移动通信原理(第3版) 陈威兵、张刚林、冯璐、李玮 著 大中专 文轩网

第1章 移动通信概论 …………………………………………………………………………………… 1 1.1 移动通信的历史、现状与发展趋势………………………………………………………………… 1 1.1.1 移动通信的历史与现状…………………………………………………………………… 1 1.1.2 移动通信在中国的发展概况……………………………………………………………… 3 1.1.3 移动通信的发展趋势……………………………………………………………………… 4 1.2 蜂窝移动通信系统 ………………………………………………………………………………… 6 1.2.1 蜂窝小区的概念…………………………………………………………………………… 6 1.2.2 频率复用的几何模型……………………………………………………………………… 6 1.2.3 蜂窝系统的组成…………………………………………………………………………… 7 1.2.4 蜂窝系统中的信道………………………………………………………………………… 8 1.2.5 信道分配策略……………………………………………………………………………… 8 1.2.6 越区切换与位置管理……………………………………………………………………… 9 1.3 专用移动通信系统 ………………………………………………………………………………… 9 1.3.1 无绳电话系统……………………………………………………………………………… 9 1.3.2 集群移动通信系统 ……………………………………………………………………… 11 1.3.3 移动卫星通信系统 ……………………………………………………………………… 13 1.3.4 分组无线网 ……………………………………………………………………………… 16 1.4 移动通信的基本技术……………………………………………………………………………… 17 1.4.1 多址连接 ………………………………………………………………………………… 17 1.4.2 组网技术 ………………………………………………………………………………… 17 1.4.3 移动通信中电波传播特性研究与信道建模技术 ……………………………………… 18 1.4.4 抗干扰措施 ……………………………………………………………………………… 19 1.4.5 调制与解调 ……………………………………………………………………………… 19 1.4.6 语音编码技术 …………………………………………………………………………… 19 1.5 移动通信标准化组织……………………………………………………………………………… 20 1.5.1 国际标准化组织 ………………………………………………………………………… 20 1.5.2 不同地区中的标准化组织 ……………………………………………………………… 21 本章小结 ………………………………………………………………………………………………… 22 习题 ……………………………………………………………………………………………………… 23 第2章 移动通信基本技术及原理 …………………………………………………………………… 24 2.1 电波传播特性与信道建模技术…………………………………………………………………… 24 2.1.1 无线电波传播特性 ……………………………………………………………………… 24 2.1.2 移动信道特征 …………………………………………………………………………… 25 Ⅷ 2.1.3 移动信道建模技术 ……………………………………………………………………… 28 2.2 多址技术…………………………………………………………………………………………… 28 2.2.1 多址方式 ………………………………………………………………………………… 28 2.2.2 扩频通信 ………………………………………………………………………………… 30 2.3 调制技术…………………………………………………………………………………………… 34 2.3.1 基本数字调制技术 ……………………………………………………………………… 34 2.3.2 π/4DQPSK 调制 ………………………………………………………………………… 36 2.3.3 GMSK 调制 ……………………………………………………………………………… 37 2.3.4 多进制数字调制 ………………………………………………………………………… 39 2.3.5 OFDM 调制 ……………………………………………………………………………… 40 2.4 抗衰落、抗干扰技术 ……………………………………………………………………………… 42 2.4.1 分集技术 ………………………………………………………………………………… 43 2.4.2 均衡技术 ………………………………………………………………………………… 46 2.4.3 信道编码技术 …………………………………………………………………………… 48 2.5 信源编码与数据压缩……………………………………………………………………………… 53 2.5.1 语音压缩编码 …………………………………………………………………………… 53 2.5.2 移动通信中的语音编码 ………………………………………………………………… 57 2.5.3 图像压缩编码 …………………………………………………………………………… 60 本章小结 ………………………………………………………………………………………………… 62 习题 ……………………………………………………………………………………………………… 63 第3章 数字移动通信系统(2G)……………………………………………………………………… 65 3.1 GSM 概述 ………………………………………………………………………………………… 65 3.1.1 GSM 的结构 ……………………………………………………………………………… 65 3.1.2 GSM 的区域和识别号码 ………………………………………………………………… 67 3.2 GSM 的空中接口 ………………………………………………………………………………… 71 