1、5G移动通信系统习题第1章习题1. 主要的第三代移动通信标准有哪些？2. 什么是LTE？3. 试列举5G的关键指标。4. 说说6G业务的发展趋势和愿景。第2章习题1. 简述5G网络的整体架构。2. 什么是控制面和用户面的分离？3. 试说明5G核心网有哪些功能模块，并给出SBA服务架构的示意图。4. 什么是CU/DU分离？为什么要引入CU/DU分离？第3章习题1. 为什么要进行自适应编码调制？2. 试列出几种5G新波形，并给出各自的优缺点。3. 给出SC-FDMA的实现框图，并说明SC-FDMA和OFDMA的异同点。4. 什么是混合波束赋形？5. 给出同时同频全双工通信中常用的干扰消除技术。第4章习题1. 5G NR中子载波间隔存在多种取值的原因；2. 5GNR物理层有哪些上行物理信道和下行物理信道？3. 5G NR物理层资源包括哪些？4. 5G NR为什么要引入BWP？第5章习题1. 给出SSB的时频结构。2. SIB2、SIB3、SIB4分别包含哪些重要信息？3. 试述5G随机接入过程与4G有什么不同？4. 为什么会产生随机接入冲突？产生随机接入冲突之后如何解决？5. 在功率控制过程
2、中，损耗补偿因子取值大小会造成什么影响？ 6. 为什么要进行波束管理？波束管理包括哪些主要过程。7. 试述HARQ的基本流程。第6章习题1. 什么是SDN？2. 什么是网络功能虚拟化？3. 试述云原生的特点和优势，以及云原生和DevOps的关系。4. 什么是网络切片？第7章习题1. SBA架构给5G核心网带来了哪些改变？2. 简述AMF、SMF和NRF的主要功能。3. 简述5G的基本注册流程。4. 为什么要引入反射QoS控制？第8章习题1. 5G承载网有哪些新的需求。2. 5G承载网有哪些层面的关键技术。3. 什么是SRv6，并说明其主要优点。4. FlexE由哪三部分组成，并说明各自的功能。5. 简述什么是IFIT以及其主要作用。第9章习题1. 5G-Advanced有哪些应用场景？2. 实现上行超宽带有哪些具体的方法？3. 实现空天地一体化需要通过哪两个方面的关键能力提升？4. 5G-Advanced对RedCap做了哪些演进？5. 什么是意图网络？6. 简述5G-Advanced如何实现绿色节能。第10章习题1. 6G有哪些关键性能指标？2. 什么是确定性网络？3. 6G无线空口
3、有哪些关键技术？4. 什么是区块链？简述区块链在6G网络安全中的作用。5G移动通信系统习题参考答案第1章5. 主要的第三代移动通信标准有哪些？答：主要的3G标准包括WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带CDMA)、CDMA2000和时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access， TD-SCDMA)。6. 什么是LTE？答：LTE是UMTS无线接入技术标准的演进，在3GPP中称为演进的通用陆地无线接入网 (Universal Terrestrial Radio Access Network，EUTRAN)。7. 试列举5G的关键指标。答：根据3GPP有关标准的规定，5G主要包括如下关键指标(KPI)：峰值速率：下行链路20Gb/s，上行链路的10Gb/s。峰值频谱：下行链路30b/s/Hz，上行链路的15b/s/Hz。控制面时延：目标为10ms。用户面时延：对于uRLLC业务，用户面时延不大于0.5ms。对于eMBB，用户面时延不大于4ms。切换中断
