《现代移动通信技术与系统（第3版）》课件 项目一 移动通信的认知

移动通信技术与系统《移动通信技术与系统》课程团队课程介绍课程定位《电路与信号基础》、《新一代信息技术导论》《5G无线技术及部署》、《基站建设与维护》、《5G承载网技术及部署》、《5G网络规划与优化》等

《移动通信技术与系统》是现代通信技术专业群的专业基础必修课程前导课程后续课程面向新一代移动通信网络“规-建-维-优-营”岗位群培养掌握移动通信基本原理、工程技术、4G/5G移动通信系统结构和关键技术的高素质技术技能人才1.移动通信的概念2.工作方式3.频率资源4.发展历程基础技术移动通信技术与系统1.信源编码技术2.信道编码技术3.调制技术4.多址技术5.多天线技术6.功率控制技术认知1.5G系统概述2.5G系统结构3.5G关键技术4.VoNR技术5G移动通信系统1.LTE系统概述2.LTE系统结构3.LTE关键技术4.VoLTE技术5.NB-IoT系统4G移动通信系统移动性管理工程技术学什么？1.电波传播技术2.天线技术3.组网技术4.干扰噪声对抗技术5.直放站与塔放6.室内覆盖技术1.移动性管理概述2.小区重选3.位置登记4.切换技术课前学习轨迹5%课前任务10%章节测验5%课中课堂互动30%分组任务30%随堂测验10%怎么学？课后课后作业5%拓展任务5%《5G移动通信技术》，崔海滨等，西安电子科技大学出版社，2020年9月《现代移动通信技术与系统（第2版）》张玉艳主编，人民邮电出版社，2016年01月《移动通信原理与系统(第4版)》啜钢、王文博、常永宇编，北京邮电大学出版社，2019年08月/detail/240759316课程资源精品课程网址：参考教材：项目一移动通信认知项目二移动通信基础技术项目三移动通信工程技术项目四移动性管理课程目录项目五4G移动通信系统项目六5G移动通信系统任务1.1移动通信的概念任务1.2移动通信的工作方式任务1.3移动通信的频率分配任务1.4移动通信的发展历程项目一移动通信的认知1.1移动通信的概念【重点】移动通信的概念【难点】电波传播四大效应【目标】掌握移动通信定义、特点、组成、通信过程◆是一种有线与无线相结合的通信网络融合。◆包括:移动体和移动体之间的通信;移动体和固定体之间的通信。移动通信的含义：通信中的一方或双方均处于移动状态的通信方式。一、什么是移动通信？移动通信的移动性：终端移动性及用户的移动性。1.采用无线传输方式2.电波传播环境复杂3.频率是移动通信最宝贵的资源4.在强干扰条件下工作

5.移动通信组网技术复杂6.移动台的性能要求高二、移动通信的特点移动信道：自由空间移动信道上的信号：无线电波1.采用无线传输方式2.电波传播环境复杂3.频率是移动通信最宝贵的资源4.在强干扰条件下工作

5.移动通信组网技术复杂6.移动终端的性能要求高二、移动通信的特点移动通信的工作频率高：从几十MHz~几十GHz。电波的传播方式：以直接波和反射波为主。同时产生反射、折射、绕射、散射等。从而会产生衰落与多普勒频移等现象。四大效应：多径效应、阴影效应、多普勒效应和远近效应34多径效应多普勒效应阴影效应远近效应电波传播四大效应12由于各种不同路径反射矢量合成的结果，使信号场强随地点不同而呈驻波分布，接收点场强包络的变化服从瑞利分布，又称为瑞利衰落或快衰落。多径衰落多径效应在移动通信系统中，电波传播因受到高大建筑物的反射、阻挡以及电离层的散射，移动台所收到的信号是从许多路径来的电波的组合，此现象称为多径效应。多径效应使合成信号的幅度、相位和到达时间随机变化，多径信号造成的结果是信号的严重衰落，从而严重影响通信质量。分集技术，如1发2收、MIMO、RAKE接收等。快衰落克服技术高大建筑物的阻档及地形变化，移动台进入某些特定区域，因电波被吸收或反射而收不到信号，从而形成电磁场阴影效应。将这些区域称为阴影区/盲区/半盲区。产生原因阴影效应由于高大建筑物的阻档及地形变化而引起的移动台接收点场强中值的起伏变化。在移动信道中，场强中值随着地理位置变化呈现慢变化，称为慢衰落或地形衰落。

