question

6
CSIS 7304 Midterm Examination Page 1 THE UNIVERSITY OF HONG KONG FACULTY OF ENGINEERING DEPARTMENT OF COMPUTER SCIENCE CSIS 7304 The Wireless Internet and Mobile Computing (Midterm Examination) Date: July 12, 2006 Time: 7:00pm – 9:00pm Question Points Score 1 16 2 25 3 18 4 20 5 21 Total 100 Student Name: ________________________________________ Student Number: ______________________________________ Candidates may use any calculator which fulfils the following criteria: (a) it should be self-contained, silent, battery-operated and pocket-sized; (b) it should have numeral-display facilities only and should be used only for the purpose of calculation; (c) it should not have any printing device, alphanumeric keyboard, or graphic display; and (d) it should not contain any recorded data or program. It is the candidate’s responsibility to ensure that the calculator operates satisfactorily and the candidate must record the name and type of the calculator on the front page of the examination scripts. Lists of permitted/prohibited calculators will not be made available to candidates for reference, and the onus will be on the candidate to ensure that the calculator used will not be in violation of the criteria listed above. Answer ALL questions. This examination question/answer booklet has 6 pages. Copyright ©2006 by Dr. Ka-Cheong Leung. All rights reserved.

Upload: dycsteizn

Post on 15-Jul-2016

2 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

question probability

TRANSCRIPT

Page 1: Question

CSIS 7304   Midterm Examination    Page 1 

THE UNIVERSITY OF HONG KONG

FACULTY OF ENGINEERING DEPARTMENT OF COMPUTER SCIENCE

CSIS 7304 The Wireless Internet and Mobile Computing (Midterm Examination)

Date: July 12, 2006 Time: 7:00pm – 9:00pm

Question Points Score 1 16 2 25 3 18 4 20 5 21

Total 100

Student Name: ________________________________________ Student Number: ______________________________________ Candidates may use any calculator which fulfils the following criteria: (a) it should be self-contained, silent, battery-operated and pocket-sized; (b) it should have numeral-display facilities only and should be used only for the purpose of calculation; (c) it should not have any printing device, alphanumeric keyboard, or graphic display; and (d) it should not contain any recorded data or program. It is the candidate’s responsibility to ensure that the calculator operates satisfactorily and the candidate must record the name and type of the calculator on the front page of the examination scripts. Lists of permitted/prohibited calculators will not be made available to candidates for reference, and the onus will be on the candidate to ensure that the calculator used will not be in violation of the criteria listed above. Answer ALL questions. This examination question/answer booklet has 6 pages. Copyright ©2006 by Dr. Ka-Cheong Leung. All rights reserved.

Page 2: Question

CSIS 7304   Midterm Examination    Page 2 

1.  (16 points) Discuss  two means  to mitigate narrowband  interference.    Compare the complexity of these solutions. 

  1) Dynamic frequency selection (DFS): Senders can sense the medium for  interference  and  choose  a  frequency  range  with  no  or  little interference.    Network  operators  can  also  use  this  scheme  to dynamically assign frequencies to cells in mobile phone systems. 

DFS has a  relatively  low  complexity as  the  selected  frequencies do not change between two successive assignments and during a call. 

2) Direct sequence spread spectrum (DSSS):    Data  is XORed with a chipping  sequence  resulting  in  a  spread  signal.    The  signal  is spread  over  a  large  spectrum,  and,  thus,  narrowband  interference only destroys a small fraction of the signal. 

DSSS has high complexity as it requires more powerful receivers to extract the original signal from the mixture of spread signals. 

3) Frequency  hopping  spread  spectrum  (FHSS):  The  sender  and receiver  stay  on  one  channel  for  a  certain  time  and  then  hop  to another  channel  of  a  different  frequency.    Slow  hopping  schemes transmit  several  symbols  per  frequency.    Fast  hopping  schemes transmit  a  symbol  over  several  frequencies.    These  schemes may avoid  frequencies with  interference most of  the  time with a certain probability.     

FHSS has medium complexity as time synchronization of devices is necessary. 

Remark:    Any 2 of the above 3 approaches. 

      

 

2 + 1 1 + 1 1 1 

  

 2  

1 + 1 1 + 1 1  1 

2 + 1  2 1 

1 1 

  

 

 Max. 6 1 1 

      

 Max. 6 

1 1 

Page 3: Question

CSIS 7304   Midterm Examination    Page 3 

2. (a) (8 points) Give four advantages of cellular systems with small cells. 

1) Higher  capacity  /  Supporting  a  higher  number  of  users  /  Allowing frequency reuse 

2) Less transmission power needed 

3) Interference / transmission dealt with by base stations locally 

4) More robust against component failures / due to decentralization 

2  

2  (b) (6 points) Give three problems encountered by cellular systems with small cells. 

