移动通信原理（第3版）

移动通信技术是40多年来发展最快的技术之一。自20世纪80年代以来，已经经历了以模拟蜂窝通信为标志的第一代移动通信系统（1G）、以数字蜂窝通信为标志的第二代移动通信系统（2G）、以数据通信业务为主要标志的第三代移动通信系统（3G）、以全IP网络结构为标志的第四代移动通信系统（4G）等重要阶段。而以新型网络架构为标志的第五代移动通信系统（5G）已经全面铺开商用，它除了满足人们超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性需求外，还将渗透到物联网领域，与工业设施、交通物流、医疗仪器等深度结合，全面实现“万物互联”，有效满足工业、交通、医疗等垂直行业的信息化服务需求。

本书的编写目的是给通信工程专业的学生和相关从业人员提供一本合适的图书，方便其学习移动通信原理，并全面了解各类移动通信系统，特别是最新出现的移动通信技术和规范；与此同时，也给相近专业的人员提供一个了解移动通信的窗口。
在本书的编写过程中，我们力求做到内容充实、语言通俗易懂、结构条理清晰、形式图文并茂。

全书共9章。第1章对移动通信系统进行了总体概述； 第2章涉及移动通信基本技术和工作原理； 第3~7章详细阐述了2G至5G的各类移动通信系统的总体组成、网络结构、关键技术和业务形式； 第8章讨论了移动通信和计算机网络通信的融合方式； 第9章介绍了移动通信网络的规划、设计和优化方法。

本书是在《移动通信原理》(第2版)的基础上修订完成的，一方面增加了5G技术的细节描述，融入了Starlink、HarmonyOS、6G等新出现的知识内容； 另一方面升级成了新形态教材(读者扫描书中二维码即可获得微课视频等配套教学资源)。本书由陈威兵教授负责第1章、第3~7章和附录A的修订工作； 张刚林副教授负责第8章的修订，冯璐副教授负责第2章的修订，李玮老师负责第9章的修订。关于5G/6G内容的编写，参考了IMT2020(5G)/2030(6G)推进组的系列白皮书和3GPP的技术规范文档。此外，长沙学院电子信息与电气工程学院、湖南大学信息科学与工程学院的同行在本书的编写过程中也给出了很多中肯的意见，在此一并表示感谢。

需要说明的是，为了方便读者连贯阅读，书中有缩略书写方式的专业术语在正文中只给出了缩略语和中文解释，其英文全称可查阅附录A中的缩略语英汉对照表。

本书与读者见面后，我们将虚心接受各位的批评与指正，并期待和读者就移动通信的有关技术问题展开探讨。

作者
2023年10月

本书在介绍移动通信基本技术与原理的基础上,对1G至5G的各类移动通信系统的网络结构、关键技
术和应用方式进行了全面阐述,给出了移动通信网络的规划、设计与优化方法,并对移动通信和计算机网
络通信的融合方式进行了全面探讨。本书注重实用性,内容全面,语言通俗易懂,同时注重吸纳移动通信
领域的最新研究成果,讲述内容尽量涉及最新的技术、协议和规范。本书的主要特色可以概括为“内容新、
知识全、重实用、跨专业”。
本书可作为高等院校通信工程、电子信息工程和计算机应用等专业高年级本科生和研究生相关课程
的教材,也可作为相关领域工程技术人员的参考书。

陈威兵：毕业于国防科学技术大学，先后在国防科学技术大学、湖南大学、长沙学院任教。现为湖南省电子学会通信电路与系统专业委员会副主任委员、长沙学院教授，长期从事移动通信、多媒体通信和视频处理的科研与教学工作，承担和参加国家863计划、省部级、市厅级、校级及横向科研项目20多项，其中担任项目主持人的有10项。主编教材4本，主译教材2本，在各类电子信息领域核心刊物发表学术论文40余篇，其中SCI/EI收录20余篇。获实用国家发明专利5项，实用新型专利10项，软件著作权3项。

