移动通信网络及技术(第二版) 第二章
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移动通信技术与网络优化(第2版)第2章 电波传播、天线、抗衰落技术
值的概率与该电平所对应的电平通过率之比，可用下
式表示：
R
e2
f m
1
2
（3-11）
式中f m
是最大多普勒频移，
R
， R RMS
Rm 2 为信号包络的均方根电平。
设： 0
1 fm 2
得归一化 R 1 (e2 1)
0
2020/10/29
38
2.1.4 多径衰落的时域特征和频域特征
1 时延扩展
图3-11 时延扩展示意图
2020/10/29
28
2.1.3 移动信道的多径传播特性
B．移动环境的多径传播 • 陆地移动信道的主要特征是多径传播。
• 传播过程中会遇到各种建筑物、树木、植被以及起伏 的地形，会引起电波的反射，如图3-8所示。
• 这样，到达移动台天线的信号不是单一路径来的，而 是许多路径来的众多反射波的合成。由于电波通过各 个路径的距离不同，因而各条反射波到达时间不同， 相位也就不同。不同相位的多个信号在接收端叠加， 有时同相叠加而增强，有时反相叠加而减弱。这样， 接收信号的幅度将急剧变化，即产生了衰落。这种衰 落是由于多径现象所引起的，称为多径衰落。
信道时会遭受来自不同途径的衰减损害。如果用 公式表示，按接收信号功率可表示为
式中，| d |表示移动台与基站的距离。上式是信道 对传输信号作用的一般表示式，这些作用有三类。
2020/10/29
25
2.1.3 移动信道的多径传播特性
① 自由空间传播损耗与弥散，用| d |−n表示，其中n 一般为3～4。
顶点，损耗急剧增加。
2020/10/29
12
2.1.1 VHF、UHF频段的电波传播特性
4 反射波 • 电波在传输过程中，遇到两种不同介质的光滑界
通信网络-第2章传输技术与传输网络
甚高 VHF 30-300 米波 10m- 空间波
频
MHz
1m
电离层散射(30-60MHz);流星余迹通信; 人造电离层通信(30-144MHz);
对空间飞行体通信；移动通信
超高 UHF 0.3- 分米 1m-Байду номын сангаас
频
3GHz 波 0.1m
空间波
小容量微波中继通信（352-420MHz） 对流层散射通信（700-10000MHz） 中容量微波通信（1700-2400MHz）
2020/10/25
通信网络技术
B2
6
2.1.1 传输方式
五、同步传输关系
同步通信、异步通信
同步传输方式中发送方和接收方的时钟是统 一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。 同步通信往往提供位定位信号，适用于高速 数据传输
异步传输方式并不要求发送方和接收方的时 钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的。 异步通信适用低速数据传输；RS232
第二章 传输技术与传输网络
2.1 传输方式与特点 2.2 传输介质与性质 2.3 集中传输与复用技术 2.4 检错与纠错 2.5 PDH/SDH光纤传输网 2.6 DDN数字传输网
2020/10/25
通信网络技术
1
2.1 传输方式及性能
2.1.1 传输方式 一、按传输形式
模拟传输与数字传输 模拟传输采用模拟方式，中间需要放大器，
有噪声积累 数字传输采用数字方式，中间使用中继器，
可以克服噪声积累
2020/10/25
通信网络技术
2
二、是否调制
基带、频带传输
基带传输是按照数字信号原有的波形（以脉 冲形式）在信道上直接传输，它要求信道具 有较宽的通频带。
(2024年)《移动通信技术第2版》电子教案
知识目标
01
掌握移动通信的基本概念、原理和技术，了解移动通信的最新
发展动态。
能力目标
02
能够分析和解决移动通信系统中的常见问题，具备从事移动通
信相关工作的基本能力。
情感目标
03
培养学生对移动通信技术的兴趣和热情，提高学生的创新意识
和实践能力。
5
课程安排与考核方式
课程安排
本课程共分为10个章节，包括移动通信概述、信号处理基础、无线传输技术、移动通信网络结构、移动通信协议 与标准等内容。每个章节均包含理论讲解、案例分析、实验演示等环节。
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语音业务及应用场景
语音通话
提供基本的语音通话功 能，包括本地通话、长 途通话和国际漫游通话
等。
2024/3/26
语音信箱
当用户无法接听电话时 ，可将来电转接到语音 信箱，以便用户稍后听
取留言。
呼叫转移
多方通话
用户可将来电转移到另 一个电话号码，以确保
不会错过重要电话。
20
支持多个用户同时参与 通话，实现电话会议功
保护策略
