移动通信原理与系统(第4版)第七章 第四代移动通信系统 — LTE及LTE-Advanced
移动通信技术(第4版)全套教学课件
移动通信技术（第4版）全套教学课件本课程旨在介绍移动通信技术的内容和目标，以及概述其在现实生活中的重要性和应用领域。
移动通信技术是指通过无线方式进行信息传输和通信的技术。
随着移动设备的普及和网络技术的快速发展，移动通信技术已成为现代社会不可或缺的一部分。
它为人们提供了便捷的通信手段，并且在许多领域都有广泛的应用。
本课程的目标包括：了解移动通信技术的基本概念和原理熟悉移动通信系统的组成和运行方式掌握移动通信网络的设计和优化方法了解移动通信技术在实际应用中的应用领域和发展趋势通过本课程的研究，学生将能够深入理解移动通信技术的原理和应用，并具备设计和优化移动通信网络的能力。
本教学课件将根据以上目标分为多个模块，详细介绍移动通信技术的相关内容。
请继续阅读后续章节以获取更多信息。
教学课件《移动通信技术（第4版）》着重讲解了移动通信技术的基本概念和原理。
以下是主要内容的简要介绍：信号传输：介绍了移动通信中的信号传输过程，包括信号的产生、传输、接收等步骤。
通过掌握信号传输的基本原理，研究者可以理解移动通信系统中的信号传输过程，并能够分析和解决相关问题。
频谱分配：介绍了移动通信中的频谱分配原理和方法。
频谱是移动通信系统中非常宝贵的资源，合理的频谱分配可以提高系统的通信容量和干扰抵抗能力。
本课程将重点介绍频谱分配的基本原理、常用的频谱分配方法以及频谱的管理与规划。
调制解调：介绍了移动通信中的调制解调技术。
调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，解调是将模拟信号转换为数字信号的过程。
本课程将详细介绍调制解调技术的基本原理和常用的调制解调方法。
信道编解码：介绍了移动通信中的信道编解码技术。
信道编解码技术主要用于提高通信系统的可靠性和容错能力。
本课程将介绍信道编解码的基本原理、常用的编解码方法以及应用实例。
通过研究《移动通信技术（第4版）全套教学课件》，学生可以全面了解移动通信技术的基础知识和原理，为进一步深入掌握和应用移动通信技术打下坚实的基础。
4G(第四代移动通信)
4G第四代移动电话行动通信标准（fourth generation of mobile phone mobile communications standards，缩写为4G），指的是第四代移动通信技术。
4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。
4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。
此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。
很明显，4G有着不可比拟的优越性。
4G最大的数据传输速率超过100Mbit/s，这个速率是移动电话数据传输速率的1万倍，也是3G移动电话速率的50倍。
4G手机可以提供高性能的汇流媒体内容，并通过ID应用程序成为个人身份鉴定设备。
它也可以接受高分辨率的电影和电视节目，从而成为合并广播和通信的新基础设施中的一个纽带。
此外，4G的无线即时连接等某些服务费用会比3G便宜。
还有，4G有望集成不同模式的无线通信——从无线局域网和蓝牙等室内网络、蜂窝信号、广播电视到卫星通信，移动用户可以自由地从一个标准漫游到另一个标准。
与传统的通信技术相比，4G通信技术最明显的优势在于通话质量及数据通信速度。
然而，在通话品质方面，移动电话消费者还是能接受的。
随着技术的发展与应用，现有移动电话网中手机的通话质量还在进一步提高。
为了充分利用4G通信给人们带来的先进服务，人们还必须借助各种各样的4G终端才能实现，而不少通信营运商正是看到了未来通信的巨大市场潜力，他们已经开始把眼光瞄准到生产4G通信终端产品上，例如生产具有高速分组通信功能的小型终端、生产对应配备摄像机的可视电话以及电影电视的影像发送服务的终端，或者是生产与计算机相匹配的卡式数据通信专用终端。
有了这些通信终端后，人们手机用户就可以随心所欲的漫游了，随时随地的享受高质量的通信了。
中国移动第4代移动通信技术--LTE简介
LTE(Long Term Evolution,长期演进)工程是3G的演进，始于2004年3GPP的多伦多会议。
LTE并非人们普遍误解的4G技术，而是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准,它改良并增强了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO 作为其无线网络演进的唯一标准。
在20MHz频谱带宽下能够提供下行326Mbit/s 与上行86Mbit/s的峰值速率。
改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降LTE概念LTE是英文Long Term Evolution的缩写。
LTE也被通俗的称为3.9G，具有100Mbps的数据下载能力，被视作从3G向4G演进的主流技术。
LTE的研究，包含了一些普遍认为很重要的局部，如等待时间的减少、更高的用户数据速率、系统容量和覆盖的改善以及运营本钱的降低。
