Exam text content

ELT-41200 Langattoman tietoliikenteen perusteet
Tentti ja toinen välikoe 5.3.2014 / Markus Allen

 

Mukana saa olla tiedekunnan laskin tai oma laskin. Koepaperin liitteenä on [oe Voit Vktata

suomeksi tai englanniksi. .

Vastaa joko tenttiin tai välikokeeseen, mutta älä molempiin!
Tentti: kysymykset 1-5
Välikoe: kysymykset 3-7

J:

a) Vertaa lyhyesti keskenään taajuusalueita VLF (3-30 kHz) ja UHF (300-3000 MHz) radiosignaalin
etenemisen kannalta. Mainitse lisäksi, mitä oleellisia eroja kyseisillä taajuusalueilla on
tietoliikennejärjestelmien näkökulmasta. Miksi esimerkiksi UMTS-matkapuhelinjärjestelmää ei
voida toteuttaa VLF-taajuusalueella?

b) GSM-järjestelmässä käytetään taajuustason dupleksointia (FDD). Mitä tämä tarkoittaa? Mitä
muita dupleksointiperiaatteita on yleisessä käytössä langattomassa tietoliikenteessä?

a) Oletetaan matkapuhelinjärjestelmä, jossa puheyhteys toimii, mikäli matkapuhelimen
vastaanottama tehotaso on vähintään -103 dBm. Kuinka monta wattia pitää olla tukiaseman
lähetysteho, jotta puheyhteys toimii? Tukiaseman kaapelihäviöt ovat 5dB, tukiaseman
antennivahvistus on 4 dBi ja etenemisvaimennus radiotiellä on 146 dB. Oleta matkapuhelimen
kaapelihäviöiksi 2 dB ja antennivahvistukseksi 0 dBi.

b) Selitä, mitä tarkoitetaan kanavan koherenssiajalla ja koherenssikaistanleveydellä. Miten nämä
liittyvät | termeihin Doppler-haje ja viivehaje. Miten kanavan aikaselektiivisyys ja
taajuusselektiivisyys liittyvät edellä mainittuihin suureisiin?

Selitä lyhyesti seuraavat langattomaan tietoliikenteeseen liittyvät termit:
a) Uudelieenkäyttökerroin
b) Samankanavan häiriö
c) Solunvaihto, pehmeä solunvaihto
d) Signaali-häiriö-suhde (SIR)
e) Verkkovierailu (roaming)
£) Pseudo-etäisyys

Vertaile langattomien lähiverkkojen (WLAN) ja matkaviestinverkkojen ominaisuuksia, ottaen
huomioon mm. seuraavat näkökulmat: verkon peitto ja kapasiteetti, kustannukset, taajuusalueet,
liikkuvuus (mobiliteetti). Mitä yhteisiä piirteitä näillä tekniikoilla on, ja mitkä ovat keskeisiä eroja?
Ota huomioon sekä radiorajapinta että runkoverkko.

a) Mitä tarkoitetaan kanavien yhteiskäytöllä (trunking) matkapuhelinjärjestelmissä? Vertaile
kanavien yhteiskäytön tehokkuutta seuraavissa kahdessa tilanteessa: (i) yksi ryhmä, jonka käytössä
on 20 kanavaa, (ii) kaksi ryhmää, joilla kummallakin 10 kanavaa. Kuinka suurelle liikennemäärälle
järjestelmä voidaan mitoittaa kummassakin tapauksessa, kun tavoitteena on 1 % estotodennäköisyys?

b) Matkapuhelinkäyttäjän oletetaan puhuvan 93 sekuntia kiiretunnin aikana. Kuinka monta tällaista
käyttäjää pystytään palvelemaan edellisen kohdan tilanteissa (i) ja (ii)?

a) Satelliittipaikannusjärjestelmä koostuu yleisesti kolmesta segmentistä. Kerro lyhyesti näistä
segmenteistä ja niiden rooleista satelliittipaikannusjärjestelmässä.

b) Mitkä ovat olennaisimmat virhelähteet satelliittipaikannuksessa?

a) Kerro tehonsäädön merkityksestä solukkoverkoissa.

b) Mitä muita oleellisia toimintoja (tehonsäädön lisäksi) tarvitaan radioresurssien hallintaan
solukkoverkoissa?

 
 

ELT-41200 Basic Course on Wireless Communications
Exam and second midterm exam 5.3.2014 / Markus Allen

You can use Faculty's calculator or your own calculator. A set of formulas is attached to the exam
paper. You can answer in English or Finnish.

