移动通信技术教学课件

移动通信技术教学课件第一章移动通信技术概述与发展历程移动通信技术作为现代信息社会的基石，已经深刻改变了人类的生活方式和社会结构本章将带领大家了解移动通信的基本概念、发展历程和基础架构，建立对这一领域的整体认识我们将探讨移动通信从最初的模拟系统到当今的网络的演进过程，分析每一代技术的5G特点和突破点通过了解这一演进历程，可以更好地把握移动通信技术的发展规律和未来方向同时，我们还将介绍蜂窝网络的基本原理，这是所有现代移动通信系统的基础理解蜂窝网络的工作机制，对于深入学习后续章节的技术细节至关重要移动通信定义与本质电磁波作为信息载体实现移动中的通信移动通信的核心在于利用电磁波的幅度、相位和频率作为信息的载体移动通信最显著的特点是支持用户在移动状态下保持通信连接这要通过对这些参数的调制，可以将语音、文本、图像等信息转换为适合求系统能够跟踪用户位置，并在用户移动过程中实现无缝切换无线传输的电信号为了支持移动性，系统需要解决信号覆盖、基站切换、频率规划等一在信号处理过程中，发送端将信息编码并调制到载波上，接收端则通系列技术问题现代移动通信系统通过复杂的网络规划和资源管理算过解调和解码恢复原始信息这一过程需要精确的同步和复杂的信号法，确保用户在高速移动中仍能获得稳定的通信服务处理技术支持移动通信技术的本质是通过无线电波传递信息，实现人与人、人与物、物与物之间的远距离信息交换它打破了空间限制，使通信双方不再受固定位置的约束，为信息时代的高效连接奠定了基础移动通信的起源与演进模拟蜂窝时代1G1年代末，（）在美国诞生，标志着第1970AMPS AdvancedMobile PhoneSystem一代移动通信系统的出现这一系统采用模拟调频技术传输语音，引入了蜂窝网络的概念，实现了有限的移动通信功能数字语音革命22G系统主要特点频分多址（）、模拟调制、语音业务为主、无加密功能、年代，（）系统在欧洲推出，1G FDMA容量有限1990GSM GlobalSystem forMobile Communications开启了移动通信的数字化时代采用时分多址（）技术，大幅提高了GSM TDMA系统容量和语音质量移动多媒体时代系统带来的变革数字化语音传输、短信服务（）、更高的频谱效率、3G32G SMS（）等系统在年代简单的数据业务（）、加密与认证功能UMTS UniversalMobile TelecommunicationsSystem3G