3GPP长期演进(LTE)工程是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发工程，这种以OFDM/FDMA为核心的技术可以被看作“准4G〞技术。
3GPP LTE工程的主要性能目标包括：在20MHz频谱带宽能够提供下行100Mbps、上行50Mbps的峰值速率；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；降低系统延迟，用户平面内部单向传输时延低于5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留状态到激活状态的迁移时间小于100ms；支持100Km半径的小区覆盖；能够为350Km/h 高速移动用户提供>100kbps的接入效劳；支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.25 MHz到20MHz多种带宽。
LTE的主要技术特征3GPP从“系统性能要求〞、“网络的部署场景〞、“网络架构〞、“业务支持能力〞等方面对LTE进行了详细的描述。
与3G相比，LTE具有如下技术特征[2][3]：(1)通信速率有了提高，下行峰值速率为100Mbps、上行为50Mbps。
(2)提高了频谱效率，下行链路5(bit/s)/Hz，(3--4倍于R6版本的HSDPA);上行链路2.5(bit/s)/Hz，是R6版本HSU-PA的2--3倍。
北邮移动通信第七章(版)-2024鲜版
移动通信系统组成
移动终端
基站
移动交换中心
公共电话交换网
用户设备，包括手机、 平板电脑等便携式设备。
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与移动终端进行无线通 信的设备，包括宏基站、
微基站等。
负责移动终端的位置管 理和呼叫控制等功能。
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与固定电话网络进行互 联，实现移动通信与固
定通信的互通。
移动通信标准化组织
国际电信联盟（ITU）
IEEE 802.16标准
定义了WMAN的物理层和MAC层规范，包括WiMAX和移动WiMAX两
种技术标准。
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WiMAX技术
一种基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入技术，支持固定和移动应用
场景，提供高速数据传输和多媒体业务。
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03
LTE技术
一种4G移动通信技术，采用OFDM和MIMO等关键技术，提供高速数
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移动终端类型及功能特点
01
02
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智能手机
具备通信、上网、拍照、娱乐 等多种功能，支持各种应用程
序的安装和使用。
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平板电脑
以触控屏为输入设备，可实现 手写输入、多媒体播放、游戏
娱乐等功能。
笔记本电脑
具备强大的计算能力和多任务 处理能力，适用于移动办公和
学习。
可穿戴设备
如智能手表、智能手环等，可 实时监测身体状况、接收通知
恶意软件、钓鱼攻击、DDoS攻击、中间人攻击等。
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防护措施
防火墙技术、入侵检测系统（IDS）、安全漏洞扫描、网络隔离 等。
加密通信
采用SSL/TLS等协议对传输数据进行加密，确保数据在传输过程 中的安全性。
四代移动通信及其技术(4G)
4G第四代[1]移动通信及其技术（4G）简称。
4GLTE系统能够以100Mbps 的速度下载，上传的速度也能达到50Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。
而4G LTE Advanced采用载波聚合技术，下行峰值速度可达150Mbps。
此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。
很明显，4G有着不可比拟的优越性。
[2]目录1背景2概念3优势通信速度快网络频谱宽通信灵活智能性能高兼容性好提供增值服务高质量通信频率效率高费用便宜4标准LTELTE-Advanced WiMax Wireless MAN 54G牌照6中国移动4G 7国际标准8速率对比9缺陷10展望显著的差异无线宽带其它市场114G芯片多模多频芯片12手机13性能14发展状况FDD-LTETD-LTE15通讯巨头16特点投入应用新时代即将到来制高点17发展趋势1背景作为一项新兴技术，CDMA CDMA2000正迅速风靡全球并已占据20%的无线市场。
截止2012年，全球CDMA2000用户已超过2.56亿，遍布70个国家的156家运营商已经商用3G CDMA业务。
包含高通授权LICENSE的安可信通信技术有限公司在内全球有数十家OEM厂商推出EVDO移动智能终端·随着通信技术日新月异，给人们带来不少享受。
