《通信概论》习题及答案

《通信概论》习题及答案目录项目一习题答案 2任务1习题 2任务2习题 2任务3习题 3任务4习题 3任务5习题 4项目二习题答案 5任务1习题 5任务2习题 5任务3习题 6项目三习题答案 7任务1习题 7任务2习题 7任务3习题 7项目四习题答案 8任务1习题 8任务2习题 8任务3习题 9项目五习题答案 10任务1习题 10任务2习题 10任务3习题 11任务4习题 11任务5习题 11项目一习题答案任务1习题1.3G为什么被称为无线通信发展过程中的过渡技术？因为第三代移动通信系统仍是基于地面标准不一的区域性通信系统，尽管其传输速率在成熟的WCDMA标准下，静止时理论值为7.2Mb／s，而实际在商用网络中由资源及无线环境种种限止远远达不到该值。仍无法满足诸多多媒体通信的要求，支持不了对速率要求较高的通信。对动态范围的多速率业务提供不足。而且商用的三大标准空中接口所支持的核心网未能有统一的标准，难以提供具有多种QoS及性能的多速率业务。不能真正实现不同频段的不同业务环境间的无缝漫游。对于采用不同频段的相异业务环境，需要移动终端配置有相关不同的软、硬件模块，且3G移动终端并不能实现这业务环境的不同配置。正是3G系统存在这些局限性，所以各种公司和机构早就着手了LTE的研究。2.试论述5G技术相比于4G技术的优点以及发展5G技术的必要性。（1）5G技术相比于4G技术的优点:①5G带宽更大、低时延。②5G网络基站密度大,能够实现5G低成本快速布网。③5G带来万物互联时代,5G将实现人与物、物与物的连接，也就是家庭、办公室、城市里的物体都将实现连接，走向智慧和智能。（2）5G技术的必要性：4G改变生活，5G改变社会。5G将开启数字经济的新篇章，推动经济社会全方位变革，为产业转型升级和经济高质量发展注入强大动力。具体体现在4个方面：①社会信息流动的主动脉。5G更快速、更可靠、更海量服务的能力将极大促进人与人、人与物、物与物的连接互通，推动人流、物流、资金流、信息流的统筹利用、合理分配和高效协同，有效提高全要素生产率。②产业转型升级的加速器。5G等新型信息技术与实体经济深度融合，将促进智能连接、云网融合贯穿到各行各业生产环节，加速数字化、网络化、智能化转型，充分释放数字对经济发展的放大、叠加、倍增作用。③构建智慧社会的新基石。5G将更好发挥信息通信技术的乘数效应，进一步扩大创新空间，激发创新活力，助力构建集传输、计算、感知于一体的新型智能基础设施，支撑对社会信息的多维度采集、海量分析和实时处理。④组织形态重塑的催化剂。5G应用的泛在、及时、准确等信息交互特性，可以大幅降低评价、决策、监督等交易成本，必将深刻影响社会的组织模式，带动组织形态、流程、机制发生深刻变化。任务2习题1.举例说明，影响手机信号的因素有哪些？（1）环境因素。如果遇到下雨天气,由于空气中水的密度变大,信号的穿透力会变弱,所以手机信号会变弱。（2）特殊建筑物，信号是直线传播的,当你在地下停车场、地下室、电梯等地方时,信号遇到障碍物，无法有效的绕射，造成信号不好。（3）人员密集，其实人多人少并不会影响信号的好坏，只是会通话不宜接通，通话质量变得不好，这是因为使用手机的人多，占用的信道也就相对较多，甚至造成信道拥塞最终导致感知不好。（4）信号盲区。在偏远的地区,比如农村、大山或者树林等,因为运营商并没有在这些区域建设基站等通讯设施，造成信号盲区。（5）电磁干扰。手机信号是通过电磁波来传播的,像信号屏蔽器、伪基站、黑广播等,都会对手机信号造成干扰。2.离散信号和数字信号有什么区别？离散信号：离散时间信号在时间上是不连续的序列，并是离散时间变量的函数。数字信号：指自变量是离散的、因变量也是离散的信号。数字信号是离散信号，而离散信号不一定是数字信号。因为；离散信号没有经过量化，它的取值可以是无穷多种取值。只有经过量化，变成有限多个取值，才是数字信号。例如：二进制数字信号，只有两种取值。3.如何对连续信号采样才能保证还原的时候不失真？如果一个信号是带限的（它的傅里叶变换在某一有限频带范围以外均为零），如果采样的样本足够密的话（采样频率大于信号带宽的两倍），那么就可以无失真地还原信号。也可认为，在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max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，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍；采样定理又称奈奎斯特定理。