窝系统的性能时，非常重要的就是精确的建立无线传播对接收信号的影响模型，因为这些影响通常是系统性能恶化的主要原因。

接收信号的统计特性主要涉及到两个重要的传播效应：小尺度衰落以及阴影衰落。

其中小尺度衰落是由局部区域的多径造成的，而阴影是由诸如树木、建筑物等因素引起本地平均信号的随机衰减造成的。

测量表明，无线通信系统的本地平均电平可以用对数正态随机变量精
确的建模，当用分贝表示时，服从正态分布。

由面积均值和标准差来刻画。

面积均值是发射机或接收机分隔距离、发射机功率级、天线增益的函数，而阴影的标准差取决于物理环境。

尽管在某些情况下，有用信号和干扰信号的阴影是性能变差的主要原因，但在一般的系统设计和仿真中，必须同时考虑小尺度衰落的影响。

然而由于抵消小尺度衰落影响的技术的广泛应用，如空间分集、扩频、编码和交织、技术等，
我们可以认为接收信号主要取决于大尺度阴影影响。

为了简单起见，假设平均掉了小尺度的影响，因此仅考虑阴影和路径损耗。

2）试画图说明通信系统中发送机到接收机的链路，然后简单介绍该链路中各个功能模块的作用。

答：
通信链路（link）属于系统的哪一部分？链路不仅指发射机与接收机之间的信道或者区域，还包括整个通信路径：从信源开始，通过所有的编码和调制过程，经由发射机和信道，直到包含所有信号处理功能的接收机，最后结束于信宿。

下面介绍链路分析的定义，并解释链路分析在通信系统设计中的作用。

链路分析及其结果即是链路预算（link budget ),包括对接收端获得的有用信号功率、干扰噪声功率
的计算和表格化。

链路预算权衡了增益和损耗，概括了发送接收资源、噪声源和信号衰减的详细分配比例，及其对整个链路过程的影响。

一些预算参数是统计性的（比如信号衰落容许值）。

链路预算是一种评价通信系统差错性能的评估（estimation）技术。

差错概率与Eb/No的关系曲线具有“像瀑布一样”的形状。

对于高斯噪声信道的各种调制方式而言，其Eb/No与差错概率相关联。

一旦选定调制方式，给定的差错概率对应着曲线图上的某一点。

换言之，要求的差错性能规定了满足性能要求的接收机所要达到的Eb/No值。

链路分析的主要目的是确定图3.6的实际（actual）系统工作点，并验证该点的差错概率小于或者等于系统的要求。

在通信系统设计时使用的许多说明、分析和制表中，链路预算是一个重要的基本工具，它为系统工程师提供对系统的整体了解。

通过链路预算，人们可以知道整个系统的设计和性能。

例如，链路余量说明系统能充裕地满足需求，还是刚好或根本不能满足需求。

链路分析可以反映系统是否存在硬件限制，以及是否能在链路的其他部分弥补该限制。

链路预算经常作为分析系统权衡、配置变化以及系统细微变化和相关性的参考依据，并且，若将其与其他建模技术结合将有助于预测设备的重量和大小、主要功率要求、技术风险以及系统成本。

链路预算对系统工程师来说至关重要，它代表了系统性能优化的“底线”。

、
3）如何在GSM系统中实现移动台到移动台的电话呼叫？
（可以画图辅助说明）
答：MS主叫
若一MS处于激活且空闲状态，客户A 要建立一个呼叫，他只要拨被叫B 客户号码，再按"发送"键，MS便开始启动程序。

首先，MS通过随机接入控制信道（RACH)向网路发第一条消息，既接入请求消息，MSC会分配它一专用信道，查看A客户的类别并标注此客户忙。

若网路容许此MS接入网路，则MSC发证实接入请求消息。

接着，MS发呼叫建立消息及B 客户号码，MSC根据此号码将主叫与被叫所在MSC连通，并将被叫号码送至被叫所在MSC（B客户为移动客户时）或送入固定网（PSTN)转界交换机（B客户为固定客户时）中进行分析。

