移動通信（第五版）

第1章 概述 1
1.1 移動通信及其特點 1
1.2 移動通信的工作方式 2
1.3 移動通信系統(tǒng)的組成 4
1.4 移動通信系統(tǒng)的頻段使用 5
1.5 多址方式 6
1.5.1 移動通信系統(tǒng)中的多址方式 6
1.5.2 不同多址方式的頻譜效率 8
1.6 其他常用技術 8
1.6.1 均衡技術 9
1.6.2 分集技術 10
1.6.3 信道編碼技術 11
1.7 移動通信系統(tǒng)的發(fā)展 12
1.7.1 全球移動通信的發(fā)展歷程 12
1.7.2 從2G向3G發(fā)展 15
1.7.3 WiMAX（全球微波互聯(lián)接入） 17
1.7.4 從3G向4G發(fā)展 18
1.7.5 我國的移動通信發(fā)展歷程 19
1.8 第五代移動通信(5G)標準及現(xiàn)狀 22
1.8.1 第五代移動通信（5G）的關鍵技術 22
1.8.2 第五代移動通信（5G）標準的進展狀況 24
1.8.3 第五代移動通信（5G）的研發(fā)狀況 25
思考題與習題 26
第2章 移動通信網(wǎng) 27
2.1 引言 27
2.2 移動通信體制 27
2.2.1 大區(qū)制移動通信網(wǎng) 27
2.2.2 小區(qū)制(蜂窩)移動通信網(wǎng) 28
2.3 移動通信的信道結構 29
2.3.1 話音信道 30
2.3.2 控制信道 30
2.4 蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率配置 31
2.5 移動通信環(huán)境下的干擾 33
2.5.1 同頻道干擾 33
2.5.2 鄰頻道干擾 34
2.5.3 互調(diào)干擾 34
2.5.4 阻塞干擾 36
2.5.5 近端對遠端的干擾 36
2.6 蜂窩移動通信網(wǎng)絡的頻率規(guī)劃 36
2.6.1 等頻距分配法 36
2.6.2 信道分配策略 38
2.6.3 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率規(guī)劃 39
2.7 多信道共用技術 42
2.7.1 話務量與呼損 43
2.7.2 每個信道能容納的用戶數(shù) 46
2.8 移動性管理 47
2.8.1 位置管理 47
2.8.2 切換管理 61
2.9 無線資源管理技術 66
2.9.1 功率控制 66
2.9.2 接入控制 67
2.9.3 負載（擁塞）控制 67
2.9.4 信道分配 67
2.9.5 分組調(diào)度 68
2.10 信道自動選擇方式 68
2.10.1 專用呼叫信道方式 68
2.10.2 循環(huán)定位方式 69
2.10.3 循環(huán)不定位方式 69
2.10.4 循環(huán)分散定位方式 70
思考題與習題 70
第3章 移動通信的電波傳播 71
3.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性 71
3.1.1 直射波 71
3.1.2 視距傳播的極限距離 71
3.1.3 繞射衰耗 72
3.1.4 反射波 72
3.1.5 多徑衰落 73
3.1.6 陰影衰落 74
3.2 電波傳播特性的估算 75
3.2.1 Egli John J.場強計算 75
3.2.2 奧村(Okumura)模型 76
3.2.3 Okumura-Hata模型 86
3.2.4 COST-231 Hata模型 86
3.2.5 Walfisch-Bertoni模型 87
3.2.6 COST231-WI模型 88
3.2.7 SPM模型 88
3.2.8 微蜂窩系統(tǒng)的覆蓋區(qū)預測模式 89
3.3 傳輸模型的校正——路測 91
思考題與習題 92
第4章 數(shù)字調(diào)制技術 93
4.1 引言 93
4.1.1 影響數(shù)字調(diào)制的因素 93
4.1.2 數(shù)字調(diào)制的性能指標 93
4.1.3 當今蜂窩系統(tǒng)、PCS(個人通信系統(tǒng))和無繩電話采用的主要調(diào)制方式 94