覆盖信号增强技术，如直放站、室内分布系统等慢衰落克服技术移动台移动时，到达接收端的多径信号的相位是不断变化的，会使工作频率发生偏移。多普勒频移值的计算公式：∆f=±νf/cxcosθ=±v/λcosθ其中：v为移动台运动速度，f是工作频率，c是电磁波传播速度,θ到达接收点时的入射角，λ为信号波长。产生原因多普勒效应声源和接受物体的相对运动而使声源的频率发生改变(频移)；由于移动台移动而使电磁波信号产生的频率偏移现象。工作频率越高，运行速度越快，多普勒频偏越大。当移动台移向基站时，频率变高，远离基站时，频率变低。频偏补偿，信道估计。结论克服技术一般要求移动台的发射功率进行自动调整，能根据通信距离的变化而迅速改变，则移动台的收信机应有良好的自动增益（功率）控制。克服措施远近效应移动通信是在运动过程中进行的通信，则大量移动台之间会出现近距离移动台干扰远距离邻道移动台之间通信的现象，将这种现象称为远近效应。结论移动通信系统必须具有：抗衰落、抗干扰和抗噪声的能力；（分集技术、覆盖信号增强技术等）良好的自动增益（功率）控制。1.采用无线传输方式2.电波传播环境复杂3.频率是移动通信最宝贵的资源4.在强干扰条件下工作

5.移动通信组网技术复杂6.移动台的性能要求高二、移动通信的特点频率复用：从FDMA到TDMA到CDMA到SDMA一直到OFDM随着元器件的小型化，无线电可利用的频率越来越高。在无线电频谱上面，波长降低一个数量级，它利用的频率是100倍。科学规划开发和利用无线电频率资源1.采用无线传输方式2.电波传播环境复杂3.频率是移动通信最宝贵的资源4.在强干扰条件下工作

5.移动通信组网技术复杂6.移动台的性能要求高二、移动通信的特点同频干扰邻道干扰互调干扰码间干扰多址干扰1.采用无线传输方式2.电波传播环境复杂3.频率是移动通信最宝贵的资源4.在强干扰条件下工作

5.移动通信组网技术复杂6.移动台的性能要求高二、移动通信的特点蜂窝式结构进行无线组网1.采用无线传输方式2.电波传播环境复杂3.频率是移动通信最宝贵的资源4.在强干扰条件下工作

5.移动通信组网技术复杂6.移动台的性能要求高二、移动通信的特点处理速度快、体积小、重量轻、抗震动、操作简便、防水、成本低等要求三、移动通信过程1.通信系统的基本模型通信系统由六个部分组成，包括信源、变换器、信道、反变换器、信宿和噪声源。三、移动通信过程2.移动通信的信息收发过程移动通信的信息收发主要由发射部分、移动信道、接收部分三部分组成。通常把完成发送功能的物理设备称为发射机，完成接收功能的物理设备称为接收机，具体处理过程如图所示。数字移动通信信息收/发方框图移动信道属于无线信道，对信息的传输采用电磁波在空间进行传播。三、移动通信过程3.语音和数据呼叫过程移动通信的语音和数据呼叫过程主要由终端、NR、5GC、IMS及Internet共同完成。1定义2特点1.1移动通信的概念——任务小结移动通信是在通信中一方或的双方处于移动状态的通信方式无线传输传播环境频率宝贵干扰众多组网复杂移动台性能要求高3通信过程信息收发主要由发射部分、移动信道、接收部分三部分组成感谢大家观看移动通信技术与系统《移动通信技术与系统》课程团队项目一移动通信认知项目二移动通信基础技术项目三移动通信工程技术项目四移动性管理课程目录项目五4G移动通信系统项目六5G移动通信系统任务1.1移动通信的概念任务1.2移动通信的工作方式任务1.3移动通信的频率分配任务1.4移动通信的发展历程项目一移动通信的认知1.2移动通信的工作方式【重点】双工方式工作原理【难点】FDD与TDD【目标】掌握现代移动通信中的双工方式1.单工通信方式2.半双工通信方式3、双工通信方式移动通信工作方式按照通话的