20009.6kbps初期推出，引入了宽带码分多址（）技术，实现了高速数据传输，支持WCDMA视频通话和移动互联网应用移动宽带时代主要特性高速数据传输（最高）、多媒体业务支持、全球漫游能力、44G3G2Mbps（）系统在年代推广，采用技术，显著提增强的频谱效率LTE LongTerm Evolution2010OFDMA高了数据传输速率和网络容量，为智能手机应用和移动视频流等带宽密集型应用提供了支持万物互联新时代5G5系统突破全网络架构、高速数据传输（以上）、低时延、高频谱4G IP100Mbps年代，（）系统开始商用部署，利用毫米波频段和大规模效率、支持技术20205G NRNew RadioMIMO等技术，实现了超高速率、超低时延和超大连接密度，为物联网、智慧城MIMO市和工业互联网等应用场景提供了基础支持从模拟到数字，从语音到万物互联移动通信系统的基本组成移动终端基站系统移动终端是用户接入移动通信网络的设备，最常见的形式是手机，此外还包括平板电脑、可穿戴设备、基站（）是移动通信网络的接入点，负责与移动终端之间的无线信号传输Radio BaseStation,RBS车载模块等主要功能组件基站的主要组成部分天线系统接收和发送无线电信号天线系统负责覆盖特定区域的无线信号收发••射频收发模块实现无线信号与基带信号的转换基带单元（）处理基带信号，执行信道编码、调制解调等••BBU基带处理单元负责信号处理和协议栈实现射频单元（）负责无线信号的发射和接收••RRU/AAU应用处理器运行操作系统和应用程序传输设备连接基站与核心网络••用户界面显示屏、键盘触摸屏、摄像头等基站通常按照覆盖范围分为宏基站、微基站、皮基站等不同类型•/移动交换中心公共交换电话网络移动交换中心（）是移动网络的核心控制部分，负责呼叫处公共交换电话网络（）是传统的固定电话网络，通过网关与移动网络互联，实现移动用户与固定Mobile TelephoneSwitching Office,MTSO PSTN理、用户管理和网络控制电话用户之间的通信主要功能随着全网络架构的推广，的重要性逐渐降低，但在完整的通信生态中仍发挥着重要作用IP PSTN呼叫路由和连接控制在时代，网络功能虚拟化（）和软件定义网络（）技术的应用，使网络架构变得更加灵活•5G NFV SDN和高效，传统的物理网元正在向云化、虚拟化方向演进移动性管理（位置更新、寻呼等）•基站控制和资源分配•用户认证和计费•与其他网络的互联互通•在现代网络中，的功能已经演变为分布式的网络功能实体MTSO蜂窝网络原理蜂窝结构的基本概念蜂窝网络的核心思想是将服务区域划分为许多个六边形小区（），每个小区由一个基站提供覆盖这种结构的命名源于其外观类似蜂巢Cell蜂窝结构的主要优势有效利用有限的频谱资源•降低发射功率需求，延长终端电池寿命•增加系统容量，支持更多用户•适应地形变化和覆盖需求•频率规划与复用频率复用是蜂窝网络的核心技术，通过在空间上隔离使用相同频率的小区，实现频谱资源的高效利用频率复用模式通常用表示（为非负整数），常见的有、、等较大的值意味着更好的抗干扰性能，但会降低频谱利用效率N=i²+i•j+j²i,j N=3N=4N=7N切换技术（）Handover/Handoff切换是指移动用户从一个小区移动到另一个小区时，通信连接从源基站转移到目标基站的过程这一技术确保了用户在移动过程中通信不中断第二章核心技术与关键系统解析本章将深入探讨移动通信的核心技术和关键系统，包括多址技术、各代移动通信系统的架构与特点，以及信号处理与切换等基础技术通过对这些技术的详细解析，我们将了解移动通信系统如何实现高效的无线资源利用、可靠的通信质量和灵活的业务支持这些技术是理解整个移动通信系统的关键，也是系统设计和优化的基础多址技术详解多址技术是移动通信系统中实现多用户共享有限无线资源的基础技术，不同的多址方案各有优劣，适用于不同的应用场景频分多址（）时分多址（）FDMA TDMA将可用频谱分割为多个不重叠的频道，每个用户独占一个频道进行通信将时间轴分割为多个时隙，不同用户在不同时隙使用相同频道进行通信FDMA TDMA工作原理工作原理频谱被划分为多个频带时间被划分为帧和时隙••每个用户分配独立频带每个用户在分配的时隙内发送数据••用户在整个通信过程中独占该频带用户按时序轮流使用同一频带••特点特点实现简单，早期系统采用系统的核心技术•1G•2G GSM无需严格时间同步需要精确的时间同步••频谱利用率较低频谱效率较高••存在频间干扰问题存在时隙内干扰••不易实现可变速率业务支持可变速率业务••码分多址（）空分多址（）CDMA SDMA允许多个用户同时在相同频带上传输，通过唯一的扩频码区分不同用户利用天线阵列形成定向波束，使不同方向的用户能够同时使用相同的时频资源CDMA SDMA工作原理工作原理每个用户分配唯一的扩频码利用智能天线形成定向波束••用户数据与扩频码相乘实现扩频根据用户空间位置区分信号••接收端使用相同扩频码提取原始数据同时处理多个空间独立的信号••特点特点系统的主导技术和系统中广泛应用•3G•4G5G软容量特性，平滑容量边界显著提高频谱效率••抗干扰和抗多径能力强减少同频干扰••近远效应问题需要精确功率控制需要复杂的信号处理算法••支持可变速率和服务质量（）与技术紧密结合•QoS•MIMO系统架构与功能GSM系统基本结构系统主要服务GSM GSM（）是第二代移动通信系统的代表，采用数字技术实现了语音和简单数语音服务GSM GlobalSystem forMobile Communications据业务系统由三个主要子系统组成GSM最基本的服务是全数字化的语音通话，采用语音编码，速率为，提供比系统更高的语音质量和GSM RPE-LTP13kbps1G移动台（）更好的保密性

1.MS移动设备（）用户的物理终端设备短信服务（）•ME SMS卡存储用户身份和认证信息•SIM允许用户发送最多个字符的文本消息，这一服务在时代获得了极大的普及，成为重要的通信方式SMS160GSM基站子系统（）数据业务

2.BSS基站收发信台（）提供无线覆盖•BTS最初提供的电路交换数据服务后来通过（）扩展，实现了分组交换数GSM

9.6kbps GPRSGeneral PacketRadio Service基站控制器（）管理多个，控制无线资源据业务，速率提升至理论峰值再后来的技术将数据速率进一步提高到•BSC BTS

171.2kbps EDGE384kbps网络子系统（）信道结构

3.NSSGSM移动交换中心（）呼叫处理和路由物理信道•MSC归属位置寄存器（）存储用户信息和位置•HLR基于技术，每个频道被分为个时隙，形成个物理信道访问位置寄存器（）临时存储访问用户信息TDMA200kHz88•VLR逻辑信道认证中心（）提供认证和加密功能•AuC设备识别寄存器（）存储终端设备信息业务信道（）承载用户语音和数据•EIR•TCH控制信道（）承载系统控制信息，包括•CCH广播信道（）系统信息广播•BCH公共控制信道（）接入控制•CCCH专用控制信道（）个人信令•DCCH系统采用了多项创新技术，包括慢跳频（）技术抵抗频率选择性衰落，加密算法保护通信安全，以及功率控制技术减少干扰和节省电池能量的成功推广建立了全球统一的移动通信标准，实现了国际漫游，奠定了后续移动通信系GSM SFHGSM统发展的基础网络架构GSM网络架构图展示了整个系统的组成部分及其连接关系上图标注了移动台（）、GSM MS基站收发信台（）、基站控制器（）、移动交换中心（）等关键节点，以BTS BSC MSC及它们之间的接口和信令链路系统的接口标准化是其成功的关键因素之一，主要接口包括GSM接口移动台与之间的无线接口，定义了物理层、链路层和网络层协议Um BTS接口与之间的接口，传输用户数据和控制信息Abis BTSBSC接口与之间的接口，承载用户业务和信令A BSCMSC接口与之间的接口（通常集成在同一物理设备中）B MSCVLR接口与之间的接口，用于位置更新和呼叫路由CMSCHLR接口与之间的接口，用于漫游用户信息交换D HLRVLR接口不同之间的接口，支持切换和呼叫转移E MSC与宽带技术3G UMTSCDMA高速数据传输虚拟家庭环境多媒体业务支持（）是基于技（）是系统的重要概念，旨在为用户提供系统引入了（）架构，提供了统一的多媒体UMTS UniversalMobile TelecommunicationsSystem WCDMAVHE VirtualHome Environment3G3G IMSIP MultimediaSubsystem术的系统，相比系统显著提高了数据传输速率一致的服务体验，无论用户身处何地、使用何种接入网络业务平台，支持丰富的应用场景3G2G初始版本支持的移动数据速率的核心功能包括主要多媒体业务包括•384kbps VHE通过（）增强后，下行速率提升至用户个性化服务配置的存储和同步视频通话实时双向视频通信•HSPA HighSpeed PacketAccess••，上行速率提升至跨网络的服务连续性保障移动电视流媒体视频广播

