移动通信技术教案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN职业技术学院教案（20～20 学年第学期）教学单位：课程名称：移动通信技术任课班级：任课教师：教案书写说明教案又称课时授课计划，是任课教师的教学实施方案。
任课教师应遵循专业教学计划制订的培养目标，以教学大纲为依据、教材为蓝本，在熟悉教材，了解学生的基础上，结合教学实践经验，提前编写设计好每堂课的全部教学活动。
教案书写应包括以下内容：⒈课题：授课题（章节）名。
⒉课型：分理论讲授课、实验(实训)课、实习(见习)课等。
讲授课又分新授课或复习课。
⒊教学目的：本课题教学应达到的目的。
⒋教学重点：本课题（章节）的教学重点分别列出。
⒌教学难点：本课题（章节）的教学难点分别列出。
⒍教学方法：指本课题使用的教学方法和手段。
⒎课时安排：本课题（章节）总计划课时数。
⒏教学内容：本课题（章节）主要内容。
⒐作业及实践：包括思考题、讨论题、实验题目、实训题目等。
⒑教学后记：授课结束后的教学小结、心得体会等。
课程概况出席及成绩考核表移动通信技术课程教案（适用于电子教案）1.1移动通信的基本概念移动通信概念通信双方或至少有一方在移动中进行信息交换的通信方式移动通信的特点移动通信是有线、无线相结合的通信方式–无线接入–有线或无线传输–计算机控制（1）电波传播条件恶劣，存在严重的多径衰落（2）强干扰条件下工作（3）具有多普勒效应（4）存在阴影（盲区）（5）用户经常移动，与BS无固定联系移动通信的发展概述移动通信的工作方式单工轮流收、发（按----讲）同频单工、异频单工双工通信双方同时收发准双工----双工方式的一种特殊形式接收机常开，发射机只在有信号需发射时才开优点：移动台省电减少空中干扰电平半双工一方轮流收发(单工)，另一方同时收发(双工)双工侧采用天线共用器1.2移动通信系统的组成组成：MSC、BS、MS与其他网络相连的中继线M S、BS均有一套收发信机和天馈系统无线小区：BS天线覆盖范围–影响无线小区大小的因素发射功率（传播衰耗）基站天线高度（视距传播特性）1.3移动通信中的编号计划GSM与CDMA系统中的编号GPRS中的编号SAE/LTE中的编号1.3.1G S M与C D M A系统中的编号G SM中的编号1.G S M中的编号（1）MSISDN–移动用户的ISDN号(13S，15S，18S)2）IMSI–国际移动用户识别号3）TMSI–临时移动用户识别码（4）MSRN–移动用户漫游号码（5）IMEI–国际移动设备识别码6）区域和设备识别–位置区识别号LAI–全球小区识别码GCI–基站识别码BSICC DMA中的编号与GSM中的编号基本一致–移动用户号码薄号码MDN–移动用户识别号MIN/IMSI–设备电子序列号ESN/MEID–临时本地用户号TLDN–系统标识SID/NID–MSC标识MSCID–发送者识别码SIN1.3.2G P R S中的编号与GSM相同的编号：MSISDN、IMSI、IMEI、TMSI、LAI、CGI、…新编号–路由寻址区标识RAI–分组临时移动用户标识符P-TMSI–PDP地址–网络层服务接入点标识NSAPI–临时逻辑链路标识TLLI–隧道标识符TID–GSN地址和GSN号码1.4移动通信中信号的基本处理过程数字移动通信系统中，需把模拟信号转换成适合在空中无线信道中传输的数字信号数字语音信号处理–GSM系统中的数字信号处理过程–CDMA系统中的数字信号处理过程–数字语音信号处理包括发射信号处理和接收信号处理1.4.1G S M系统中的信号处理过程1.发射信号处理（1）语音编码（2）信道编码（3）交织编码4）数字信号调制5）变频2.接收信号处理均衡1.4.2C D M A系统中信号处理过程IS-95 CDMA系统中，前向业务信道在完成与GSM系统相同的模数变换、分段后，按图1-17所示完成语音信号处理，再通过合路器、双工器送往天线发射。
相比GSM系统增加了如“帧质量指示、加尾比特、码元重复”等处理过程。
为了提供码分多址技术的用户、信道、基站识别，增加了用户地址调制（扰码）、信道地址调制和基站地址调制（扩频），在地址调制时均采用相应的地址码与信息相乘的方法实现。