状态

和

频率

使用的方法，移动通信工作方式可分为：含义：消息只能单方向传输的工作方式。应用：广播。一、单工通信方式①同频半双工相同频率

f1收/发信机轮流工作“按一讲”方式收发信机可使用同一副天线二、半双工通信方式②异频半双工不同收发频率

f1、f2收/发信机轮流工作“按一讲”方式二、半双工通信方式含义：通信的双方、收/发信机均同时工作。发送时可接收，接收时可发送，任一方在发话的同时，也能收听到对方的话音。应用：在移动通信系统中获得了广泛的应用。分类：据收、发频率的异同，又可分为①频分双工FDD；②时分双工TDD。三、双工通信方式

①频分双工FDD②时分双工TDD三、双工通信方式1单工方式2半双工方式1.2移动通信的工作方式——任务小结消息只能单方向传输收/发信机轮流工作3双工方式收/发信机同时工作，有FDD和TDD两种模式感谢大家观看移动通信技术与系统《移动通信技术与系统》课程团队项目一移动通信认知项目二移动通信基础技术项目三移动通信工程技术项目四移动性管理课程目录项目五4G移动通信系统项目六5G移动通信系统任务1.1移动通信的概念任务1.2移动通信的工作方式任务1.3移动通信的频率分配任务1.4移动通信的发展历程项目一移动通信的认知1.3移动通信的频率分配【重点】移动通信网络的频率划分【难点】国内运营商的频率资源使用情况【目标】掌握各大运营商网络的工作频段一、移动通信中的电磁波在移动通信系统中，用户的信息在经过信源编码、信道编码和射频调制之后，要将信息转换成电磁波，才能发送到空中的无线信道中进行传播，电磁波就是承载移动用户信息的信号。电磁波电磁波的传播方式电磁波是怎样产生的？无线电波是一种信号和能量的传播形式，在传播过程中，电场和磁场在空间中相互垂直，且都垂直于传播方向。用于移动通信的无线电波由天线振子产生。描述电磁波的三个参数：幅度、相位和频率。1.电磁频谱二、无线电频谱电磁频谱2.无线电频谱无线电频率划分表1.

LTE的频段号划分三、频率资源的划分2.

5GNR的频段号划分5GNR的FR1频段号划分2.

5GNR的频段号划分5GNR的FR2频段号划分二、频率资源分配1.国内运营商频率资源分配国内运营商频谱资源分布图频率范围带宽Band说明上行703-733MHz30MHzBand28，n285G，广覆盖，与移动共建共享上行758-788MHz30MHz4900-4960MHz60MHzn795G，容量覆盖，暂未使用中国广电频率资源频率范围带宽Band说明上行825-835MHz10MHzBand53G（关闭）/4G（LTEFDD），广覆盖下行870-880MHz10MHz上行1765-1785MHz20MHzBand34G（FDDLTE），主力频段

下行1860-1880MHz20MHz上行1920-1940MHz20MHzBand1，n14G（FDDLTE），重耕，有意与联通5G共建共享，2.1G/3.5G双频协同