包括加强用户权限管理、采用匿 名化技术、建立隐私保护法规等 ，这些策略可以降低用户隐私泄 露的风险，保障用户合法权益。
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PART 07
总结与展望
REPORTING
2024/3/26
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课程重点内容回顾
移动通信基本概念
包括移动通信的定义、特点、分类等。
移动通信关键技术
包括无线传输技术、信号处理技术、网络协 议等关键技术的原理和应用。
2024/3/26
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网络安全威胁及现状分析
常见的网络安全威胁
包括恶意软件、钓鱼攻击、中间人攻 击等，这些威胁可能导致用户数据泄 露、系统瘫痪等严重后果。
精品课件-移动通信技术(第二版)(崔雁松)-第2章
第2章 移动通信中的基本技术
入射电波
X v 运动方向
图2-7 多普勒效应
第2章 移动通信中的基本技术
多普勒效应会引起时间选择性衰落。所谓时间选择性衰落， 指的是由于移动台相对速度的变化引起频移度也随之变化，这 时即使没有多径信号，接收到的同一路信号的载频范围也会随 时间而不断变化。采用交织编码技术可以克服时间选择性衰落。
冲宽度的扩展，如图 2-6 所示。时延扩展可直观地理解为在一串接 收脉冲中，最大传输时延和最小传输时延的差值，即最后一个可分 辨的延时信号与第一个延时信号到达时间的差值，记为 Δ。实际上， Δ 就是脉冲展宽的时间。
第2章 移动通信中的基本技术 图2-6 时延扩展
第2章 移动通信中的基本技术
4. 多普勒效应
多普勒效应指的是由于移动台高速运动而使接收信号在传
播频率上产生扩散的现象。其特性可用下述公式来描述：
fa
v
cos
(2-1)
式中，v为移动台的相对速度，λ为无线信号波长，θ为电波 入射角，fa为信号频移，如图2-7所示。式(2-1)表明，移动 速度越快，入射角越小，多普勒效应就越明显。需要指出的 是，这一现象只产生在高速(大于70 km/h)车载通信时，而对 于通常慢速移动的步行和准静态的室内通信，则无需考虑。
第2章 移动通信中的基本技术 图2-1 移动通信系统中的电波传播
第2章 移动通信中的基本技术
2.1.1 电波传播方式 移动通信电波传播的方式有直射波、折射波、反射波、散
射波、绕射波以及它们的合成波等多种。下面介绍其中主要的 四种，如图2-2所示。
第2章 移动通信中的基本技术
直射波
反射波
绕射波 散射波
第2章 移动通信中的基本技术
-计算机网络技术与应用教程(第2版) --PPT课件：第2章 数据通信基础
短距离10BASE-T网络与语音传输 加了绕线密度，用于语音传输和10BASE-T网络，某些100BASET
衰减小，串扰少，具有更高的衰减与串扰的比值（ACR）和信噪 比（Structural Return Loss）、更小的时延误差，用于100BASE-T， 某些1000BASE-T 改善了串扰以及回波损耗性能，用于1000BASE-T。永久链路的 长度不能超过90m，信道长度不能超过100m 只使用STP，可用于10Gbps以太网
1.4.1 网络适配器
网卡是网络接口卡（network interface card， NIC）的简称，也称为网络适配器，它是连 接计算机与网络的接口设备。无论双绞线、 同轴电缆还是光纤连接，都必须借助网卡才 能实现。
• 1. 网络适配器及其功能
– （1）它工作在数据链路层和物理层。 – （2）它有一个全球唯一的编码，用于作为计 算机的物理地址——MAC地址，为二层寻址提 供依据。
• 2. 时分多路复用技术
• 3. 光波分多路复用技术
• 4. 码分多路复用技术
– 码分多路复用（code division multiplexing，CDM）是 与码分多址（code division multiple access，CDMA） 相联系的一项技术。 – 在CDMA传输时，要给每位用户分配一个m（通常m取 64或128）比特序列，称为码片序列（chip sequence） 或码片向量。不同的用户的拥有不同的码片序列，好 像他们具有不同的地址。 – CDMA按照下面的规则进行用户数据的发送： –● 发1，发送该站的码片序列的原码； –● 发0，发送该站的码片序列的反码。
• ① 将待编码的n位信息码组Cn−1Cn−2…Ci…C2C1C0表达为一个n−1阶 的多项式M（x） • M（x）=Cn−1xn−1+Cn−2xn-2+…+Cixi+…+C1x1+C0x0 • ② 将信息码组左移k位，形成M（x）· xk，即n+k位的信息码组 • Cn−1+kCn−2+k…Ci+k…C2+kC1+kCk00…00 • ③ 用k+1位的信息码组生成多项式G（x）对M（x）· xk作模2除运算， 得到一个商Q（x）和一个余数R（x）。显然有： • M（x）· xk=Q（x）· G（x）+R（x） • 生成多项式G（x）是预先选定的。