为适应系统的功率控制技术的应用，还增加了功率控制比特复用过程。
1.4.3各移动通信系统模型比较通信模型中的各部分基本功能：–（1）信源编码：把要传递的信息（语音、图象）变成数字信号，该功能在终端和业务提供商（ISP）处实现；–（2）信道编码：提高信号的抗干扰能力，通过一些算法在信源数据里增加一些冗余码、校验码；–（3）加扰：在同频组网的情况下，需要采用扰码来区分小区；–（4）调制：把基频（基带）信号送到射频信道的技术，是无线接口宽带化的首选技术；（5）发射和接收：在天线上收发射频信号。
1.5移动通信系统的业务类型–按信息类型分话音业务数据业务–按业务的提供方式分基本业务补充业务增值业务不同的运营商所提供的业务分类会有所区别目的和要求–了解移动通信系统的组网制式、无线区群结构、信道选择方法–理解多信道共用、频率复用概念重点–移动通信中的跟踪交换技术、选路与接续过程、抗衰落抗干扰技术难点–移动通信中的组网技术、安全技术、抗衰落抗干扰技术2.1无线区域覆盖结构区域覆盖结构组网制式正六边形无线区群结构移动通信网络结构和信道2.1.1组网制式按服务区覆盖方式可分为–大区制–小区制大区制小区制小区形状的选择3.小区形状的选择服务区形状：线状、面状（无缝覆盖）相同地形地物、全向天线圆形小区规划设计中为邻接覆盖服务区，用圆内接正多边形代替圆(正三角形、正方形、正六边形)三种圆内接正多边形的比较2.1.2正六边形无线区群结构无线区群的构成激励方式（2）激励方式类型–中心激励----全向天线–顶点激励----定向天线–利用频谱……2.1.3移动通信网络结构和信道无线区域覆盖结构网络结构信道2.2频率利用频率资源频谱管理同频复用多信道共用多址技术信道自动选择方式定位方式2.3移动通信中的控制与交换移动交换系统的特殊要求位置登记越区切换漫游2.4路由及接续电路群的设置路由选择用户的激活与分离呼叫接续2.5移动通信系统中的安全措施S IM与UIM安全措施2.6移动网络的抗衰落、抗干扰技术跳频间断传输分集功率控制扩频目的和要求–掌握GSM、GPRS、IS-95 CDMA系统的网络结构、关键技术和帧结构–了解GSM、GPRS、IS-95 CDMA系统无线接口中的信道配置–理解码分多址技术与扩频通信基本原理重点–GSM、GPRS和IS-95 CDMA系统网络结构、关键技术–GSM、GPRS系统的帧结构、用户数据的传输–扩频通信基本原理难点–GSM、GPRS和IS-95 CDMA系统的无线接口、关键技术–码分多址技术基本原理3.1 GSMG SM系统组成及网络结构G SM数字信号的处理G SM中的频率利用G SM中的无线接口3.1.1 GSM系统组成及网络结构G SM系统组成G SM系统网络结构.GSM系统网络结构我国的GSM网络结构：二、三级混合网络结构3.1.2 GSM 数字信号的处理1.话音编码2.信道编码3.交织4.数字信号调制5. Viterbi均衡3.1.3 GSM中的频率利用频率复用：同一载波的无线信道用于覆盖相隔一定距离的不同区域频道序号对应工作频率的计算3.1.4 GSM中的无线接口G SM中的接口类型及位置U m接口（空中接口）(1) 信道(2)逻辑信道的分类(3)突发脉冲序列（4）逻辑信道到物理信道的映射（5）MS测试原理3.1.3 GSM中的频率利用频率复用：同一载波的无线信道用于覆盖相隔一定距离的不同区域频道序号对应工作频率的计算3.1.4 GSM中的无线接口G SM中的接口类型及位置U m接口（空中接口）(1) 信道(2)逻辑信道的分类(3)突发脉冲序列（4）逻辑信道到物理信道的映射（5）MS测试原理（6）移动用户的接续过程中逻辑信道的应用3.2 GPRSG PRS概述G PRS系统的结构G PRS中的无线接口G PRS中的功能及实现3.2.1 GPRS概述1.GPRS的主要特点2. GPRS的局限性3. GPRS的发展(EGPRS)3.2.2 GPRS系统的结构基于GSM的GPRS网络结构G PRS骨干网络3.2.3 GPRS中的无线接口G PRS中的接口G PRS空中接口1. GPRS中的接口G