2025年大學(xué)《系統(tǒng)科學(xué)與工程》專業(yè)題庫——系統(tǒng)科學(xué)與工程的無線通信技術(shù)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項(xiàng)字母填在題干后的括號內(nèi)）1.在系統(tǒng)科學(xué)與工程的視角下分析無線通信技術(shù)，其核心關(guān)注點(diǎn)不包括：(A)系統(tǒng)性能的優(yōu)化與評估(B)單個通信鏈路的傳輸速率最大化(C)系統(tǒng)各組成部分之間的相互作用與協(xié)調(diào)(D)通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化過程2.對于移動通信系統(tǒng)中的頻率復(fù)用技術(shù)，以下描述錯誤的是：(A)其目的是提高頻譜資源利用率(B)需要保證不同復(fù)用小區(qū)間有足夠的保護(hù)間隔(C)越小的保護(hù)間隔通常意味著更高的頻譜效率(D)不同多址接入技術(shù)（如FDMA,TDMA,CDMA）都基于頻率復(fù)用原理3.導(dǎo)致無線信號接收質(zhì)量下降的主要因素中，以下哪一項(xiàng)不屬于衰落效應(yīng)：(A)多普勒頻移(B)信號包絡(luò)的隨機(jī)波動(C)串?dāng)_干擾(D)多徑傳播造成的信號到達(dá)時間差4.在無線通信系統(tǒng)中，采用前向糾錯編碼（FEC）的主要目的是：(A)完全消除所有類型的噪聲干擾(B)提高信號傳輸?shù)膶?shí)時性(C)使接收端能夠在無噪聲或只有少量噪聲的情況下恢復(fù)原始信息(D)增加傳輸信號的帶寬5.下列哪種技術(shù)不屬于現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)（如4G,5G）中普遍采用的空間域多復(fù)用方案：(A)正交頻分復(fù)用（OFDM）(B)正交頻分多址（OFDMA）(C)多輸入多輸出（MIMO）(D)時分多址（TDMA）6.在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析中，對無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行性能評估時，通常使用的關(guān)鍵性能指標(biāo)不包括：(A)吞吐量（Throughput）(B)時延（Latency）(C)端到端可靠性（End-to-EndReliability）(D)信號調(diào)制方式7.蜂窩移動通信系統(tǒng)采用的“蜂窩”結(jié)構(gòu)，從系統(tǒng)科學(xué)角度看，其主要優(yōu)勢在于：(A)減少設(shè)備制造成本(B)實(shí)現(xiàn)大范圍覆蓋和移動性管理(C)提高單個基站的用戶容量(D)簡化頻率分配方案8.系統(tǒng)建模在無線通信技術(shù)研究中扮演著重要角色，其價值主要體現(xiàn)在：(A)直接生成硬件設(shè)計(jì)圖紙(B)模擬預(yù)測系統(tǒng)性能，輔助決策設(shè)計(jì)(C)完全替代物理實(shí)驗(yàn)(D)確定具體實(shí)施所需的每一步指令9.無線通信系統(tǒng)中的“自組織、自優(yōu)化、自愈合”能力，最符合系統(tǒng)科學(xué)中的哪種理念：(A)分治思想(B)整體性原則(C)線性因果觀(D)靜態(tài)平衡觀10.5G通信技術(shù)相比4G，在系統(tǒng)性能上的一項(xiàng)顯著提升是：(A)顯著降低的頻譜利用率(B)更低的移動速度支持(C)增高的網(wǎng)絡(luò)時延(D)提升的峰值速率和用戶體驗(yàn)速率二、簡答題（每題5分，共25分。請將答案寫在題干后的橫線上）1.簡述無線信道的主要特點(diǎn)及其對通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響。2.簡要說明分時多址（TDMA）技術(shù)的基本原理及其應(yīng)用場景。3.解釋什么是系統(tǒng)性能的權(quán)衡（Trade-off），并舉例說明在無線通信系統(tǒng)中可能存在的幾種權(quán)衡關(guān)系。4.簡述無線通信系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)切片（NetworkSlicing）的概念及其意義。5.