1) Complex infrastructure needed to connect all base stations 

2) Handover needed when a mobile station moves from one cell to another 

3) Frequency  planning  needed  to  avoid  interference  between  transmitters using the same frequencies 

(c) (5 points) Discuss how is space division multiplexing (SDM) typically realized 

and  combined with  frequency  division multiplexing  (FDM)?    Explain  your answer. 

Typically, each cell realizing SDM holds a certain number of frequency bands. Neighbouring  cells  in  the  same  cluster  apply FDM  and use disjointed  set  of frequencies  /  are  not  allowed  to  use  the  same  frequencies  so  as  to minimize interference. 

1 1 2 1 

(d) (6  points)  How  does  dynamic  channel  allocation  (DCA)  influence  the 

frequencies available in other cells? 

A  system  applying DCA  dynamically  allocates  frequencies  depending  on  the current  load.    It  can  react  upon  sudden  increase  in  traffic  by  borrowing capacity from other cells.    However, the “borrowed” frequency must be blocked in neighbouring cells. 

1 1 2 + 1 1 

Page 4: Question

CSIS 7304   Midterm Examination    Page 4 

3. (a) (4  points) Distinguish  between  frequency  division  duplex  (FDD)  and  time division duplex (TDD). 

In  FDD, mobile  station  to  base  station  (uplink)  and  base  station  to mobile station (downlink) are separated using different frequencies. 

In TDD, uplink and downlink are assigned with different time slots using the same frequency.     

 2  

2  (b) (4 points) Discuss how guard spaces are realized between users in CDMA. 

The guard space between a pair of users in CDMA systems is the orthogonality between their spreading codes.    The lower the correlation between any pair of spreading codes is, the better is the user separation.   

2 1 1 

(c)  (10 points) In GSM, the periodic pattern of 26 slots occurs in all TDMA frames 

with a traffic channel (TCH).    24 out of 26 physical slots are used for user data transmission.    Each normal burst used for data transmission carries up to 114 bits of user data and is repeated every 4.615 ms.    Compute the maximum data rate (in 3 significant figures) for user traffic supported by a TCH.             

   Maximum user data rate required     Total number of bits carried per 26 physical slots             Total time elapsed per 26 physical slots 

615.42611424

⋅⋅

=  

8.22≈  kbps 

 2M 2M 

1A + 1A 1A + 1A 1A + 1A 

=

Page 5: Question

CSIS 7304   Midterm Examination    Page 5 

4. (a) (6 points) Give the full names and abbreviations of all key components of the operation subsystem (OSS) in a GSM system. 

1) Operation and maintenance center (OMC) 

2) Authentication center (AuC) 

3) Equipment identity registry (EIR) 

1 + 1 

1 + 1 

1 + 1  (b) (14  points)  What  multiplexing  schemes  are  used  in  GSM  and  for  what 

purpose? 

1) Space division multiplexing (SDM): Operators design the cell layout, place base stations and reuse frequencies according to certain cluster patterns. 

2) Frequency  division  multiplexing  (FDM):  Regulation  authorities  assign channels  to operators.    Operators assign channels  to base stations.    Base stations assign a certain channel to a terminal during data transmission. 

3) Time  division  multiplexing  (TDM):  Base  stations  assign  a  time  slot  or several time slots to a terminal for transmission. 

2 + 1 2 

2 1 + 1 1 

2 2 

Page 6: Question

CSIS 7304   Midterm Examination    Page 6 

5.  (21 points) Discuss  in detail  five  common  handover  types  that  can  occur  in  a combined UMTS/GSM network when a user equipment (UE) moves within a 3G UMTS network and from a 3G UMTS network into a 2G GSM network. 

1) Intra‐node B,  intra‐RNC  handover: A UE moves  from  one  antenna  of  a node B to another antenna of the same node B.    The node B performs softer handover (combining and splitting of data streams). 

2) Inter‐node  B,  intra‐RNC  handover:  A  UE  moves  from  one  node  B  to another node B.    The responsible radio network controller (RNC) supports soft handover by combining and splitting data.     

3) Inter‐RNC handover: A UE moves from one node B to another node B with different  RNCs.    The  internal  inter‐RNC  handover,  which  is  a  soft handover,  is not  visible  for  the  core network  (CN)  so  that  the  previously responsible RNC acts as a serving RNC (SRNC) and the newly responsible RNC becomes a drift RNC  (DRNC).    The  external  inter‐RNC handover, which is a hard handover, occurs when a relocation of the controlling RNC takes place. 

4) Inter‐MSC handover: A UE moves from one MSC to another MSC so that a hard handover of the connection is performed. 

5) Inter‐system handover: A UE moves from a 3G UMTS network into a 2G GSM network resulting in a hard handover. 

Remark:    5 handover types (10 points); further discussion (max. 11 points)   

2 1 1 

2 1 1 

2 1 + 1 1 + 1 1 1 + 1 1 + 1  

2 + 1 1 

2 + 1 1 

END OF PAPER