移动通信 第五版
作者：章坚武 编著
出版时间： 2017年版
内容简介
移动通信是当前发展*快、应用*广和*前沿的通信领域之一。本书共分为八章，主要内容包括概述、移动通信网、 移动通信的电波传播、数字调制技术、 GSM数字蜂窝移动通信系统与GPRS、CDMA数字蜂窝移动通信系统、第三代移动通信系统（3G）、 第四代移动通信系统（4G）。本书是作者近十年来为本科生、研究生讲授“移动通信”课程教学经验的总结，在选材上参考了*的文献，因而在内容上充分反映了当代移动通信技术的*进展，在讲述上内容全面系统，结构严密，概念清晰，理论与工程相结合，可读性强。
本书可作为高等院校通信以及电子信息专业学生的教材，也可作为从事移动通信以及相关专业工作的工程技术人员的参考书。
目 录
第1章 概述 1
1.1 移动通信及其特点 1
1.2 移动通信的工作方式 2
1.3 移动通信系统的组成 4
1.4 移动通信系统的频段使用 5
1.5 多址方式 6
1.5.1 移动通信系统中的多址方式 6
1.5.2 不同多址方式的频谱效率 8
1.6 其他常用技术 8
1.6.1 均衡技术 9
1.6.2 分集技术 10
1.6.3 信道编码技术 11
1.7 移动通信系统的发展 12
1.7.1 全球移动通信的发展历程 12
1.7.2 从2G向3G发展 15
1.7.3 WiMAX（全球微波互联接入） 17
1.7.4 从3G向4G发展 18
1.7.5 我国的移动通信发展历程 19
1.8 第五代移动通信(5G)标准及现状 22
1.8.1 第五代移动通信（5G）的关键技术 22
1.8.2 第五代移动通信（5G）标准的进展状况 24
1.8.3 第五代移动通信（5G）的研发状况 25
思考题与习题 26
第2章 移动通信网 27
2.1 引言 27
2.2 移动通信体制 27
2.2.1 大区制移动通信网 27
2.2.2 小区制(蜂窝)移动通信网 28
2.3 移动通信的信道结构 29
2.3.1 话音信道 30
2.3.2 控制信道 30
2.4 蜂窝移动通信系统的频率配置 31
2.5 移动通信环境下的干扰 33
2.5.1 同频道干扰 33
2.5.2 邻频道干扰 34
2.5.3 互调干扰 34
2.5.4 阻塞干扰 36
2.5.5 近端对远端的干扰 36
2.6 蜂窝移动通信网络的频率规划 36
2.6.1 等频距分配法 36
2.6.2 信道分配策略 38
2.6.3 CDMA数字蜂窝移动通信系统的频率规划 39
2.7 多信道共用技术 42
2.7.1 话务量与呼损 43
2.7.2 每个信道能容纳的用户数 46
2.8 移动性管理 47
2.8.1 位置管理 47
2.8.2 切换管理 61
2.9 无线资源管理技术 66
2.9.1 功率控制 66
2.9.2 接入控制 67
2.9.3 负载（拥塞）控制 67
2.9.4 信道分配 67
2.9.5 分组调度 68
2.10 信道自动选择方式 68
2.10.1 专用呼叫信道方式 68
2.10.2 循环定位方式 69
2.10.3 循环不定位方式 69
2.10.4 循环分散定位方式 70
思考题与习题 70
第3章 移动通信的电波传播 71
3.1 VHF、UHF频段的电波传播特性 71
3.1.1 直射波 71
3.1.2 视距传播的极限距离 71
3.1.3 绕射衰耗 72
3.1.4 反射波 72
3.1.5 多径衰落 73
3.1.6 阴影衰落 74
3.2 电波传播特性的估算 75
3.2.1 Egli John J.场强计算 75
3.2.2 奥村(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 微蜂窝系统的覆盖区预测模式 89
3.3 传输模型的校正——路测 91
思考题与习题 92
第4章 数字调制技术 93
4.1 引言 93
4.1.1 影响数字调制的因素 93
4.1.2 数字调制的性能指标 93
4.1.3 当今蜂窝系统、PCS(个人通信系统)和无绳电话采用的主要调制方式 94
4.2 线性调制技术 95
4.2.1 二进制相移键控(BPSK) 95
4.2.2 差分相移键控(DPSK) 96
4.2.3 正交相移键控QPSK(4PSK) 98
4.2.4 偏移四相相移键控(OQPSK) 100