14.4Mbps

5.76Mbps••进一步将下行速率提升至统一的用户界面和服务呈现位置服务基于位置的信息和导航•HSPA+42Mbps••这一速率提升使得移动互联网、视频通话等多媒体应用成为可能，开启了移智能网络服务平台支持移动办公邮件同步、文档共享等••动数据时代移动电子商务安全支付和交易概念奠定了后续以用户为中心的服务架构基础•VHE这些业务的引入改变了移动通信的本质，从简单的语音通信扩展为全方位的信息服务系统架构关键技术UMTS WCDMA系统架构由三部分组成（）是的无线接口技术，具有以下特点UMTS WCDMAWideband CodeDivision MultipleAccess UMTS用户设备（）终端设备和卡直接序列扩频用户数据经过高速扩频码调制，展宽频谱UE USIM陆地无线接入网（）可变扩频因子根据业务需求动态调整扩频因子（）UMTS UTRAN4-256（相当于基站）软切换同时与多个基站保持连接，提高切换可靠性•NodeB无线网络控制器（）快速功率控制的闭环功率控制，精确控制发射功率•RNC1500Hz核心网（）灵活的帧结构无线帧，支持多种业务速率CN10ms电路域处理语音业务复杂的接收机设计接收机利用多径分集增益•Rake分组域处理数据业务•采用了比更扁平的网络架构，减少了网络节点间的信令交互，降低了时延UMTS GSM技术亮点4G LTE全架构调制技术低时延与大连接数IP OFDMA（）系统采用扁平化的全网络架构，简下行采用（正交频分多址）技术，上行采用系统通过多项技术创新，实现了低时延、高可靠性和大规模连LTE LongTerm EvolutionIP LTEOFDMA SC-FDMA LTE化了网络结构，提高了网络效率和灵活性（单载波频分多址）技术，显著提高了频谱效率接能力核心特点技术优势关键技术取消了传统的电路域，所有业务（包括语音）都通过承载频域正交性，有效抑制符号间干扰扁平化网络架构减少了信令交互环节•IP••（演进的）由直接连接到核心网灵活的频谱分配，支持到带宽短（传输时间间隔，）加速了调度和重传•E-UTRAN UTRANeNodeB•

1.4MHz20MHz•TTI1ms（演进的分组核心网）包含、、等功能对频率选择性衰落具有较强的抵抗能力（混合自动重传请求）提高了传输可靠性•EPC MMES-GW P-GW••HARQ实体支持子载波级资源调度，提高资源利用效率高效的控制信道设计，减少了信令开销••网络时延显著降低，用户平面时延小于降低了上行峰均比，提高了终端功放效率先进的状态管理，支持大量空闲终端•5ms•SC-FDMA•RRC支持与非网络（如、）的互操作技术的应用使系统在带宽下可以实现理论峰值这些特性使系统能够同时支持对时延敏感的应用（如、•3GPP Wi-Fi WiMAXOFDMALTE20MHz LTEVoLTE全架构为运营商提供了更低的网络建设和运维成本，同时为用户的下行速率实时游戏）和大规模物联网连接IP300Mbps提供了更一致的服务体验系统还引入了（多输入多输出）技术，通过多天线空间复用提高频谱效率；采用自适应调制编码（）技术，根据信道质量动态调整传输参数；实现了（自组织网络）功能，简化网络规划和优化这些技LTE MIMOAMC SON术共同使成为目前全球应用最广泛的移动通信技术LTE新特性与应用场景5G毫米波频段应用三大技术场景创新应用场景（）首次在商用移动通信系统中引入了毫米波频定义了三大技术场景，针对不同应用需求提供差异化服务技术的独特特性正在催生多样化的创新应用5G NRNew Radio5G5G段（），带来了丰富的频谱资源24GHz-100GHz增强移动宽带（）智能制造

1.eMBB毫米波特点超高速率峰值速率可达以上工业自动化与实时控制•10Gbps•大带宽支持高达的单载波带宽高用户体验速率城区，热点区域智能机器人协作•400MHz•100Mbps1Gbps•高传输速率理论峰值可达大容量频谱效率比提高倍以上辅助装配与维护•20Gbps•4G3•AR/VR传播距离短适合高密度小小区部署•超高可靠低时延通信（）智慧医疗

2.URLLC强方向性适合波束赋形技术应用•极低时延空口时延，端到端时延远程手术与专家会诊易被阻挡穿透能力弱，需要视距传输•1ms5ms••超高可靠性业务可靠性实时医疗数据传输与分析•

