移动通信原理与技术PDF电子书下载

第0章　绪论 1

0.1　移动通信概述 1

0.1.1　移动通信概念 1

0.1.2　移动通信特点 3

0.1.3　移动通信的发展历程 4

0.1.4　我国移动通信的发展历程 6

0.2　移动通信的工作方式 7

0.3　移动通信系统的频段使用 9

0.4　典型移动通信系统 10

0.4.1　蜂窝移动电话系统 10

0.4.2　无线寻呼系统 12

0.4.3　无绳电话系统 13

0.4.4　集群移动通信系统 17

0.4.5　卫星移动通信系统 19

0.5　移动通信的发展趋势 22

思考题与习题 23

基础篇 27

第1章　移动通信的电波传播 27

1.1　移动通信传播环境 27

1.1.1　无线电波传播主要方式 28

1.1.2　陆地移动无线电波传播 29

1.2 自由空间的电波传播 30

1.3　地面电波传播机制 31

1.3.1　反射与多径信号 31

1.3.2　绕射 33

1.3.3　散射 34

1.4　移动无线信道及其特性参数 34

1.4.1　多普勒频移 34

1.4.2 阴影效应 35

1.4.3　多径效应 36

1.5　多径衰落对数字通信的影响 42

1.5.1　多径时延扩展 42

1.5.2　相关带宽 44

1.6　陆地移动信道的场强估算 47

1.6.1　地形地物的分类 47

1.6.2　奥村（Okumura）模型 48

1.6.3　市区传播损耗中值 49

1.6.4　郊区和开阔区的传播损耗中值 51

1.6.5　不规则地形上的传播损耗中值 52

1.6.6　任意地形的信号中值预测 55

1.6.7　其他因素的影响 57

1.7　移动信道的传播模型 59

1.7.1　室外传播模型 59

1.7.2　室内传播模型 63

思考题与习题 64

第2章　语音编码 66

2.1　概述 66

2.1.1　发音的生理机构与过程 66

2.1.2　语音信号的模型 67

2.1.3　语音信号的线性预测分析 68

2.2　语音压缩编码 70

2.2.1　语音压缩编码的基本原理 70

2.2.2　语音编码技术的分类 71

2.2.3　线性预测声码器 73

2.2.4 码书激励线性预测（CELP）编码原理 75

2.2.5　语音激活检测（VAD）技术 76

2.3　移动通信中的语音编码 79

2.3.1 规则脉冲激励长时预测编码（RPE-LTP） 79

2.3.2　矢量和激励线性预测编码（VSELP） 83

2.3.3 Q公司码激励线性预测编码（QCELP） 85

2.3.4 增强型可变速率语音编解码（EVRC） 88

2.3.5 自适应多速率编码（AMR） 91

思考题与习题 95

第3章　信道编码 97

3.1　信道编码的基本概念 97

3.1.1　概述 97

3.1.2　信道编码的基本原理 99

3.1.3　信道编码系统的性能指标 99

3.1.4 几种常用的检错码 100

3.2　线性分组码 101

3.2.1　线性分组码的概念 101

3.2.2　线性分组码的生成 103

3.2.3　循环码 106

3.2.4　循环码的编码 107

3.2.5　BCH码 112

3.3　卷积码 113

3.3.1　卷积码编码 114

3.3.2　卷积码解码 117

3.4　交织编码 118

3.4.1　交织编码的概念 118

3.4.2　交织码的生成 119

3.5　Turbo码 120

3.5.1　Turbo码编码原理 120

3.5.2　Turbo码解码原理 121

思考题与习题 122

第4章　调制技术 124

4.1　概述 124

4.1.1 移动通信系统对数字调制技术的要求 124

4.1.2　数字调制技术的分类 124

4.2　数字相位调制 125

4.2.1 二进制相移键控（BPSK）调制 125

4.2.2　4相相移键控（QPSK）和交错4相相移键控（OQPSK）调制 129

4.2.3　π／4-QPSK调制 138

4.3　最小频移键控（MSK）和高斯最小频移键控（GMSK）调制 143

4.3.1　最小频移键控（MSK） 143

4.3.2　高斯最小频移键控（GMSK） 150

4.4 正交振幅调制（QAM） 155

4.4.1 QAM信号的基本原理 155