下行2110-2130MHz20MHz2370-2390MHz20MHzBand404G（TD-LTE）3300-3400MHz100MHzn775G室内覆盖专用频段广、电、联共用3400-3500MHz100MHzn785G，与联通共建共享中国电信频率资源频率范围带宽Band说明上行904-915MHz11MHzBand82G/NB-IoT/3G/4G，904-909、949-954来自移动下行949-960MHz11MHz上行1735-1765MHz30MHzBand34G（FDDLTE），主力频段

下行1830-1860MHz30MHz2300-2320MHz20MHzBand404G（TD-LTE），仅用于室内3300-3400MHz100MHzn775G室内覆盖专用频段广、电、联共用3500-3600MHz100MHzn785G，与电信共建共享中国联通频率资源频率范围带宽Band说明上行889-904MHz15MHzBand82G/NB-IoT/4G，移动4G打底频段下行934-949MHz15MHz上行1710-1735MHz25MHzBand3GSM使用1730-1735/1825-1830MHz，已腾出；LTEFDD使用1710-1730/1805-1825MHz

下行1805-1830MHz25MHz1885-1915MHz30MHzBand394G（TD-LTE）,1880-1885腾退给电信（2019年）2010-2025MHz15MHzBand344G（TD-LTE），补热2320-2370MHz50MHzBand404G（TD-LTE），仅用于室内2515-2615MHz100MHzn415G2615-2675MHz60MHzBand414G（TD-LTE）2555-2575MHz20MHzBand412019年由中国联通->中国移动2635-2655MHz20MHzBand412019年由中国电信->中国移动4800-4900MHz100MHzn795G，补热，专网，移动正在准备用起来中国移动频率资源2.国际主要5G频率资源中国：2.515-2.675GHz、3.4-3.6GHz、4.8-4.9GHz、24.25-27.5GHz、37-42.5GHz美国：24.25-24.45GHz、24.75-25.25GHz、27.5-28.35GHz、37-40GHz、47.2-48.2GHz欧洲：3.4-3.8GHz、24.5-27.5GHz、39GHz日本：3.6-4.2GHz、4.4-4.9GHz、27-29.5GHz韩国：3.4-3.7GHz、26.5-29.5GHz1电磁波2频率资源分配1.3移动通信的频率分配——任务小结电磁波是承载移动用户信息的信号我国频率资源由国家管理机构统一指定分配3意义频率资源是战略资源，个运营商应合理开发可用频段感谢大家观看移动通信技术与系统《移动通信技术与系统》课程团队项目一移动通信认知项目二移动通信基础技术项目三移动通信工程技术项目四移动性管理课程目录项目五4G移动通信系统项目六5G移动通信系统任务1.1移动通信的概念任务1.2移动通信的工作方式任务1.3移动通信的频率分配任务1.4移动通信的发展历程项目一移动通信的认知1.4移动通信的发展历程【重点】移动通信技术的发展历程【难点】移动通信产业链的发展【目标】能熟悉产业链中的各企业◆现代无线通信起源于19世纪Hertz的电磁波辐射试验，使人们认识到电磁波和电磁能量是可以控制发射的。一、移动通信技术的发展◆Marconi的跨大西洋无线电通信证实了电波携带信息的能力。◆理论基础由Maxwell的电磁波方程组奠定。（一）、早期移动通信技术发展时期阶段特点20世纪20年代至40年代移动通信的起步阶段专用网，工作频率较低20世纪40年代至60年代初期专用移动网向公用移动网络过渡阶段实现人工交换与公众电话网的连接，大区制，网络容量较小20世纪60年代至70年代中期移动通信系统改进与完善阶段采用大区制、中小容量，使用450MHz频段，实现了自动选频与自动接续。出现了频率合成器，信道间隔缩小，信道数目增加，系统容量增大（二）、现代移动通信技术的发展年代系统技术业务20世纪80年代1G模拟模拟峰窝电话、模拟无绳电话20世纪90年代2G数字个人数字峰窝:GSM、IS-54、PDC数字无绳、DECT、PHS移动卫星2000年3G全球标准IMT-2000（3G蜂窝）最大数据率：2Mb/s2010年4G高数据率、高机动性、基于IP4G蜂窝、宽带接入、TS、HAPS最低数据率：2~20Mb/s;最大数据率：156Mb/s2020年5G高数据率、高机动性、基于IP5G峰窝、宽带接入、ITS、HAPS最低数据率：2~20Mb/s;最大数据率：600Mb/s第一代模拟移动通信系统——1GAMPS（AdvancedMobilePhoneService）系统称为先进的移动电话系统，由美国贝尔实验室研制并投入使用。TACS（TotalAccessCommunicationsSystem）系统称为全向接续通信系统，是英国研制并投入使用，属于AMPS系统的改进型。NMT（NordicMobileTelephone）系统称为北欧移动电话，该系统由丹麦、芬兰、挪威、瑞典等研制并投入使用。第二代数字移动通信系统——2G时分多址（TDMA）北美、欧洲和日本自20世纪80年代中期起相继开发第二代数字蜂窝移动通信系统。有欧洲的全球移动通信系统GSM，北美的D-AMPS和日本的个人数字蜂窝系统PDC。码分多址（CDMA）被人们称为窄带码分多址（N-CDMA）蜂窝移动通信系统。于1993年7月被CTIA和TIA采纳为北美数字蜂窝标准，定名为IS-95。IS-95的载波频带宽度为1.25MHz，信道承载能力有限，仅能支持声码器话音和话带内的数据传输，IS-95兼容AMPS模拟制式的双模标准。1996年，CDMA系统投入运营。第三代移动通信系统——3G国际电联ITU把第三代移动通信系统称为IMT-2000。第三代移动通信系统主流的技术标准有WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000、WiMAX。3G主要指标：2GHz频段、2Mbps速率、CDMA技术第四代移动通信系统4G