移动通信网络及技术(孙海英)1-4章 (4)
15
第１章 概述 3GPP2的宗旨是制定以ANSI/IS-41为核心网，以CMDA 2000为
无线接口的标准。ANSI(American National Standards Institute)是美国国家标准学会，IS-41协议是CDMA第二代数字 蜂窝移动通信系统的核心网移动性管理协议。3GPP2已制定了 CDMA 2000标准，已发布了Release 0、Release A、Release B、 Release C、Release D标准，正在制定AIE有关标准。
16
第１章 概述 3GPP和3GPP2的目标是实现由2G网络向3G网络的平滑过渡，
保证未来技术的后向兼容性，支持轻松建网及系统间的漫游和兼 容性。
国际上，3G系统主流标准有WCDMA、CDMA 2000和TDSCDMA(Time Division- Synchronous Code Division Multiple Access)三个，并都已经开始商用。
11
第１章 概述
1) IMT-2000的频谱分配
1992年世界无线电管制大会规定IMT-2000频谱的分配如下：
上行频段：1885 MHz～2025 MHz；下行频段：2110 MHz～
2200 MHz；移动卫星业务频段：1980 MHz～2010 MHz；2170
MHz～2200 MHz。
从上面的分配可以看出，其上、下行频段是不对称的，因此有的
18
第１章 概述 在发展第三代移动通信技术的过程中，中国在1998年提出了
自主知识产权的系统标准TD-SCDMA，并为国际电信联盟 ITU(International Telecommunications Union)接纳，成为国 际上三个主流的3G通信标准之一。TD-SCDMA是中国在通信领域第 一次系统性地提出国际标准，在移动通信技术上的这一重大进步， 标志着从第三代移动通信开始，中国的移动通信技术已经发展到 具备直接参与国际竞争的能力。2008年，TD-SCDMA系统产品在技 术上逐渐成熟，并在产业化方面取得了重大进展，开始在国内京 津沪等8个城市进行试商用。
第１章 概述 3GPP2的宗旨是制定以ANSI/IS-41为核心网，以CMDA 2000为
无线接口的标准。ANSI(American National Standards Institute)是美国国家标准学会，IS-41协议是CDMA第二代数字 蜂窝移动通信系统的核心网移动性管理协议。3GPP2已制定了 CDMA 2000标准，已发布了Release 0、Release A、Release B、 Release C、Release D标准，正在制定AIE有关标准。
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第１章 概述 3GPP和3GPP2的目标是实现由2G网络向3G网络的平滑过渡，
保证未来技术的后向兼容性，支持轻松建网及系统间的漫游和兼 容性。
国际上，3G系统主流标准有WCDMA、CDMA 2000和TDSCDMA(Time Division- Synchronous Code Division Multiple Access)三个，并都已经开始商用。
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第１章 概述
1) IMT-2000的频谱分配
1992年世界无线电管制大会规定IMT-2000频谱的分配如下：
上行频段：1885 MHz～2025 MHz；下行频段：2110 MHz～
2200 MHz；移动卫星业务频段：1980 MHz～2010 MHz；2170
MHz～2200 MHz。
从上面的分配可以看出，其上、下行频段是不对称的，因此有的
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第１章 概述 在发展第三代移动通信技术的过程中，中国在1998年提出了
自主知识产权的系统标准TD-SCDMA，并为国际电信联盟 ITU(International Telecommunications Union)接纳，成为国 际上三个主流的3G通信标准之一。TD-SCDMA是中国在通信领域第 一次系统性地提出国际标准，在移动通信技术上的这一重大进步， 标志着从第三代移动通信开始，中国的移动通信技术已经发展到 具备直接参与国际竞争的能力。2008年，TD-SCDMA系统产品在技 术上逐渐成熟，并在产业化方面取得了重大进展，开始在国内京 津沪等8个城市进行试商用。