4.2.5 π/4-QPSK 101
4.3 恒包络调制技术 106
4.3.1 小频移键控（MSK） 106
4.3.2 高斯滤波小频移键控（GMSK） 115
4.4 “线性”和“恒包络”相结合的调制技术 122
4.4.1 M维相移键控(MPSK) 123
4.4.2 M维正交振幅调制(QAM) 124
4.4.3 M维频移键控(MFSK) 126
4.5 正交频分复用(OFDM)技术 127
4.5.1 正交频分复用的原理 127
4.5.2 子载波调制 129
4.5.3 正交频分复用的DFT实现 132
4.5.4 OFDM的特点 133
4.5.5 OFDM系统的关键技术 134
4.6 扩频调制技术 135
4.6.1 PN码序列 136
4.6.2 直接序列扩频(DS-SS) 136
4.6.3 跳频扩频(FH-SS) 138
4.6.4 直扩的性能 138
4.6.5 跳频扩频的性能 140
4.7 在多径衰落信道中的调制性能分析 141
4.7.1 在慢速平稳衰落信道中的数字调制性能 141
4.7.2 在频率选择性移动通信信道中的数字调制技术 144
思考题与习题 146
第5章 GSM数字蜂窝移动通信系统与GPRS 147
5.1 引言 147
5.2 GSM的电信业务 148
5.2.1 承载业务 149
5.2.2 电信业务 149
5.2.3 补充业务 150
5.3 GSM结构 151
5.3.1 移动台(MS) 151
5.3.2 基站(BS)及基站收发信机(BTS) 152
5.3.3 基站控制器(BSC) 153
5.3.4 发送编码器和速率适配器单元(TRAU) 153
5.3.5 移动业务交换中心(MSC) 153
5.3.6 归属位置寄存器(HLR) 153
5.3.7 访问者位置寄存器(VLR) 154
5.3.8 鉴权中心(AuC) 155
5.3.9 设备识别寄存器(EIR) 155
5.3.10 操作和维护中心(OMC) 155
5.4 GSM较模拟网的优势 155
5.4.1 GSM系统在抗瑞利衰落及干扰方面的优势 156
5.4.2 GSM系统与TACS系统的性能比较 156
5.5 GSM网络接口 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 移动应用部分(MAP) 159
5.6 GSM的编号、鉴权与加密 160
5.6.1 编号和路由 160
5.6.2 鉴权与加密 164
5.7 GSM无线信道 166
5.7.1 频域分析 166
5.7.2 时域分析 166
5.7.3 话音编码(Speech Coding) 167
5.7.4 信道编码(Channel Coding) 168
5.7.5 交织(Interleaving) 168
5.7.6 调制 168
5.7.7 信道组成(Channel Organization) 169
5.7.8 不连续发送和话音激活检测 171
5.7.9 定时前置和功率控制 172
5.7.10 移动台接入 173
5.8 GSM呼叫方案 174
5.8.1 移动台开机后的工作 174
5.8.2 小区选择 174
5.8.3 位置登记和位置更新 175
5.8.4 建立通信链路 175
5.8.5 起初信息过程 176
5.8.6 鉴权 176
5.8.7 加密 176
5.8.8 位置更新过程 176
5.8.9 通信链路的释放 177
5.8.10 移动台主叫 177
5.8.11 移动台被呼 179
5.8.12 切换 180
5.9 GSM的跳频技术 182
5.9.1 跳频系统的工作原理 182
5.9.2 跳频系统的特点 183
5.10 通用分组无线业务GPRS 183
5.10.1 GPRS标准制定的过程与阶段 184
5.10.2 GPRS网络的网络结构 185
5.10.3 GPRS网络的分层结构 186
5.10.4 增强型GPRS 195
思考题与习题 196
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统 197
6.1 引言 197
6.1.1 CDMA技术的标准化 198
6.1.2 CDMA系统的特点 199
6.2 CDMA空中接口协议层 202
6.3 CDMA前向信道 202