随着数据通信与多媒体业务需求的发展，适应移动数据、移动计算及移动多媒体运作需要的第四代移动通信开始兴起，因此有理由期待这种第四代移动通信技术给人们带来更加美好的未来。
另一方面，4G也因为其拥有的超高数据传输速度，被中国物联网校企联盟誉为机器之间当之无愧的“高速对话”。
所有技术的发展都不可能在一夜之间实现，从GSM、GPRS到3G再到第4代，需要不断演进，而且这些技术可以同时存在。
人们都知道最早的移动通信电话用的模拟蜂窝通信技术，这种技术只能提供区域性语音业务，而且通话效果差、保密性能也不好，用户的接听范围也是很有限。
第四代移动通信系统(4G)
(5) 具有用户共存性。能根据网络的状况和信道条件进 行自适应处理，使低、高速用户和各种用户设备能够并存与 互通，从而满足多类型用户的需求。
运营商或用户花费更低的费用就可随时随地地接入各种 业务。
供数据业务、不能提供自动漫游等。
第7章 第四代移动通信系统(4G)
第2代通信技术
主要采用的是数字的时分多址（TDMA）技术和码分多址（CDMA） 技术。主要业务是语音。它克服了模拟移动通信系统的弱点，话 音质量、保密性能得到大的提高，并可进行省内、省际自动漫游。 第二代移动通信替代第一代移动通信系统完成模拟技术向数字技 术的转变，但由于第二代采用不同的制式，移动通信标准不统一， 用户只能在同一制式覆盖的范围内进行漫游，因而无法进行全球 漫游，由于第二代数字移动通信系统带宽有限，限制了数据业务 的应用，也无法实现高速率的业务如移动通信标准应该比第三代标准具有更多的功 能。第四代移动通信可以在不同的固定、无线平台和跨 越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方 宽带接入互联网（包括卫星通信），能够提供信息通信 之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。同 时，第四代移动通信系统还应该是多功能集成的宽带移
第7章 第四代移动通信系统(4G) 图7-1 4G网络架构
第7章 第四代移动通信系统(4G) 网络结构
3G采用的主要是蜂窝组网，4G将突破这个概念， 发展以数字广带(Broad band)为基础的网络，成为一个 集无线LAN和基站宽带网络的混合网络，这种基于IP 技术的网络架构使得在3G,4G,W-LAN,固定网之间的漫
第7章 第四代移动通信系统(4G)
第四代移动通信
MIMO技术
多入多出（MIMO）是指在基站和移动终端都有多个天线。 MIMO技术为系统提供空间复用增益和空间分集增益。空 间复用是在接收端和发射端使用多副天线，充分利用空间 传播中的多径分量，在同一频带上使用多个子信道发射信 号，使容量随天线数量的增加而线性增加。空间分集有发 射分集和接收分集两类。基于分集技术与信道编码技术的 空时码可获得高的编码增益和分集增益，已成为该领域的 研究热点。MIM0技术可提供很高的频谱利用率，且其空 间分集可显著改善无线信道的性能，提高无线系统的容量 及覆盖范围。
软件无线电
软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经一通用 硬件平台，利用软件加载方式来实现各类无线电通信系统 的一种开放式结构的技术。通过不同软件程序，在硬件平 台上实现在不同系统中利用单一终端漫游。 其核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D和 D/A变换器，尽可能多地用软件来定义无线功能。其软件 系统包括各类无线信令规则与处理软件、信号流变换软件、 调制解调算法软件、信道纠错编码软件、信源编码软件等。 软件无线电技术主要涉及数字信号处理硬件（DSPH）、 现场可编程器件（FPGA）、数字信号处理（DSP）等。
第四代移动通信简介
内容提要
4G的定义与性能 4G的关键技术 4G通信技术的发展展望
4G的定义
国际电信联盟（ITU）对4G的系统标准定义，主要是集3G 与WLAN于一体，能够传输高质量视频图像，传输速率达 到100Mbps，上传速度20Mbps，并能够满足所有用户对 于无线服务的要求，且价格与固定宽带网络相同，并实现 商业无线网络、局域网、蓝牙、广播、电视卫星通信等的 无缝连接并相互兼容。
智能天线（SA）
移动通信原理人民邮电出版社电子课件第07章
•图7-3 GSM系统的主要接口
移动通信原理人民邮电出版社电子课 件第07章
7.2.2 网络子系统的内部接口
•图7-4 网络子系统内部接口
移动通信原理人民邮电出版社电子课 件第07章
7.2.2 网络子系统的内部接口
1．移动终端 2．SIM卡 3．D接口 4．E接口 5．F接口 6．G接口
1．移动终端 2．SIM卡
移动通信原理人民邮电出版社电子课 件第07章
7.2 GSM网络接口与协议
为了保证网络运营部门能在充满竞争的市场条 件下灵活选择不同供应商提供的数字蜂窝移动通 信设备，GSM系统在制定技术规范时就对其子系 统之间及各功能实体之间的接口和协议作了比较 具体的定义，使不同供应商提供的GSM系统基础 设备能够符合统一的GSM技术规范而达到互通、 组网的目的。为使GSM系统实现国际漫游功能和 在业务上迈入面向ISDN的数据通信业务，必须建 立规范和统一的信令网络以传递与移动业务有关 的数据和各种信令信息。GSM系统的公用陆地移 动通信网的信令系统是以7号信令网络为基础的。
