程信息 现代移动通信（新版教材课件）

现代移动通信技术移动通信技术已经彻底改变了人们的生活方式，并继续以惊人的速度发展从早期的蜂窝网络到如今的网络，移动通信技术一直在不断革新，为人们带5G来了更快的速度、更低的延迟和更强大的连接能力投稿人DH DingJunHong移动通信简史5G1超高速率，低延迟，大容量4G2高速数据传输，移动互联网3G3移动互联网的开端，视频通话2G4数字通信，短信，彩信1G5模拟通信，语音通话移动通信技术发展至今，经历了从模拟到数字、从低速率到高速率、从语音通话到移动互联网的重大变革每代移动通信技术的出现，都带来了新的应用场景和用户体验，推动了社会经济和人类生活的巨大进步模拟蜂窝移动通信1G第一代移动通信有限通话容量基本功能主要采用模拟技术，使用标准通话质量较差，容易受到干扰，通话容量有主要用于语音通话，无法提供数据服务1G AMPS限数字蜂窝移动通信2G关键技术技术突破2G主要采用了GSM和CDMA技术，实现了数字信号传输和更有效地频谱利用GSM在全球范围内得到广泛应用，成为移动通信的标准2G技术是移动通信领域的一次重大进步它标志着移动通信从模拟时代迈入数字时代，为用户提供了更高的通话质量、更快的传输速度以及更丰富的功能系统架构GSM系统架构由多个网络实体组成，包括移动台、基站控GSM MS制器、基站、移动交换中心、归属位置寄存BSC BTSMSC器和鉴权中心HLR AUC移动台是用户使用的手机，基站是负责与移动台通信的设备，基站控制器管理多个基站，移动交换中心负责连接不同的基站和移动台，归属位置寄存器存储用户的身份信息，鉴权中心负责验证用户的身份增强型数据网络GPRS简介GPRSGPRS是一种基于GSM的分组数据传输技术，用于移动设备访问互联网和各种数据服务速度提升与传统的电路数据业务相比，GPRS提供了更快的速度和更高的数据传输效率数据计费GPRS使用按流量计费的方式，用户只需为实际使用的流量付费与3G TD-SCDMA WCDMATD-SCDMA WCDMA中国自主研发的标准，采用由欧洲主导的标准，采用宽3G3G时分同步码分多址技术，特点是带码分多址技术，特点是数据速低成本、易部署、低功耗，适合率高、覆盖范围广，在全球范围于中国市场需求内得到广泛应用技术比较在频谱利用率和成本方面具有优势，在数据速率和覆TD-SCDMA WCDMA盖范围方面更具优势，两者各有优劣，在全球市场上形成了竞争格局系统的特点和应用3G特点应用高速数据传输移动互联网接入语音通话质量提升视频通话支持多种数据业务移动电视技术4G LTE高速数据传输低延迟12提供高达的下技术显著降低了延迟，使LTE100Mbps LTE行速率和的上行速率实时应用和交互式服务成为可50Mbps，满足高速数据传输的需求能高容量灵活性和可扩展性34支持更高的用户容量，满可以根据网络需求灵活调LTE LTE足日益增长的移动数据流量需整带宽分配，并支持多种移动求终端系统架构LTE系统架构主要分为用户设备（）、演进型基站（）、核心网（LTE UEeNodeB）以及相关接口EPC用户设备负责与基站通信，演进型基站负责与用户设备和核心网通信，核心网负责管理用户数据和提供网络服务，接口负责连接各部分技术标准5G