4.2 線性調(diào)制技術 95
4.2.1 二進制相移鍵控(BPSK) 95
4.2.2 差分相移鍵控(DPSK) 96
4.2.3 正交相移鍵控QPSK(4PSK) 98
4.2.4 偏移四相相移鍵控(OQPSK) 100
4.2.5 π/4-QPSK 101
4.3 恒包絡調(diào)制技術 106
4.3.1 最小頻移鍵控（MSK） 106
4.3.2 高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK） 115
4.4 “線性”和“恒包絡”相結合的調(diào)制技術 122
4.4.1 M維相移鍵控(MPSK) 123
4.4.2 M維正交振幅調(diào)制(QAM) 124
4.4.3 M維頻移鍵控(MFSK) 126
4.5 正交頻分復用(OFDM)技術 127
4.5.1 正交頻分復用的原理 127
4.5.2 子載波調(diào)制 129
4.5.3 正交頻分復用的DFT實現(xiàn) 132
4.5.4 OFDM的特點 133
4.5.5 OFDM系統(tǒng)的關鍵技術 134
4.6 擴頻調(diào)制技術 135
4.6.1 PN碼序列 136
4.6.2 直接序列擴頻(DS-SS) 136
4.6.3 跳頻擴頻(FH-SS) 138
4.6.4 直擴的性能 138
4.6.5 跳頻擴頻的性能 140
4.7 在多徑衰落信道中的調(diào)制性能分析 141
4.7.1 在慢速平穩(wěn)衰落信道中的數(shù)字調(diào)制性能 141
4.7.2 在頻率選擇性移動通信信道中的數(shù)字調(diào)制技術 144
思考題與習題 146
第5章 GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)與GPRS 147
5.1 引言 147
5.2 GSM的電信業(yè)務 148
5.2.1 承載業(yè)務 149
5.2.2 電信業(yè)務 149
5.2.3 補充業(yè)務 150
5.3 GSM結構 151
5.3.1 移動臺(MS) 151
5.3.2 基站(BS)及基站收發(fā)信機(BTS) 152
5.3.3 基站控制器(BSC) 153
5.3.4 發(fā)送編碼器和速率適配器單元(TRAU) 153
5.3.5 移動業(yè)務交換中心(MSC) 153
5.3.6 歸屬位置寄存器(HLR) 153
5.3.7 訪問者位置寄存器(VLR) 154
5.3.8 鑒權中心(AuC) 155
5.3.9 設備識別寄存器(EIR) 155
5.3.10 操作和維護中心(OMC) 155
5.4 GSM較模擬網(wǎng)的優(yōu)勢 155
5.4.1 GSM系統(tǒng)在抗瑞利衰落及干擾方面的優(yōu)勢 156
5.4.2 GSM系統(tǒng)與TACS系統(tǒng)的性能比較 156
5.5 GSM網(wǎng)絡接口 157
5.5.1 空中接口(Um) 157
5.5.2 A-bis接口 157
5.5.3 A接口 158
5.5.4 PSTN接口 159
5.5.5 移動應用部分(MAP) 159
5.6 GSM的編號、鑒權與加密 160
5.6.1 編號和路由 160
5.6.2 鑒權與加密 164
5.7 GSM無線信道 166
5.7.1 頻域分析 166
5.7.2 時域分析 166
5.7.3 話音編碼(Speech Coding) 167
5.7.4 信道編碼(Channel Coding) 168
5.7.5 交織(Interleaving) 168
5.7.6 調(diào)制 168
5.7.7 信道組成(Channel Organization) 169
5.7.8 不連續(xù)發(fā)送和話音激活檢測 171
5.7.9 定時前置和功率控制 172
5.7.10 移動臺接入 173
5.8 GSM呼叫方案 174
5.8.1 移動臺開機后的工作 174
5.8.2 小區(qū)選擇 174
