北邮通信工程专业大三课程《移动通信》课件

北邮通信工程专业大三课程《移动通信》课件课程介绍与背景无线传输技术基础蜂窝网络规划与优化无线接入网技术探讨核心网架构演进及关键技术业务应用与服务质量保障contents目录课程介绍与背景01CATALOGUE移动通信发展历程第三代移动通信（3G）高速数据业务和多媒体业务，如WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等系统。第二代移动通信（2G）数字语音通信和低速数据业务，如GSM、CDMA等系统。第一代移动通信（1G）模拟语音通信，如AMPS、TACS等系统。第四代移动通信（4G）高速移动数据业务和多媒体业务，如LTE、LTE-Advanced等系统。第五代移动通信（5G）超高速移动数据业务、物联网、自动驾驶等新型业务。移动终端手机、平板电脑等移动设备。基站提供无线覆盖和信号传输的设备，包括宏基站、微基站等。核心网连接基站和提供语音、数据业务的网络，包括交换机、路由器等设备。业务平台提供各类增值业务的平台，如短信平台、彩信平台等。移动通信系统组成移动通信标准化组织国际电信联盟（ITU）负责制定国际电信标准和推动全球电信发展。第三代合作伙伴计划（3GPP）负责制定3G和4G移动通信技术标准。第三代合作伙伴计划2（3GPP2）负责制定CDMA2000等移动通信技术标准。中国通信标准化协会（CCSA）负责制定中国通信行业标准和推动国内通信技术发展。02030401课程目标与要求掌握移动通信基本原理和关键技术；熟悉移动通信系统架构和业务流程；了解移动通信标准化组织和标准制定过程；具备分析和解决移动通信实际问题的能力。无线传输技术基础02CATALOGUE03电磁波在媒质中的传播探讨电磁波在不同媒质（如大气、水、土壤等）中的传播特性，包括反射、折射、散射等现象。01电磁波的基本性质阐述电磁波的产生、传播、接收等基本原理，包括振幅、频率、波长等参数。02电磁波在自由空间的传播分析电磁波在自由空间的传播特性，如传播速度、衰减等。电磁波传播特性无线信道建模方法介绍基于统计模型的建模方法，如瑞利衰落模型、莱斯衰落模型等，以及基于物理模型的建模方法，如射线追踪模型等。无线信道仿真技术阐述无线信道仿真的基本原理和实现方法，包括蒙特卡罗仿真、确定性仿真等。无线信道特性分析无线信道的时变、多径、衰落等特性，为后续建模提供理论支持。无线信道建模与仿真调制与解调技术介绍模拟调制和数字调制的基本原理和方法，如振幅调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）以及QAM、PSK等数字调制技术。解调技术阐述与调制技术相对应的解调方法，如相干解调和非相干解调等。调制与解调性能分析分析调制与解调技术的性能指标，如误码率、抗干扰能力等。调制技术多址接入技术概述介绍多址接入技术的基本概念和分类，包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等。阐述OFDM技术的基本原理和实现方法，包括子载波调制、循环前缀的添加与删除等。介绍多用户检测的基本原理和方法，如最大比合并（MRC）、最小均方误差（MMSE）等算法。分析不同多址接入技术的性能特点和应用场景，如吞吐量、时延、抗干扰能力等。正交频分复用（OFDM）技术多用户检测技术多址接入技术性能分析多址接入技术蜂窝网络规划与优化03CATALOGUE由基站和移动台组成，基站负责提供无线覆盖，移动台在基站覆盖范围内进行通信。蜂窝网络的基本概念包括宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝等，不同拓扑结构适用于不同场景和需求。蜂窝网络的拓扑结构从第一代模拟蜂窝网络到第二代数字蜂窝网络，再到第三代、第四代和未来的第五代移动通信网络，蜂窝网络不断演进和发展。蜂窝网络的演进蜂窝网络拓扑结构干扰控制技术采用功率控制、波束赋形、干扰协调等技术手段，降低小区间和小区内的干扰，提高通信质量。频率复用与干扰控制的平衡在保证通信质量的前提下，尽可能提高频谱利用率，实现频率复用与干扰控制之间的平衡。频率复用技术通过在不同小区使用相同频率资源，提高频谱利用率，包括同频复用和异频复用两种方式。频率复用与干扰控制基站选址与布局规划采用仿真模拟、现场测试等方法，对基站选址和布局进行优化和调整，提高网络性能。基站选址与布局优化的方法考虑地形地貌、建筑物分布、人口密度等因素，选择合适的基站位置，确保良好的无线覆盖和通信质量。基站选址原则根据业务需求和网络规模，合理规划基站的布局和数量，实现网络覆盖和容量的均衡。基站布局规划网络覆盖指标包括覆盖率、覆盖质量等，反映网络对用户的覆盖能力。网络容量指标包括吞吐量、用户数等，反映网络承载业务的能力。网络质量指标包括误码率、时延等，反映网络通信的可靠性和稳定性。网络性能综合评估综合考虑网络覆盖、容量和质量等指标，对网络性能进行全面评估。