99.999%•为克服毫米波传播特性的限制，引入了大规模和波束赋形高移动性支持高速移动智能医疗设备联网监控5G MIMO技术，通过精确控制信号方向性提高覆盖和容量•500km/h•海量机器类通信（）智能交通

3.mMTC超大连接密度每平方公里支持万连接自动驾驶与车路协同•100•低功耗终端电池寿命可达年高精度地图与定位服务•10•低成本适合大规模部署车联网（）通信•IoT•V2X沉浸式媒体应用•VR/AR/XR超高清视频•8K全息通信•移动通信中的信号处理技术调制解调技术信道编码与纠错功率控制与干扰管理调制是将基带信号转换为适合无线传输的射频信号的过程，解调则是相反的过程无线信道易受噪声和干扰影响，信道编码通过引入冗余保护信息，提高传输可靠性在蜂窝网络中，功率控制和干扰管理是保障系统性能的关键技术常见数字调制技术主要编码技术功率控制技术（正交相移键控）卷积码开环功率控制QPSK每符号携带比特信息基于滑动窗口的编码方式基于接收信号强度估计发射功率•2••抗噪性能好，在低信噪比下可靠编码器有记忆特性不需要反馈信息•••在中广泛应用适合连续数据流精度有限，主要用于初始接入•3G WCDMA••（正交幅度调制）在系统中广泛应用闭环功率控制QAM•2G/3G同时调制载波的幅度和相位码接收端测量信号质量并反馈•Turbo•每符号携带比特两个并行卷积编码器和交织器组成发射端根据反馈调整功率•16QAM4••每符号携带比特迭代解码，接近极限系统中尤为关键•64QAM6•Shannon•CDMA每符号携带比特系统的主要编码方案外环功率控制•256QAM8•3G/4G调制阶数越高，频谱效率越高，但抗噪性能越差码（低密度奇偶校验码）根据业务质量需求动态调整目标信噪比•LDPC•（正交频分复用）稀疏校验矩阵构成优化功率控制性能OFDM••将高速数据流分割为多个低速并行子流性能优异，实现复杂度适中干扰管理技术••每个子流调制到正交子载波上系统的标准编码方案••5G频率规划合理分配频率资源有效抵抗频率选择性衰落码•Polar小区协调邻区间资源协调系统的基础技术首个在理论上被证明可达容量•4G/5G•Shannon波束赋形减少不必要的信号泄露编解码复杂度低•干扰消除通过信号处理抑制干扰控制信道的编码方案•5G移动通信中的切换技术切换类型与特点硬切换（）Hard Handover硬切换遵循先断后连的原则，终端在切换过程中会短暂断开与源小区的连接，然后再建立与目标小区的连接特点实现简单，资源占用少•可能出现短暂的服务中断（通常）•100ms适用于系统（如）•FDMA/TDMA GSM也用于和的同频切换•LTE5G软切换（）Soft Handover软切换采用先连后断策略，终端在切换过程中同时与多个基站保持连接，形成宏分集效应特点无服务中断，切换平滑•资源占用较多，系统复杂度高•有效减轻边缘干扰，提高覆盖质量•主要用于系统（如）•CDMA WCDMA软软切换（）切换触发与执行Softer Handover软软切换是指在同一基站的不同扇区之间的软切换，信号合并发生在基站内部切换触发条件基于测量的触发信号强度（）•RSRP/RSCP信号质量（）•SINR/RSRQ载频质量（）•Ec/No基于负载的触发小区负载均衡•拥塞控制•基于的触发QoS服务质量保障•时延要求•切换决策算法滞后（）算法•Hysteresis时间触发（）机制•TTT速度自适应参数•加权决策方法•切换流程与优化第三章移动通信的挑战与未来趋势随着移动通信技术的飞速发展和应用范围的不断扩大，行业面临着新的挑战和机遇本章将探讨移动通信系统面临的主要挑战，包括频谱资源管理、网络容量与覆盖、能耗与安全等问题，以及移动通信与新兴技术的融合趋势和未来发展方向我们将分析通信的愿景与潜在技术路线，探讨太赫兹通信、空天地一体化网络等前沿6G技术，展望移动通信技术在智慧城市、远程医疗、自动驾驶等领域的创新应用频谱资源的稀缺与管理频谱资源现状创新频谱管理技术频谱资源是移动通信系统的基础，但作为不可再生的自然资源，频谱面临着日益严重的稀缺问题频谱共享技术频谱分配现状为提高频谱利用效率，多种频谱共享技术被提出并实施传统移动通信频段（低于）已高度饱和授权共享接入（）主用户与次用户按协议共享频谱•6GHz LSA全球不同地区频谱分配不一致，造成设备兼容性挑战动态频谱接入（）次用户在不干扰主用户的前提下动态使用空闲频谱•DSA频谱拍卖价格不断攀升，增加运营商成本压力（电视白空间）利用电视广播频段中的未使用频谱•TVWS不同无线技术和服务之间竞争有限频谱资源非授权频谱使用、等技术在非授权频段运行•LTE-U