移動通信

• 作 者：章堅武

• 書代號：466800

• I S B N：978-7-5606-4376-2

• 出版日期：2016-12

• 印刷日期：2017-10

移動通信是當前發展最快、應用最廣和最前沿的通信領域之一。本書共分為八章，主要內容包括概述、移動通信網、移動通信的電波傳播、數字調製技術、 GSM數字蜂窩移動通信系統與GPRS、CDMA數字蜂窩移動通信系統、第三代移動通信系統（3G）、第四代移動通信系統（4G）。本書是作者近十年來為本科生、研究生講授“移動通信”課程教學經驗的總結，在選材上參考了最新的文獻，因而在內容上充分反映了當代移動通信技術的最新進展，在講述上內容全面系統，結構嚴密，概念清晰，理論與工程相結合，可讀性強。

本書可作為高等院校通信以及電子信息專業學生的教材，也可作為從事移動通信以及相關專業工作的工程技術人員的參考書。

• 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 移動通信系統的組成 4

• 1.4 移動通信系統的頻段使用 5

• 1.5 多址方式 6

• 1.5.1 移動通信系統中的多址方式 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 通道編碼技術 11

• 1.7 移動通信系統的發展 12

• 1.7.1 全球移動通信的發展歷程 12

• 1.7.2 從2G向3G發展 15

• 1.7.3 WiMAX（全球微波互聯接入） 17

• 1.7.4 從3G向4G發展 18

• 1.7.5 我國的移動通信發展歷程 19

• 1.8 第五代移動通信(5G)標準及現狀 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）的研髮狀況 25

• 思考題與習題 26

• 第2章 移動通信網 27

• 2.1 引言 27

• 2.2 移動通信體制 27

• 2.2.1 大區制移動通信網 27

• 2.2.2 小區制(蜂窩)移動通信網 28

• 2.3 移動通信的通道結構 29

• 2.3.1 話音通道 30

• 2.3.2 控制通道 30

• 2.4 蜂窩移動通信系統的頻率配置 31

• 2.5 移動通信環境下的干擾 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 蜂窩移動通信網路的頻率規劃 36

• 2.6.1 等頻距分配法 36

• 2.6.2 通道分配策略 38

• 2.6.3 CDMA數字蜂窩移動通信系統的頻率規劃 39

• 2.7 多通道共用技術 42

• 2.7.1 話務量與呼損 43

• 2.7.2 每個通道能容納的用戶數 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 通道分配 67

• 2.9.5 分組調度 68

• 2.10 通道自動選擇方式 68

• 2.10.1 專用呼叫通道方式 68

• 2.10.2 循環定位方式 69

• 2.10.3 循環不定位方式 69

• 2.10.4 循環分散定位方式 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 微蜂窩系統的覆蓋區預測模式 89

• 3.3 傳輸模型的校正——路測 91

• 思考題與習題 92

• 第4章 數字調製技術 93

• 4.1 引言 93

• 4.1.1 影響數字調製的因素 93

• 4.1.2 數字調製的性能指標 93

• 4.1.3 當今蜂窩系統、PCS(個人通信系統)和無繩電話採用的主要調製方式 94

• 4.2 線性調製技術 95

• 4.2.1 二進位相移鍵控(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 恆包絡調製技術 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“恆包絡”相結合的調製技術 122

• 4.4.1 M維相移鍵控(MPSK) 123

• 4.4.2 M維正交振幅調製(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 子載波調製 129

• 4.5.3 正交頻分復用的DFT實現 132

• 4.5.4 OFDM的特點 133

• 4.5.5 OFDM系統的關鍵技術 134

• 4.6 擴頻調製技術 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 在多徑衰落通道中的調製性能分析 141

• 4.7.1 在慢速平穩衰落通道中的數字調製性能 141

• 4.7.2 在頻率選擇性移動通信通道中的數字調製技術 144

• 思考題與習題 146

• 第5章 GSM數字蜂窩移動通信系統與GPRS 147

• 5.1 引言 147

• 5.2 GSM的電信業務 148

• 5.2.1 承載業務 149

• 5.2.2 電信業務 149

• 5.2.3 補充業務 150

• 5.3 GSM結構 151

• 5.3.1 移動台(MS) 151

• 5.3.2 基站(BS)及基站收發信機(BTS) 152

• 5.3.3 基站控制器(BSC) 153

• 5.3.4 發送編碼器和速率適配器單元(TRAU) 153

• 5.3.5 移動業務交換中心(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較模擬網的優勢 155

• 5.4.1 GSM系統在抗瑞利衰落及干擾方面的優勢 156

• 5.4.2 GSM系統與TACS系統的性能比較 156

• 5.5 GSM網路介面 157

• 5.5.1 空中介面(Um) 157

• 5.5.2 A-bis介面 157

• 5.5.3 A介面 158

• 5.5.4 PSTN介面 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無線通道 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 通道編碼(Channel Coding) 168

• 5.7.5 交織(Interleaving) 168

• 5.7.6 調製 168

• 5.7.7 通道組成(Channel Organization) 169

• 5.7.8 不連續發送和話音激活檢測 171

• 5.7.9 定時前置和功率控制 172

• 5.7.10 移動台接入 173

• 5.8 GSM呼叫方案 174

• 5.8.1 移動台開機后的工作 174

• 5.8.2 小區選擇 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 移動台主叫 177

• 5.8.11 移動台被呼 179

• 5.8.12 切換 180

• 5.9 GSM的跳頻技術 182

• 5.9.1 跳頻系統的工作原理 182

• 5.9.2 跳頻系統的特點 183

• 5.10 通用分組無線業務GPRS 183

• 5.10.1 GPRS標準制定的過程與階段 184

• 5.10.2 GPRS網路的網路結構 185

• 5.10.3 GPRS網路的分層結構 186

• 5.10.4 增強型GPRS 195

• 思考題與習題 196

• 第6章 CDMA數字蜂窩移動通信系統 197

• 6.1 引言 197

• 6.1.1 CDMA技術的標準化 198

• 6.1.2 CDMA系統的特點 199

• 6.2 CDMA空中介面協議層 202

• 6.3 CDMA前向通道 202

• 6.3.1 前向業務通道 203

• 6.3.2 前向廣播通道 209

• 6.4 CDMA反向通道 211

• 6.4.1 接入通道 212

• 6.4.2 反向業務通道 214

• 6.5 功率控制 220

• 6.5.1 反向開環功率控制 222

• 6.5.2 反向閉環功率控制 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通信系統容量的有效技術——智能天線技術 227

• 6.8 CDMA登記 232

• 6.8.1 漫遊的決定因素 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 基於距離的登記 233

• 6.8.6 基於區域的登記 234

• 6.8.7 基於參數改變的登記 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（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業務 241

• 7.1.4 全球3G業務發展情況 244

• 7.2 WCDMA 244

• 7.2.1 WCDMA系統的網路結構 244

• 7.2.2 WCDMA空中介面的物理通道結構 248

• 7.2.3 HSDPA和HSUPA 258

• 7.3 cdma2000 260

• 7.3.1 cdma2000的特點 260

• 7.3.2 cdma2000系統的網路結構 262

• 7.3.3 cdma2000空中介面 264

• 7.4 TD-SCDMA 273

• 7.4.1 TD-SCDMA發展歷程 273

• 7.4.2 TD-SCDMA關鍵技術和技術優勢 275

• 7.4.3 TD-SCDMA網路結構 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（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 無線介面的分組交換技術 289

• 8.4 LTE協議綜述 290

• 8.4.1 LTE系統架構 290

• 8.4.2 LTE協議棧 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