4.4.2　MQAM信号的产生和解调 158

4.4.3　MQAM信号的性能 160

4.5 网格编码调制（TCM） 161

4.5.1 TCM的基本概念 161

4.5.2　TCM信号的产生 162

思考题与习题 165

第5章　扩频通信 167

5.1　扩频通信原理 167

5.1.1　扩频通信的基本概念 167

5.1.2　扩频通信理论基础 169

5.1.3　扩频通信的主要性能指标 170

5.1.4　扩频通信的主要特性 171

5.2　直接序列扩频系统 173

5.2.1　直扩系统的组成与原理 173

5.2.2　直扩系统的同步 176

5.3　跳频系统 181

5.3.1　跳频系统概述 181

5.3.2　跳频系统的同步 186

5.4　跳时系统 189

5.5　混合式扩频系统 190

5.5.1　各种扩频方式的比较 190

5.5.2　几种混合方式 191

5.5.3　混合式扩展频谱系统的应用 193

5.6　伪随机（PN）序列 195

5.6.1　伪随机序列的特性 196

5.6.2　m序列 198

5.6.3　Gold序列 203

5.6.4 M序列 204

5.7　沃尔什（Walsh）码 205

5.7.1　哈达马矩阵 205

5.7.2　沃尔什码的产生 206

思考题与习题 208

第6章　分集与均衡技术 210

6.1　分集技术的基本原理 210

6.1.1　基本概念与分类 210

6.1.2　常用的分集与合并技术 211

6.2　分集系统的性能 216

6.3　Rake接收机 218

6.3.1　Rake接收的基本原理 218

6.3.2 IS-95中的Rake接收机 224

6.4　均衡技术 227

6.4.1　均衡原理 227

6.4.2　时域均衡器分类 230

6.4.3　线性均衡器 231

6.4.4　非线性均衡器 233

6.4.5　均衡器常用算法 235

6.4.6　盲均衡技术 238

思考题与习题 240

第7章　移动通信组网技术 241

7.1　移动通信网的基本概念 241

7.1.1　移动通信网的组成 241

7.1.2　移动通信系统的组网方式 242

7.2　频率的有效利用与多信道共用 251

7.2.1　频率的有效利用 251

7.2.2　多信道共用 252

7.3　多址接入技术 257

7.3.1 多址接入技术的基本概念 257

7.3.2　频分多址 258

7.3.3 时分多址 260

7.3.4　码分多址 263

7.3.5　空分多址 265

7.4　移动通信网的信令与接口 267

7.4.1　接入信令 267

7.4.2 网络信令 269

7.4.3　公共陆地移动通信网的接口 272

7.5　移动通信网的连接 274

7.5.1　公用陆地移动通信网间的互联 274

7.5.2 公用陆地移动通信网与PSTN间的互联 275

7.5.3 移动通信网与ISDN的结合 277

思考题与习题 277

技术篇 281

第8章　GSM/GPRS数字蜂窝移动通信系统 281

8.1　GSM系统概述 281

8.1.1　GSM系统发展过程 281

8.1.2　GSM体制的特点 282

8.1.3　GSM主要技术参数 283

8.1.4　GSM系统结构 284

8.1.5　GSM网络结构及功能 284

8.1.6　GSM网络主要接口 291

8.1.7　GSM系统的帧 291

8.1.8　GSM承担业务 295

8.1.9　GSM区域与号码 299

8.2　GSM的信道 303

8.2.1　物理信道与逻辑信道 303

8.2.2　信道分类与信道组合 304

8.3　GSM的无线数字传输 308

8.3.1　语音和信道编码 308

8.3.2　调制与解调 310

8.3.3　跳频和不连续发射 311

8.4　GSM系统的控制与管理 312

8.4.1　SIM卡的结构与功能 312

8.4.2　鉴权与加密 314

8.4.3　呼叫接续 317

8.4.4　越区切换与漫游 325

8.4.5　计费 329

8.5 通用分组无线业务（GPRS） 329

8.5.1　概述 329

8.5.2　GPRS的网络结构及其功能描述 330

8.5.3　GPRS的业务 333

