现代移动通信 第5版习题答案chapter_10-2022.docVIP

第十章思考题与习题 5G典型应用场景包括哪些？ 答：其典型的应用场景有eMBB（增强移动宽带）、uRLLC（高可靠低时延通信）和mMTC（大规模机器通信）三大场景。 eMBB是承接移动网、增强互联网的场景，如高清视频业务、远程智能视觉系统等。 uRLLC是物联网的一个重要场景，如车联网、远程医疗、无人驾驶、工业远程控制等。 mMTC是物联网的另一个重要场景，如智慧城市、智能交通、智能家居和环境监测等。 前一个场景的标准化已制定完毕，但后面两个尤其是最后一个涉及场景的千差万别，其标准仍然在完善中。 5G有哪些关键能力指标？其典型的应用场景有哪些？ 答：5G的关键能力指标： 1）单位面积数据吞吐量显著提升 相比于4G，5G的系统容量要提高1000倍，边缘用户的速率达每秒百兆比特，用户的峰值速率达每秒千兆比特，单位面积的吞吐能力特别是忙时吞吐量能力需要达到每平方公里数十万兆比特以上。 2）支持海量设备连接 单位覆盖面积内支持的器件数目将极大增长，在一些场景下每平方公里通过5G移动网络连接的器件数目达到100万，相对4G增长100倍。 3）更低的延时和更高的可靠性 相对4G，时延缩短5-10倍，并提供真正的永远在线体验。此外，一些关系人的生命、重大财产安全的业务，要求端到端可靠性提升到接近100%。 4）能耗 使网络综合的能耗效率提高1000倍，达到1000倍容量提升的同时保持能耗与现有网络相当。 此外，5G还需要支持每小时500km以上的移动性，提高网络部署和运营的效率，将频谱效率提升10倍以上。 5G网络架构由什么组成？NG-eNB和gNB两种基站有什么区别？ 答：5G网络架构：接入网、承载网、核心网。 gNB：5G基站，向UE提供NR用户面和控制面协议终端的节点，并且经由NG接口连接到5G核心网。 NG-eNB：4G基站为了升级支持eLTE，和5G核心网对接，于是升级为NG-eNB，向UE提供E-UTRA用户面和控制面协议终端的节点，并且经由NG接口连接到5G核心网。 5G NR无线帧的结构有什么特点？一个时隙内的OFDM符号可能包括哪些类型？ 答：NR无线帧支持多种子载波间隔，而不同子载波间隔情况下时隙长度不一样、支持物理信道的能力也不同，所以灵活性更好。当子载波间隔为15kHz，OFDM符号长1/14ms；当子载波间隔为30kHz，OFDM符号长1/28ms；当子载波间隔为60kHz，OFDM符号长1/56ms；当子载波间隔为120kHz，OFDM符号长1/112ms；当子载波间隔为240kHz，OFDM符号长1/224ms；当子载波间隔为480KHz，OFDM符号长1/448ms； 5G NR 物理信道包括哪些？ 答：物理上行控制信道、物理上行共享信道、物理随机接入信道、物理下行控制信道、物理下行共享信道、物理广播信道。 5G NR上行和下行物理信号主要包括哪些？ 答：5G NR上行物理信号：探测参考信号、解调参考信号、相位噪声跟踪参考信号。 5G NR下行物理信号：信道状态信息参考信号、解调参考信号、时频跟踪参考信号、相位噪声跟踪参考信号、RRM测量参考信号、RLM测量参考信号。 何为Massive MIMO技术的基本原理?它有哪些优势和不足？ 答：Massive MIMO（又称为large-scale MIMO）技术在现有MIMO技术基础上通过大规模增加发送端天线数目，以形成数十个独立的空间数据流，进而达到数倍提升多用户系统的频谱效率。其原理示意图如下图所示，可见利用基站庞大的天线阵，在同一时频资源上可同时服务若干个用户。 相对于传统的MIMO技术，Massive MIMO技术的优势有以下几点： 1）Massive MIMO能够深度挖掘空间维度资源，使得多个用户可以在同一时频资源上与基站同时进行通信，从而大幅度提高频谱效率。 2）Massive MIMO可大幅度降低上下行发射功率，从而提高功率效率。 3）Massive MIMO能够形成极精确的用户级超窄波束，从而大幅度降低干扰。 4）随着天线数目的增多，基站和用户之间的信道变得几乎正交，这使得在基站端的信号处理变得简单，简单的线性处理便能近似获得最优的性能。 Massive MIMO技术需要克服的难题主要有以下几点： 1）导频污染严重。在大规模天线系统中，服务用户数的增加以及用户天线数的增多会导致导频资源极度受限。为了适应导频开销限制而复用导频资源时，导频的非正交性会导致出现导频污染问题。 2）信道模型缺乏。天线阵元数目增多，同时带来了天线外形尺寸的增大，传统以平面波方式进行信道的建模对于近场偏差就会变得较大，急需寻找合适的信道模型。 3）Massive MIMO的信号检测和预编码所需的高维矩阵运算导致复杂度高，寻求是否能有复杂度和性能兼备的算法是也是难题之一。 4）