PRS中采用G接口分为：信令接口、信令和数据接口2. GPRS的空中接口1）GPRS空中接口与GSM相关部分（2）分组数据逻辑信道PDCH（3）GPRS物理信道（4）信道编码（5）用户数据在空中接口的传输3.2.4 GPRS中的功能及实现G PRS中必须实现的多种独立功能（六种）–网络接入控制功能–分组路由选择和传输功能–移动性管理功能–逻辑链路管理功能–无线资源管理功能–网络管理功能会话管理3.3 IS-95CDMA(CMS)码分多址技术基本原理I S-95 CDMA中上、下行链路工作原理I S-95 CDMA中的关键技术I S-95 CDMA中的无线接口C MS的移动功能结构3.3.1码分多址技术基本原理1.码分多址方式2.码分多址技术基本原理3. CDMA和扩频通信系统的结合直接序列扩频通信系统–简称直扩系统DS，又称伪噪声扩频系统–发端：用伪码与信息直接相乘实现扩频. CDMA中地址码和扩频码的选择地址码和扩频码的重要性–对系统的性能具有决定性的作用系统的多址能力；抗干扰、抗噪声、抗截获能力及多径保护和抗衰落能力；信息数据的保密；捕获与同步的实现（1）Walsh码2） m序列（3）Gold序列4）IS-95 CDMA中地址码的应用3.3.2 上、下行链路工作原理无线信道下行链路（前向：BTS发往MS）上行链路（反向：MS发往BTS）1.下行链路2.上行链路3.3.3 IS-95 CDMA中的关键技术功率控制技术分集技术调制与扩频语音编码越区切换1.功率控制技术功控原因–C DMA系统是一个自干扰系统，通信质量和容量受限于收到干扰功率的大小。
–在CDMA中解决远近效应，同时避免对其他用户的过大干扰，必须严格功率控制–主要执行对MS的功率控制类型–反向链路的功率控制反向开环功率控制反向闭环功率控制–前向链路的功率控制1）反向链路的功率控制反向开环功率控制反向闭环功率控制（2）前向链路的功率控制（3）功率控制的应用.分集技术分集技术在 IS-95 CDMA中的应用–分集技术（微分集）时间分集频率分集空间( 路径) 分集–合并技术：等增益合并3.调制与扩频以下行为例发端：先正交扩频，再正交调制收端：先解调，再解扩正交调制：QPSK调制.语音编码数字通信必用编码技术：信源编码和信道编码C DMA中的语音编码：QCELPQ ualcomm码激励线性预测编码发端：编码；收端：解码（1）QCELP编/解码过程语音编码过程（2）QCELP数据速率的选择5.越区切换同一载频、同一MSC下的小区间的软切换同一载频在同一基站扇区间的更软切换不同载频或不同MSC下小区间的硬切换C DMA与AMPS系统间的切换3.3.4 IS-95 CDMA无线接口前向信道–1个导频信道；–7个寻呼信道；–1个同步信道；–55个前向业务信道反向信道–最多32个，最少0个接入信道–最多64个，最少32个反向业务信道2.呼叫处理3.3.5 CMS的移动功能结构CMS功能结构顶层：服务管理group3；中间层：服务控制group2；底层：服务资源group1顶层涉及管理功能需求，确保系统容量和可靠性另两层涉及服务功能需求，提供CMS基本服务目的和要求–掌握WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA各系统关键技术、时隙帧结构–理解WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA各系统无线接口中信道配置重点–WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA的网络结构、无线接口、关键技术难点–WCDMA、cdma2000、TD-SCDMA的无线接口4.1 3G概述1.对IMT-2000系统的总体要求2. IMT-2000系统结构组成：由四个功能子系统组成：核心网CN 、无线接入网RAN 、移动台MT 和用户识别模块UIM系统标准接口–网络与网络接口NNI–无线接入网与核心网间的接口RAN-CN–无线接口UNI–用户识别模块和移动台间的接口UIM-MT结构分层–物理层、链路层和高层应用–需要同时支持电路型业务和分组业务，并支持不同质量、不同速率业务4.2 WCDMAW CDMA标准的演进W CDMA无线接入技术W CDMA中的关键技术4.2.1 WCDMA标准的演进R99从R99到R4网络的演进从R4到R5网络的演进R6版本R7版本4.2.2 WCDMA无线接入技术U MTS系统结构U TRAN体系结构主要接口空中接口1．