精品课件-现代网络技术(第二版)-第2章
第2章 通信子网基本技术
无论是模拟数据还是数字数据，都可以用模拟信号或数字信 号来传输。一般来说，模拟数据是时间的函数，并且占有一定的 频谱范围，可以直接用占有相同频谱范围的电磁波信号来表示。 最好的例子是声音数据，作为声波，声音数据的频率范围在20 Hz～20 kHz之间，然而大多数语音能量的范围要窄得多。声音信 号的标准频谱是300～3400 Hz，对于清楚地传播声音来说，这个 频谱是完全足够的，电话设备恰恰是这样做的。为了使所有的声 音以300～3400 Hz频率输入，需要产生有相同频率幅度的电磁信 号。反过来，用相反的过程把电磁波转换为原来的声音。
第2章 通信子网基本技术
2．实现高质量的远距离通信 由于模拟通信时，噪声是叠加在有用的模拟信号上的，而通信 系统中的模拟放大器无法将有用的信号与噪声分开，因此只好将有 用信号和噪声同时放大。随着传输距离的增加以及模拟放大器的增 多，噪声也会越来越大，因此模拟通信系统中的噪声是有积累的， 对远距离通信的质量造成很大的影响。而数字通信系统则采用再生 中继器的方法，即传输过程中信号所受到的噪声干扰经过中继器时 就已经被消除，然后再生器恢复出与原始信号相同的数字信号，因 而克服了模拟通信系统中噪声叠加的问题，因此数字通信系统可以 实现高质量的远距离通信。现代数字电话的通话质量要比传统模拟 电话的通话质量好得多。
传输。信号是时间的函数，但也可以表示为频率的函数。根据傅立 叶信号分析理论，任何信号都是由各种频率的成分组成，其中每一 成分都是正弦波(或余弦波)。举例来说，假如某信号按傅立叶变换 后为
s(t) sin 2ft 1 sin 3(2ft) 1 sin 5(2ft)
3
5
显然此信号是由频率成分正好为f，3f，5f的正弦波叠加而成
《移动通信技术 第2版》电子教案
在移动通信系统中，常用的三种多址方式是频分多 址（FDMA）、时分多址（TDMA）和码分多址（CDMA）。频谱资源划分为若干个等间 隔的频道（或称信道），供不同的用户使用。接收方 根据载波频率的不同来识别发射地址，从而完成多址 连接。
1.4.2 时分多址（TDMA）
1.1.1 移动通信的特点
1.电波衰落现象 2.远近效应 3.干扰大 4.多普勒效应 5.环境条件差
1.1.2 移动通信的分类
1.按设备的使用环境分类,主要有三种 类型：陆地移动通信、海上移动通信、航空 移动通信。
2.按服务对象分类,有公用移动通信和 专用移动通信。
3.按系统组成结构分类,有蜂窝移动电 话系统、集群调度移动电话系统、无中心个 人无线电话系统、公用无绳电话系统 。
频率的有效利用技术
频率的有效利用是根据其时间、空间和频率 域的三维性质，从这三个方面采用多种技术来设 法提高它的利用率。
1.4.3 码分多址（CDMA）
在码分多址中，发射载波大多受到两种调制：一种 是地址调制（扩频调制）；另一种是射频调制。所有移 动台使用相同载频，并且可以同时发射，发射信号往往 占有极宽的有时甚至是移动通信频段的全部频带。每个 移动台都有自己的地址码。接收时，对某一地址码，只 有相同地址码的接收机才能检测出信号，而其他接收机 检测出的却是呈现为类似高斯过程的宽带噪声。
1.4 移动通信的多址方式
从移动通信网的构成可以看出，移动通信具有广播 和大面积覆盖的特点。大部分移动通信系统都有一个或 几个基站。基站要和许多移动台同时通信，所以基站通 常是多路同时工作的，有多个信道；而每个移动台只为 一个移动用户使用，是单路工作的。这样，基站的多路 工作和移动台的单路工作形成了移动通信的一大特点。 在移动通信业务区内，移动台之间或移动台与市话用户 之间，通过基站同时建立各自的信道，以实现双向通信 的连接，称为多址连接。
1.4.2 时分多址（TDMA）
1.1.1 移动通信的特点
1.电波衰落现象 2.远近效应 3.干扰大 4.多普勒效应 5.环境条件差
1.1.2 移动通信的分类
1.按设备的使用环境分类,主要有三种 类型：陆地移动通信、海上移动通信、航空 移动通信。
2.按服务对象分类,有公用移动通信和 专用移动通信。
3.按系统组成结构分类,有蜂窝移动电 话系统、集群调度移动电话系统、无中心个 人无线电话系统、公用无绳电话系统 。
频率的有效利用技术
频率的有效利用是根据其时间、空间和频率 域的三维性质，从这三个方面采用多种技术来设 法提高它的利用率。
1.4.3 码分多址（CDMA）
在码分多址中，发射载波大多受到两种调制：一种 是地址调制（扩频调制）；另一种是射频调制。所有移 动台使用相同载频，并且可以同时发射，发射信号往往 占有极宽的有时甚至是移动通信频段的全部频带。每个 移动台都有自己的地址码。接收时，对某一地址码，只 有相同地址码的接收机才能检测出信号，而其他接收机 检测出的却是呈现为类似高斯过程的宽带噪声。