第1章移动通信概论

1.1移动通信的历史、现状与发展趋势

1.1.1移动通信的历史与现状

1.1.2移动通信在中国的发展概况

1.1.3移动通信的发展趋势

1.2蜂窝移动通信系统

1.2.1蜂窝小区的概念

1.2.2频率复用的几何模型

1.2.3蜂窝系统的组成

1.2.4蜂窝系统中的信道

1.2.5信道分配策略

1.2.6越区切换与位置管理

1.3专用移动通信系统

1.3.1无绳电话系统

1.3.2集群移动通信系统

1.3.3移动卫星通信系统

1.3.4分组无线网

1.4移动通信的基本技术

1.4.1多址连接

1.4.2组网技术

1.4.3移动通信中电波传播特性研究与信道建模技术

1.4.4抗干扰措施

1.4.5调制与解调

1.4.6语音编码技术

1.5移动通信标准化组织

1.5.1国际标准化组织

1.5.2不同地区中的标准化组织

本章小结

习题

第2章移动通信基本技术及原理

2.1电波传播特性与信道建模技术

2.1.1无线电波传播特性

2.1.2移动信道特征

2.1.3移动信道建模技术

2.2多址技术

2.2.1多址方式

2.2.2扩频通信

2.3调制技术

2.3.1基本数字调制技术

2.3.2π/4DQPSK调制

2.3.3GMSK调制

2.3.4多进制数字调制

2.3.5OFDM调制

2.4抗衰落、抗干扰技术

2.4.1分集技术

2.4.2均衡技术

2.4.3信道编码技术

2.5信源编码与数据压缩

2.5.1语音压缩编码

2.5.2移动通信中的语音编码

2.5.3图像压缩编码

本章小结

习题

第3章数字移动通信系统(2G)

3.1GSM概述

3.1.1GSM的结构

3.1.2GSM的区域和识别号码

3.2GSM的空中接口

3.2.1技术参数

3.2.2空中接口的物理结构

3.3GSM控制与管理

3.3.1位置的登记和更新

3.3.2越区切换

3.3.3鉴权与加密

3.4IS95 CDMA系统概述

3.5IS95 CDMA的空中接口

3.5.1IS95 CDMA的正向信道

3.5.2IS95 CDMA的反向信道

3.6IS95 CDMA的控制功能

3.6.1软切换

3.6.2软容量

3.6.3功率控制

3.6.4安全机制

本章小结

习题

第4章B2G移动通信系统

4.1GPRS系统

4.1.1GPRS总述

4.1.2GPRS协议模型

4.1.3GPRS空中接口

4.1.4GPRS的移动性管理和会话管理

4.2EDGE系统

4.2.1概述

4.2.2EDGE系统的关键技术

4.3CDMA 2000 1x系统

4.3.1CDMA 2000 1x系统的技术特点

4.3.2CDMA 2000 1x系统的空中接口

本章小结

习题

第5章第三代移动通信系统(3G)

5.1第三代移动通信系统标准介绍

5.1.13G的历史及特征

5.1.23G的主流标准及无线技术对比分析

5.1.33G频段的划分

5.1.43G业务特点与分类

5.2WCDMA系统

5.2.1概述

5.2.2WCDMA的空中接口

5.2.3WCDMA核心网的演进

5.2.4WCDMA的移动性管理

5.2.5HSPA技术

5.3CDMA 2000系统

5.3.1概述

5.3.2CDMA 2000 1xEVDO系统

5.3.3CDMA 2000 1xEVDV系统

5.3.4CDMA 2000核心网的演进

5.4TDSCDMA系统

5.4.1概述

5.4.2TDSCDMA的空中接口

5.4.3TDSCDMA的关键技术

5.5第三代移动通信系统安全机制

5.5.13G面临的安全威胁和攻击方法

5.5.23G系统的安全架构

5.5.33G网络接入安全机制

本章小结

习题

第6章第四代移动通信系统(4G)

6.14G系统总述

6.1.14G的起源与标准化进展

6.1.24G的特征与频段

6.1.34G网络架构

6.2LTE/LTEAdvanced关键技术

6.2.1LTE关键技术

6.2.2LTEAdvanced关键技术

6.3LTE/LTEAdvanced空中接口

6.3.1LTE/LTEAdvanced网络功能划分

6.3.2LTE/LTEAdvanced空中接口协议架构

6.3.3LTE/LTEAdvanced信道映射

6.3.4LTE/LTEAdvanced物理层

6.3.5LTE/LTEAdvanced高层协议

6.4LTE/LTEAdvanced移动性管理与安全机制

6.4.1LTE/LTEAdvanced移动性管理

6.4.2LTE/LTEAdvanced安全机制

6.5LTE/LTEAdvanced语音解决方案

6.5.1CSFB语音方案

6.5.2SVLTE语音方案

6.5.3VoLTE语音方案

本章小结

习题

第7章第五代移动通信系统(5G)