4、时间：目标应为0ms，对于比较偏远的地区，可以放宽对切换中断时间的要求。系统间切换：支持在IMT-2020系统和其他系统之间的移动性的能力。可靠性： uRLLC业务的可靠性要求是在用户面时延是1ms的前提下传输32字节时的丢包率小于10-5。可移动性：5G的移动性目标为500 km/h。连接密度：在城市环境中，连接密度的目标应该是百万台/平方公里。此外，5G的KPI还包括覆盖、天线的耦合损耗和电池的寿命等指标。8. 说说6G业务的发展趋势和愿景。答：6G业务的发展趋势和愿景如下图所示。第2章5. 简述5G网络的整体架构。答：5G网络整体架构如下图所示：6. 什么是控制面和用户面的分离？答： 5G把4G的网元功能拆分为多个网络功能服务模块，并采用虚拟化(云化)的核心网，有利于控制面与用户面的分离。例如会话管理功能在5G由SMF负责，SMF其实就是S-GW和P-GW间的控制面部分，用户面部分形成了UPF，从而实现了5G控制面和用户面分离。控制面和用户面分离可以实现两者的独立扩容，互不影响。使用户面不再受中心化的约束，既可以部署在中心，也可以部署在接入网中，实现分布式的部署，提高用户的体验。
5、7. 试说明5G核心网有哪些功能模块，并给出SBA服务架构的示意图。答：5G核心网架构和功能模块如下图所示：8. 什么是CU/DU分离？为什么要引入CU/DU分离？答：CU/DU分离如下图所示：引入CU/DU分离的原因包括：首先，CU/DU分离可以实现基带资源的共享。因为各个基站所处的区域不同，用户数和业务量也不同，所以基站的忙闲程度是不同的。传统的做法是增加容量来满足用户的需求。但是对于一些实效性明显的基站，例如学校，白天教学区的业务量比较集中，但是晚上业务量就集中到宿舍区，如果给每一个基站全都增加容量，就造成了资源浪费。采用CU/DU分离可以由CU集中管控，实现基带资源的共享。其次，CU/DU有利于接入网的切片和云化。网络切片是5G的目标，但是网络切片的实现基础是虚拟化，而且5G阶段实时处理部分应用在通用服务器上的效率比较低，仍需专门的硬件，所以说很难实现虚拟化。在这种背景下，只能把专用硬件剥离出来作为AAU和DU，剩下非实时部分组成CU，运行在通用服务器上并进行虚拟化和云化，从而支持网络切片。最后就是5G多场景的协同。5G引入了毫米波，因为毫米波单基站覆盖范围小，实现一定区域覆盖
6、所需的站点非常多，会和低频站点形成一个高低频交叠的复杂网络，如果想使这样的网络获得最大的增益，CU/DU分离有助于集中管控实现负荷分担和干扰协同。第3章6. 为什么要进行自适应编码调制？答：自适应编码调制系统中，收发信机根据用户瞬时信道质量状况和可用资源的情况选择最合适的链路调制和编码方式，从而最大限度地提高系统吞吐率。7. 试列出几种5G新波形，并给出各自的优缺点。答：除OFDM和DFT-S-OFDM外，5G有如下候选波形：基于优化滤波器设计的滤波器组多载波(Filter Bank Multiple Carrier，FBMC)、通过滤波多载波(Universal Filtered Multi-Carrier，UFMC)和广义频分复用(GFDM)等新波形。传统OFDM频谱效率高、能够抗多径、消除符号间干扰、便于与MIMO结合。但是存在对频偏敏感、峰均比高、存在旁瓣带来的杂散泄露等问题。FBMC没有循环前缀，传输效率得到进一步提高；在频域降低了旁瓣功率，减少了带外泄露；对同步要求不是很严格，在高移动性场景性能良好。但是FBMC破坏了子载波间的正交性，滤波器长度较长，增加了实现复杂度，小包