6.3.1 前向业务信道 203
6.3.2 前向广播信道 209
6.4 CDMA反向信道 211
6.4.1 接入信道 212
6.4.2 反向业务信道 214
6.5 功率控制 220
6.5.1 反向开环功率控制 222
6.5.2 反向闭环功率控制 222
6.5.3 前向功率控制 224
6.6 Rake接收机 224
6.7 CDMA 系统的容量 226
6.7.1 干扰对CDMA容量的影响 226
6.7.2 提高CDMA通信系统容量的有效技术——智能天线技术 227
6.8 CDMA登记 232
6.8.1 漫游的决定因素 233
6.8.2 开机登记 233
6.8.3 关机登记 233
6.8.4 时钟周期登记 233
6.8.5 基于距离的登记 233
6.8.6 基于区域的登记 234
6.8.7 基于参数改变的登记 234
6.9 CDMA切换过程 234
思考题与习题 235
第7章 第三代移动通信系统（3G） 236
7.1 概述 236
7.1.1 IMT-2000和我国3G的三大标准 237
7.1.2 3G的三大标准的演进路径 240
7.1.3 3G业务 241
7.1.4 全球3G业务发展情况 244
7.2 WCDMA 244
7.2.1 WCDMA系统的网络结构 244
7.2.2 WCDMA空中接口的物理信道结构 248
7.2.3 HSDPA和HSUPA 258
7.3 cdma2000 260
7.3.1 cdma2000的特点 260
7.3.2 cdma2000系统的网络结构 262
7.3.3 cdma2000空中接口 264
7.4 TD-SCDMA 273
7.4.1 TD-SCDMA发展历程 273
7.4.2 TD-SCDMA关键技术和技术优势 275
7.4.3 TD-SCDMA网络结构 279
7.5 3G三种主流标准的方案性能比较 285
第8章 第四代移动通信系统（4G） 287
8.1 LTE提出的历史背景 287
8.2 LTE的需求 288
8.3 LTE的关键技术 288
8.3.1 多载波技术 288
8.3.2 多天线技术 289
8.3.3 无线接口的分组交换技术 289
8.4 LTE协议综述 290
8.4.1 LTE系统架构 290
8.4.2 LTE协议栈 290
8.4.3 LTE帧结构 291
8.4.4 无线传输方案 292
8.5 TD-LTE的应用情况 292
8.6 LTE-FDD的应用情况 294
思考题与习题 295
附录 缩略词 296
参考文献 308
第1章 概述 1
1.1 移动通信及其特点 1
1.2 移动通信的工作方式 2
1.3 移动通信系统的组成 4
1.4 移动通信系统的频段使用 5
1.5 多址方式 6
1.5.1 移动通信系统中的多址方式 6
1.5.2 不同多址方式的频谱效率 8
1.6 其他常用技术 8
1.6.1 均衡技术 9
1.6.2 分集技术 10
1.6.3 信道编码技术 11
1.7 移动通信系统的发展 12
1.7.1 全球移动通信的发展历程 12
1.7.2 从2G向3G发展 15
1.7.3 WiMAX（全球微波互联接入） 17
1.7.4 从3G向4G发展 18
1.7.5 我国的移动通信发展历程 19
1.8 第五代移动通信(5G)标准及现状 22
1.8.1 第五代移动通信（5G）的关键技术 22
1.8.2 第五代移动通信（5G）标准的进展状况 24
1.8.3 第五代移动通信（5G）的研发状况 25
思考题与习题 26
第2章 移动通信网 27
2.1 引言 27
2.2 移动通信体制 27
2.2.1 大区制移动通信网 27
2.2.2 小区制(蜂窝)移动通信网 28
2.3 移动通信的信道结构 29
2.3.1 话音信道 30
2.3.2 控制信道 30
2.4 蜂窝移动通信系统的频率配置 31
2.5 移动通信环境下的干扰 33
2.5.1 同频道干扰 33
2.5.2 邻频道干扰 34
2.5.3 互调干扰 34
2.5.4 阻塞干扰 36
2.5.5 近端对远端的干扰 36
2.6 蜂窝移动通信网络的频率规划 36
2.6.1 等频距分配法 36
2.6.2 信道分配策略 38
2.6.3 CDMA数字蜂窝移动通信系统的频率规划 39