移动通信原理人民邮电出版社电子课 件第07章
•图7-7 IMSI的组成
移动通信原理人民邮电出版社电子课 件第07章
（2）IMSI的分配原则
IMSI最多只能包含15个0～9的数字，MCC由ITU-T管 理，在世界范围内统一分配，具体的分配情况请参阅 E.212。NMSI的分配由各国的电信监管部门负责，如果 在一个国家有不止一个GSM PLMN网络，应该给每个网 络分配不同的MNC码。进行IMSI分配时，要遵循国外 PLMN最多分析MCC+MNC就可寻址的原则。
移动通信原理人民邮电出版社电子课 件第07章
第四代移动通信系统概述
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ITU 4G未來推動時程規劃
2008 2009 2010 2011
ITU-R WP5D
#1
#2
#3
#4
#5
#6
#7
#8
#9
#10
法拉第 (英國人，1791~1867) 與電磁感應
赫茲 (德國人，1857~1894)與赫茲實驗
馬克斯威爾 (英國人，1831~1879)與電磁方程式
7
飛越整個世界的電磁波 — 無線電報的發明
(ff1896年，波波夫成功地用無線電進行莫爾 斯 電碼的傳送，距離為250米，電文內容為“ 海因 裏斯•赫茲” (ff 在1897年5月18日，另一位研究無線電的年 輕人—馬可尼，改進了無線電傳送和接收設備 ，在布里斯托爾海峽進行無線電通信取得成功 ，把資訊傳播了12公里 (ff1909年馬可尼獲得 諾貝爾物理獎，被尊稱為 無線通信之父 馬可尼 (義大利人，1874~1937)
LTE
300 Mbps for 20MHz 75 Mbps for 20MHz 1.69 bps/Hz/cell (2-by-2 MIMO) 0.735 bps/Hz/cell (1-by-2 SIMO)
波波夫 (俄國人，1859~1905)與 俄國發行之紀念郵票
馬可尼架設的發射站
8
載著聲音飛翔的電波 — 無線廣播的發明
(ff1902年特波菲德在穆雷廣場放好話筒，由他 的兒子在話筒前說話、吹奏口琴，他在附近的 樹林裏放置了5台礦石收音機，均能清晰地聽 到 說話和口琴聲 (ff 1906年費森登主持人類歷史上第一次無線電 廣播，播放亨德爾的《舒緩曲》，讓聽慣嘀滴 答答爾斯電碼聲的電報員首次聽到無線音樂廣 播 (ff費森登被尊稱為無線廣播之父 史特波菲德 (美國人，1860~1928)
4G网络lte技术
第一课认识4G LTE4G就是第四代移动通信系统，第四代移动通信系统可称为广带接入和分布式网络，其网络结构将是一个采用全IP的网络结构。
4G网络采用许多关键技术来支撑，包括正交频分复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM) ,多载波调制技术，自适应调制和编码（Adaptive Modulation and Coding,AMC)技术，MIMO和智能天线技术，基于IP的核心网，软件无线电技术一件网络优化和安全性等。
另外，为了与传统的网络互联需要用网关建立网络的互联，所以4G将是一个复杂的多协议网络。
第四代移动通信系统具有如下特征：1.传输速率更快：对于大范围高速移动用户（250km/h)数据速率为2Mbps;对于中速移动用户（60km/h)数据速率为20Mbps;对于低速移动用户（室内或步行者），数据速率为100Mbps.2.频谱利用效率更高：4G在开发和研制过程中使用和引用许多功能强大的突破性技术，无线频谱的利用比第二代和第三代系统有效的多，而且速度相当的快，下载速率可达到5~10Mbps;3.网络频谱更宽：每个4G信道将会占用100MHz或是更多的带宽，而3G网络的带宽则在5~20MHz之间；4.容量更大：4G 将来采用新的网络技术（如空分多址技术）来极大地提高系统容量，以满足未来大信息量的需求。
5.灵活性更强：4G系统采用智能技术，可自适应地进行资源分配，采用智能信号处理技术对信道条件不同的各种复杂环境进行信号的正常收发。
另外，用户将使用各式各样的设备接入到4G系统；6.实现更高质量的多媒体通信：4G网络的无线多媒体通信服务将包括语音、数据、影像等，大量信息透过宽频信道传送出去，让用户可以在任何时间、任何地点接入到系统中，因此4G也是一种实时的宽带的以及无缝覆盖的多媒体通信。
7.兼容性更平滑：4G系统应具备全球漫游，接口开放，能跟多种网络互联，终端多样化以及能从第二代平稳过渡等特点。
第四代移动通信技术—LTE概述
第四代移动通信技术—LTE概述作者：武可杰来源：《科技资讯》2013年第18期摘要：移动通信技术自70年代发展至今已经历了3代，如今第四代移动通信技术——LTE成为各种技术体制共同的演进方向，本文详细介绍了LTE的网络结构，协议结构及基本技术。
关键词：4G LTE 协议上下行传输技术中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（c）-0021-01在现代社会中，移动通信无疑是最为活跃的应用学科，随着3G技术的大规模应用和普及，4G技术也呼之欲出。
与2G时代和3G时代多技术体制并存不同的是4G时代技术体制趋于统一。
LTE成为4G时代的主流选择。
本文将对LTE技术进行介绍。
LTE的全称是3GPP Long Term Evolution，其采用优化的UTRAN结构。
LTE根据双工方式的不同，分为FDD和TDD两种模式。