4G标准：TDD-LTE、FDD-LTE中国移动：TDD-LTE中国联通：FDD-LTE中国电信：TDD-LTE、FDD-LTE

实时应用:互动游戏，VoIP，3D，视频推送

宽带应用：移动高清电视，视频点播

广覆盖和移动性：室内覆盖(>70%callsareindoor)，热点区域三重/四重播放QoS和安全性提升第五代移动通信系统——5G2018年6月14日，3GPP全会（TSG#80）批准了第五代移动通信技术标准（5GNR）独立组网功能冻结.2019年6月6日，工信部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照，中国正式进入5G商用元年。5G网络特点：

1.峰值速率需要达到Gbit/s的标准，以满足高清视频，虚拟现实等大数据量传输。2.空中接口时延水平需要在1ms左右，满足自动驾驶，远程医疗等实时应用。3.超大网络容量，提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信。4.频谱效率要比LTE提升10倍以上。5.连续广域覆盖和高移动性下，用户体验速率达到100Mbit/s。6.流量密度和连接数密度大幅度提高。7.系统协同化，智能化水平提升，表现为多用户，多点，多天线，多摄取的协同组网，以及网络间灵活地自动调整。未来移动通信系统的发展多样化的通信场景对未来网络提出了更多的需求，例如通信带宽、通信子载波个数、通信资源块分配方案等将需要满足不断发展的业务需求。未来网络演进需考虑覆盖范围更广、连接数量更多、“双碳”实践、算力更强、关注用户隐私保护、需求丰富多样、人工智能等多项技术与行业应用不断融合、元宇宙等虚拟技术丰富的未来网络需求。项目IMT-2030能力指标峰值数据速率优于IMT-2020的指标用户体验数据速率优于IMT-2020的指标空口时延0.1～1ms，接近实时处理海量数据时延区域通信容量优于IMT-2020的指标连接数密度最高1亿个连接/Km2移动性500～1000Km/h频谱效率优于IMT-2020的指标定位精度1-10cm可靠性99.999%～99.99999%可持续性优于IMT-2020的指标智能化能力引入人工智能等IMT-2030关键能力指标未来触手可及◆移动通信技术具有代际演进的规律