2.7 多信道共用技术 42
2.7.1 话务量与呼损 43
2.7.2 每个信道能容纳的用户数 46
2.8 移动性管理 47
2.8.1 位置管理 47
2.8.2 切换管理 61
2.9 无线资源管理技术 66
2.9.1 功率控制 66
2.9.2 接入控制 67
2.9.3 负载（拥塞）控制 67
2.9.4 信道分配 67
2.9.5 分组调度 68
2.10 信道自动选择方式 68
2.10.1 专用呼叫信道方式 68
2.10.2 循环定位方式 69
2.10.3 循环不定位方式 69
2.10.4 循环分散定位方式 70
思考题与习题 70
第3章 移动通信的电波传播 71
3.1 VHF、UHF频段的电波传播特性 71
3.1.1 直射波 71
3.1.2 视距传播的极限距离 71
3.1.3 绕射衰耗 72
3.1.4 反射波 72
3.1.5 多径衰落 73
3.1.6 阴影衰落 74
3.2 电波传播特性的估算 75
3.2.1 Egli John J.场强计算 75
3.2.2 奥村(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 微蜂窝系统的覆盖区预测模式 89
3.3 传输模型的校正——路测 91
思考题与习题 92
第4章 数字调制技术 93
4.1 引言 93
4.1.1 影响数字调制的因素 93
4.1.2 数字调制的性能指标 93
4.1.3 当今蜂窝系统、PCS(个人通信系统)和无绳电话采用的主要调制方式 94
4.2 线性调制技术 95
4.2.1 二进制相移键控(BPSK) 95
4.2.2 差分相移键控(DPSK) 96
4.2.3 正交相移键控QPSK(4PSK) 98
4.2.4 偏移四相相移键控(OQPSK) 100
4.2.5 π/4-QPSK 101
4.3 恒包络调制技术 106
4.3.1 小频移键控（MSK） 106
4.3.2 高斯滤波小频移键控（GMSK） 115
4.4 “线性”和“恒包络”相结合的调制技术 122
4.4.1 M维相移键控(MPSK) 123
4.4.2 M维正交振幅调制(QAM) 124
4.4.3 M维频移键控(MFSK) 126
4.5 正交频分复用(OFDM)技术 127
4.5.1 正交频分复用的原理 127
4.5.2 子载波调制 129
4.5.3 正交频分复用的DFT实现 132
4.5.4 OFDM的特点 133
4.5.5 OFDM系统的关键技术 134
4.6 扩频调制技术 135
4.6.1 PN码序列 136
4.6.2 直接序列扩频(DS-SS) 136
4.6.3 跳频扩频(FH-SS) 138
4.6.4 直扩的性能 138
4.6.5 跳频扩频的性能 140
4.7 在多径衰落信道中的调制性能分析 141
4.7.1 在慢速平稳衰落信道中的数字调制性能 141
4.7.2 在频率选择性移动通信信道中的数字调制技术 144
思考题与习题 146
第5章 GSM数字蜂窝移动通信系统与GPRS 147
5.1 引言 147
5.2 GSM的电信业务 148
5.2.1 承载业务 149
5.2.2 电信业务 149
5.2.3 补充业务 150
5.3 GSM结构 151
5.3.1 移动台(MS) 151
5.3.2 基站(BS)及基站收发信机(BTS) 152
5.3.3 基站控制器(BSC) 153
5.3.4 发送编码器和速率适配器单元(TRAU) 153
5.3.5 移动业务交换中心(MSC) 153
5.3.6 归属位置寄存器(HLR) 153
5.3.7 访问者位置寄存器(VLR) 154
5.3.8 鉴权中心(AuC) 155
5.3.9 设备识别寄存器(EIR) 155
5.3.10 操作和维护中心(OMC) 155
5.4 GSM较模拟网的优势 155
5.4.1 GSM系统在抗瑞利衰落及干扰方面的优势 156
5.4.2 GSM系统与TACS系统的性能比较 156
5.5 GSM网络接口 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 移动应用部分(MAP) 159
5.6 GSM的编号、鉴权与加密 160
5.6.1 编号和路由 160
5.6.2 鉴权与加密 164
