移动通信

第1章 概述 1 1.1 移动通信及其特点 1 1.2 移动通信的工作方式 2 1.3 移动通信系统的组成 4 1.4 移动通信系统的频段使用 7 1.5 多址方式 8 1.5.1 移动通信系统中的多址方式 8 1.5.2 不同多址方式的频谱效率 10 1.5.3 3G/4G/5G多址接入技术10 1.6 其他常用技术 11 1.6.1 均衡技术 12 1.6.2 分集技术 13 1.6.3 信道编码技术 14 1.7 移动通信系统的发展 15 1.7.1 全球移动通信的发展历程 15 1.7.2 从2G向3G发展 17 1.7.3 WiMAX(全球微波互联接入)19 1.7.4 从3G向4G发展21 1.7.5 从4G向5G发展21 1.7.6 我国的移动通信发展历程 22 1.8 第六代移动通信系统(6G) 24 1.8.1 6G通信系统的应用场景与需求 25 1.8.2 6G关键技术 26 1.8.3 6G通信系统的前景与挑战27 思考题与习题 28 第2章 移动通信网络基础 30 2.1 引言 30 2.2 移动通信体制 30 2.2.1 大区制移动通信网 30 2.2.2 小区制(蜂窝)移动通信网 31 2.3 移动通信的信道结构 33 2.3.1 业务信道 33 2.3.2 控制信道 33 2.4 蜂窝移动通信系统的频率配置 33 2.5 移动通信环境下的干扰 34 2.5.1 同频道干扰 34 2.5.2 邻频道干扰 36 2.5.3 互调干扰 36 2.5.4 阻塞干扰 37 2.5.5 近端对远端的干扰 37 2.6 蜂窝移动通信网络的频率规划 38 2.6.1 等频距分配法 38 2.6.2 信道分配策略 40 2.6.3 CDMA数字蜂窝移动通信系统的频率规划40 2.7 多信道共用技术 44 2.7.1 话务量与呼损 44 2.7.2 每个信道能容纳的用户数 48 2.8 移动性管理 48 2.8.1 位置管理 49 2.8.2 切换管理62 2.9 无线资源管理技术 67 2.9.1 功率控制 68 2.9.2 接入控制 68 2.9.3 负载(拥塞)控制 69 2.9.4 信道分配 69 2.9.5 分组调度69 2.10 信道自动选择方式 70 2.10.1 专用呼叫信道方式 70 2.10.2 循环定位方式 70 2.10.3 循环不定位方式 71 2.10.4 循环分散定位方式 71 思考题与习题 71 第3章 移动通信的电波传播 73 3.1 VHF、UHF频段的电波传播特性 73 3.1.1 直射波 73 3.1.2 视距传播的极限距离 73 3.1.3 绕射衰耗 74 3.1.4 反射波 74 3.1.5 多径衰落 75 3.1.6 阴影衰落 76 3.2 电波传播特性的估算 77 3.2.1 Egli John J.场强计算 77 3.2.2 奥村(Okumura)模型 78 3.2.3 Okumura-Hata模型 88 3.2.4 COST-231-Hata模型 88 3.2.5 Walfisch-Bertoni模型 89 3.2.6 COST-231-WI模型 90 3.2.7 SPM模型 90 3.2.8 SUI模型 91 3.2.9 校正后的SUI传播模型 91 3.2.10 微蜂窝系统的覆盖区预测模式 92 3.3 传输模型的校正——路测 94 思考题与习题 95 第4章 数字调制技术 97 4.1 引言 97 4.1.1 影响数字调制的因素 97 4.1.2 数字调制的性能指标 97 4.1.3 当今蜂窝系统、个人通信系统和无绳电话采用的主要调制方式 98 4.2 线性调制技术 99 4.2.1 二进制相移键控(BPSK) 99 4.2.2 差分相移键控(DPSK) 100 4.2.3 正交相移键控QPSK(4PSK) 102 4.2.4 偏移四相相移键控(OQPSK) 104 4.2.5 π/4-QPSK 105 4.3 恒包络调制技术 110 4.3.1 *小频移键控(MSK) 110 4.3.2 高斯滤波*小频移键控(GMSK) 119 4.4 “线性”和“恒包络”相结合的调制技术 126 4.4.1 M维相移键控(MPSK) 127 4.4.2 M维正交振幅调制(MQAM) 128 4.4.3 M维频移键控(MFSK) 130 4.5 正交频分复用(OFDM)技术 131 4.5.1 正交频分复用的原理 131 4.5.2 子载波调制133 4.5.3 正交频分复用的DFT实现 136 4.5.4 OFDM的特点 137 4.5.5 OFDM系统的关键技术 138 4.6 扩频调制技术 139 4.6.1 PN码序列 140 4.6.2 直接序列扩频(DS-SS) 140 4.6.3 跳频扩频(FH-SS) 142 4.6.4 直扩的性能 142 4.6.5 跳频扩频的性能 144 4.7 在多径衰落信道中的调制性能分析 145 4.7.1 在慢速平稳衰落信道中的数字调制性能 145 4.7.2 在频率选择性移动通信信道中的数字调制技术 148 思考题与习题 149 第5章 GSM数字蜂窝移动通信系统与GPRS 151 5.1 引言 151 5.2 GSM的电信业务 152 5.2.1 承载业务 153 5.2.2 电信业务 153 5.2.3 补充业务 154 5.3 GSM结构 155 5.3.1 移动台(MS) 155 5.3.2 基站(BS)及基站收发信机(BTS) 156 5.3.3 基站控制器(BSC) 157 5.3.4 发送编码器和速率适配器单元(TRAU) 157 5.3.5 移动交换中心(MSC) 157 5.3.6 归属位置寄存器(HLR) 157 5.3.7 访问者位置寄存器(VLR) 158 5.3.8 鉴权中心(AuC) 