任务3习题1.多址和复用有何异同？（1）通信要做的工作也很容易理解，就是让多个信息源发出的信号在同一物理或者逻辑信道上不要发生冲突，和平共处，共同分享信道资源，并安全到达目的地；（2）多址的“址”在移动通信中是指用户临时占用的信道，多址就是要给用户动态分配一种地址资源——信道，当然这种分配只是临时的；（3）多址和复用的区别还在于，多址技术是要根据不同的“址”来区分用户；复用是要给用户一个很好的利用资源的方式。一句话“复用针对资源，多址针对用户”另外，多址需要用复用来实现。2.多址技术有哪些？多址技术分为：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）、空分多址（SDMA）、正交频分多址（OFDMA）等3.蜂窝移动通信技术的好处有哪些？蜂窝的好处：增加用户、降低发射机功率、避免同频干扰。任务4习题1.调制无线信号载波的意义？载波是用来“携带”消息的信号，载波或者载频（载波频率）是一个物理概念，其实就是一个特定频率的无线电波，单位Hz，一般为正弦波。在无线通信技术上我们使用载波传递信息，将数字信号调制到一个高频载波上然后再在空中发射和接收。使用载波是为了便于通信。2.调制的目的是什么？简述调制和解调的概念。（1）调制的目的：①和信道匹配：由于无线信道为大气层，致使音频信号传输急剧衰减②与天线尺寸匹配：电磁信号的¼波长③频分复用：一路语音64KHz（2）调制:将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制信号(已调信号或频带信号)；简而言之，将基带信号转变为频带信号；实现频谱的搬移。在发射端将调制信号从低频端搬移到高频端,便于天线发送或实现不同信号源,不同系统的频分复用。（3）解调：是在接收端将收到的数字频带信号还原成数字基带信号，通俗的讲解调是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。3.数字调制的方式有哪些？数字信号传输时有三种基本的调制方式：幅度幅移键控(ASK)、频率频移键控(FSK)和相位相移键控(PSK)。任务5习题1.为什么要信道编码？信道编码和信源编码的主要差别是什么？信源编码的作用一是将模拟信号转化为数字信号，二是对数据进行压缩；信道编码则是通过添加一定的校验位，来提高码自身的纠错能力的手段。信源编码是完成A/D转换。信道编码是将信源编码器输出的机内码转换成适合于在信道上传输的线路码，完成码型变换。不同之处在于信源编码目标是以尽可能少的符号表达尽可能多的信息，这样能最大程度利用信源发出的每一个信号；而信道编码目标是使传输的信道尽可能可靠。所以会在信源编码的基础上增加冗余和校验信息。2.信道编码从功能上分几类，并举例说明。信道编码从功能上分为3类：仅具有发现差错功能的检错码，如循环冗余校验码、自动请求重传ARQ等；具有自动纠正差错功能的纠错码，如Turbo码；既能检错又能纠错功能的信道编码，最典型的是混合ARQ。项目二习题答案任务1习题简述GSM移动通信系统的组成部分及功能。GSM移动通信系统主要由网络子系统（NSS）、基站子系统（BSS）、操作维护子系统（OSS）和移动台（MS）四大子系统组成。基站子系统功能：在整个移动网络中基站主要起中继作用，在移动台（MS）和网络子系统（NSS）之间提供和管理传输通路，包括了无线接口管理。网络子系统功能：主要完成交换功能、用户数据与移动性管理以及安全性管理所需的数据库功能等。操作维护子系统功能：完成包括移动用户管理,移动设备管理以及网路操作和维护移动用户管理。移动台功能：用户端终止无线信道。绘制GSM系统的网络架构。3.网络子系统包含的功能实体主要有哪些。网络子系统包含的功能实体主要由移动业务交换中心（MSC）、访问位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、设备识别寄存器（EIR）以及鉴权中心（AUC）等功能实体构成。4.基站系统包含哪些功能实体，他们的作用各是什么。BSS主要包含基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）两部分。基站控制器是为基站收发信台和操作维护中心之间交换信息提供接口，实现无线系统到交换系统的集线功能、无线资源管理功能以及其它与无线相关的控制功能。基站收发信台主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密以及跳频等功能。