网络性能评估指标无线接入网技术探讨04CATALOGUEGSM/GPRS/EDGE系统原理及特点GSM系统原理基于时分多址（TDMA）的数字移动通信系统，采用高斯最小频移键控（GMSK）调制方式，支持语音和数据业务。EDGE系统原理在GPRS基础上进一步提高数据传输速率和频谱效率，采用8PSK调制方式，提供更高的数据吞吐量和更低的时延。GPRS系统原理在GSM基础上引入分组交换技术，支持更高的数据传输速率和更灵活的数据传输方式。特点GSM/GPRS/EDGE系统具有全球覆盖广、技术成熟、成本低廉等优点，但数据传输速率相对较低，无法满足高速移动数据业务需求。WCDMA系统原理基于码分多址（CDMA）技术的宽带移动通信系统，采用直接序列扩频（DS-SS）和频分双工（FDD）方式，支持高速数据传输和多媒体业务。HSPA系统原理在WCDMA基础上引入高速下行分组接入（HSDPA）和高速上行分组接入（HSUPA）技术，进一步提高数据传输速率和系统容量。特点WCDMA/HSPA系统具有高速数据传输、频谱效率高、支持多媒体业务等优点，但需要较高的设备成本和建设投资。010203WCDMA/HSPA系统原理及特点LTE系统原理基于正交频分复用（OFDM）和多输入多输出（MIMO）技术的4G移动通信系统，采用扁平化网络架构和全IP化传输方式，支持高速移动数据业务和多媒体应用。LTE-Advanced系统原理在LTE基础上引入载波聚合（CA）、多用户MIMO（MU-MIMO）、协同多点传输（CoMP）等先进技术，进一步提高数据传输速率和系统性能。特点LTE/LTE-Advanced系统具有高速数据传输、低时延、高可靠性等优点，支持丰富的移动应用和智能终端设备，是未来移动通信的主流技术之一。LTE/LTE-Advanced系统原理及特点5GNR技术原理基于全新空口设计的5G移动通信系统，采用灵活的波形设计、大规模MIMO、超密集组网等先进技术，支持更高的数据传输速率、更低的时延和更高的可靠性。5GNR技术特点5GNR具有极高的频谱效率和能源效率，支持海量连接和超低时延业务，能够满足未来万物互联的智能化需求。同时，5GNR还支持网络切片、边缘计算等先进技术，为不同行业和场景提供定制化的网络解决方案。5GNR技术展望随着5G技术的不断发展和成熟，5GNR将在未来移动通信领域发挥越来越重要的作用。未来5GNR将不断演进和升级，支持更高的数据传输速率、更低的时延和更高的可靠性，同时还将与人工智能、大数据等先进技术相结合，为人类社会带来更加智能化、便捷化的生活体验。5G新空口（NR）技术展望核心网架构演进及关键技术05CATALOGUE01采用时分复用技术，提供语音和低速数据业务。基于TDM的PSTN/ISDN网络02采用异步传输模式，支持多媒体业务，但因复杂性高而未得到广泛应用。基于ATM的B-ISDN网络03采用分组交换技术，实现语音、数据和视频业务的融合。基于IP的软交换网络传统核心网架构回顾EPC核心网架构01演进分组核心网（EvolvedPacketCore，EPC）是4GLTE网络的核心网架构，采用全IP化、扁平化设计，支持高速数据业务。5GC核心网架构025G核心网（5GCore，5GC）是5G网络的核心网架构，采用基于服务的架构（Service-BasedArchitecture，SBA），实现网络功能虚拟化、网络切片等关键技术。演进趋势03核心网架构将朝着更加开放、灵活、智能、安全的方向发展，支持多种接入方式和业务需求。EPC/5GC核心网架构演进趋势网络切片概念网络切片是一种将物理网络划分为多个逻辑网络的技术，每个逻辑网络具有不同的功能、性能和安全等特性。在核心网中应用通过网络切片技术，可以在同一个物理网络上创建多个虚拟核心网，满足不同业务场景的需求，如低时延、高可靠、大连接等。实现方式网络切片可以通过软件定义网络（SDN）、网络功能虚拟化（NFV）等技术实现。网络切片技术在核心网中应用边缘计算是一种将计算、存储和网络等资源部署在网络边缘的技术，以减少数据传输时延和提高处理效率。边缘计算概念通过边缘计算技术，可以将部分核心网功能下沉到网络边缘，降低数据传输时延和减少网络拥塞。在核心网中应用边缘计算可以通过部署边缘服务器、边缘网关等设备实现，同时需要配合相应的管理和调度机制。实现方式010203边缘计算技术在核心网中应用业务应用与服务质量保障06CATALOGUE包括短信、彩信、移动互联网、移动视频、移动音乐、移动支付等。移动数据业务类型移动性、实时性、个性化、互动性、便捷性等。业务特点分析微信、抖音、支付宝等。典型应用案例移动数据业务类型及特点分析QoS保障机制包括资源预留、优先级调度、流量控制、差错控制等。在移动通信中应用保证语音通话质量、降低数据传输时延、提高数据传输速率等。典型技术LTE中的QoS保障机制，包括QoS等级标识（QCI）、资源分配与调度等。QoS保障机制在移动通信中应用端到端服务质量评