1.4 移动通信的多址方式
从移动通信网的构成可以看出，移动通信具有广播 和大面积覆盖的特点。大部分移动通信系统都有一个或 几个基站。基站要和许多移动台同时通信，所以基站通 常是多路同时工作的，有多个信道；而每个移动台只为 一个移动用户使用，是单路工作的。这样，基站的多路 工作和移动台的单路工作形成了移动通信的一大特点。 在移动通信业务区内，移动台之间或移动台与市话用户 之间，通过基站同时建立各自的信道，以实现双向通信 的连接，称为多址连接。
2G课件 第2章 移动通信的主要技术
恒定 包络
CPM（连 续相位调 制）
GMSK（高斯型MSK） TFM（平滑调频）
图2-2数字调制的分类
2.1.2 线性调制技术
线性调制主要有PSK调制、正交移相键控（QPSK）和 π/4-DQPSK调制等。 1．相移键控（PSK）调制 以基带数据控制载波的相位称为数字相位调调制，数字相 位调制又叫相移键控（Phase Shift Keying），简写为 PSK。二进制相移键控记作2PSK或BPSK，多进制相移键 控记作MPSK。它们是利用载波振荡相位的变化来传送数 字信息的。通常把它们分为绝对相移（PSK）和相对相移 （DPSK）两种。 相对码和绝对码是相移键控的基础。绝对码是以基带信号 码元的电平直接表示数字信息。如果用高电平代表“1”， 低电平代表“0”，则如图2-3中{an}所示。相对码（差分码） 是用基带信号码元的电平相对前一码元的电平有无变化来 表示数字信息的。假若相对电平有跳变表示“1”，无跳变 表示“0”，由于初始参考电平有两种可能，因此相对码也 有两种波形。如图2-2中{bn}1、{bn}2所示。显然{bn}1、 {bn}2相位相反，当用二进制数码表示波形时，它们互为 反码。
2.1.2 线性调制技术
如图2-8所示，PSK可采用相干解调和差分相干解调。
图2-8 PSK解调框图
2.1.2 线性调制技术
正交相移键控（QPSK）调制和交错正交 相移键控（OQPSK）调制 图2-9所示的是典型正交相移键控调制 （QPSK）的原理框图。其中图2-9（a） 为正交相移键控（QPSK）调制原理框图； 图2-9（b）为交错正交相移键控（OQPSK） 调制原理框图。
2．1 数字调制技术
现代移动通信系统都使用数字调制。为了使数字 信号在有限带宽的信道中传输，必须用数字信号 对载波进行调制。实际应用中，在发送端用基带 数字控制高频载波，把基带数字信号变换为频带 数字信号-数字调制；在接收端通过解调器把频带 数字信号还原成基带数字信号-解调。通常，我们 把数字调制与解调合起来称为数字调制，把包括 调制和解调过程的传输系统叫做数字信号的频带 传输系统。 频带传输系统可以通过图2-1来描述。
《5G移动通信系统及关键技术》第02章 5G愿景与需求
5G的驱动力
5G移动通信系统要求在确保低成本、传输 的安全性、可靠性、稳定性的前提下，能够： ➢ 服务更多的用户 ➢ 支持更高的速率
➢ 支持无线的连接 ➢ 支持个性的体验
运营需求
业务需求 用户需求 网络需求 效率需求 终端需求
➢ 部署轻便 ➢ 投资轻度 ➢ 维护轻松 ➢ 体验轻快
➢ 支持高速率业务 ➢ 业务特性稳定 ➢ 用户定位能力高 ➢ 对业务的安全保障
2.2.1 总体愿景
5G总体愿景
2.2.2 5G网络的特征
➢ 网络广带化，满足用户需求 ➢ 网络泛在化，适应移动互联网发展 ➢ 网络智能化，提升网络资源效率 ➢ 网络融合化，推进网络演进 ➢ 绿色节能，降低网络能耗
第二章 5G愿景与需求
内容提要
2.1 5G需求 2.2 5G愿景
2.3 5G网络的性能
端、控制电池电量消耗
第二章 5G愿景与需求
内容提要
2.1 5G需求 2.2 5G愿景 2.3 5G网络的性能
2.4 5G应用
1-23
2.4.1 5G应用趋势
5G移动通信技术的应用趋势将主要体现在：
➢ 一是万物互联 ➢ 二是生活云端化 ➢ 三是智能交互
2.4.2 5G应用场景
➢ 我国定义4类主要应用：连续广域覆盖、热点高容量、低时 延高可靠、低功耗大连接
异构网络由不同类型、不同大小的小区构成。宏蜂窝覆盖 小区中可以放置如微蜂窝、皮蜂窝、飞蜂窝等低功率的节点。 异构网的传输制式和频段使用也可以是差异化的。 ➢ 复杂异构网络缺点：随着网络部署密集，小区间干扰会制约
系统容量增长
2.3.3 满足5G关键能力的途径
（2）D2D通信
传统的网络形态：通信双方的信息交互需要经过各自的基站设备，通过核心网络进行 互联互通。但是在海量用户和海量的数据需求下，基站设备和核心网络的压力过大。
5G移动通信系统要求在确保低成本、传输 的安全性、可靠性、稳定性的前提下，能够： ➢ 服务更多的用户 ➢ 支持更高的速率
➢ 支持无线的连接 ➢ 支持个性的体验
运营需求
业务需求 用户需求 网络需求 效率需求 终端需求