7.15G系统总述

7.1.15G的起源与发展历程

7.1.25G的特征与频段

7.25G网络架构及关键网络技术

7.2.15G网络架构

7.2.25G关键网络技术

7.35G空口架构及关键无线技术

7.3.15G空口技术演进路线

7.3.25G空口技术架构

7.3.35G新空口物理层特征

7.3.45G关键无线技术

7.45G物理层及搜索物理层过程

7.4.15G物理层

7.4.25G小区搜索物理层过程

7.55G空口上层协议

7.5.15G空口数据链路层

7.5.25G空口网络层

7.65G移动性管理与安全机制

7.6.15G移动性管理概述

7.6.2寻呼

7.6.3接入控制

7.6.45G安全机制

7.75G智能终端

7.7.1智能终端分类

7.7.2智能终端通信能力

本章小结

习题

第8章移动通信与计算机网络通信的融合

8.1计算机网络通信

8.1.1概述

8.1.2Internet的形成与发展

8.1.3TCP/IP参考模型

8.2移动通信与计算机网络通信融合方式

8.2.1概述

8.2.2技术融合

8.2.3业务融合

8.2.4网络融合

8.3WAP技术

8.3.1WAP的网络结构

8.3.2WAP协议栈

8.3.3WAP的应用

8.4IMS技术

8.4.1概述

8.4.2IMS的网络架构

8.4.3IMS的关键技术

8.4.4IMS的业务应用

8.5移动应用技术

8.5.1应用开发模式

8.5.2应用开发工具

8.5.3应用开发关键技术

本章小结

习题

第9章移动通信网络的规划、设计与优化

9.1移动通信网络规划与设计的基础知识

9.1.1概述

9.1.2网络规划与设计的原则

9.1.3网络规划与设计的流程

9.1.4网络规划与设计的主要环节

9.2业务预测及业务模型的建立

9.2.1概述

9.2.2业务预测及业务模型

9.3无线传播模型及校正

9.3.1无线传播模型

9.3.2无线传播模型校正

9.4移动通信网络规划与设计及通信仿真

9.4.1通信仿真概述

9.4.2网络规划与设计软件及其仿真

9.53G网络规划与设计

9.5.13G与2G网络规划与设计比较

9.5.23G网络规划基本思路

9.5.3多层次重叠式立体网络规划

9.6TDLTE无线网络规划

9.6.1数据业务热点区域分析

9.6.2无线网规划指标

9.6.3基站建设方案

9.75G网络部署、规划与设计

9.7.15G网络规划与设计的原则及策略

9.7.25G网络部署架构选择与演进策略

9.7.35G无线网络规划

9.8移动通信网络优化

9.8.1概述

9.8.2网络优化的内容及流程

9.8.3LTERF优化

9.8.45G无线网络优化

本章小结

习题

附录A缩略语英汉对照表

参考文献

本书在介绍移动通信基本技术与原理的基础上,对1G至5G的各类移动通信系统的网络结构、关键技
术和应用方式进行了全面阐述,给出了移动通信网络的规划、设计与优化方法,并对移动通信和计算机网
络通信的融合方式进行了全面探讨。本书注重实用性,内容全面,语言通俗易懂,同时注重吸纳移动通信
领域的最新研究成果,讲述内容尽量涉及最新的技术、协议和规范。本书的主要特色可以概括为“内容新、
知识全、重实用、跨专业”。
本书可作为高等院校通信工程、电子信息工程和计算机应用等专业高年级本科生和研究生相关课程
的教材,也可作为相关领域工程技术人员的参考书。

陈威兵：毕业于国防科学技术大学，先后在国防科学技术大学、湖南大学、长沙学院任教。现为湖南省电子学会通信电路与系统专业委员会副主任委员、长沙学院教授，长期从事移动通信、多媒体通信和视频处理的科研与教学工作，承担和参加国家863计划、省部级、市厅级、校级及横向科研项目20多项，其中担任项目主持人的有10项。主编教材4本，主译教材2本，在各类电子信息领域核心刊物发表学术论文40余篇，其中SCI/EI收录20余篇。获实用国家发明专利5项，实用新型专利10项，软件著作权3项。