5.8.3 位置登記和位置更新 175
5.8.4 建立通信鏈路 175
5.8.5 起初信息過程 176
5.8.6 鑒權 176
5.8.7 加密 176
5.8.8 位置更新過程 176
5.8.9 通信鏈路的釋放 177
5.8.10 移動臺主叫 177
5.8.11 移動臺被呼 179
5.8.12 切換 180
5.9 GSM的跳頻技術 182
5.9.1 跳頻系統(tǒng)的工作原理 182
5.9.2 跳頻系統(tǒng)的特點 183
5.10 通用分組無線業(yè)務GPRS 183
5.10.1 GPRS標準制定的過程與階段 184
5.10.2 GPRS網(wǎng)絡的網(wǎng)絡結構 185
5.10.3 GPRS網(wǎng)絡的分層結構 186
5.10.4 增強型GPRS 195
思考題與習題 196
第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 197
6.1 引言 197
6.1.1 CDMA技術的標準化 198
6.1.2 CDMA系統(tǒng)的特點 199
6.2 CDMA空中接口協(xié)議層 202
6.3 CDMA前向信道 202
6.3.1 前向業(yè)務信道 203
6.3.2 前向廣播信道 209
6.4 CDMA反向信道 211
6.4.1 接入信道 212
6.4.2 反向業(yè)務信道 214
6.5 功率控制 220
6.5.1 反向開環(huán)功率控制 222
6.5.2 反向閉環(huán)功率控制 222
6.5.3 前向功率控制 224
6.6 Rake接收機 224
6.7 CDMA 系統(tǒng)的容量 226
6.7.1 干擾對CDMA容量的影響 226
6.7.2 提高CDMA通信系統(tǒng)容量的有效技術——智能天線技術 227
6.8 CDMA登記 232
6.8.1 漫游的決定因素 233
6.8.2 開機登記 233
6.8.3 關機登記 233
6.8.4 時鐘周期登記 233
6.8.5 基于距離的登記 233
6.8.6 基于區(qū)域的登記 234
6.8.7 基于參數(shù)改變的登記 234
6.9 CDMA切換過程 234
思考題與習題 235
第7章 第三代移動通信系統(tǒng)（3G） 236
7.1 概述 236
7.1.1 IMT-2000和我國3G的三大標準 237
7.1.2 3G的三大標準的演進路徑 240
7.1.3 3G業(yè)務 241
7.1.4 全球3G業(yè)務發(fā)展情況 244
7.2 WCDMA 244
7.2.1 WCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構 244
7.2.2 WCDMA空中接口的物理信道結構 248
7.2.3 HSDPA和HSUPA 258
7.3 cdma2000 260
7.3.1 cdma2000的特點 260
7.3.2 cdma2000系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構 262
7.3.3 cdma2000空中接口 264
7.4 TD-SCDMA 273
7.4.1 TD-SCDMA發(fā)展歷程 273
7.4.2 TD-SCDMA關鍵技術和技術優(yōu)勢 275
7.4.3 TD-SCDMA網(wǎng)絡結構 279
7.5 3G三種主流標準的方案性能比較 285
第8章 第四代移動通信系統(tǒng)（4G） 287
8.1 LTE提出的歷史背景 287
8.2 LTE的需求 288
8.3 LTE的關鍵技術 288
8.3.1 多載波技術 288
8.3.2 多天線技術 289
8.3.3 無線接口的分組交換技術 289
8.4 LTE協(xié)議綜述 290
8.4.1 LTE系統(tǒng)架構 290
8.4.2 LTE協(xié)議棧 290
8.4.3 LTE幀結構 291
8.4.4 無線傳輸方案 292
8.5 TD-LTE的應用情況 292
8.6 LTE-FDD的應用情況 294