7、业务和时延要求较高的场景效果收到影响；难以和MIMO技术适配。UFMC对时间和频率要求不严格，不需要循环前缀，传输效率高；滤波器长度较短，可适用于小包场景；在子载波组内可动态调整子载波间隔。UFMC的不足指出是发送和接收的复杂度偏高。GFDM的优点是带外泄漏低，适合在非连续频带上传输；基于独立的块调制，具有灵活的帧结构，适用于不同的业务类型。缺点是需要复杂的接收处理算法来消除码间串扰和载波间干扰，其块处理的时延也较大。8. 给出SC-FDMA的实现框图，并说明SC-FDMA和OFDMA的异同点。答：SC-FDMA的实现框图如下：SC-FDMA也称DFT扩展OFDM(DFT-S-OFDM)，在子载波映射前增加了DFT的操作，其发射信号具有单载波的特性，具有较低的峰均比。9. 什么是混合波束赋形？答：在大规模天线阵列的情况下，为解决数字波束赋形的实现复杂性，将波束赋形分为模拟波束成形矩阵和数字预编码两部分，混合波束赋形如下图所示。10. 给出同时同频全双工通信中常用的干扰消除技术。答：常见的自干扰抑制技术包括空域、射频域、数字域的自干扰抑制技术。空域自干扰抑制主要依靠天线位置优化、空间零陷
8、波束、高隔离度收发天线等技术手段实现空间自干扰的辐射隔离；射频域自干扰抑制的核心思想是构建与接收自干扰信号幅度相反的对消信号，在射频模拟域完成抵消，达到抑制效果；数字域自干扰抑制针对残余的线性和非线性自干扰进一步进行重建消除。第4章5. 5G NR中子载波间隔存在多种取值的原因；答：由于5G要支持更多的应用场景，例如超高可靠性(uRLLC)需要比LTE更短的帧结构。为了支持灵活的帧结构，5G NR中定义了帧结构的参数集(Numerologies)，包括子载波间隔、符号长度和CP等6. 5GNR物理层有哪些上行物理信道和下行物理信道？答：5G下行物理信道包括物理广播信道(PBCH)，物理下行控制信道(PDCCH)以及物理下行共享信道(PDSCH)。此外还包括同步信号和下行参考信号。同步信号包括主同步信号(PSS)和辅同步信号(SSS)，下行参考信号包括解调参考信号，CSI参考信号和相位跟踪参考信号。5G上行物理信包括道PUSCH(物理上行共享信道)、PUCCH(物理上行控制信道)和PRACH(随机接入过程)。此外，还有探测参考信号、DMRS和PT-RS，这是因为上行也需要相位偏移跟踪。7
9、. 5G NR物理层资源包括哪些？答：物理层资源包括无线帧、子帧、时隙、OFDM符号、子载波和天线端口。8. 5G NR为什么要引入BWP？答：5G NR的最大载波带宽远大于4G，且支持多种类型的UE，并非所有UE都能够使用完整的载波带宽，因此5G NR提出了一种终端带宽自适应的方法。为了支持终端带宽适配和无法接收全带宽两个方面的问题，引入了BWP(带宽部分)的概念。BWP在不必要使用全部带宽时可以节省能耗，还能实现灵活的调度来适应不同的业务需求。第5章8. 给出SSB的时频结构。答：SSB的时频结构如下图所示：9. SIB2、SIB3、SIB4分别包含哪些重要信息？答：SIB2、SIB3、SIB4包含的信息如下：消息块对应内容SIB2同频、异频、异系统间小区重选公共参数SIB3同频小区重选的邻小区参数SIB4异频小区重选的邻小区参数10. 试述5G随机接入过程与4G有什么不同？答：5G随机接入过程与4G不同的是，5G随机接入中包括了从RRC_INACTIVE到RRC连接态的切换以及对波束的管理。11. 为什么会产生随机接入冲突？产生随机接入冲突之后如何解决？答：如果在同一个PRACH上不同的UE使用了相同的RAPID(随机接入前导码)，则存在冲突。如果发生冲突，则基站会在向UE发送的RAR(随机接入响应)中发送唯一的标识符(如RA-RNTI)，用于区分各个UE。UE根据这个标识符发送消息3（Msg3），并携带一个独特的标识符（如S-TMSI或随机数）。基站收到Msg3后，通过消息4（Msg4）返回一个包含唯一标识符的响应，实现竞争解决(竞争分解)。12. 在功率控制过程中，损耗补偿
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