移动通信

本书系统、深入地介绍了移动通信系统与网络的基本原理与分析方法。全书共8章，内容包括移动通信概述、无线电波传播与信道模型、现代编码与调制技术、抗衰落与链路增强技术、移动通信组网技术、5G移动通信系统、5G关键技术、移动通信的未来。 本书内容全面、叙述清楚。书中附有大量插图，有助于理解相关内容；每章后附有一定的习题，便于复习课程内容和锻炼工程计算能力。本书可作为高等院校电子信息类专业本科高年级学生和研究生的教材或参考书，也适合移动通信工程人员或技术人员阅读。

王文博，北京邮电大学副校长，教授，博士生导师，国务院学位委员会“信息与通信工程”学科评议组成员、工业和信息化部通信科学技术委员会常务委员、中国人工智能学会副理事长、中国通信学会学术工作委员会主任委员、北京通信学会副理事长，IEEE高级会员等。曾获国务院政府特殊津贴和教育部新世纪人才支持计划。2003年6月至2008年9月，任北京邮电大学电信工程学院院长。2008年6月至2017年9月，任北京邮电大学研究生院常务副院长。近年来主要从事无线移动通信领域的研究与教学工作，主持完成了包括国家科技重大专项、科技部“973”课题、“863”项目 和国家自然科学基金等多项重要科研项目，在无线通信组网理论与应用方向取得了突出成果。曾获国家科技发明奖二等奖一项、国家级教学成果二等奖二项、教育部科技发明奖一等奖一项、教育部自然科学奖二等奖一项、北京市科技技术奖一等奖一项。在包括IEEE国际高水平学术刊物上发表学术论文200余篇。