NR-U军事、广播、科研等领域占用大量优质频谱先进频谱管理方法•频谱管理的挑战市场化机制频谱拍卖、频谱交易、频谱租赁平衡商业利益与公共利益技术中立原则允许在特定频段使用任何技术•促进频谱资源的高效利用激励机制鼓励释放和共享低效使用的频谱•保障国家安全与应急通信需求国际协调（世界无线电通信大会）协调全球频谱分配•WRC协调国际频谱分配与协调•应对新技术对频谱需求的变化•移动通信系统面临的主要挑战网络容量与覆盖能耗与设备续航移动数据流量持续爆炸式增长，根据爱立信移动报告，全球移动数据流量每年增长约，随着网络规模扩大和数据流量增长，能源消耗成为运营商面临的重大挑战，同时用户对移动40%对网络容量提出巨大挑战设备续航能力要求也在提高主要挑战网络侧能耗挑战热点区域容量瓶颈商业中心、体育场馆等区域用户密度高，容量需求集中基站能耗占移动网络总能耗的以上•70%室内覆盖难题现代建筑材料对无线信号衰减严重，室内覆盖质量难以保障高密度部署和高频段使用加剧能耗问题•农村与偏远地区覆盖用户分散、投资回报率低，导致数字鸿沟运营成本压力与碳减排要求•高速移动场景高铁、航空等高速移动环境下的稳定连接终端侧续航挑战应对策略高速率传输增加功耗•多层网络部署（宏站小站微站）多频段支持增加电路复杂度•++•高阶和波束赋形技术小型化设计限制电池容量•MIMO•新型回传技术（光纤、毫米波）物联网设备长期部署需求••专用室内覆盖系统（、小基站、室分）节能技术与方案•DAS非地面网络（卫星、高空平台）扩展覆盖•网络智能休眠与负载调整•高效功率放大器与天线系统•可再生能源应用（太阳能、风能）•终端侧功耗优化协议•环境能量收集技术•安全与隐私保护移动通信系统承载着日益敏感的个人和商业数据，安全与隐私保护已成为关键挑战主要安全威胁空口安全风险无线传输易被被动监听和主动干扰认证与授权漏洞身份盗用、越权访问网络基础设施攻击攻击、信令风暴DDoS后门与供应链风险设备和软件中的安全隐患隐私数据泄露位置信息、通信内容、使用习惯等安全增强技术增强型用户认证（生物识别、多因素认证）•端到端加密通信•网络切片隔离与安全保障•区块链技术应用于认证与数据保护•零信任安全架构•辅助安全威胁检测与响应•AI隐私保护措施数据最小化原则•匿名化与假名化技术•移动通信与新兴技术融合人工智能辅助网络优化人工智能（）技术正在深刻变革移动通信系统的规划、运营和优化AI在网络规划中的应用AI基于大数据的智能选址，优化基站部署•自动化天线方位角与下倾角优化•流量预测与容量规划•网络拓扑优化与资源配置•在网络运维中的应用AI故障预测与主动维护•异常检测与自愈•智能告警分析与根因定位•自动化参数优化•智能无线资源管理辅助调度算法•AI智能干扰协调•流量分流与负载均衡•用户体验感知的资源分配•技术与移动通信的融合已从概念验证阶段进入实际部署，减轻了网络运维的复杂性，提高了网络性能和用户体验AI关键挑战实时性要求与推理延迟•AI训练数据获取与隐私保护•决策可解释性与可信度•AI跨厂商、跨域协同•AI云计算支持边缘计算支持大数据驱动用户体验云计算为移动网络提供了灵活、弹性的计算资源，支持网络功能虚拟化（）和软件定义网络（）边缘计算将计算和存储资源部署在靠近用户的网络边缘，减少时延，提高效率大数据分析技术使网络能够深入理解用户需求和行为模式，提供个性化服务NFVSDN关键应用场景主要应用领域主要融合方向本地业务分流减轻核心网负担，降低回传带宽需求用户行为分析理解使用习惯、移动模式和业务偏好核心网云化核心网基于服务化架构（），实现功能解耦与灵活部署实时计算服务、自动驾驶等低时延应用网络体验感知基于大数据评估和预测用户体验质量5G SBAAR/VR虚拟化无线接入网（）分离基带处理与射频单元，实现集中化处理内容缓存与分发提高热点内容访问速度精准营销根据用户特征提供定制化服务推荐vRAN网络即服务（）按需提供网络资源与功能物联网数据预处理在边缘完成数据过滤与聚合智能客服提供预测性支持和智能故障诊断NaaS多接入边缘计算（）将云计算能力扩展到网络边缘网络功能本地化特定区域内服务本地化处理网络投资决策基于数据驱动的网络扩容和升级MEC云化架构显著提高了网络灵活性和资源利用率，降低了部署成本，加速了服务创新边缘计算是网络架构的关键组成部分，与网络切片协同，支持差异化服务部署大数据技术使网络从以技术为中心向以用户为中心转变，提升用户满意度5G未来无线通信技术展望愿景与关键技术空天地海一体化网络6G尽管商用部署仍在进行中，学术界和产业界已开始探索第六代移动通信（）技术预未来通信网络将突破地面限制，构建立体化、全覆盖的网络架构5G6G6G计在年前后商用，将带来全新的通信体验2030网络组成性能目标6G太空网络峰值速率（比提升倍）卫星星座•1Tbps5G100•LEO/MEO/GEO用户体验速率（比提升倍）星间激光链路•1Gbps5G10•时延（比降低倍）全球无缝覆盖•