8.5.4 GPRS的主要特点 335

8.5.5　GPRS的移动性管理和会话管理 336

思考题与习题 339

第9章　IS-95 CDMA数字蜂窝移动通信系统 341

9.1　概述 341

9.1.1 CDMA技术的标准化 341

9.1.2　IS-95标准简介 342

9.1.3　IS-95系统的网络结构 343

9.1.4 IS-95 CDMA系统的协议结构 343

9.1.5 IS-95 CDMA系统的无线信道 345

9.1.6 IS-95 CDMA系统的语音编码 347

9.1.7 CDMA系统的特点 348

9.2 IS-95 CDMA前向信道 348

9.2.1　前向链路信道结构 348

9.2.2　前向链路基本处理 350

9.2.3　导频信道 355

9.2.4　同步信道 355

9.2.5　寻呼信道 359

9.2.6　前向业务信道 363

9.3 IS-95 CDMA反向信道 369

9.3.1　反向信道结构 369

9.3.2　反向链路基本操作 370

9.3.3　反向接入信道 377

9.3.4　反向业务信道 381

9.4　IS-95 CDMA自动功率控制 383

9.4.1　概述 383

9.4.2　反向功率控制 386

9.4.3　前向功率控制 391

9.5 IS-95 CDMA蜂窝系统的控制功能 392

9.5.1　登记注册与漫游管理 392

9.5.2　越区切换 393

9.5.3　呼叫接续 396

思考题与习题 398

第10章　卫星移动通信 400

10.1　卫星通信 400

10.1.1　概述 400

10.1.2　卫星通信的电波传播特性 403

10.1.3　通信卫星 404

10.1.4　卫星通信地球站 407

10.1.5　卫星通信的信号处理技术 409

10.2　卫星移动通信 413

10.2.1　概述 413

10.2.2　卫星移动通信原理 418

10.2.3　低轨卫星移动通信技术 419

10.3　典型的商用卫星移动通信系统简介 425

10.3.1　铱（Iridium）系统 426

10.3.2 全球星（GlobalStar）系统 428

思考题与习题 432

第11章　第三代移动通信综述 433

11.1　概述 433

11.1.1　IMT-2000的发展历程 433

11.1.2 ITU对IMT-2000系统的总体要求 433

11.1.3　IMT-2000系统的基本特征 435

11.1.4　IMT-2000系统的主要特点 438

11.1.5　IMT-2000系统提供的业务 439

11.2　3G标准化进程及其演化策略 440

11.2.1　标准化组织 440

11.2.2　标准化现状 441

11.2.3　3G三种主流技术标准比较 446

思考题与习题 447

第12章　WCDMA系统 448

12.1 概述 448

12.2 WCDMA的网络结构 449

12.2.1 WCDMA的基本结构 449

12.2.2 UTRAN的接口 452

12.2.3 WCDMA空中接口 457

12.3　信道结构 462

12.3.1　传输信道 462

12.3.2　传输信道物理信道 464

12.3.3　传输信道到物理信道的映射 470

12.4　信道编码和复用 471

12.4.1　传输信道编码／复用流程 472

12.4.2　信道编码 473

12.5　扩频与调制 475

12.5.1　上行信道的扩频与调制 475

12.5.2　下行信道的扩频与调制 479

12.6 功率控制 481

12.6.1　上行信道的功率控制 481

12.6.2　下行信道的功率控制 483

12.7　切换 484

12.7.1 WCDMA的切换分类 485

12.7.2 WCDMA系统的硬切换 485

12.7.3 WCDMA系统的软切换 487

12.7.4 WCDMA系统的软切换参数设置 489

12.8 WCDMA的高速下行分组接入技术——HSDPA 490

12.8.1 HSDPA基本原理 491

12.8.2 HSDPA的关键技术 492

12.8.3 HSDPA物理层结构 495

12.8.4 HSDPA的协议结构 498

思考题与习题 500

第13章　cdma2000系统 501