從系統(tǒng)思維的角度，分析提高無線通信網(wǎng)絡(luò)可靠性的幾種可能途徑。三、計(jì)算題與分析題（每題10分，共20分。請將答案寫在題干后的橫線上或指定位置）1.假設(shè)一個無線通信系統(tǒng)采用某線性分組碼，其生成多項(xiàng)式為g(x)=x^3+x+1。設(shè)發(fā)送信息比特為1011，請計(jì)算對應(yīng)的編碼輸出比特序列（假設(shè)采用標(biāo)準(zhǔn)生成多項(xiàng)式進(jìn)行編碼，無需考慮編碼器具體電路）。2.分析在典型的城市公共無線局域網(wǎng)（WLAN）系統(tǒng)中，影響用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵系統(tǒng)瓶頸可能有哪些？并簡述緩解這些瓶頸的一種常用技術(shù)及其原理。四、論述題（共25分。請將答案寫在題干后的橫線上）結(jié)合系統(tǒng)科學(xué)與工程的理論和方法，論述在設(shè)計(jì)和部署一個大規(guī)模公共無線通信網(wǎng)絡(luò)（如5G城市覆蓋）時，需要綜合考慮哪些關(guān)鍵因素？并分析這些因素之間可能存在的相互作用和權(quán)衡關(guān)系。試卷答案一、選擇題1.(B)2.(C)3.(C)4.(C)5.(A)6.(D)7.(B)8.(B)9.(B)10.(D)二、簡答題1.無線信道的主要特點(diǎn)包括：頻率選擇性衰落（信號不同頻率分量經(jīng)歷不同衰減和相移）、多徑傳播（信號通過多條路徑到達(dá)接收端，產(chǎn)生時延擴(kuò)展和干擾）、噪聲和干擾（包括熱噪聲、其他信號干擾等）、信道時變性（信道特性隨時間變化，尤其在移動場景下）。這些特點(diǎn)影響通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要在調(diào)制方式選擇、均衡技術(shù)、多址接入方案、鏈路預(yù)算、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等方面進(jìn)行特殊考慮，以克服信道不良影響，保證可靠通信。2.TDMA的基本原理是將時間資源分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個時隙，每個用戶被分配一個或多個特定的時隙進(jìn)行通信。用戶只能在分配給自己的時隙內(nèi)發(fā)送或接收信號。這樣可以保證不同用戶在頻率和空間上復(fù)用，同時保持時間上的正交性。應(yīng)用場景廣泛，如早期的GSM移動通信系統(tǒng)、一些數(shù)字無繩電話系統(tǒng)等。3.系統(tǒng)性能的權(quán)衡是指在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程中，為了改善或提升某一方面的性能指標(biāo)，往往需要犧牲或接受其他方面性能的下降。這是一種普遍存在的約束關(guān)系。例如，在無線通信中，提高傳輸速率（吞吐量）往往需要增加發(fā)射功率或頻譜帶寬，但這可能增加功耗、干擾或系統(tǒng)復(fù)雜性；降低時延可能需要采用更復(fù)雜的鏈路自適應(yīng)技術(shù)或減少網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量，但這可能影響系統(tǒng)的靈活性和覆蓋范圍。4.網(wǎng)絡(luò)切片是指將一個物理的、共享的無線通信網(wǎng)絡(luò)（如5G核心網(wǎng)和無線接入網(wǎng)）邏輯上劃分為多個虛擬的、獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，每個切片可以根據(jù)特定的業(yè)務(wù)需求（如低時延、高可靠、大帶寬）進(jìn)行定制和優(yōu)化資源配置。其意義在于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的靈活分配和高效利用，滿足不同垂直行業(yè)和應(yīng)用的差異化服務(wù)需求，提升網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)營效率。5.