Please answer to the exam or midterm exam, but not both!
Exam: guestions 1-5
Midterm exam: guestions 3-7

1.

a) Compare briefly VLF (3-30 kHz) and UHF (300-3000 MHz) freguency ranges in terms of radio
signal propagation characteristics. In addition, mention what are the essential differences between
these freguency ranges from the communications systems point of view. Why, for example, UMTS
mobile phone system cannot be implemented in VLF freguency range?

b) GSM uses the freguency-division duplexing (FDD). What does this mean? What other duplexing
technigues are commonly used in wireless communications?

a) Let's assume a mobile phone system, which has a working speech connection, if the received
power level of the mobile phone is at least -103 dBm. How many watts should be the transmission
power of the base station in order to have a working speech connection? Base station feeder losses
are 5 dB, base station antenna gain is 4 dBi and the propagation loss on the radio path is 146 dB.
Assume that the feeder losses at the mobile phone are 2 dB and the antenna gain of the mobile is
0 dBi.

b) Explain the meanings of channel coherence time and channel coherence bandwidth. How are these
related to terms Doppler spread and delay spread? How are these aforementioned terms related to
the time selectivity and freguency selectivity of the channel?

Fxplain briefly the following terms related to wireless communications:
a) Reuse factor

b) Co-channel interference

c) Handover, soft handover

d) Signal-to-interference ratio (SIR)

e) Roaming

£) Pseudorange

Compare WLAN characteristics with cellular technologies, e.g., in terms of coverage, capacity, cost,
freguency spectrum, mobility. Which common features do they have and which are the major
differences? Consider both radio interface and core network aspects.

a) What is meant by trunking in mobile phone systems? Compare the trunking efficiency in the
following two alternative configurations: (i) one group of 20 channels, (ii) two groups of 10 channels
each. How much traffic can be supported in each case, when the target blocking probability is 1%?

b) A mobile phone user is assumed to generate 93 seconds of voice traffic during the busy hour. How
many such users can be served in the above configurations of (i) and (ii)?

a) In general, a satellite positioning system consists of three segments. Explain shortly these
segments and their roles in the satellite positioning system.

b) Which are the main error sources in satellite positioning?

a) Discuss about the significance of power control in cellular networks.

b) What other essential functions (in addition to power control) are reguired for radio resource
management in cellular networks?

 
TLT-6100 Langattoman tietoliikenteen perusteet (Basic Course on Wireless Communications) —

Liite tenttiin (sivu 1/2) — Appendix for the exam (page 1/2) ii) a = i

  

2 2 =
29 4-4... Gc = P, =-228.6+1010g,, 7 +1010g,, B+NF;,
AnR An G
1. VAN aN
L=32.4+20108,, dy, +20108,0 Ju, 77 4sin? (4) Fid)=r,t4.|)

L= A+ B10819 (fy) —13-82108 10 (1) +[C— 6.55 1080 (7, ]] 10810 (din) K
1501500 MHz | 1500-2000 MHz

m
L=I,y+2010g,d+> FAF(f)+> WAF
väärti VEI

P:(d)=P(d,)-10nl0g,, (d/dy)+ € a

 

 

 

 

 

 

Pn —P:(dy)+10n108,, (d/d,) [ai
= P(P:(d)<P)=1=0| === 504 Non = dt
Poa = PP(d) < Pain) e| == =]
v 1.5 LS [= ;
J = Sif) W =3-26) 0. = nid (Cedt) Pr)
= av 7=0 av 1=0
(55)
Ja
1 —22/20? F o? jä E TV
10 ja. aa 3. » =
S 24, 2 41, =
s (0=Y G (mpl-nT) Td: De T-A10 k
n=0

Continued on other side >

 

 

 

 
 

TLT-6100 Langattoman tietoliikenteen perusteet (Basic Course on Wireless Communications)

Liite tenttiin (sivu 2/2) — Appendix for the exam (page 2/2)

 

 

  

 
  
 
   

 

 

 

 

 

 

 

 
 
   
    

C= MN = MS N =P+ij+ j? 0-2 JN
5
E x" (Gy o (m)
SIR=-t— SIR= = ==
i E J.J 6
24; 2 D;
jA jA
€ [GI
4 = , A=V4, Pr[blocking] = et Pr[delay > 0] = s;
Sa YAI! £+0(1-4)5%
1=0 c i=0
PG=1010g,, = 12 p, =clty-t)=r+cM
v X jEyP) =
A Aaa « | Noni
Nye 22% =2 5 Ssnzoc (0) = sign| sin| —29—
a
Erlang B capacity with 1%, 2%, 3% and 5% blocking
CHs 2% 3% 5%
21 14.00 14.90 16.20
22 14.90 15.80 17.10
[ 32 [vs0m08a]5 20:60==2]=00:72 [20000] 23 15.80 16.70 18.10
24 16.60 17.60 19.00
25 17.50 18.50 20.00
Eua =sa piso smöi=ä 26 18.40 19.40 20.90
27 1930 20.30 21.90
28 20.20 21.20 22.90
29 21.00 22.10 23.80
30 21.90 23.10 24.80
31 22.80 24.00 25.80
32 23.70 24.90 26.70
33 24.60 25.80 27.70
34 25.50 26.80 28.70
9.83 10.50 11.50 36 27.30 28.60 30.70
37 28.30 29.60 31:60
[is=]-040 [1250 [ 2200] 3403] 38 29.20 30.50 32.60
=o AIKE BY Etsu rss 39 30.10 31.50 33.60
13.20 40 31.00 32.40 34.60