UMTS系统结构UMTS是采用WCDMA空中接口技术的3G，通常也把UMTS系统称为WCDMA通信系统由核心网CN、UMTS陆地无线接入网UTRAN和用户设备UE组成2．UTRAN体系结构UTRAN包含许多无线网络子系统RNS，一个RNS由一个RNC和一个或多个NodeB组成一个NodeB可支持FDD或TDD模式在TDD模式中有3种可选码片速率：7.68Mchip/sTDD，3.84Mchip/s TDD和1.28Mchip/s TDD（1）RNC控制RNC(CRNC)：服务RNC（SRNC）漂移RNC（DRNC）一个RNC实体通常包含CRNC，SRNC和DRNC的功能（2）UTRAN功能用户数据传输系统接入控制功能无线信道加密和解密移动性功能无线资源管理和控制功能同步功能广播/多播业务相关功能3.主要接口Iub接口：RNC与NodeB间的接口，用来传输RNC和NodeB间的信令，及来自无线接口的数据Iur接口：两个RNC间的逻辑接口，用来传送RNC间的控制信令和用户数据Iu接口：连接RNC和CN的接口，用于传输RNC和CN间的控制信息和用户信息，主要负责传递非接入层的控制信息、用户信息、广播信息及控制Iu接口上的数据传递4．空中接口（1）无线接口分层–层1(L1) 物理层–层2(L2)MAC 层–层3(L3)RRC 层2）信道结构传输信道物理信道传输信道到物理信道的映射传输信道专用传输信道：传数据、信令公共传输信道物理信道4.2.3 WCDMA中的关键技术主要技术及参数扩频与调制技术信道编码与复用R AKE接收和多用户检测技术空时码技术物理层相关进程1.主要技术及参数WCDMA与GSM指标的比较2．扩频与调制技术同步信道的扩频和调制（1）传输格式参数传输格式TF传输格式集合TFS传输格式组合TFC传输格式组合集合TFCS传输格式指示TFI传输格式组合指示TFCI（2）传输信道的一般编码和复用3）传输格式检测（4）信道编码格式（5）压缩模式4．RAKE接收和多用户检测技术（1）初始同步与Rake多径分集接收技术（2）多用户检测技术5．空时码技术空时编码STC即在时间和空间域都引入编码主要类型–空时分组码STBC–空时格码STTC–分层空时码LST空时码集发射分集和编码于一体，具有较好的频率有效性和功率有效性6．物理层相关进程小区搜索随机接入发射分集功率控制切换测量压缩模式的测量4.3 cdma2000cdma2000标准的演进dma2000无线接入技术cdma2000中的关键技术Cdma2000.1x EV-DO4.3.1 cdma2000标准的演进cdma2000的发展cdma2000的特点网络结构的演进4.3.2 cdma2000无线接入技术系统结构cdma2000中的接口空中接口系统状态及转移cdma2000.1x基本工作过程1.系统结构移动台MS无线网络RN–PCF网络交换系统NSS–P-NSS2.cdma2000中的接口MS与RN间：空中接口BSC间：A接口A3接口RN 与P-NSS 间的接口：A 接口3.空中接口无线配置和扩频速率前向链路物理信道反向链路物理信道逻辑信道到物理信道的映射反向信道信号处理目的和要求–掌握HSPA、LTE、LTE-A系统的基本概念理解HSPA、LTE、LTE-A系统的关键技术重点–HSPA、LTE、LTE-A系统的基本概念和关键技术难点–HSPA、LTE、LTE-A系统的关键技术5.1 B3G/4G概述移动通信系统的演进cdma2000cdma2000 EV-DO UMB(终止)WCDMA HSPA LTE FDD LTE AdvancedTD-SCDMA TD-HSPA TD-LTE LTE Advance d5.2 HSPA5.2.1 基于WCDMA的HSPA1. HSDPA（1）HSDPA架构（2）无线接口新增信道HSDPA物理层工作过程（3）HSDPA移动性（4）HSDPA中的关键技术新增的3个物理信道自适应调制编码AMC混合自动请求重传HARQ快速调度算法快速小区切换2.HSUPA（1） HSUPA架构(2）无线接口HSUPA中物理层的调度器工作过程（3）HSUPA中的关键技术H SUPA主要技术物理层混合重传基于NodeB 的快速调度及2ms TTI 短帧传输新的扩频因子在上行链路中引入软切换技术新增了一个专用信道E-DCH 以支持HSUPA 的传输5.2.2 基于TD-SCDMA的TD-HSPA1.