LTE采用基于OFDM和MIMO的空中接口方式，用户峰值速率：UL 100 Mbps，DL 50 Mbps。
LTE采用flat all-in-ip网络架构，减少系统时延。
本文将介绍LTE技术的几个关键性问题。
1 LTE的扁平化网络架构LTE的网络结构采用扁平化的结构模式，整个通信网络得到了大规模的简化。
这种结构有以下几个优势：（1）没有了RNC的网元，避免由于单个RNC故障，造成的成片网络瘫痪，有利于提高网络安全。
（2）网络单元数量减少，使得网络建设大为简化，同时也有利于建成后的网络维护。
（3）扁平化的网络结构有利于减少时延，对用户感知有一定的提升作用，同时有利于多种业务的开展。
2 LTE网络的无线帧结构LTE网络可以支持两种无线帧结构，他们是：类型1，FDD采用类型1的无线帧结构；类型2，TDD使用类型21的无线帧结构。
在Type1帧结构中：每个10 ms无线帧，分为20个时隙，10个子帧。
每个子帧1 ms，包含2个时隙，每个时隙0.5 ms。
上行和下行传输在不同频率上进行。
移动通信原理与系统习题答案
移动通信原理与系统习题答案移动通信原理与系统习题答案第一章简介1.1 移动通信原理与系统概述移动通信原理与系统是指利用无线电及其他相关技术，实现移动用户之间的通信和数据传输的系统。
其核心理论基础是无线通信原理和信号处理技术。
1.2 移动通信系统的发展历史移动通信系统的发展经历了从1G到5G的演进过程，每一代都引入了新的技术和服务，提高了通信效率和用户体验。
1.3 移动通信系统的基本组成移动通信系统由移动终端、基站子系统、核心网以及相关管理部分组成。
移动终端包括方式、数据卡等用户设备；基站子系统由基站、无线接入网和传输网构成；核心网是移动通信系统的核心部分，提供信令控制、数据传输等功能。
第二章无线通信原理2.1 无线信道特性无线信道的特性包括带宽、传输速率、衰落和多路径传播等，对无线通信系统的设计和优化有重要影响。
2.2 调制和多址技术调制技术用于将数字信号转换为模拟信号进行传输，以及将模拟信号转换为数字信号进行处理；多址技术用于多个用户共享有限的信道资源。
2.3 信噪比与误码率信噪比是信号功率与噪声功率之比，误码率是在给定信噪比下传输过程中出现错误的概率。
第三章移动通信系统的接入方式3.1 频分多址接入频分多址接入是指将频率资源划分为多个子载波，每个用户占用一个或多个子载波进行通信。
3.2 时分多址接入时分多址接入是将时间资源划分为多个时隙，不同用户在不同时隙进行通信。
3.3 码分多址接入码分多址接入是将用户信号通过不同的扩频码进行编码，以实现多用户共享信道。
第四章移动通信系统的网络架构4.1 无线接入网无线接入网是连接终端与基站的部分，包括射频传输、信号处理等功能。
4.2 传输网传输网是将基站与核心网进行连接的网络，承载用户数据和控制信号的传输。
4.3 核心网核心网是移动通信系统的核心部分，提供信令控制、用户数据传输等功能。
第五章移动通信系统的业务与技术5.1 语音通信业务语音通信是移动通信系统最基本的业务之一，主要通过语音编码技术和语音信道进行实现。
第四代移动通信系统
各国发展
为了抢占通信市场的领导位置，世界各国和地区对4G的研究皆不遗余力。其中亚洲各经济体更是勇往直前， 与欧美在4G方面的竞争日趋激烈。
（1）美国在商用方面，以Sprint、AT&T及Verizon为首的运营商投入了大量的人力物力。其中AT&T及 Verizon Wireless将采用LTE技术。AT&T已推出了4G Access网络。Veri-zon则与Vodafone合作。Sprint曾在 2006年就宣布以WiMAX作为其4G技术标准，并进入测试期。在技术领域，美国成立了IEEE802.20标准化项目用以 建立一个移动宽带无线接入（MBWA，Mobile Broadband Wireless Access)的标准。该标准的目标是支持高达 4Mbit/s的数据速率，频率为3.5GHz。
（2）日本日本NTT DoCoMo很早就开始进行4G的测试，其4G通信试验网络已经部署在横须贺研发园内。
（3）欧洲欧盟成立了WWRF（Wireless-World-Research Forum)论坛，用以研究未来无线通信的特征。某 些运营商已经提供LTE业务。
中国发展
中国早在2001年就启动了面向后三代/四代（B3G/4G）的移动通信发展研究计划—未来通用无线环境研究计 划（Future Technology for Universal Radio Environment,简称Fu-TURE计划）。其主要目标是面向未来10 年无线通信领域的发展趋势与需求，重点突破新一代移动通信系统关键技术，逐步建立一个集大范围蜂窝移动通 信、区域性宽带无线接入和短程无线连接为一体的通用无线电环境，为中国未来无线与移动通信产业的跨越式发 展创造条件。该计划的实施不仅培养了大量移动通信超前研发人才，显著增强了中国移动通信可持续发展能力， 更推动了中国未来通信产业发展。当前，中国4G技术的研究已经实现了与国际同步。
第四代移动通信系统概述
第四代移动通信系统概述第四代移动通信系统概述第四代移动通信系统主要是以正交频分复用（OFDM）为技术核心OFDM技术的特点是网络结构高度可扩展，具有良好的抗噪声性能和抗多信道干扰能力，可以提供无线数据技术质量更高（速率高、时延小）的服务和更好的性能价格比，能为4G无线网提供更好的方案。