一旦通往B客户的链路准备好，网路便向MS发呼叫建立证实，并给它分配专用业务信道TCH。

至此，呼叫建立过程基本完成，MS等待B客户的证实信号。

MS被叫
若MS作被叫，以PSTN的固定客户A呼叫GSM的移动客户B的呼叫建立过程, 如图8－13所示。

B客户号码为
139HlH2H3ABCD。

图8－13 GSM系统呼叫移动客户时接续示意图A客户(如北京固定网某客户)拨打B客户(如上海数移动某客户)，拨MSISDN(0139HlH2H3ABCD)号码。

本地交换机根据A客户所拨B客户号码中国内目的地代码(139)可以与GSM网的GMSC(GSM网入口交换机)间建立链路，并将B客户MSISDN号码传送给GMSC。

GMSC分析此
号码，根据HlH2H3ABCD，应用查询功能向B客户的HLR发MSISDN号码，询问B客户漫游号码(MSRN)。

HLR将B客户MSISDN号码转换为客户识别码(IMSI)，查询B 客户目前所在的业务区MSC(如他已漫游到广州)，向该区VLR 发被叫的IMSI，请求VLR分配给被叫客户一个漫游号码MSRN，VLR 把分配给被叫客户的MSRN号码回送给HLR，由HLR发送给GMSC。

GMSC有了MSRN，就可以把入局呼叫接到B客户所在的MSC(北京-广州)。

GMSC与MSC的连接可以是直达链路，也可由汇接局转接。

VLR查出被叫客户的位置区识别码(LAI)之后，MSC将寻呼消息发送给位置区内所有的BTS，由这些BTS通过无线路径上的寻呼信道(PCH)发送寻呼消息，在整个位置区覆盖范围内进行广播寻呼。

守候的空闲MS接收到此寻呼消息，识别出其IMSI码后，发送应答
响应。

释放
GSM系统使用的呼叫释放方法与其它通信网使用的呼叫释
放方法基本相同，通信的双方都可以随时终止通信。

在GSM实施第一阶段的规范中，对释放过程可以简化成只用两条消息，如释放由移动台发起，客户按"结束(END)"键发"拆除" 消息，MSC收到后就发送"释放"消息。

若是网路端( 如PSTN)发起的释放过程，MSC收到"释放"消息就向移动台发出"拆线"消息。

在GSM实施的第一阶段，客户从拆线到释放这段时间内不再交换信令数据，于是释放过程可以简化成只用两条消息。

用三条消息这种更复杂的释放过程只是用于将来在客户拆线到释放这段时间交换必要的信令。

如果是一次ISDN的通信，MSC在ISUP上送出"释放"消息，通知对方通信终止，端到端的连接到此结束。

但至此呼叫并末完全释放，MSC到移动台的本地链路仍然保持还需执行一些辅助任务，例如向移动台发送收费指示等。

当MSC认为没有理由再保持与移动台之间的链路时，就向移动台送"拆除"消息，移动台返回"释放完成"消息，这时所有低层链路才释放，移动台回到空闲状态。

4）试简要概述GSM系统中有哪些安全措施？
答：GSM网络的安全体系结构
通过个人化的SIM卡和PIN码实现对SIM卡的访问控制。

通过网络对用户的身份认证和会话密钥来防止非授权接入。

无线链路的加密，如移动台和基站间通信的加密
在无线链路上隐藏用户的身份，如使用临时识别号（TMSI）来代替用户身份识别号（IMSI）
GSM系统的加密
A5算法是一个序列密码算法，通过产生密钥流与明文异或
来产生密文。

在通信的另一端，通过采取同样的方式与密文异或，得到明文
GSM系统的会话密钥生成
在MS端，Kc的计算在SIM卡中进行；在固定网络端，Kc
的计算在AuC中进行。

Kc将一直被存放在SIM卡和AuC中
直到下一次认证产生的新认证结果代替原来的会话密钥。

5）简述未来移动通信系统演进趋势，并谈谈你的理解或设想。

答：我对5G的理解和看法：
5G，通俗的讲就是第五代移动通信技术，与2G到4G呈现
出的跨越式发展不同，5G并不是一种独立的，全新的无线
接入技术，而是对现有的无线接入技术的演进，以及一些新增的补充性无线接入技术集成后解决方案的总称。

对普通用户来说，5G网络带来的最直观的冲击式网速的巨
大提升。

当前，4G/LTE网络的峰值传输速率可达到每秒100M，而5G理论值将达到每秒10G。

这意味着，在5G网络环境中，
下载一部高清电影，几乎就是一眨眼的工夫。

除了高速传输外，通信专家表示，5G将实现更节能，更全覆盖，同时5G网络将以用户体验为研究核心，驱动信息消费增长。