3.2.1 技术参数 ………………………………………………………………………………… 71 3.2.2 空中接口的物理结构 …………………………………………………………………… 72 3.3 GSM 控制与管理 ………………………………………………………………………………… 78 3.3.1 位置的登记和更新 ……………………………………………………………………… 78 3.3.2 越区切换 ………………………………………………………………………………… 78 3.3.3 鉴权与加密 ……………………………………………………………………………… 80 3.4 IS-95CDMA 系统概述 …………………………………………………………………………… 82 3.5 IS-95CDMA 的空中接口 ………………………………………………………………………… 83 3.5.1 IS-95CDMA 的正向信道 ……………………………………………………………… 83 3.5.2 IS-95CDMA 的反向信道 ……………………………………………………………… 86 3.6 IS-95CDMA 的控制功能 ………………………………………………………………………… 89 3.6.1 软切换 …………………………………………………………………………………… 89 3.6.2 软容量 …………………………………………………………………………………… 90 3.6.3 功率控制 ………………………………………………………………………………… 91 3.6.4 安全机制 ………………………………………………………………………………… 92 本章小结 ………………………………………………………………………………………………… 94 习题 ……………………………………………………………………………………………………… 94 Ⅸ 第4章 B2G移动通信系统 …………………………………………………………………………… 96 4.1 GPRS系统 ………………………………………………………………………………………… 96 4.1.1 GPRS总述 ……………………………………………………………………………… 96 4.1.2 GPRS协议模型 ………………………………………………………………………… 98 4.1.3 GPRS空中接口 ………………………………………………………………………… 99 4.1.4 GPRS的移动性管理和会话管理 ……………………………………………………… 102 4.2 EDGE 系统 ……………………………………………………………………………………… 105 4.2.1 概述……………………………………………………………………………………… 105 4.2.2 EDGE 系统的关键技术 ………………………………………………………………… 105 4.3 CDMA20001x系统 …………………………………………………………………………… 107 4.3.1 CDMA20001x系统的技术特点 ……………………………………………………… 107 4.3.2 CDMA20001x系统的空中接口 ……………………………………………………… 107 本章小结 ……………………………………………………………………………………………… 114 习题 …………………………………………………………………………………………………… 115 第5章 第三代移动通信系统(3G) ………………………………………………………………… 116 5.1 第三代移动通信系统标准介绍 ………………………………………………………………… 116 5.1.1 3G 的历史及特征 ……………………………………………………………………… 116 5.1.2 3G 的主流标准及无线技术对比分析 ………………………………………………… 117 5.1.3 3G 频段的划分 ………………………………………………………………………… 119 5.1.4 3G 业务特点与分类 …………………………………………………………………… 120 5.2 WCDMA 系统 …………………………………………………………………………………… 121 5.2.1 概述……………………………………………………………………………………… 121 5.2.2 WCDMA 的空中接口 ………………………………………………………………… 123 5.2.3 WCDMA 核心网的演进 ……………………………………………………………… 135 5.2.4 WCDMA 的移动性管理 ……………………………………………………………… 138 5.2.5 HSPA 技术……………………………………………………………………………… 141 5.3 CDMA2000系统 ……………………………………………………………………………… 143 5.3.1 概述……………………………………………………………………………………… 143 5.3.2 CDMA20001xEV-DO 系统 ………………………………………………………… 147 5.3.3 CDMA20001xEV-DV 系统…………………………………………………………… 151 5.3.4 CDMA2000核心网的演进 …………………………………………………………… 153 5.4 TD-SCDMA 系统 ……………………………………………………………………………… 159 5.4.1 概述……………………………………………………………………………………… 159 5.4.2 TD-SCDMA 的空中接口 ……………………………………………………………… 161 5.4.3 TD-SCDMA 的关键技术 ……………………………………………………………… 165 5.5 第三代移动通信系统安全机制 ………………………………………………………………… 170 5.5.1 3G 面临的安全威胁和攻击方法 ……………………………………………………… 170 5.5.2 3G 系统的安全架构 …………………………………………………………………… 171 5.5.3 3G 网络接入安全机制 ………………………………………………………………… 173 本章小结 ……………………………………………………………………………………………… 