无线接口（1）新增信道（2）信道伴随和定时2.TD-HSPA关键技术（1）物理层共享信道（2）基站快速调度TD-HSPA采用共享信道承载数据业务的机制；使用基站进行快速调度，减少反馈时延；采用高阶调制（16QAM）、自适应调制编码AMC和HARQ技术，并辅以必要的功率控制和上行同步，提高空中接口的吞吐量，降低误码率，提升整体的系统性能（3）自适应调制编码AMC(4）混合自动重传请求HARQ3.TD-HSPA+TD-HSPA+基于TD-HSPA体系架构，针对其中一些有待提高和完善的方面进行了优化和增强，从而使TD-SCDMA 能提供质量更高的服务优化和增强技术包括：下行64QAM、MIMO、无线接2.MIMO和波束赋形（1）MIMO（2）波束赋形3.高阶调制LTE的调制主要采用QPSK和QAM，最高可到64QAM4.AMC5.ICIC（1）常用小区间干扰抑制技术(2）ICIC6. SON（1）SON的部署（2）SON的应用5.4 LTE-Acvanced(4G)针对不同的覆盖范围提出不同的服务质量要求5.4.1 LTE-Acvanced中的无线资源管理1.IMT-Advanced技术中的资源管理（1）调度（2）干扰管理（3）CA（4）MBMS传输2.LTE-Advanced频谱共享5.4.2 LTE-Acvanced中的关键技术1.载波聚合CA（1）CA部署场景（ 5种）（2）CC的分类（3）服务小区的管理（4）小区激活和去激活2.中继技术RS3.协同多点传输CoMP4.异构网干扰协调增强eICIC5.多天线增强EMAT5.4.3 LTE-Acvanced设备间通信1.会话建立2.M2M发射功率3.多天线技术4.无线资源管理关键技术区域联网（指寻呼中心间的联网）常用的寻呼方式有：同播方式、分区选播方式、定向播方式FSK 调制6.2.3卫星移动通信系统特点通信范围大通信容量大地面站小型化传输时延大使用频段卫星通信的频率范围为100MHz～10GHz已经使用的地球站发射频率：5.925GHz～6.425GHz接收频率：3.7 GHz～4.2 GHz6.2.4 集群移动通信系统概念一种专用的调度系统由控制中心、基站、调度台、移动台组成常用来进行警车、出租车等的调度“集群”是指多个无线信道被多个用户使用技术频率共用，因此频率利用率高信道的提供采用自动选择方式多个单位同时使用，通过统一控制和集中管理，使系统和频率资源得以共享，充分体现其公用性和独立性限定空间移动通信系统限定空间隧道、地铁、矿山、建筑物内等特殊地区，电波传播空间受限覆盖方式泄漏同轴电缆LCX直放站室内天线分布系统1. LCX2.直放站3.室内天线分布系统目的和要求了解衰落对信号传输的影响掌握自由空间传输衰耗、OM模型及电波传播衰耗中值的计算方法重点OM模型及任意地形、地物情况下电波传播衰耗中值的预测难点任意地形、地物情况下电波传播衰耗中值的预测目的和要求掌握对接收侧放大器的要求和塔顶放大器的作用理解三种主要干扰的概念、产生及减小的方法了解信道组中三阶互调存在与否的判断方法重点接收机的低噪声放大器、塔顶放大器互调干扰、邻道干扰、同频干扰的概念、产生和改善措施难点塔顶放大器互调干扰、邻道干扰的产生和改善措施空腔谐振器减小发射机互调干扰的措施4. 接收机互调干扰接收机前端通带较宽，多个信号进入高放、混频级非线性移动台接收机互调基站忙时，多个发射机同时工作基站接收机互调基站附近多个移动台同时工作减小接收机互调的措施提高接收机的互调抗拒比，一般要求优于70dB移动台采用APC，减小基站接收机互调干扰尽量选用无三阶互调信道组。