159 5.3.9 设备识别寄存器(EIR)159 5.3.10 操作和维护中心(OMC) 159 5.4 GSM较模拟网的优势 159 5.4.1 GSM系统在抗瑞利衰落及干扰方面的优势 160 5.4.2 GSM系统与TACS系统的性能比较 160 5.5 GSM网络接口 161 5.5.1 空中接口(Um) 161 5.5.2 A-Bis接口 161 5.5.3 A接口 162 5.5.4 PSTN接口 163 5.5.5 移动应用部分(MAP) 163 5.6 GSM的编号、鉴权与加密 164 5.6.1 编号与路由 164 5.6.2 鉴权与加密 168 5.7 GSM无线信道 171 5.7.1 频域分析 171 5.7.2 时域分析 171 5.7.3 话音编码 171 5.7.4 信道编码 172 5.7.5 交织 173 5.7.6 调制 173 5.7.7 信道组成 173 5.7.8 不连续发送和话音激活检测 176 5.7.9 定时前置和功率控制 176 5.7.10 移动台接入 177 5.8 GSM呼叫方案 178 5.8.1 移动台开机后的工作 178 5.8.2 小区选择 179 5.8.3 位置登记和位置更新 180 5.8.4 建立通信链路 180 5.8.5 起初信息过程 180 5.8.6 鉴权 181 5.8.7 加密 181 5.8.8 位置更新过程 181 5.8.9 通信链路的释放 182 5.8.10 移动台主叫 182 5.8.11 移动台被呼 183 5.8.12 切换 185 5.9 GSM的跳频技术 187 5.9.1 跳频系统的工作原理 187 5.9.2 跳频系统的特点 187 5.10 通用分组无线业务GPRS 188 5.10.1 GPRS标准制定的过程与阶段 189 5.10.2 GPRS网络的逻辑结构 190 5.10.3 GPRS网络的分层结构 191 5.10.4 增强型GPRS 200 思考题与习题 200 第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统 201 6.1 引言 201 6.1.1 CDMA技术的标准化 202 6.1.2 CDMA系统的特点 203 6.2 CDMA空中接口协议层 206 6.3 CDMA前向信道 206 6.3.1 前向业务信道 207 6.3.2 前向广播信道 213 6.4 CDMA反向信道 215 6.4.1 接入信道 216 6.4.2 反向业务信道 218 6.5 功率控制 224 6.5.1 反向开环功率控制 226 6.5.2 反向闭环功率控制 226 6.5.3 前向功率控制 228 6.6 Rake接收机 228 6.7 CDMA 系统的容量 230 6.7.1 干扰对CDMA容量的影响 230 6.7.2 提高CDMA通信系统容量的有效技术——智能天线技术 231 6.8 CDMA登记 236 6.8.1 漫游的决定因素 237 6.8.2 开机登记 237 6.8.3 关机登记 237 6.8.4 时钟周期登记 237 6.8.5 基于距离的登记 237 6.8.6 基于区域的登记 238 6.8.7 基于参数改变的登记 238 6.9 CDMA切换过程 238 思考题与习题 239 第7章 第三代移动通信系统(3G) 240 7.1 引言 240 7.1.1 IMT-2000和我国3G的三大标准 241 7.1.2 3G的三大标准的演进路径 243 7.1.3 3G业务 245 7.2 WCDMA 247 7.2.1 WCDMA系统的网络结构 247 7.2.2 WCDMA空中接口的物理信道结构 252 7.2.3 HSDPA和HSUPA 262 7.3 CDMA2000 264 7.3.1 CDMA2000的特点 264 7.3.2 CDMA2000系统的网络结构 266 7.3.3 CDMA2000空中接口 268 7.4 TD-SCDMA 277 7.4.1 TD-SCDMA发展历程 277 7.4.2 TD-SCDMA关键技术和技术优势 279 7.4.3 TD-SCDMA网络结构 283 7.5 3G三种主流标准的方案性能比较 289 第8章 第四代移动通信系统(LTE/4G) 291 8.1 提出LTE/4G的历史背景291 8.2 LTE/4G的需求292 8.3 LTE/4G关键技术292 8.3.1 多载波技术 292 8.3.2 多天线技术 293 8.3.3 无线接口的分组交换技术 293 8.4 LTE/4G协议综述294 8.4.1 LTE系统架构 294 8.4.2 LTE协议栈 294 8.4.3 LTE/4G帧结构 295 8.4.4 无线传输方案 296 8.5 LTE/4G应用情况 297 8.5.1 TD-LTE应用情况 297 8.5.2 LTE-FDD应用情况 297 8.5.3 TD-LTE和LTE-FDD的优势比较 298 思考题与习题 299 第9章 第五代移动通信系统(5G)300 9.1 引言 300 9.1.1 5G的业务需求 300 9.1.2 5G系统承载的业务和系统的基本特征 301 9.2 5G的关键技术 302 9.2.1 网络切片技术 302 9.2.2 大规模天线技术 305 9.2.3 边缘计算技术 307 9.2.4 D2D技术 308 9.3 5G的规划与组网技术 309 9.3.1 5G网络规划原则 309 9.3.2 5G网络规划目标 310 9.3.3 5G组网技术 312 9.4 5G的业务与应用 316 9.4.1 IoT应用技术 316 9.4.2 自动驾驶技术 317 思考题与习题 318 附录 缩略词 319 参考文献 332