174 习题 …………………………………………………………………………………………………… 176 Ⅹ 第6章 第四代移动通信系统(4G) ………………………………………………………………… 178 6.1 4G 系统总述……………………………………………………………………………………… 178 6.1.1 4G 的起源与标准化进展 ……………………………………………………………… 178 6.1.2 4G 的特征与频段 ……………………………………………………………………… 182 6.1.3 4G 网络架构 …………………………………………………………………………… 184 6.2 LTE/LTE-Advanced关键技术 ………………………………………………………………… 186 6.2.1 LTE 关键技术 ………………………………………………………………………… 187 6.2.2 LTE-Advanced关键技术 ……………………………………………………………… 193 6.3 LTE/LTE-Advanced空中接口 ………………………………………………………………… 200 6.3.1 LTE/LTE-Advanced网络功能划分 ………………………………………………… 200 6.3.2 LTE/LTE-Advanced空中接口协议架构 …………………………………………… 201 6.3.3 LTE/LTE-Advanced信道映射 ……………………………………………………… 203 6.3.4 LTE/LTE-Advanced物理层 ………………………………………………………… 205 6.3.5 LTE/LTE-Advanced高层协议 ……………………………………………………… 213 6.4 LTE/LTE-Advanced移动性管理与安全机制 ………………………………………………… 215 6.4.1 LTE/LTE-Advanced移动性管理 …………………………………………………… 215 6.4.2 LTE/LTE-Advanced安全机制 ……………………………………………………… 219 6.5 LTE/LTE-Advanced语音解决方案 …………………………………………………………… 221 6.5.1 CSFB语音方案 ………………………………………………………………………… 221 6.5.2 SVLTE 语音方案 ……………………………………………………………………… 222 6.5.3 VoLTE 语音方案 ……………………………………………………………………… 223 本章小结 ……………………………………………………………………………………………… 224 习题 …………………………………………………………………………………………………… 225 第7章 第五代移动通信系统(5G) ………………………………………………………………… 227 7.1 5G 系统总述……………………………………………………………………………………… 227 7.1.1 5G 的起源与发展历程 ………………………………………………………………… 227 7.1.2 5G 的特征与频段 ……………………………………………………………………… 230 7.2 5G 网络架构及关键网络技术…………………………………………………………………… 233 7.2.1 5G 网络架构 …………………………………………………………………………… 234 7.2.2 5G 关键网络技术 ……………………………………………………………………… 237 7.3 5G 空口架构及关键无线技术…………………………………………………………………… 242 7.3.1 5G 空口技术演进路线 ………………………………………………………………… 243 7.3.2 5G 空口技术架构 ……………………………………………………………………… 243 7.3.3 5G 新空口物理层特征 ………………………………………………………………… 244 7.3.4 5G 关键无线技术 ……………………………………………………………………… 245 7.4 5G 物理层及搜索物理层过程…………………………………………………………………… 255 7.4.1 5G 物理层 ……………………………………………………………………………… 255 7.4.2 5G 小区搜索物理层过程 ……………………………………………………………… 262 7.5 5G 空口上层协议………………………………………………………………………………… 265 7.5.1 5G 空口数据链路层 …………………………………………………………………… 266 7.5.2 5G 空口网络层 ………………………………………………………………………… 270 7.6 5G 移动性管理与安全机制……………………………………………………………………… 272 7.6.1 5G 移动性管理概述 …………………………………………………………………… 272 Ⅺ 7.6.2 寻呼……………………………………………………………………………………… 275 7.6.3 接入控制………………………………………………………………………………… 278 7.6.4 5G 安全机制 …………………………………………………………………………… 279 7.7 5G 智能终端……………………………………………………………………………………… 281 7.7.1 智能终端分类…………………………………………………………………………… 281 7.7.2 智能终端通信能力……………………………………………………………………… 282 本章小结 ……………………………………………………………………………………………… 285 习题 …………………………………………………………………………………………………… 286 第8章 移动通信与计算机网络通信的融合 ……………………………………………………… 287 8.1 计算机网络通信 ………………………………………………………………………………… 287 8.1.1 概述……………………………………………………………………………………… 287 8.1.2 