從系統(tǒng)思維角度，提高無線通信網(wǎng)絡(luò)可靠性可以通過以下途徑：增強(qiáng)鏈路可靠性（如采用冗余鏈路、提高編碼糾錯能力）、提升網(wǎng)絡(luò)魯棒性（如設(shè)計(jì)易于恢復(fù)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒉渴鹂焖偾袚Q機(jī)制）、加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)可靠性（提高基站、終端的穩(wěn)定性和冗余度）、引入備份和恢復(fù)機(jī)制（如網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化NFV的備份、邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的冗余部署）、實(shí)施有效的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和管理（及時發(fā)現(xiàn)并處理故障點(diǎn)）。三、計(jì)算題與分析題1.信息比特：1011信息比特分組：(10)(11)編碼：10->1010(x^3+x=10)11->10111(x^3+x+1=11)編碼輸出比特序列：1010|10111（注意：編碼器實(shí)現(xiàn)可能引入額外比特，此處按生成多項(xiàng)式直接計(jì)算結(jié)果拼接，實(shí)際編碼器需考慮編碼器結(jié)構(gòu)）*解析思路：*根據(jù)生成多項(xiàng)式g(x)，將信息比特分組，對每組信息比特進(jìn)行模2乘以生成多項(xiàng)式g(x)的計(jì)算，得到校驗(yàn)比特，并將信息比特與校驗(yàn)比特拼接即得編碼輸出。例如，信息比特10，乘以x^3+x+1（即1011），得到100（模2），即10。信息比特11，乘以1011，得到1011（模2），即11。將結(jié)果按發(fā)送順序拼接。2.影響WLAN用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵系統(tǒng)瓶頸可能包括：密集用戶環(huán)境下的信道競爭與干擾（特別是同頻干擾）、傳輸時延（包括接入延遲、傳輸延遲、回程延遲）、網(wǎng)絡(luò)帶寬限制（尤其是在高密度接入點(diǎn)覆蓋區(qū)域）、客戶端設(shè)備性能限制（處理能力、射頻能力）、無線信號覆蓋盲區(qū)或弱覆蓋區(qū)域。緩解這些瓶頸的一種常用技術(shù)是采用多用戶多輸入多輸出（MU-MIMO）技術(shù)。其原理是讓接入點(diǎn)（AP）能夠同時與多個客戶端進(jìn)行通信，而不是逐個輪詢，從而顯著提高頻譜效率和系統(tǒng)總吞吐量，改善多用戶環(huán)境下的體驗(yàn)。四、論述題在設(shè)計(jì)和部署大規(guī)模公共無線通信網(wǎng)絡(luò)（如5G）時，需要綜合考慮的關(guān)鍵因素包括：網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍與密度（確定基站部署密度以滿足覆蓋要求）、頻譜資源策略（可用頻段、頻譜效率、干擾管理）、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與部署模式（宏基站、微基站、皮基站、飛基站等的組合）、核心網(wǎng)能力與架構(gòu)（支持網(wǎng)絡(luò)切片、服務(wù)化架構(gòu)、低時延通信）、傳輸網(wǎng)絡(luò)承載能力（回傳鏈路的帶寬、時延和可靠性）、射頻技術(shù)與天線系統(tǒng)（高增益天線、波束賦形、MassiveMIMO）、網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)（端到端安全、隱私保護(hù)）、能耗與散熱管理（綠色通信）、成本效益與商業(yè)模式、互操作性與標(biāo)準(zhǔn)化、用戶服務(wù)需求（不同業(yè)務(wù)對時延、帶寬、可靠性的要求差異）、管理與運(yùn)維體系（自動化運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化）。這些因素之間存在復(fù)雜的相互作用和權(quán)衡關(guān)系。例如，追求更廣的覆蓋范圍通常需要更多的基站部署，但這會增加建設(shè)成本和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度；采用更高頻率的頻譜可以獲得更大的帶寬，但覆蓋范圍會減小，需要更密集的基站部