➢ 部署轻便 ➢ 投资轻度 ➢ 维护轻松 ➢ 体验轻快
➢ 支持高速率业务 ➢ 业务特性稳定 ➢ 用户定位能力高 ➢ 对业务的安全保障
2.2.1 总体愿景
5G总体愿景
2.2.2 5G网络的特征
➢ 网络广带化，满足用户需求 ➢ 网络泛在化，适应移动互联网发展 ➢ 网络智能化，提升网络资源效率 ➢ 网络融合化，推进网络演进 ➢ 绿色节能，降低网络能耗
第二章 5G愿景与需求
内容提要
2.1 5G需求 2.2 5G愿景
2.3 5G网络的性能
端、控制电池电量消耗
第二章 5G愿景与需求
内容提要
2.1 5G需求 2.2 5G愿景 2.3 5G网络的性能
2.4 5G应用
1-23
2.4.1 5G应用趋势
5G移动通信技术的应用趋势将主要体现在：
➢ 一是万物互联 ➢ 二是生活云端化 ➢ 三是智能交互
2.4.2 5G应用场景
➢ 我国定义4类主要应用：连续广域覆盖、热点高容量、低时 延高可靠、低功耗大连接
异构网络由不同类型、不同大小的小区构成。宏蜂窝覆盖 小区中可以放置如微蜂窝、皮蜂窝、飞蜂窝等低功率的节点。 异构网的传输制式和频段使用也可以是差异化的。 ➢ 复杂异构网络缺点：随着网络部署密集，小区间干扰会制约
系统容量增长
2.3.3 满足5G关键能力的途径
（2）D2D通信
传统的网络形态：通信双方的信息交互需要经过各自的基站设备，通过核心网络进行 互联互通。但是在海量用户和海量的数据需求下，基站设备和核心网络的压力过大。
移动通信技术与网络优化(第2版)第1章 移动通信基础知识
可以利用的频谱资源非常有限 4．对移动台的要求高 5．通道容量有限 6．通信系统复杂
2020/7/16
5
1.1 移动通信概述
1.1.4 移动通信的分类 1 按使用对象可分为民用设备和军用设备； 2 按使用环境可分为陆地通信、海上通信和空中通信； 3 按多址方式可分为频分多址（FDMA）、时分多址
（TDMA）和码分多址（CDMA）等； 4 按覆盖范围可分为广域网和局域网式可分为同频单工、异频单工、异频双工
1.2.1 蜂窝移动通信系统
图1.5 大区覆盖与小区覆盖
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1.2.1 蜂窝移动通信系统
• 蜂窝通信网络把整个服务区域划分成若干个较小 的区域（cell，在蜂窝系统中称为小区），各小区 均用小功率的发射机（即基站发射机）进行覆盖， 许多小区像蜂窝一样能布满 （即覆盖）任意形状 的服务地区，如图1.5（b）所示。
1MHz（兆赫）＝106 Hz 1GHz（吉赫）＝109 Hz 1THz（太赫）＝1012Hz 1PHz（拍赫）＝1015 Hz
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1.1 移动通信概述
• 早期的移动通信主要使用VHF和UHF频段如150 MHz， 450MHz 。
• 目前，第二代大容量移动通信系统均使用800MHz频段 （CDMA），900MHz频段（AMPS、TACS、GSM），
盟（ITU）在1985年提出未来公众陆地移动通信系统 （FPLMTS）的名称的更换，意思是在2000年左右可开始 商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统 （IMT-2000）。
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1.1 移动通信概述
• 在3G时代，中国电信cdma2000用的是800MHz的频段， 中国移动TD-SCDMA用的是1800MHz和2.1GHz的频段， 而中国联通WCDMA也是用2.1GHz的频段，为1940MHz1955MHz(上行)、 2130MHz -2145MHz(下行（常称为第 三代移动通信使用2.4GHz频段）。
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1.1 移动通信概述
1.1.4 移动通信的分类 1 按使用对象可分为民用设备和军用设备； 2 按使用环境可分为陆地通信、海上通信和空中通信； 3 按多址方式可分为频分多址（FDMA）、时分多址
（TDMA）和码分多址（CDMA）等； 4 按覆盖范围可分为广域网和局域网式可分为同频单工、异频单工、异频双工
1.2.1 蜂窝移动通信系统
图1.5 大区覆盖与小区覆盖
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1.2.1 蜂窝移动通信系统
• 蜂窝通信网络把整个服务区域划分成若干个较小 的区域（cell，在蜂窝系统中称为小区），各小区 均用小功率的发射机（即基站发射机）进行覆盖， 许多小区像蜂窝一样能布满 （即覆盖）任意形状 的服务地区，如图1.5（b）所示。