思考題與習題 295
附錄 縮略詞 296
參考文獻 308
第1章 概述 1
1.1 移動通信及其特點 1
1.2 移動通信的工作方式 2
1.3 移動通信系統(tǒng)的組成 4
1.4 移動通信系統(tǒng)的頻段使用 5
1.5 多址方式 6
1.5.1 移動通信系統(tǒng)中的多址方式 6
1.5.2 不同多址方式的頻譜效率 8
1.6 其他常用技術 8
1.6.1 均衡技術 9
1.6.2 分集技術 10
1.6.3 信道編碼技術 11
1.7 移動通信系統(tǒng)的發(fā)展 12
1.7.1 全球移動通信的發(fā)展歷程 12
1.7.2 從2G向3G發(fā)展 15
1.7.3 WiMAX（全球微波互聯(lián)接入） 17
1.7.4 從3G向4G發(fā)展 18
1.7.5 我國的移動通信發(fā)展歷程 19
1.8 第五代移動通信(5G)標準及現(xiàn)狀 22
1.8.1 第五代移動通信（5G）的關鍵技術 22
1.8.2 第五代移動通信（5G）標準的進展狀況 24
1.8.3 第五代移動通信（5G）的研發(fā)狀況 25
思考題與習題 26
第2章 移動通信網(wǎng) 27
2.1 引言 27
2.2 移動通信體制 27
2.2.1 大區(qū)制移動通信網(wǎng) 27
2.2.2 小區(qū)制(蜂窩)移動通信網(wǎng) 28
2.3 移動通信的信道結構 29
2.3.1 話音信道 30
2.3.2 控制信道 30
2.4 蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率配置 31
2.5 移動通信環(huán)境下的干擾 33
2.5.1 同頻道干擾 33
2.5.2 鄰頻道干擾 34
2.5.3 互調(diào)干擾 34
2.5.4 阻塞干擾 36
2.5.5 近端對遠端的干擾 36
2.6 蜂窩移動通信網(wǎng)絡的頻率規(guī)劃 36
2.6.1 等頻距分配法 36
2.6.2 信道分配策略 38
2.6.3 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的頻率規(guī)劃 39
2.7 多信道共用技術 42
2.7.1 話務量與呼損 43
2.7.2 每個信道能容納的用戶數(shù) 46
2.8 移動性管理 47
2.8.1 位置管理 47
2.8.2 切換管理 61
2.9 無線資源管理技術 66
2.9.1 功率控制 66
2.9.2 接入控制 67
2.9.3 負載（擁塞）控制 67
2.9.4 信道分配 67
2.9.5 分組調(diào)度 68
2.10 信道自動選擇方式 68
2.10.1 專用呼叫信道方式 68
2.10.2 循環(huán)定位方式 69
2.10.3 循環(huán)不定位方式 69
2.10.4 循環(huán)分散定位方式 70
思考題與習題 70
第3章 移動通信的電波傳播 71
3.1 VHF、UHF頻段的電波傳播特性 71
3.1.1 直射波 71
3.1.2 視距傳播的極限距離 71
3.1.3 繞射衰耗 72
3.1.4 反射波 72
3.1.5 多徑衰落 73
3.1.6 陰影衰落 74
3.2 電波傳播特性的估算 75
3.2.1 Egli John J.場強計算 75
3.2.2 奧村(Okumura)模型 76
3.2.3 Okumura-Hata模型 86
3.2.4 COST-231 Hata模型 86
3.2.5 Walfisch-Bertoni模型 87
3.2.6 COST231-WI模型 88
3.2.7 SPM模型 88
3.2.8 微蜂窩系統(tǒng)的覆蓋區(qū)預測模式 89
3.3 傳輸模型的校正——路測 91
思考題與習題 92
第4章 數(shù)字調(diào)制技術 93
4.1 引言 93
4.1.1 影響數(shù)字調(diào)制的因素 93
4.1.2 數(shù)字調(diào)制的性能指標 93
4.1.3 當今蜂窩系統(tǒng)、PCS(個人通信系統(tǒng))和無繩電話采用的主要調(diào)制方式 94