11.5G NR

22.5G Core新无线接入技术，支持高数据新一代核心网，支持网络切片速率、低延迟、高连接密度等、边缘计算、网络功能虚拟化等频谱安全

33.5G

44.5G支持更高频段，例如毫米波频增强安全机制，包括网络切片段，可提供更高的带宽和容量隔离、数据加密、身份验证等网络架构5G网络架构是基于以太网技术，采用扁平化的网络架构，并支持多种接入技术5G，包括和NSA SA是非独立组网，依赖于现有网络，而是独立组网，使用独立的NSA4G SA5G核心网网络架构的扁平化设计，能够简化网络管理，并提高网络效率5G关键技术5G波束赋形Massive MIMO利用大量天线，提高系统容量和将信号集中到特定方向，提高信频谱效率，同时降低发射功率号强度，减少干扰，提升用户体验毫米波通信网络切片使用更高的频率，提供更高的带将网络资源划分为多个虚拟网络宽和数据速率，满足高速率业务，满足不同业务需求，提高网络需求效率应用场景5G智能交通远程医疗工业自动化虚拟现实自动驾驶汽车，实时交通信息远程诊断，远程手术，远程监远程控制，实时监控，预测性沉浸式游戏，直播，培VR VR，智能停车场测，远程健康管理维护，提高生产效率训，设计VR蜂窝通信网络结构蜂窝通信网络由多个蜂窝小区组成，每个小区覆盖一定范围的地理区域小区之间通过基站互联，形成网络结构蜂窝小区使用特定的频率和时间资源，以确保不同小区之间不会相互干扰蜂窝通信网络结构的设计需要考虑覆盖范围、容量、频谱效率等因素网络结构的优劣直接影响到移动通信服务的质量和用户体验频谱资源与信道划分移动通信系统使用无线电频谱资源进行通信，因此需要对频谱资源进行合理分配和管理，以确保不同用户的通信质量信道划分是指将整个频谱资源划分为多个独立的信道，每个信道分配给一个用户或一组用户使用，以避免不同用户之间的干扰蜂窝系统制式演进模拟蜂窝通信1G系统，以模拟信号为基础，频谱利用率低，容量有限，语音质量差数字蜂窝通信2G系统，使用数字信号，容量和质量大幅提升，引入了数据业务，代表技术包括GSM第三代移动通信3G系统，主要特点是高速率数据传输，支持语音和数据一体化服务，代表技术包括TD-SCDMA和WCDMA第四代移动通信4G系统，以高速率、低延迟和高容量为主要特点，代表技术包括LTE，数据传输速度大幅提高第五代移动通信5G系统，以超高速率、超低延迟和海量连接为主要特点，支持更丰富的应用场景，例如物联网、车联网和云计算蜂窝网络功能分层物理层数据链路层负责无线信号的传输和接收确保数据在无线链路上的可靠传输网络层传输层负责数据包的路由和寻址提供端到端的数据传输服务接入控制与信道分配接入控制信道分配接入控制负责管理用户接入蜂窝网络的过程它控制用户接入蜂信道分配负责分配无线资源给用户，例如频率、时间段和功率窝网络，并分配相应的资源接入控制功能包括身份验证、授权和鉴权，确保用户合法使用网信道分配策略通常基于频率复用、时间复用和空间复用等技术，络资源以提高网络效率多址接入技术频分多址时分多址

11.FDMA

22.TDMA分配给每个用户不同的在时间上将信道分成不FDMA TDMA频率段，以避免相互干扰同的时隙，每个用户在分配的时隙内使用相同的频率码分多址空分多址

33.CDMA

44.SDMA通过不同的编码区分不通过不同的天线方向和CDMA SDMA同的用户，每个用户使用相同波束形成技术，将不同用户的的频率和时间数据信号分配到不同的空间区域移动性管理与无缝切换移动性管理无缝切换切换流程移动性管理负责追踪移动用户的地理位无缝切换是指用户在移动过程中，从一切换流程涉及信号强度监测、基站选择置，为其分配资源，并确保通话和数据个基站切换到另一个基站时，不会出现、信道分配、数据传输等步骤，确保切连接的稳定性通话中断或数据连接断开的情况换过程快速、平稳编码与调制技术数字信号编码模拟信号调制正交频分复用OFDM将数字数据转换为适合无线传输的信号形式将数字信号叠加到载波信号上，实现无线传将信号分成多个子载波进行传输，提高频谱常见的编码方式包括曼彻斯特编码和差分输常见调制方式包括幅度调制、频利用率和抗干扰能力广泛应用于现代无线AM曼彻斯特编码率调制和相位调制通信系统FM PM天线技术与信号传输天线类型信号传输干扰抑制电磁波谱各种天线类型，例如全向天线无线电波通过天线发射和接收利用天线技术来抑制无线电信不同的频率范围对应不同类型、定向天线等，完成信号传输号的干扰的电磁波安全性与隐私保护数据加密安全协议移动通信中，数据加密技术可防止数据被移动通信网络采用各种安全协议，例如窃取或篡改常见的加密算法包括和，来保护数据传输过程中的机AES TLSSSL和等密性和完整性DES身份认证隐私保护用户身份验证可防止未经授权的访问移动通信运营商和设备制造商需要采取措卡和网络认证等方法可以确保用户身施保护用户隐私例如，用户数据存储和SIM份的真实性访问需要受到严格控制移动通信发展趋势网络覆盖范围技术升级移动通信技术不断发展，网络覆盖范围不断扩移动通信技术不断升级，从到，数据传2G5G大，覆盖更多区域和人口，为更多人提供服务输速度不断提升，网络容量不断增大，用户体验不断优化应用扩展融合发展移动通信应用范围不断扩展，从传统的语音通移动通信与其他技术融合发展，例如卫星通信话和短信到移动互联网、物联网、车联网等新、光纤通信等，构建更强大、更完善的通信网兴领域，提供更丰富的服务络未来移动通信展望万物互联超高速率智能化低延迟未来移动通信将实现万物互联未来移动通信将提供超高速率未来移动通信将融合人工智能未来移动通信将提供低延迟服，连接人、物、数据，构建智数据传输，支持更高清视频和技术，实现更智能、更个性化务，支持自动驾驶等实时性要慧社会更复杂的应用的服务求高的应用本课程小结移动通信技术发展史核心技术未来展望从到，移动通信技术不断进步多址接入技术、编码调制技术、天线技未来移动通信技术将继续朝着高速率、1G5G，网络容量不断提升，数据速率大幅提术、网络架构、安全技术等关键技术相低延迟、高可靠、大连接等方向发展，升，应用范围越来越广阔互配合，共同推动移动通信发展满足社会数字化转型和智慧化升级需求相关参考资料教科书学术期刊12现代移动通信，高等教育出“”IEEE Transactionson版社，张磊主编Wireless Communications网络资源其他34中国移动通信研究院网站相关行业标准和技术规范。