0.1ms5G10•连接密度（比提升倍）空中网络•10^7/km²5G10移动性（支持高速飞行器）高空平台（）•1000km/h•HAPS能效比提升倍无人机基站•5G100•太赫兹通信移动空中节点•太赫兹波（）将成为重要频段，提供更大带宽地面网络

0.1-10THz6G宏站微站皮站高达连续频谱资源•//•100GHz超高速近距离通信智能表面（）••RIS纳米级精确定位终端直连（）••D2D海洋网络材料穿透感知能力•海上浮动基站智能网络•水下声学通信网络内生智能，自主决策••海底光缆连接语义通信，传递意义而非数据••关键技术挑战知识驱动的网络自演化•超高速移动场景下的接入与切换零触碰运维与自愈能力••异构网络协同与资源优化•三维网络规划与部署•跨域路由与保障•QoS量子通信与安全保障量子通信技术将为未来无线网络提供革命性的安全保障量子密钥分发（）QKD基于量子力学原理的安全密钥生成•理论上无条件安全，不可破解•窃听即被发现，保障通信安全•已有卫星和光纤实验网络•QKD量子纠缠通信利用量子纠缠实现超距通信•潜在的超高容量和超低时延•不受传统信道容量限制•量子网络移动通信技术在行业中的应用案例智慧城市中的应用远程医疗与移动健康自动驾驶与车联网5G技术正在重塑城市管理和公共服务模式，构建高效、便捷、可持续的智慧城网络的高速率、低时延和高可靠特性，为医疗行业带来革命性变革，提升医移动通信技术正成为自动驾驶和智能交通系统的关键使能技术，通过车联网5G5G市生态系统疗资源利用效率和服务可及性（）实现车辆与外部世界的信息交换V2X代表性应用核心应用场景通信形式V2X智能交通管理远程手术（车对车）车辆间直接通信•V2V实时交通流监控与分析基于的机器人辅助手术（车对基础设施）车辆与路侧设备通信••5G•V2I智能信号灯控制系统专家远程实时指导（车对行人）车辆与行人设备通信•••V2P车路协同与自适应交通管理触觉反馈与沉浸式操作（车对网络）车辆与云平台通信•••V2N城市安防远程诊断关键应用高清视频监控网络高清医学影像实时传输协同感知••辅助异常行为识别专家远程会诊传感器数据共享与融合•AI••快速应急响应系统辅助诊断系统超视距感知能力••AI•环境监测移动健康监测复杂场景协同理解•大规模传感器网络慢性病患者远程监护协同决策••空气、水质、噪声等实时监测可穿戴设备持续健康数据采集交通路口协同通行•••环境数据智能分析与预警异常情况智能预警编队行驶与车队管理•••中国杭州城市大脑项目通过网络连接近万个传感器和摄像头，实现了全年，中国完成了全球首例基于网络的远程手术，医生在海南远程操控位紧急避险与事故预防5G1020195G•城交通优化，平均通行时间缩短，应急车辆到达速度提高于北京的机器人完成了肝脏手术，手术延迟仅为毫秒协同控制

15.3%50%114分布式交通流优化•协同式自适应巡航•远程驾驶与接管•中国雄安新区建设了全国首个车路云一体化示范区，通过技术连接车辆、C-V2X路侧单元和云平台，实现复杂路况下的自动驾驶和智能交通管理移动通信驱动未来生活移动通信设备演进从功能手机到智能手机移动终端设备的演进是移动通信技术发展的直观体现，也是用户体验移动通信服务的窗口功能手机时代（）1G-2G以语音通话和短信为主要功能•简单的单色彩色显示屏•/有限的应用支持（如计算器、日历、简单游戏）•物理键盘输入•电池续航时间长（数天）•代表机型诺基亚、摩托罗拉等•3310V3早期智能手机（）