4.2 線性調(diào)制技術 95
4.2.1 二進制相移鍵控(BPSK) 95
4.2.2 差分相移鍵控(DPSK) 96
4.2.3 正交相移鍵控QPSK(4PSK) 98
4.2.4 偏移四相相移鍵控(OQPSK) 100
4.2.5 π/4-QPSK 101
4.3 恒包絡調(diào)制技術 106
4.3.1 最小頻移鍵控（MSK） 106
4.3.2 高斯濾波最小頻移鍵控（GMSK） 115
4.4 “線性”和“恒包絡”相結合的調(diào)制技術 122
4.4.1 M維相移鍵控(MPSK) 123
4.4.2 M維正交振幅調(diào)制(QAM) 124
4.4.3 M維頻移鍵控(MFSK) 126
4.5 正交頻分復用(OFDM)技術 127
4.5.1 正交頻分復用的原理 127
4.5.2 子載波調(diào)制 129
4.5.3 正交頻分復用的DFT實現(xiàn) 132
4.5.4 OFDM的特點 133
4.5.5 OFDM系統(tǒng)的關鍵技術 134
4.6 擴頻調(diào)制技術 135
4.6.1 PN碼序列 136
4.6.2 直接序列擴頻(DS-SS) 136
4.6.3 跳頻擴頻(FH-SS) 138
4.6.4 直擴的性能 138
4.6.5 跳頻擴頻的性能 140
4.7 在多徑衰落信道中的調(diào)制性能分析 141
4.7.1 在慢速平穩(wěn)衰落信道中的數(shù)字調(diào)制性能 141
4.7.2 在頻率選擇性移動通信信道中的數(shù)字調(diào)制技術 144
思考題與習題 146
第5章 GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)與GPRS 147
5.1 引言 147
5.2 GSM的電信業(yè)務 148
5.2.1 承載業(yè)務 149
5.2.2 電信業(yè)務 149
5.2.3 補充業(yè)務 150
5.3 GSM結構 151
5.3.1 移動臺(MS) 151
5.3.2 基站(BS)及基站收發(fā)信機(BTS) 152
5.3.3 基站控制器(BSC) 153
5.3.4 發(fā)送編碼器和速率適配器單元(TRAU) 153
5.3.5 移動業(yè)務交換中心(MSC) 153
5.3.6 歸屬位置寄存器(HLR) 153
5.3.7 訪問者位置寄存器(VLR) 154
5.3.8 鑒權中心(AuC) 155
5.3.9 設備識別寄存器(EIR) 155
5.3.10 操作和維護中心(OMC) 155
5.4 GSM較模擬網(wǎng)的優(yōu)勢 155
5.4.1 GSM系統(tǒng)在抗瑞利衰落及干擾方面的優(yōu)勢 156
5.4.2 GSM系統(tǒng)與TACS系統(tǒng)的性能比較 156
5.5 GSM網(wǎng)絡接口 157
5.5.1 空中接口(Um) 157
5.5.2 A-bis接口 157
5.5.3 A接口 158
5.5.4 PSTN接口 159
5.5.5 移動應用部分(MAP) 159
5.6 GSM的編號、鑒權與加密 160
5.6.1 編號和路由 160
5.6.2 鑒權與加密 164
5.7 GSM無線信道 166
5.7.1 頻域分析 166
5.7.2 時域分析 166
5.7.3 話音編碼(Speech Coding) 167
5.7.4 信道編碼(Channel Coding) 168
5.7.5 交織(Interleaving) 168
5.7.6 調(diào)制 168
5.7.7 信道組成(Channel Organization) 169
5.7.8 不連續(xù)發(fā)送和話音激活檢測 171
5.7.9 定時前置和功率控制 172
5.7.10 移動臺接入 173
5.8 GSM呼叫方案 174
5.8.1 移動臺開機后的工作 174
5.8.2 小區(qū)選擇 174
5.8.3 位置登記和位置更新 175
5.8.4 建立通信鏈路 175
5.8.5 起初信息過程 176