1MHz（兆赫）＝106 Hz 1GHz（吉赫）＝109 Hz 1THz（太赫）＝1012Hz 1PHz（拍赫）＝1015 Hz
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1.1 移动通信概述
• 早期的移动通信主要使用VHF和UHF频段如150 MHz， 450MHz 。
• 目前，第二代大容量移动通信系统均使用800MHz频段 （CDMA），900MHz频段（AMPS、TACS、GSM），
盟（ITU）在1985年提出未来公众陆地移动通信系统 （FPLMTS）的名称的更换，意思是在2000年左右可开始 商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统 （IMT-2000）。
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1.1 移动通信概述
• 在3G时代，中国电信cdma2000用的是800MHz的频段， 中国移动TD-SCDMA用的是1800MHz和2.1GHz的频段， 而中国联通WCDMA也是用2.1GHz的频段，为1940MHz1955MHz(上行)、 2130MHz -2145MHz(下行（常称为第 三代移动通信使用2.4GHz频段）。
第2章 移动通信系统的基本技术-新一代移动通信工程(第2版)-田锦-清华大学出版社
2.3 调制技术
1.高阶调制技术 高阶调制的优势： 它能够在有限带宽下很好地实现高速数据 传输，并且可以在很大程度上提高频谱利 用率。 M进制的数字调制，一般可以分为MASK、 MPSK、MQAM和MFSK，它们属于无记忆 的线性调制。一般认为在阶数M≥8时为高 阶调制。
可分为空间、频率、时间3大基本类型； ➢ 按集合、合并方式划分，可分为选择合
并、等增益合并与最大比值合并； ➢ 其他···
2.2 抗衰落技术
2.均衡技术
均衡技术是指各种用来处理码间干扰（ISI） 的算法和实现方法。 均衡可以分为时域均衡和频域均衡。
➢ 时域均衡的目的是使总的冲激响应满足无码间 干扰的条件。
2.2 抗衰落技术
2.均衡技术
按照均衡器的结构形式划分，主要分为 横向均衡器、格形均衡器等。
按照均衡器的准则来划分，主要有最小 均方误差准则MMSE、破零准则ZF、最 大似然序列估计准则MLSE等。
按照均衡算法来划分，有最小均方算法LMS、 递归最小二乘算法RLS、快速递归最小乘法、 均方根递归最小二乘算法、梯度递归最小二乘 算法。
2.1 无线电波传播理论与特征
➢ 散射 散射是由一个或者多个尺寸远小于其波长 的本地障碍物引起电磁波偏离原来传播方 向的物理现象。
2.1 无线电波传播理论与特征
无线信道的一个典型特征是“衰落”现象， 即信号幅度在时间和频率上的波动。 衰落的一般表现： ➢ 随信号传播距离变化而导致的传播损耗
和弥散； ➢ 由于传播环境中的地形起伏、建筑物及
2.2 抗衰落技术
3.RAKE接收机
由于在多径信号中含来改善接收信号的信噪比。
2.2 抗衰落技术
3.RAKE接收机
RAKE接收机的原理就是使用相关接收机 组，对每个路径使用一个相关接收机，各 相关接收机与同一期望（被接收的）信号 的一个延迟形式（即期望信号的多径分量 之一）相关，然后这些相关接收机的输出 （称为耙齿输出）根据它们的相对强度进 行加权，并把加权后的各路输出相加，合 成一个输出。
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按标准规定，Abis接口是标准化接口，但实际上不同制造 商设备的Abis接口略有不同，所以一般情况下，GSM系统运 营商只能采用同一个制造商提供的BTS和BSC设备。A接口也 是规定的标准化接口，这个接口采用7号信令协议(SS7)，A接 口允许业务提供商使用不同制造厂家提供的基站和交换设备。
图2-2-1 GSM系统的总体结构
第 2 章 GSM移动通信系统
2.1 概述 2.2 GSM系统结构 2.3 GSM系统的主要规格参数 2.4 GSM位置区划分及编号方式 2.5 GSM逻辑信道和帧结构 2.6 GSM的主要技术 2.7 GSM系统网络规划 2.8 GPRS通用分组无线业务
2.1 概 述
2了制定1800 MHz频段的公共 欧洲电信业务的规范，命名为DCS1800系统。该系统与 GSM900具有同样的基本功能，因而该规范只占GSM建议的很 小一部分，仅将GSM900和DCS1800之间的差别加以描述，绝 大部分二者是通用的，它们均可统称为GSM系统。
1992年，大多数欧洲GSM运营者开始商用业务。到1994 年5月，已有50个GSM网在世界上运营；到10月，总客户数已 超过400万，国际漫游客户每月呼叫次数超过500万，客户平均 增长超过50%。1993年欧洲第一个DCS1800系统投入运营。