对移动台和基站进行功率控制。任务2习题GSM系统中的主要接口有哪些？GSM系统从MSC至MS有3大主要接口即A接口、Abis接口和Um接口。绘图说明GSM系统的各功能实体之间的接口信息。GSM系统中的协议分为哪几个层?最底层称为物理层或传输层;第二层被称为链路层;第三层被称为网络层，第三层以上被称为应用层，其每一层都有各自的协议规约。任务3习题绘图说明GSM系统仿真软件的配置流程。（1）BCS设备配置流程：BSC机架配置->机框及主要单板配置->A接口配置配置站点（2）BTS设备配置流程：基站配置->配置小区（3）同步及模拟通话:数据同步->模拟手机通话描述仿真模拟手机通话操作的过程。数据同步：（1）合法化检查（2）整表同步（3）增量同步进行了数据同步之后，无线侧设备就开始工作了。（1）找到虚拟桌面上的模拟手机图标（2）双击进入模拟手机界面（3）打开手机的通讯录，选择一个号码呼叫（4）点击呼叫按钮，进行呼叫仿真软件配置管理的内容主要包括什么。配置子网、管理单元、全局资源、物理设备、局向配置、服务小区、动态数据管理、软件版本管理等。BSC设备配置主要包括哪几项配置。BSC机架配置；机框及主要单板配置；A接口配置

项目三习题答案任务1习题3G发展的驱动力是什么？人类对高比特率的数据业务和多媒体的应用需求已经不断增加，如web浏览、音乐、图像、可视电话等，这些都急需提高带宽也是3G发展的驱动力。与GSM相比，3G在架构上有什么异同？伴随技术的发展，3G网络架构中空中接口也随之改变。之前网络结构中的Um空中接口换成了Uu接口，而接入网与核心网接口也换成了Iu口；然后，在接入网方面，不再包含BTS和BSC，取而代之的是基站NodeB与无线网络控制器RNC，功能方面与之前保持一致，在核心网方面基本与原有网络共用，无太大区别。3.3G与2G共有核心网，这是为哪般？3G与2G共有核心网能够实现网络的平滑过渡，保护已有投资，在第三代移动通信系统应用初期实现全球漫游。任务2习题3G关键技术有哪些？扩频技术，Rake接收，多址技术，多用户检测，软件无线电，智能天线，HSDPA。在3G中，功率控制的频率为什么要远远高于GSM？提供足够大的系统容量，其主要受限制于系统所受干扰，降低干扰可以直接增加系统的通信容量。由于对CDMA系统采用同时同频载波，控制各移动台的功率就是实现最大容量的关键，可以通过功率控制技术将移动台之间的干扰减到最小，实现信道的最大容量。3.RAKE接收机是基于什么分集技术？多径分集技术任务3习题RNC公共资源配置是整个配置管理的基础，都包念哪些配置操作？公共资源配置主要包括子网配置、管理网元配置、RNC配置集、RNC全局资源配置。RNC设备开局仿真的流程是什么？（1）RNC公共资源配置(子网配置-->管理网元配置-->配置集—>RNC全局资源)（2）局向配置（IUCS局向配置-->IUPS局向配置-->快速创建IUB局向配置）EMU单板和IIA单板配置操作一样吗？不一样。在EMU单板上，需要［子卡维护］，在IIA单板上需要［E1线缆维护］或者［STM-1线缆维护］，用户根据实际情况，选择配置。简述NodeB数据配置内容与命令。配置资源树：server→子网用户标识→管理网元用户标识→配置集标识→RNC全局资源标识→局向配置→创建→IUB局向配置基本信息、AAL2通道信息、OMCB通道、宽带信令链路信息。具体参数命令见3.3.1中的图示。项目四习题答案任务1习题简述EPC的功能，包括哪些网元？答案：EPC（EvolvedPacketCore），负责核心网部分，主要包括MME、S-GW和P-GW等网元，通过MME、S-GW和P-SW等控制面节点和用户面节点完成NAS信令处理和安全管理、空闲的移动性管理、EPS承载控制以及移动锚点功能、UE的IP地址分配、分组过滤等功能。简述E-UTRAN的功能，包括哪些网元？答案：E-UTRAN提供空中接口功能（包含物理层、MAC、RLC、PDCP、RRC功能）、以及小区间的RRM功能、RB控制、连接的移动性控制、无线资源的调度、对eNB的测量配置、对空口接入的接纳控制等。任务2习题1.简述OFDM技术实现路线。答案：将高速数据信号通过串并转换成并行的低速子数据流，通过快速傅立叶反变换（IFFT）调制成若干正交的子载波进行传输，因为这些子载波相互正交，在频域上可以叠加，此外结合分集，空时编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高系统性能。2.简述SU-MIMO和MU-MIMO的区别。