5.8.6 鑒權 176
5.8.7 加密 176
5.8.8 位置更新過程 176
5.8.9 通信鏈路的釋放 177
5.8.10 移動臺主叫 177
5.8.11 移動臺被呼 179
5.8.12 切換 180
5.9 GSM的跳頻技術 182
5.9.1 跳頻系統(tǒng)的工作原理 182
5.9.2 跳頻系統(tǒng)的特點 183
5.10 通用分組無線業(yè)務GPRS 183
5.10.1 GPRS標準制定的過程與階段 184
5.10.2 GPRS網(wǎng)絡的網(wǎng)絡結構 185
5.10.3 GPRS網(wǎng)絡的分層結構 186
5.10.4 增強型GPRS 195
思考題與習題 196
第6章 CDMA數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng) 197
6.1 引言 197
6.1.1 CDMA技術的標準化 198
6.1.2 CDMA系統(tǒng)的特點 199
6.2 CDMA空中接口協(xié)議層 202
6.3 CDMA前向信道 202
6.3.1 前向業(yè)務信道 203
6.3.2 前向廣播信道 209
6.4 CDMA反向信道 211
6.4.1 接入信道 212
6.4.2 反向業(yè)務信道 214
6.5 功率控制 220
6.5.1 反向開環(huán)功率控制 222
6.5.2 反向閉環(huán)功率控制 222
6.5.3 前向功率控制 224
6.6 Rake接收機 224
6.7 CDMA 系統(tǒng)的容量 226
6.7.1 干擾對CDMA容量的影響 226
6.7.2 提高CDMA通信系統(tǒng)容量的有效技術——智能天線技術 227
6.8 CDMA登記 232
6.8.1 漫游的決定因素 233
6.8.2 開機登記 233
6.8.3 關機登記 233
6.8.4 時鐘周期登記 233
6.8.5 基于距離的登記 233
6.8.6 基于區(qū)域的登記 234
6.8.7 基于參數(shù)改變的登記 234
6.9 CDMA切換過程 234
思考題與習題 235
第7章 第三代移動通信系統(tǒng)（3G） 236
7.1 概述 236
7.1.1 IMT-2000和我國3G的三大標準 237
7.1.2 3G的三大標準的演進路徑 240
7.1.3 3G業(yè)務 241
7.1.4 全球3G業(yè)務發(fā)展情況 244
7.2 WCDMA 244
7.2.1 WCDMA系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構 244
7.2.2 WCDMA空中接口的物理信道結構 248
7.2.3 HSDPA和HSUPA 258
7.3 cdma2000 260
7.3.1 cdma2000的特點 260
7.3.2 cdma2000系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構 262
7.3.3 cdma2000空中接口 264
7.4 TD-SCDMA 273
7.4.1 TD-SCDMA發(fā)展歷程 273
7.4.2 TD-SCDMA關鍵技術和技術優(yōu)勢 275
7.4.3 TD-SCDMA網(wǎng)絡結構 279
7.5 3G三種主流標準的方案性能比較 285
第8章 第四代移動通信系統(tǒng)（4G） 287
8.1 LTE提出的歷史背景 287
8.2 LTE的需求 288
8.3 LTE的關鍵技術 288
8.3.1 多載波技術 288
8.3.2 多天線技術 289
8.3.3 無線接口的分組交換技術 289
8.4 LTE協(xié)議綜述 290
8.4.1 LTE系統(tǒng)架構 290
8.4.2 LTE協(xié)議棧 290
8.4.3 LTE幀結構 291
8.4.4 無線傳輸方案 292
8.5 TD-LTE的應用情況 292
8.6 LTE-FDD的應用情況 294
思考題與習題 295
附錄 縮略詞 296
參考文獻 308