BSS负责管理MS与MSC之间的无线传输通信。BSS包 括基站控制器(BSC)和基站收发信机(BTS)两部分。每个BSS包 括多个BSC，BSC经过一个专用线路或微波链路连接到MSC上。 一般情况下，一个BSC可以控制多个BTS。BSC与BTS之间的 接口叫做Abis接口，BSC与MSC之间的接口叫做A接口。
1990年，MOU组织完成了GSM900的规范，共产生大约 130项的全面建议书，不同建议经分组而成为一套12系列。
1991年在欧洲开通了第一个系统，同时MOU组织为该系 统设计和注册了市场商标，将GSM更名为“全球移动通信系 统(Global System for Mobile Communications)”。从此，移动通 信跨入了第二代数字移动通信系统。
2.2.1 GSM系统的总体结构
GSM系统的总体结构如图2-2-1所示。由图可见，GSM系 统由移动台(MS)、基站子系统(BSS)、网络子系统(NSS)和运 营支持子系统(OSS)组成。
MS是用户直接使用的设备，也称为用户设备。MS包括存 储用户个人信息的SIM卡和实现移动通信的物理设备两部分。
SIM卡存储用户特有的个人信息，包括实现鉴权和加密的 信息、享有的业务类型等。物理设备是实现通信功能的设备， 这部分设备对所有用户都是相同的，可以是手持机、车载机等。 没有SIM卡，GSM移动设备本身不能参与网络工作。
1986年，该小组在巴黎对欧洲各国及各公司经大量研究和 实验后所提出的8个建议系统进行了现场实验。
1987年5月，GSM成员国就数字系统采用窄带时分多址 TDMA、规则脉冲激励线性预测RPE-LTP语音编码和高斯滤波 最小移频键控GMSK调制方式达成了一致意见。同年，欧洲17 个国家的运营者和管理者签署了谅解备忘录(MOU)，相互达成 履行规范的协议。与此同时，还成立了MOU组织，致力于 GSM标准的发展。
欧洲电信标准协会(European Telecommunications Standardization Institute，ETSI)的前身欧洲邮政电信管理会议 (Conference of European Posts and Telecommunications，CEPT) 成立了移动特别行动小组(Groupe Spécial Mobile，GSM)，该 小组得到了对有关泛欧数字移动通信系统的诸多建议进行改进 的授权。
(6) 可与现有通信网络互连，如ISDN、PSTN等。与其他 网络的互连通常利用现有的接口，如ISUP或TUP等。
(7) 具有漫游功能。漫游是移动通信的重要特征，它标志 着用户可以从一个网络自动进入另一个网络。GSM系统可提 供全球漫游，当然也需要网络运营者之间的某些协议，例如 计费。
2.2 GSM系统结构
(2) 容量大。由于每个信道传输带宽增加，使同频复用载 干比要求降低至9 dB，故GSM系统的同频复用模式可以缩小 到4/12或3/9，甚至更小(模拟系统为7/21)；加上半速率语音 编码的引入和自动话务分配以减少了越区切换的次数，使 GSM系统的容量效率(每小区的信道数/MHz)比TACS系统高3 倍～5倍。
(3) 语音质量高。GSM规范中有关空中接口和语音编码的 定义以及数字传输技术的特点，在门限值以上时，语音质量总 能达到标准水平而与无线传输质量无关。
(4) 提供开放的接口。GSM标准所提供的开放性接口不仅 限于空中接口，而且包括网络之间以及网络中各设备实体之间， 例如A接口和Abis接口。
(5) 安全性高。通过鉴权、加密和TMSI号码的使用，达到 安全的目的。鉴权用来验证用户的入网权利，加密用于空中接 口，由SIM卡和网络AUC合作完成。TMSI是一个由业务网络 给用户指定的临时识别号，以防止有人跟踪而泄漏其地理位置 或通话内容。
BSC主要完成如下功能： (1) 接口管理：支持与MSC间的A接口、与BTS间的Abis接 口及与OMC间的X.25接口。 (2) BTS与BSC之间的地面信道管理：BSC对BTS之间的 无线信令链路、操作维护链路进行监测、对无线业务信道进行 分配管理。
(3) 无线参数及无线资源管理：无线参数包括BTS载频频率、 空中接口是否应用了非连续接收/发射、移动台接入网最小电 平设置、逻辑信道与物理信道的映射关系等。无线资源管理 (RRM)包括小区内信道配置、专用信道与业务信道的分配管理、 切换资源管理等。
GSM用户遍及欧洲、亚洲、非洲、美洲、大洋洲等130多 个国家和地区。可以说，GSM是目前世界上使用最广、用户 数最多、发展最成功的无线系统标准。
2.1.2 GSM的特点
相对于第一代模拟移动通信系统，GSM系统具有以下 特点：
(1) 频谱效率高。由于采用了高效调制器、信道编码、交 织、均衡和语音编码技术，使系统具有更高的频谱效率。