无线蜂窝GSM CDMA 2000 CDMA 2000 TD-SCDMA WCDMA 制式 (EDGE) （1x） (EVDO RA) (HSPA) (HSPA) TD-LTE 下行速率 236kbps 153kbps 3.1Mbps 2.8Mbps 14.4Mbps 100Mbps 上行速率 118kbps 153kbps 1.8Mbps 2.2Mbps 5.76Mbps 50Mbps TD-LTETD-LTE是中国主导的新一代宽带移动通信技术，具有自主知识产权3G国际标准TD-SCDMA的后续演进技术。
2010年，中国移动在上海、杭州、南京、广州、深圳、厦门6个城市启动TD-LTE规模技术试验建设工作。
杭州作为首批试点的城市，创新采用了平滑升级演进技术，网络建设进展迅速，第一阶段的工程已经顺利完成。
已经完成了武林商圈、黄龙商圈等杭州主城区以及滨江、下沙等点的覆盖。
今年年内，将完成杭州大城区TD-LTE的完全覆盖，包括主城区和萧山区、余杭区，无论商业街、公交车站FDD-LTE 150Mbps 40Mbps还是地铁等等，都能收到信号。
随着B1公交线路的试体验活动的'启动，中国移动正在紧锣密鼓制定浙江TD-LTE试商用计划，网络建设也正进行中，预计到5月份可以完成全城600个基站的覆盖，到2012年底可以完成近2000个基站覆盖。
2012年底温州4G也将启动，龙湾区府，万达广场，温州机场新候机楼，移动个别营业厅将覆盖TD-LTE的信号深度覆盖能力远高于现有的3G网络，网速可达3G的十倍以上，在时延问题上也比3G网络有了显著的改善。
移动通信原理与系统习题答案(2023版)
移动通信原理与系统习题答案移动通信原理与系统习题答案⒈介绍移动通信原理与系统是指移动通信技术的基本原理和相关系统的设计和实现。
本文档提供了移动通信原理与系统的习题答案，旨在帮助读者更好地理解和掌握移动通信技术。
⒉信号传输与调制⑴信号传输●什么是信号传输？信号传输有哪些常用的方法？●请解释模拟信号传输和数字信号传输的特点及其应用场景。
⑵调制技术●什么是调制技术？调制技术的作用是什么？●请解释调制的基本原理和常用的调制方式。
⒊无线传输与信道编码⑴无线传输●无线传输有哪些特点？请解释其与有线传输的区别。
●请说明无线传输中常见的天线类型及其特点。
⑵信道编码●什么是信道编码？信道编码的作用是什么？●请介绍常见的信道编码方式及其特点。
⒋移动通信系统架构与接入技术⑴移动通信系统架构●请介绍移动通信系统的基本架构和各个模块的功能。
●请解释移动通信系统架构中的核心网和无线接入网。
⑵接入技术●移动通信系统中常见的接入技术有哪些？请分别介绍其原理和特点。
⒌ LTE与5G移动通信技术⑴ LTE移动通信技术●请介绍LTE移动通信技术的架构和关键技术。
●请解释LTE移动通信技术中的OFDM和MIMO技术。
⑵ 5G移动通信技术●5G移动通信技术有哪些特点和应用场景？请解释其与LTE的区别。
●请介绍5G移动通信技术中的毫米波通信和大规模MIMO技术。
⒍文档附件本文档涉及附件，包括习题的完整答案及相关示意图，以供参考。
⒎法律名词及注释●移动通信：移动通信是一种无线通信方式，用于在移动终端之间传输语音、数据和图像等信息。
●信号传输：指将信息从发送端传输到接收端的过程。
●调制技术：将低频基带信号调制到高频信号传输的过程。
●无线传输：指通过无线电波将信息传输到远距离的过程。
●信道编码：在信道传输中，对原始数据进行编码以增强抗干扰和纠错能力的技术。
●移动通信系统架构：指移动通信系统中各个模块和功能的整体结构。
●LTE：长期演进技术，是一种4G移动通信技术。
通信工程设计与监理《第四代移动通信系统教案》
知识点第四代移动通信系统
一、教学目标
掌握第四代移动通信系统的主要特点和关键技术
二、教学重点、难点
第四代移动通信系统的主要关键技术
三、教学过程设计
1知识点说明
第四代移动通信系统
2知识点内容
1）4G产生的背景
2）4G概念
3）4G关键技术
4）4G业务
3知识点讲解
1）第三代移动通信系统存在一些问题，产生第四代移动通信系统2）4G基于全球统一的移动通信标准LTE
3）关键技术是OFDM和MIMO
4）可以开展移动多媒体相关业务
四、课后作业或思考题
1、LTE有哪些关键技术，并分别做简单说明。
答：1OFDM：将信道分成假设干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。
2MIMO:不相关的各个天线上分别发送多个数据流，利用多径衰落，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，提高信道及频谱利用率，下行数据的传输质量。
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7.1.2 LTE需求
无线资源管理需求
（1）增强无线资源管理机制，以便实现更好的端到端QoS； （2）E-UTRAN系统应提供在空口有效的传输和高层协议操作方式， 如支持IP头压缩； （3）E-UTRAN系统应支持在不同的无线接入系统间的负载均衡机制 和管理策略。
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7.1.2 LTE需求
7.4 LTE-Advanced介绍
7.5 载波聚合技术
7.1.1 载波聚合简介 7.1.2 载波聚合部署场景 7.1.3 载波聚合关键技术