2.5G-3G触摸屏与物理键盘结合•简单的操作系统（、）•Symbian WindowsMobile基本的互联网访问能力•第三方应用支持•集成相机、音乐播放等功能•代表机型黑莓、诺基亚等•9000N95现代智能手机（）4G-5G全触控大屏设计多模多频终端发展•高级移动操作系统（、）•iOS Android随着移动通信技术的多样化和全球化，终端设备需要支持多种通信标准和频段高速移动互联网连接•丰富的应用生态系统多模终端技术•高性能处理器与大容量存储•软件定义无线电（）通过软件配置支持多种通信标准多摄像头系统与摄影能力SDR•AI多模芯片组集成支持多种标准的基带处理器生物识别技术（指纹、面部识别）2G/3G/4G/5G•动态网络选择根据信号质量、速率需求自动选择最佳网络代表机型系列、三星系列等•iPhone Galaxy多频段支持宽带天线技术单一天线覆盖多个频段可调谐天线通过电调参数适应不同频段多天线系统针对不同频段使用独立天线频段聚合技术同时使用多个频段提高传输速率现代高端智能手机通常支持多个频段，实现全球漫游和最佳网络体验30可穿戴设备创新形态设备物联网终端多样化移动通信标准化组织与产业生态全球标准化组织产业格局与竞争开放源代码与生态合作移动通信的全球化发展离不开标准化组织的协调与推动，主要标准化组织包括移动通信产业形成了全球化的复杂生态系统，各环节相互依存、协同发展开源模式正在改变移动通信产业的创新方式和竞争格局（第三代合作伙伴计划）主要设备厂商主要开源项目3GPP全球最主要的移动通信标准制定机构全球主导厂商开放无线接入网络联盟，推动开放化•O-RAN RAN负责、、、等技术标准华为（中国）全球领先的端到端解决方案提供商开放网络自动化平台，实现网络管理自动化•GSM UMTSLTE5G NR•ONAP由七个标准组织（、、、、、、）合作组成爱立信（瑞典）专注于无线接入网设备开源协议栈实现•ARIB ATISCCSA ETSITSDSI TTATTC•OpenAirInterface5G采用版本发布机制（），定期更新标准诺基亚（芬兰）提供全系列网络设备电信基础设施项目，推动开放硬件规范•Releases•OpenRAN（国际电信联盟）区域性厂商开源带来的变革ITU中兴（中国）综合通信设备与服务联合国专门机构，全球频谱管理协调•降低进入门槛，促进创新••三星（韩国）终端与网络设备制定（国际移动通信）框架要求•打破垂直整合模式，实现解耦•IMT•富士通（日本）专注于特定市场负责全球无线电频率分配与协调加速技术迭代与应用•NEC/••通过（世界无线电通信大会）确定频谱规划主要运营商格局培育多元化供应生态•WRC•其他重要组织全球巨头中国移动、、、沃达丰、德国电信等产业合作新模式Verizon ATT区域性运营商、、、等制定、等标准Orange Telefónica AirtelReliance Jio运营商主导的创新联盟•IEEE Wi-Fi WiMAX•虚拟运营商利用现有网络提供差异化服务负责互联网协议标准化垂直行业深度融合•IETF•移动运营商协会，推动产业合作产业竞争态势跨界合作与能力开放•GSMA•下一代移动网络联盟，定义未来网络愿景技术竞争与专利争夺激烈云服务商与电信融合•NGMN••设备厂商整合趋势明显•运营商面临服务冲击•OTT地缘政治因素影响产业格局•产业价值链分析产业发展趋势移动通信产业价值链包含多个环节，各环节相互依赖、协同发展移动通信产业正在经历深刻变革，主要趋势包括上游供应商网络重构芯片设计商（高通、联发科等）软件定义网络与虚拟化••元器件供应商（基带芯片、射频模块等）开放接口与可编程网络••软件平台提供商（操作系统、中间件等）云原生架构转型••中游厂商商业模式创新网络设备制造商（华为、爱立信等）网络即服务（）••NaaS终端设备制造商（苹果、三星等）专网与切片商业化••系统集成商经济与能力开放••API下游服务商生态系统融合电信运营商与垂直行业深度融合••ICT虚拟运营商电信与互联网边界模糊••应用服务提供商全球化与区域化并存••移动通信技术学习资源推荐经典教材与权威论文在线课程与实验平台行业会议与技术论坛推荐教材课程全球重要展会MOOC《移动通信》（作者张平、杨震）全面介绍移动通信原理与系统中国大学《移动通信》（北京邮电大学）世界移动通信大会（）•——•MOOC•MWC《现代移动通信技术》（作者钟章队）深入讲解调制、编码等核心技术学堂在线《无线通信技术》（清华大学）国际消费电子展（）•——••CES《移动通信网络架构技术与实现》（作者王映民等）详解技术架构《》（延世大学）通信展（）•5G——5G•Coursera Wireless Communications forEverybody•PT/EXPO COMMCHINA《》（作者《》（巴黎综合理推进组会议•Wireless Communications:Principles andPractice TheodoreS.•edX5G Networks:Foundations,Applications andAdvanced Topics•IMT-2020/5G）无线通信领域的经典教材工学院）Rappaport——技术论坛《》（作者实验平台与工具•5G NR:The NextGeneration WirelessAccess TechnologyErik Dahlman未来移动通信论坛（）等）技术详解•FuTURE——5G软件无线电平台、全球倡议（）•USRP RTL-SDR重要期刊与会议•TD-LTE GTI开源无线通信框架、（下一代移动网络联盟）论坛•GNU RadioOpenAirInterface•NGMN通信杂志（）网络仿真工具、•IEEE IEEECommunications Magazine联盟技术大会•NS-3OMNET++•O-RAN无线通信杂志（）链路级仿真•IEEE IEEEWirelessCommunications•MATLAB LTE/5G Toolbox专业社区中国通信（）射频规划工具、•China Communications•Atoll ASSET通信学会通信学会旗舰会议（、）•IEEE•IEEE ICCGLOBECOM开发者社区中国通信学会技术规范（）和技术报告（）文档••3GPP TSTR开发者论坛通信产业网•SDR•官方人民邮电报•3GPP Wiki•上的开源通信项目•GitHub学习路径建议入门阶段进阶阶段专业阶段建议从基础概念和整体框架开始，建立移动通信系统的宏观认识深入学习各代移动通信系统的关键技术和协议细节针对特定方向深入研究，参与前沿技术创新学习通信原理基础知识（信号与系统、数字通信等）深入研究多址技术、调制编码、信道估计等无线传输技术选择专业方向（无线传输、网络架构、应用开发等）

1.

1.

1.了解移动通信系统的基本架构和演进历程学习、、、等系统的协议架构参与开源项目或行业标准化工作

2.

2.GSM WCDMALTE5G

2.掌握无线电波传播特性和天线基础了解网络规划与优化的基本方法使用专业仿真工具进行深入研究

3.

3.

3.熟悉蜂窝网络的基本概念和工作原理参与实验室项目，获取实践经验关注学术会议和行业动态

4.

4.

4.通过在线视频课程和入门教材获取系统性知识阅读标准文档和技术期刊，跟踪最新进展与业界专家建立联系，参与实际项目

5.

5.