第1章 移动通信概述 1.1　移动通信的发展历史..........................　1 1.2　移动通信的特点................................4 1.3　移动通信的工作频段 .........................5 1.4　移动通信的工作方式 .........................7 1.5　移动通信的分类及应用系统................8 1.6　移动通信的发展趋势 .........................9 习题.................................................　11 第2章　无线电波传播与信道模型 2.1　无线电波传播与信道概述.................　12 2.1.1　无线电波传播的特性及信道模型..............................................　12 2.1.2　无线信道的研究.........................　13 2.2　无线电波传播 ................................　15 2.2.1　无线电波传播基本机制.............　15 2.2.2　多普勒频移.................................　19 2.3　衰落信道模型 ................................　19 2.3.1　大尺度衰落信道模型.................　19 2.3.2　小尺度多径衰落信道模型.........　21 2.4　多径信道分析 ................................22 2.4.1　多径信道的特性参数.................　22 2.4.2　多径信道的统计分析.................　27 2.4.3　衰落特性的特征量.....................　29 2.5　衰落信道建模与校正.......................30 2.5.1　SISO信道建模仿真 ....................30 2.5.2　MIMO信道建模仿真..................　33 2.5.3　无线信道模型实测与校正.........　38 习题.................................................40 第3章　现代编码与调制技术 3.1　现代编码与调制技术概述.................　41 3.2　信源编码.......................................42 3.2.1　信源编码概述.............................　42 3.2.2　移动通信中的信源编码.............　43 3.3　信道编码.......................................47 3.3.1　信道编码概述.............................　47 3.3.2　分组码.........................................　48 3.3.3　LDPC码.......................................50 3.3.4　Polar码........................................　56 3.3.5　交织技术.....................................　65 3.4　数字调制技术 ................................66 3.4.1　数字调制概述.............................　66 3.4.2　低阶MPSK..................................　69 3.4.3　高阶MQAM................................　71 3.4.4　软解调.........................................　73 3.5　OFDM技术 ..................................75 3.5.1　OFDM概述 .................................　75 3.5.2　OFDM的原理 .............................　76 3.5.3　OFDM的DFT实现.....................　77 3.5.4　OFDM的信道估计 .....................80 3.5.5　OFDM的工程问题 .....................　83 3.5.6　OFDM的优缺点 .........................　86 习题.................................................86 第4章　抗衰落与链路增强技术 4.1　抗衰落技术概述 .............................88 4.2　分集技术.......................................89 4.2.1　分集技术概述.............................　89 4.2.2　独立衰落信号的获取.................90 4.2.3　分集合并方式.............................　92 4.2.4　分集合并的性能比较.................　98 4.3　均衡技术.....................................　100 4.3.1　均衡技术概述...........................100 4.3.2　线性均衡器...............................101 4.3.3　非线性均衡器...........................105 4.3.4　自适应均衡器...........................107 4.4　扩频技术.....................................　108 4.4.1　扩频通信基础...........................109 4.4.2　扩频码.......................................110 4.4.3　直接序列扩频...........................113 4.4.4　跳频与跳时扩频.......................119 4.5　MIMO技术.................................　121 4.5.1　MIMO技术概述........................121 4.5.2　空间复用与检测技术...............123 4.5.3　空间分集技术...........................127 4.5.4　预编码或波束赋形技术...........131 4.5.5　进阶MIMO技术........................135 4.6　链路自适应技术 ...........................　138 4.6.1　自适应调制编码.......................138 4.6.2　混合自动重传...........................141 习题...............................................　144 第5章　移动通信组网技术 5.1　移动通信网概述............................　147 5.2　频率复用和蜂窝小区.....................　148 5.3　多址接入技术 ..............................　152 5.3.1　正交多址接入技术...................153 5.3.2　非正交多址接入技术...............155 5.3.3　随机接入多址技术...................157 5.4　切换与位置更新 ...........................　159 5.4.1　切换...........................................159 5.4.2　位置更新...................................160 5.5　无线资源管理 ..............................　161 5.5.1　无线资源管理概述...................161 5.5.2　接入控制...................................162 5.5.3　信道分配...................................163 5.5.4　负载控制...................................164 5.5.5　功率控制...................................165 5.5.6　分组调度...................................166 5.6　移动通信的网络架构.....................　171 5.7　移动通信的网络安全.....................　174 习题...............................................　176 第6章　5G移动通信系统 6.1　5G移动通信系统架构....................　178 6.1.1　用户终端...................................178 6.1.2　空口协议栈...............................179 6.1.3　无线接入网...............................180 6.1.4　核心网.......................................182 6.2　5G新空口...................................　184 6.2.1　空口关键物理特性...................184 6.2.2　空口基础参数...........................186 6.2.3　空口无线帧结构.......................188 6.2.4　下行链路...................................191 6.2.5　上行链路...................................200 6.3　基本管理流程 ..............................208 6.3.1　注册与移动性管理...................209 6.3.2　可达性管理...............................210 6.3.3　QoS管理....................................212 6.3.4　会话管理...................................213 6.4　基本通信流程 ..............................　216 6.4.1　信令流程概述...........................216 6.4.2　PLMN选择 ...............................217 6.4.3　小区搜索...................................217 6.4.4　系统信息接收...........................219 6.4.5　小区选择与驻留.......................220 6.4.6　随机接入...................................220 6.4.7　RRC连接管理...........................221 6.4.8　寻呼接收...................................225 6.4.9　会话建立...................................226 6.4.10　接入控制流程.........................228 6.5　5G安全机制................................230 6.5.1　5G网络安全域..........................230 6.5.2　5G网络认证机制......................232 6.5.3　5G网络密钥架构和推衍机制..234 6.5.4　5G网络用户隐私保护机制......　237 习题...............................................238 第7章　5G关键技术 7.1　5G无线接入技术..........................239 7.1.1　大规模MIMO技术....................239 7.1.2　毫米波波束赋形技术...............243 7.1.3　灵活空口技术...........................246 7.1.4　大带宽技术...............................247 7.1.5　辅助上行技术...........................248 7.1.6　频谱共享技术...........................249 7.2　5G网络技术................................　251 7.2.1　边缘计算技术...........................251 7.2.2　网络切片技术...........................254 7.2.3　D2D通信技术 ...........................257 7.2.4　非公共网络技术.......................261 7.2.5　时延确定性网络.......................264 7.2.6　高精度定位...............................269 习题...............................................　271 第8章　移动通信的未来发展 8.1　发展愿景.....................................272 8.1.1　移动通信的演进.......................272 8.1.2　业务需求...................................274 8.1.3　能力需求...................................276 8.2　技术展望.....................................278 8.2.1　极致MIMO................................278 8.2.2　频谱扩展与灵活使用...............282 8.2.3　通信感知融合...........................284 8.2.4　内生智能...................................286 8.2.5　空天地海一体化网络...............289 习题...............................................292 附录　术语表 ......................................293 参考文献.............................................305