Internet的形成与发展 ………………………………………………………………… 287 8.1.3 TCP/IP参考模型 ……………………………………………………………………… 288 8.2 移动通信与计算机网络通信融合方式 ………………………………………………………… 292 8.2.1 概述……………………………………………………………………………………… 292 8.2.2 技术融合………………………………………………………………………………… 293 8.2.3 业务融合………………………………………………………………………………… 294 8.2.4 网络融合………………………………………………………………………………… 294 8.3 WAP技术 ……………………………………………………………………………………… 296 8.3.1 WAP的网络结构 ……………………………………………………………………… 296 8.3.2 WAP协议栈 …………………………………………………………………………… 297 8.3.3 WAP的应用 …………………………………………………………………………… 298 8.4 IMS技术 ………………………………………………………………………………………… 298 8.4.1 概述……………………………………………………………………………………… 298 8.4.2 IMS的网络架构………………………………………………………………………… 299 8.4.3 IMS的关键技术………………………………………………………………………… 300 8.4.4 IMS的业务应用………………………………………………………………………… 302 8.5 移动应用技术 …………………………………………………………………………………… 303 8.5.1 应用开发模式…………………………………………………………………………… 303 8.5.2 应用开发工具…………………………………………………………………………… 304 8.5.3 应用开发关键技术……………………………………………………………………… 306 本章小结 ……………………………………………………………………………………………… 308 习题 …………………………………………………………………………………………………… 309 第9章 移动通信网络的规划、设计与优化 ……………………………………………………… 311 9.1 移动通信网络规划与设计的基础知识 ………………………………………………………… 311 9.1.1 概述……………………………………………………………………………………… 311 9.1.2 网络规划与设计的原则………………………………………………………………… 312 9.1.3 网络规划与设计的流程………………………………………………………………… 312 9.1.4 网络规划与设计的主要环节…………………………………………………………… 315 9.2 业务预测及业务模型的建立 …………………………………………………………………… 321 9.2.1 概述……………………………………………………………………………………… 321 9.2.2 业务预测及业务模型…………………………………………………………………… 322 9.3 无线传播模型及校正 …………………………………………………………………………… 326 Ⅻ 9.3.1 无线传播模型…………………………………………………………………………… 326 9.3.2 无线传播模型校正……………………………………………………………………… 329 9.4 移动通信网络规划与设计及通信仿真 ………………………………………………………… 330 9.4.1 通信仿真概述…………………………………………………………………………… 330 9.4.2 网络规划与设计软件及其仿真………………………………………………………… 331 9.5 3G 网络规划与设计……………………………………………………………………………… 333 9.5.1 3G 与2G 网络规划与设计比较 ……………………………………………………… 333 9.5.2 3G 网络规划基本思路 ………………………………………………………………… 334 9.5.3 多层次重叠式立体网络规划…………………………………………………………… 335 9.6 TD-LTE 无线网络规划 ………………………………………………………………………… 336 9.6.1 数据业务热点区域分析………………………………………………………………… 336 9.6.2 无线网规划指标………………………………………………………………………… 337 9.6.3 基站建设方案…………………………………………………………………………… 338 9.7 5G 网络部署、规划与设计 ……………………………………………………………………… 342 9.7.1 5G 网络规划与设计的原则及策略 …………………………………………………… 342 9.7.2 5G 网络部署架构选择与演进策略 …………………………………………………… 344 9.7.3 5G 无线网络规划 ……………………………………………………………………… 347 9.8 移动通信网络优化 ……………………………………………………………………………… 349 9.8.1 概述……………………………………………………………………………………… 349 9.8.2 网络优化的内容及流程………………………………………………………………… 350 9.8.3 LTE-RF优化 …………………………………………………………………………… 351 9.8.4 5G 无线网络优化 ……………………………………………………………………… 364 本章小结 ……………………………………………………………………………………………… 374 习题 …………………………………………………………………………………………………… 376 附录A 缩略语英汉对照表 …………………………………………………………………………… 377 参考文献 …………………………………………………………………………………………………… 390