7.6 中继技术
7.1.1 概述 7.1.2 中继分类 7.1.3 LTE-Advanced中继系
统的中继时隙配置
7.1.4 协作中继技术
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2
学习重点与要求
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7.1.3 LTE关键技术
❖多载波技术
对抗时间弥散无线信道的健壮性。由于把宽带传输信号细分为多个 窄带子载波，从而使得符号间干扰主要限制在每个符号起始的保护 带内； 通过频域均衡实现的低复杂度接收机； 广播网络中多重发射机发射信号的简单合并；
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7.1.3 LTE关键技术
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7.1.2 LTE需求
业务相关需求
E-UTRA系统应能够有效支持各种类型的业务，包括现有的网页浏览、 FTP业务、视频流业务和VoIP业务，并能够以分组域方式支持更先进 的业务（如实时视频或一键通）。VoIP业务的无线接口和回程效率以 及时延性能不低于现有的UMTS系统电路域话音实现方式。
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7.1.2 LTE需求
（1）在相同的地理区域内实现与GERAN/3G系统的邻频、共站址共 存； （2）在相同的地理区域内实现不同运营商系统间的邻频、共站址共 存； （3）在国境线上的系统间可实现相互重叠和相邻频段情况下共存； （4）可在所有的频段内独立进行部署。
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7.1.2 LTE需求
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7.1.2 LTE需求
（1）E-UTRA支持不同带宽的部署场景，同时支持成对和非成对频 段上部署； （2） E-UTRA 支持两种广播传输模式“Downlink-only”和 “Downlink and Uplink”，以利于频谱的优化应用； （3） E-UTRA可根据运营商或特殊需求，灵活配置用于不通传输请 求的无线资源； （4）在对称和非对称频谱的使用上，避免不必要的技术差异，尽可 能地降低附加的复杂度。
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7.1.2 LTE需求
成本相关需求
（1）回程通信协议应进行优化设计； （2）E-UTRAN架构设计应尽可能减少网络部署的费用，并能重用当 前站址； （3）所有被标准化的接口都应为开放接口，以实现多个设备厂商设备 间的互联互通； （4）系统的维护、管理和配置操作应尽可能简便。
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7.1.2 LTE需求
（3）MBMS业务应尽可能地减少一个小区内或位于两个不同载波间 的广播业务频道间、广播业务与单播业务切换时的终端时延； （4）MBMS业务与单播业务采用相同的多址调制、编码方式，终端 带宽等级方面也与单播业务相同； （5）E-UTRA系统支持MBMS业务和话音业务在一个用户中并发应 用 （6）E-UTRA系统支持MBMS业务和数据业务在一个用户中并发应 用 （7）E-UTRA系统支持MBMS业务在非对称频段中应用
4、覆盖需求
小区覆盖半径5km范围内，用户吞吐量、频谱效率和移动性赢完全满 足前述需要； 小区覆盖半径30km范围内，移动性需求应完全满足，用户吞吐量允 许略微下降，频谱效率允许明显下降； 能够支持100km半径的小区覆盖。
5、MBMS需求
（1）更高的频谱效率； （2）单播和多播混合载波内，MBMS业务在小区边缘的频谱效率与 单播业务相同；
LTE系统需求，LTE关键技术； LTE系统的网络结构，S1接口、X2接口、空中接口及协 议； LTE系统的帧结构，物理信道、物理信号及映射； LTE-Advanced中载波聚合技术和中继技术。
Mobile Communication Theory
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3
7.1.1 概述
LTE带宽从5MHz扩展至20MHz
（7）支持UTRAN/GERAN 和 E-UTRAN的双模终端如果处于非激活 状态，只需要检测GERAN、UTRA或E-UTRA中一个系统的寻呼消；
（8）E-UTRAN系统的广播数据流和UTRAN系统采用单播方式发送 广播数据流（如相同的电视频道）间进行切换时，中断时延满足要；
（9）E-UTRAN系统的广播数据流和GERAN系统采用单播方式发送 广播数据流（如相同的电视频道）间进行切换时，中断时延需满足要 求;
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7.1.3 LTE关键技术
❖多载波技术
下行：正交频分多址接入（OFDMA） 上行：单载波频分多址接入（SC-FDMA）
OFDMA下行
SC-FDMA 上行
频率