——全球移动通信经过1G、2G、3G和4G四个发展阶段，当前各国正在积极推进5G技术研究与应用。◆移动互联网和物联网为5G发展提供广阔发展空间——预计2010年到2020年全球移动数据流量增长将超过200倍，我国将增长300倍以上——预计到2020年全球移动终端数量将超过100亿，其中我国将超过20亿——预计到2020年全球物联网设备连接数为500亿，其中我国将超过100亿1G2G3G4G1980s1990s2000s2010短信社交应用在线、互动、游戏语音5G虚拟现实、“零”时延感知2020有好强爽悦二、移动通信产业链的发展芯片生产商网络设备提供商通信专业设备和软件提供商工程与优化服务提供商OSS系统开发商终端提供商移动通信运营商增值服务提供商内容提供商用户为设备厂商生产芯片，如高通主要生产基站、核心网设备。如阿-朗、北电、西门子、华为、中兴等设计彩铃、游戏、猜谜等工作室生产测试设备、软件及优化软件等诺基亚、摩托罗拉、三星等运营支持系统，如中国移动的BOSS系统中国移动、中国电信、中国联通基站建设、机房建设，代维公司分销商手机终端移动通信的产业链通常分为9个部分：1.移动通信运营商：核心，甲方。●国际上：规模较大、影响力较强的包括美国的T-Mobile、Verizon，日本

的NITDoCoMo，英国的沃达丰（Vodafone）和韩国的SKT●美国的4大移动公司，从大到小：Verizon（wireless，CDMA）；AT＆T（wireless，GSM/WCDMA）SprintNextel（CDMA）；

T-MobilUSA（GSM/WCDMA）。●日本：NTTDoCoMo

（NipponTelegraphandTelephonePublicCorporation）

日本电话电报公司DoCoMo：DoCommunicationovertheMobileNetwork

（去哪里都行）电信沟通无界限，无所不在everywhere

企业标志Logo（将明白搭载在手掌中）●英国：沃达丰公司（VodafoneGroup），全球最大的运营商，始建于1984年，成立时名为RacalTelecomLimited（瑞卡尔电讯有限公司)，1991年9月独立，正式命名为Vodafone：即Voice（语音）-Data（数据）-Fone（电话）3个意思。其网络直接覆盖26个国家，并在另外31个国家与其合作伙伴一起提供网络服务（2007年开始数据）●韩国：SKT，韩国最大，与中国联通签署了联盟协议。●德国：T-Mobile：跨国公司，德国电信的子公司。●中国：移动，电信，联通，广电。2.网络设备提供商为移动运营商提供通信网络设备的生产商，主要生产基站、核心网等主设备。这个领域的公司：朗讯（美）-阿尔卡特（法）（跨国公司）、

诺基亚(芬兰)-西门子(德国《跨国公司，强强联手)、

北电(加拿大)、摩托罗拉(美国芝加哥)、爱立信(瑞典)、

鼎桥（TDTech，西门子与华为，北京）

、

华为、中兴、大唐、普天等。这些公司每年都是吸纳人才的主力。3.工程和优化服务提供商可以分成工程服务和优化服务，但是部分公司往往同时从事这两者的工程工作。工程服务：包括基站和机房的建设、室内分布系统的建设等，一般的工程公司都和运营商保持密切的合作关系。网络优化服务：是一块很大的市场，在国外，运营商的网络维护、优化和管理往往是外包的；但国内运营商因为重视网络质量，更愿意由自己来负责，现在也开始外包。网络优化服务的另外一个市场是直放站、塔顶放大器、干线放大器等无线辅助设备的生产、销售和