5.课堂小结移动通信技术体系全景本课程全面介绍了移动通信技术的发展历程、核心技术原理和未来趋势，帮助学习者建立起完整的知识框架通过学习，我们认识到技术基础扎实深厚移动通信技术融合了信号处理、无线传播、网络架构等多学科知识•从模拟到数字、从窄带到宽带的演进体现了技术的螺旋式上升•每代技术都在解决前代的局限，同时开拓新的应用场景•核心技术（如多址、调制、编码）在不断演进中保持了基本框架•技术演进推动社会变革实现了基本的移动语音通信，改变了人们的通信方式•1G-2G开启了移动互联网时代，催生了智能手机和移动应用生态•3G-4G及未来赋能垂直行业，成为数字经济的关键基础设施•5G互动环节讨论你认为未来移动通信最重要的技术是什么？问答关于课件内容的疑问解答请思考并讨论以下问题问题毫米波技术在中的应用面临哪些主要挑战？如何克服？在愿景中，哪些技术方向最具颠覆性潜力？15G•6G人工智能与移动通信的融合将带来哪些革命性变化？毫米波技术面临的主要挑战包括传播损耗大、穿透能力弱、雨衰严重、覆盖范围有限等•从用户体验角度，未来移动通信最需要突破的瓶颈是什么？•如何平衡技术创新与可持续发展（能耗、资源利用等）？克服方法包括•安全与隐私保护在未来移动通信中应如何加强？•大规模和波束赋形技术，提高方向性增益•MIMO分组讨论后，每组选代表分享观点，教师点评并引导深入思考高密度小基站部署，缩小覆盖半径•思考练习先进的波束跟踪算法，保持连接稳定性•与中低频段协同，形成多层覆盖•比较分析、、和的技术特点及适用场景

1.FDMA TDMACDMA OFDMA解释为什么需要定义、和三大应用场景，而不是像以往那样专注于

2.5G eMBBURLLC mMTC提高数据速率？问题为什么需要网络切片技术？它与传统有何不同？假设你是一个新兴国家的通信规划者，如何规划从到的平滑演进？需要考虑哪些技2QoS

3.4G5G术和非技术因素？网络切片允许在同一物理基础设施上创建多个逻辑网络，每个切片可独立配置和管理，满足不同垂直行业的差异化需求与传统的区别QoS传统主要在数据包级别区分优先级•QoS网络切片提供端到端的资源隔离•切片可定制网络功能和拓扑•切片具有独立的管理和编排能力•问题移动通信学习中，理论与工程实践如何平衡？3移动通信兼具理论深度和工程复杂性，平衡学习的建议理解基础理论，但不必陷入数学细节•掌握系统架构和关键技术原理•通过仿真工具验证理论概念•参与实验室项目或开源社区•结合产业动态，了解技术应用场景•选择一个专业方向深入研究•结束语连接世界的桥梁掌握核心技术移动通信技术已成为全球人口超过的重要连接方式，是数字时代的基础设施移动通信是高度复杂的系统工程，涉及无线传输、网络架构、信号处理等多领域70%技术从语音通话到高清视频，从简单消息到复杂数据，移动通信不断拓展人类交流的掌握核心技术是国家信息安全和产业竞争力的基础从芯片到系统，从标准到应边界，克服时空障碍，连接不同地域、文化和社会的人群用，全面的技术积累需要长期投入和持续创新在疫情期间，移动通信成为维系社会运转的关键力量，支持远程工作、在线教育作为通信专业的学习者，应当树立技术自信，同时保持开放心态，既重视基础理和远程医疗，展现了其作为社会基础设施的重要价值论研究，也关注工程实践和产业发展，成为推动技术进步的力量持续学习与创新迎接数字未来移动通信技术更新迭代快，知识体系庞大，需要终身学习的精神和创新的思维移动通信正从连接人向连接万物拓展，成为智能世界的神经系统及未来不仅是通信技术的升级，更是经济社会数字化转型的关键使能技术，5G6G建议关注学术前沿和产业动态，参与技术社区和开源项目，不断拓展知识边界和将与人工智能、大数据、物联网等技术融合，催生新业态、新模式和新增长点技能范围技术创新离不开跨界思维和协作精神未来的突破可能来自不同领域的交叉融合，我们正站在移动通信发展的新起点，面临更多机遇和挑战期待通过不断学习和开放心态和多元视角将是创新的关键创新，共同构建更智能、更高效、更包容的数字未来移动通信技术的发展已经走过半个多世纪的历程，从最初的模拟语音通信发展到今天的时代，每一次技术迭代都带来了生活方式和社会结构的深刻变革未来，随着、太赫5G6G兹通信、量子通信等前沿技术的发展，移动通信将继续扩展人类交流和信息获取的边界，为构建智能世界提供基础支撑希望通过本课程的学习，大家不仅掌握了移动通信的基本原理和技术体系，更激发了对这一领域的兴趣和探索精神技术的发展离不开每一位学习者和实践者的贡献，期待你们成为未来移动通信技术创新的推动者和引领者谢谢聆听！欢迎交流与提问联系方式欢迎通过以下方式继续交流讨论课程在线讨论区课程平台网址•[]教师邮箱•professor@university.edu课程微信群请扫描右侧二维码加入•办公时间每周

二、四•14:00-16:00办公地点通信工程楼室•301推荐学习资源课程配套网站网址•[]实验平台网址•[]补充阅读材料课程网站资源栏目•后续课程推荐感谢各位同学的参与和关注！本课程是移动通信技术基础，我们还将开设进阶课程和实《网络规划与优化》验项目，欢迎有兴趣的同学继续深入学习•5G《移动通信系统仿真》•移动通信技术是一个充满活力和机遇的领域，希望这门课程能为你们打开通往这个精彩《无线网络安全技术》•世界的大门无论是继续深造还是就业，扎实的移动通信知识都将成为你们宝贵的专业资产。