13.1 概述 501

13.1.1 cdma2000 1x简介 502

13.1.2　主要技术特点与承载业务 502

13.1.3　cdma2000网络结构 504

13.1.4　cdma2000协议结构 505

13.2　前向链路物理信道 507

13.2.1　前向链路物理信道组成 507

13.2.2　前向链路的差错控制技术 510

13.2.3　前向链路中的扩频码 514

13.2.4　前向链路发射分集 516

13.2.5　前向链路信道结构 517

13.2.6　前向链路扩频调制 527

13.3　反向链路物理信道 530

13.3.1　反向链路物理信道组成 530

13.3.2　反向链路的差错控制 532

13.3.3　反向链路中的扩频码 532

13.3.4　反向链路信道结构 533

13.3.5　反向链路信道扩频调制 537

13.4　功率控制与系统切换 538

13.4.1　功率控制技术 538

13.4.2　系统切换 540

13.5　cdma2000 1x EV-DV技术原理 541

13.5.1 概述 541

13.5.2　cdma2000 Rev.C主要特征 543

13.5.3　cdma2000 Rev.D主要特征 545

思考题与习题 549

第14章　TD-SCDMA系统 551

14.1 概述 551

14.2 TD-SCDMA系统的网络结构与接口 554

14.3 TD-SCDMA系统空中接口信道 554

14.3.1　概述 554

14.3.2　传输信道 555

14.3.3　物理信道 556

14.3.4　传输信道对物理信道的映射关系 563

14.4 TD-SCDMA系统编码与复用 564

14.4.1　编码与复用结构 564

14.4.2　信道编码与复用过程 564

14.4.3 不同传输信道到一个CCTrCH的复用及一个CCTrCH对物理信道的映射 566

14.4.4　物理层控制信息的编码 567

14.4.5　业务复用 568

14.5 TD-SCDMA系统扩频与调制 570

14.5.1 概述 570

14.5.2　数据调制 571

14.5.3　扩频调制 572

14.5.4 同步码 575

14.6 TD-SCDMA系统功率控制技术 576

14.6.1 概述 576

14.6.2　功率控制方法 577

14.7 TD-SCDMA系统的关键技术 580

14.7.1　上行同步技术 580

14.7.2　动态信道分配技术 581

14.7.3　接力切换技术 586

思考题与习题 590

第15章 第三代移动通信中的关键技术 591

15.1　软件无线电 591

15.1.1　软件无线电的发展概况 591

15.1.2　软件无线电理论基础 595

15.1.3　软件无线电的结构 600

15.1.4　软件无线电的关键技术 603

15.2　智能天线 606

15.2.1　智能天线原理 606

15.2.2　智能天线自适应波束成型算法 609

15.2.3　智能天线来波方向估计 613

15.2.4 智能天线在TD-SCDMA系统中的应用 619

15.3　多用户检测 620

15.3.1 多用户检测的基本概念 620

15.3.2　多用户信号检测技术 622

15.3.3　联合检测与智能天线的结合 629

思考题与习题 631

第16章　第四代移动通信技术 633

16.1　第四代移动通信的展望 633

16.2　多载波传输技术 637

16.2.1　概述 637

16.2.2 正交频分多路复用（OFDM） 638

16.2.3　几种典型的多载波调制方式 645

16.3　多入多出（MIMO）技术 648

16.3.1　概述 648

16.3.2　MIMO系统信号模型及系统容量 649

16.3.3 MIMO系统中的分集与复用 653

16.3.4　分层空时编码 654

16.3.5 网格空时编码（STTC） 657

16.3.6　分组空时编码 659

16.4 MIMO-OFDM技术 663

16.4.1 概述 663

16.4.2 几种MIMO-OFDM系统简介 664

16.4.3 MIMO-OFDM中的关键技术 668

思考题与习题 671

参考文献 672