答案：LTE系统一般在下行采用SU-MIMO，上行采用MU-MIMO下行多天线技术。单用户MIMO（SU-MIMO）是将一个或多个数据流（称为层）从一个发送阵列发送到单个用户的能力。SU-MIMO从而可以增加该用户的吞吐量并增加网络的容量。可以支持的层数（称为等级）取决于无线电信道。为了区分DL层，UE需要至少具有与层数一样多的接收器天线。SU-MIMO可以通过在相同方向上以不同极化发送不同的层来实现。SU-MIMO也可以在多径环境中实现，在多径环境中，通过在不同的传播路径上发送不同的层，可以在AAS（有源天线系统）和UE之间存在许多强度相似的无线电传播路径。任务3习题1.画出LTE的网络架构图。2.MCC\MNC分别代表什么含义以及中国的MCC是多少？MCC是移动国家码，MNC是运营商的移动网号。中国MCC是460项目五习题答案任务1习题5G无线网络规划的重点是什么？5G无线网络规划的重点是移动通信的需求预测、链路预算分析结果、社会与经济效益三个方面。5G网络典型覆盖场景有哪些？5G典型覆盖场景包括：室外广域覆盖、室内热点覆盖、低功耗数据采集、低时延物联网控制。5G无线网络架构设计原则是什么？5G无线网络架构设计原则是高度的智能性，网元和架构配置的灵活性和建设和运维成本的高效性。ITU为5G定义的三种典型应用场景及特点？ITU为5G定义了eMBB（增强移动宽带）、mMTC（大连接物联网）、URLLC（低时延高可靠）三大应用场景。eMBB典型应用包括超高清视频、虚拟现实、增强现实等。这类场景首先对带宽要求极高，关键的性能指标包括100Mbps用户体验速率（热点场景可达1Gbps）、数十Gbps峰值速率、每平方公里数十Tbps的流量密度、每小时500km以上的移动性等。其次，涉及到交互类操作的应用还对时延敏感，例如虚拟现实沉浸体验对时延要求在十毫秒量级。mMTC典型应用包括智慧城市、智能家居等。这类应用对连接密度要求较高，同时呈现行业多样性和差异化。智慧城市中的抄表应用要求终端低成本低功耗，网络支持海量连接的小数据包；视频监控不仅部署密度高，还要求终端和网络支持高速率；智能家居业务对时延要求相对不敏感，但终端可能需要适应高温、低温、震动、高速旋转等不同家具电器工作环境的变化。URLLC典型应用包括工业控制、无人机控制、智能驾驶控制等。这类场景聚焦对时延极其敏感的业务，高可靠性也是其基本要求。自动驾驶实时监测等要求毫秒级的时延，汽车生产、工业机器设备加工制造时延要求为十毫秒级，可用性要求接近100%。任务2习题1.5G新型无线技术的特点有哪些？高速率、低时延和丰富的物联网应用。2.5G大规模MIMO应用场景有哪些？5G大规模MIMO主要应用场景有城区覆盖、无线回传、郊区覆盖、局部热点。3.5G毫米波频段范围是多少？5G毫米波频段范围是30~300GHz。4.5G频谱共享优点是什么？5G频谱共享可将5G扩展到多个维度，实现更大容量、使用更多频谱、支持新的部署场景。这不仅将使拥有授权频谱的移动运营商受益，而且会为没有授权频谱的厂商创造机会，如有线运营商、企业和物联网垂直行业，使他们能够充分利用5GNR技术。任务3习题1.5G设备到设备技术的含义。这是一种基于蜂窝系统的近距离数据直接传输技术。设备到设备通信会话的数据直接在终端之间进行传输，不需要通过基站转发，而相关的控制信令，如会话的建立、维持、无线资源分配以及计费、鉴权、识别、移动性管理等仍由蜂窝网络负责。2.5G移动边缘计算的技术特征。5G移动边缘计算的技术特征主要包括“邻近性、低时延、高宽带和位置认知”。3.5G核心网网络架构。任务4习题1.5G超密集异构网络的原因及问题是什么？5G超密集异构网络的原因及问题是5G需要做到每平方公里支持100万个设备，这个网络必须非常密集，需要大量的小基站来进行支撑。同样一个网络中，不同的终端需要不同的速率、功耗，也会使用不同的频率，对于QoS的要求也不同。这样的情况下，网络很容易造成相互之间的干扰。5G网络需要采用一系列措施来保障系统性能：不同业务在网络中的实现、各种节点间的协调方案、网络的选择以及节能配置方法等。2.掌握5G自组织网络技术功能应用是什么？是网络部署阶段的自规划和自配置；网络维护阶段的自优化和自愈合。3.5G使用网络切片的原因是什么？把物理网络切分成多个虚拟网络，每个网络适应不同的服务需求，这可以通过时延、带宽、安全性、可靠性来划分不同的网络，以适应不同的场景。通过网络切片技术在一个独立的物理网络上切分出多个逻辑网络，从而避免了为每一个服务建设一个专用的物理网络，这样可以大大节省部署的成本。4.5G使用内容分发网络的原因是什么？在5G网络中，