图7-2 从频域角度看 LTE多址接入技术
频率
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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7.1.3 LTE关键技术
❖多载波技术
OFDMA是对多载波技术OFDM的扩展，本质上仍是一种频分复用多 址接入技术，是利用有效带宽的细分在多用户间共享子载波。它具 有OFDM的优点，还具有很强的灵活性。 灵活性： 可以在不改变基本参数或设备设计的情况下使用不同的频谱带宽； 可变带宽的传输资源可以在频域内自由调度，分配给不同的用户； 为软频率复用和小区间的干扰协调提供便利。
（4）E-UTRAN和UTRAN系统间非实时业务的切换中断时延少于 500ms ;
（5）E-UTRAN和GERAN系统间实时业务的切换中断时延少于 300ms ;
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7.1.2 LTE需求
（ 6 ） E-UTRAN 和 GERAN 系 统 间 非 实 时 业 务 的 切 换 中 断 时 延 少 于 500ms ；
小区平均吞吐量 带宽/发送功率
2发2收天线相对于单天 单发双收阵列吞吐量
线吞吐量/MHz为R6 /MHz为R6 HSUPA的
HSDPA的3~4倍
3~4倍
用户吞吐量正比于于载 用户吞吐量正比于发送
波带宽
带宽和最大发送功率
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7.1.2 LTE需求
2、频谱效率需求
下行频谱效率：R6 HSPDA频谱效率的3~4倍 上行频谱效率：R6 HSPDA频谱效率的3~4倍
移动通信
第七章 第四代移动通信系统 — LTE及LTE-Advanced
目录
7.1 LTE的基本概念和技术
7.1.1 概述 7.1.2 LTE需求 7.1.3 LTE关键技术
7.2 LTE系统的网络结构
7.2.1 网络架构 7.2.2 空中接口协议
7.3 LTE系统的链路结构
7.3.1 LTE系统的帧结构 7.3.2 物理信道
3. H-FDD双工方式：基站采用全双工FDD方式，终端发送和接 收信号在不同频段传输，但接收和发送不能同时进行，这与 TDD相似。
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7.1.2 LTE需求
系统容量需求
系统性能需求 系统部署相关需求
LTE系统 需求
网络架构及迁移需求 无线资源管理需求
复杂性需求 成本相关需求
业务相关需求
3、移动性需求
支持在多个小区间的移动和切换 低速场景（0~15km/h）优化设计； 高速场景（15~120km/h）较高性能； 120~350km/h（可能需要支持500km/h）下的移动性
同等业务质量E-UTRAN中通过PS（Packet-Switch,分组交换）实现
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7.1.2 LTE需求
复杂性需求
1、对系统整体需求 （1）最小化功能实现的可选项； （2）避免多余的必选项特性； （3）减少测试数量，如通过减少协议栈的状态数、最小化过程数、合 适的参数范围和颗粒度等。
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7.1.2 LTE需求
复杂性需求
2、对终端复杂性需求 （1）应考虑终端可能支持多种模式（GERA/UTRA/E-UTRA）时的复 杂性； （2）最小化终端的必选特性； （3）应避免在实现相同的功能时标准化重复或多余的必选项特性； （4）尽量减少可选项数目，可选项集合可通过不同的终端能力等级进 行区分，不同能力等级的终端对应于不同的复杂度和性能折中，如多 天线能力； （5）尽可能减少终端的必选测试例，加快LTE开发和测试进度。
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7.1.2 LTE需求
系统部署相关需求
1、部署 场景需 求
2、频谱 灵活应 用
3、频谱 部署
4、与
3GPP 现有系 统的共 存与互 操作
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7.1.2 LTE需求
E-UTRAN系统支持以下两种部署场景。 （1）单独部署场景：E-UTRAN系统可在以前未部署无线网络的地区 或者已经存在UTRAN/GERAN覆盖的区域内不是E-ITRAN系统，但 E-UTRAN与UTRAN/GERAN间不存在互操作。 （2）与现有UTRAN/GERAN融合部署： E-UTRAN在已存在 UTRAN/GERAN覆盖的区域内部署，且网络间存在互操作。
采用OFDM/FDMA技术
取消无线网络控制器RNC
SAE项目推出了EPS架构
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7.1.1 概述
LTE双工方式
LTE支持FDD和TDD两种双工方式，还考虑支持半双工FDD这种 特殊的双工方式
1. FDD双工方式：上下行信号在两个频带上发送，之间有频段 保护带。
2. TDD双工方式 ：发送和接收信号在相同频带内，上下行信 号在不同时间段内发送。