5.7 GSM无线信道 166
5.7.1 频域分析 166
5.7.2 时域分析 166
5.7.3 话音编码(Speech Coding) 167
5.7.4 信道编码(Channel Coding) 168
5.7.5 交织(Interleaving) 168
5.7.6 调制 168
5.7.7 信道组成(Channel Organization) 169
5.7.8 不连续发送和话音激活检测 171
5.7.9 定时前置和功率控制 172
5.7.10 移动台接入 173
5.8 GSM呼叫方案 174
5.8.1 移动台开机后的工作 174
5.8.2 小区选择 174
5.8.3 位置登记和位置更新 175
5.8.4 建立通信链路 175
5.8.5 起初信息过程 176
5.8.6 鉴权 176
5.8.7 加密 176
5.8.8 位置更新过程 176
5.8.9 通信链路的释放 177
5.8.10 移动台主叫 177
5.8.11 移动台被呼 179
5.8.12 切换 180
5.9 GSM的跳频技术 182
5.9.1 跳频系统的工作原理 182
5.9.2 跳频系统的特点 183
5.10 通用分组无线业务GPRS 183
5.10.1 GPRS标准制定的过程与阶段 184
5.10.2 GPRS网络的网络结构 185
5.10.3 GPRS网络的分层结构 186
5.10.4 增强型GPRS 195
思考题与习题 196
第6章 CDMA数字蜂窝移动通信系统 197
6.1 引言 197
6.1.1 CDMA技术的标准化 198
6.1.2 CDMA系统的特点 199
6.2 CDMA空中接口协议层 202
6.3 CDMA前向信道 202
6.3.1 前向业务信道 203
6.3.2 前向广播信道 209
6.4 CDMA反向信道 211
6.4.1 接入信道 212
6.4.2 反向业务信道 214
6.5 功率控制 220
6.5.1 反向开环功率控制 222
6.5.2 反向闭环功率控制 222
6.5.3 前向功率控制 224
6.6 Rake接收机 224
6.7 CDMA 系统的容量 226
6.7.1 干扰对CDMA容量的影响 226
6.7.2 提高CDMA通信系统容量的有效技术——智能天线技术 227
6.8 CDMA登记 232
6.8.1 漫游的决定因素 233
6.8.2 开机登记 233
6.8.3 关机登记 233
6.8.4 时钟周期登记 233
6.8.5 基于距离的登记 233
6.8.6 基于区域的登记 234
6.8.7 基于参数改变的登记 234
6.9 CDMA切换过程 234
思考题与习题 235
第7章 第三代移动通信系统（3G） 236
7.1 概述 236
7.1.1 IMT-2000和我国3G的三大标准 237
7.1.2 3G的三大标准的演进路径 240
7.1.3 3G业务 241
7.1.4 全球3G业务发展情况 244
7.2 WCDMA 244
7.2.1 WCDMA系统的网络结构 244
7.2.2 WCDMA空中接口的物理信道结构 248
7.2.3 HSDPA和HSUPA 258
7.3 cdma2000 260
7.3.1 cdma2000的特点 260
7.3.2 cdma2000系统的网络结构 262
7.3.3 cdma2000空中接口 264
7.4 TD-SCDMA 273
7.4.1 TD-SCDMA发展历程 273
7.4.2 TD-SCDMA关键技术和技术优势 275
7.4.3 TD-SCDMA网络结构 279
7.5 3G三种主流标准的方案性能比较 285
第8章 第四代移动通信系统（4G） 287
8.1 LTE提出的历史背景 287
8.2 LTE的需求 288
8.3 LTE的关键技术 288
8.3.1 多载波技术 288
8.3.2 多天线技术 289
8.3.3 无线接口的分组交换技术 289
8.4 LTE协议综述 290
8.4.1 LTE系统架构 290
8.4.2 LTE协议栈 290
8.4.3 LTE帧结构 291
8.4.4 无线传输方案 292
8.5 TD-LTE的应用情况 292
8.6 LTE-FDD的应用情况 294
思考题与习题 295
附录 缩略词 296
参考文献 308
