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移动通信李建东第四版
目录
移动通信概述
移动通信关键技术
移动通信网络架构与协议
移动通信系统性能评估与优化
移动通信新技术与发展趋势
移动通信安全与隐私保护
01
移动通信概述
移动通信的定义
移动通信是指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。
移动通信的发展
从模拟移动通信到数字移动通信，再到当前的4G/5G移动通信，移动通信技术不断演进，实现了更高的数据传输速率、更低的时延和更广泛的覆盖范围。
包括移动台（MS）、基台（BS）、移动交换中心（MSC）等组成部分，共同实现移动通信功能。
根据信号覆盖方式可分为蜂窝式移动通信系统和集群式移动通信系统；根据业务类型可分为话音通信和数据通信等。
移动通信系统的分类
移动通信系统的组成
移动通信的特点
具有移动性、电波传播条件复杂、噪声和干扰严重、系统和网络结构复杂等特点。
移动通信的挑战
包括多普勒效应、多径传播、阴影效应等无线信道特性带来的挑战，以及移动性管理、无线资源管理等方面的技术挑战。
02
移动通信关键技术
研究电磁波在自由空间、地面、建筑物等环境中的传播特性，为无线传输提供理论基础。
电磁波传播特性
设计高效、小型化的天线，提高无线信号的接收和发射效率。
天线技术
研究射频信号的放大、滤波、混频等处理技术，实现无线信号的可靠传输。
射频技术
利用多个天线实现空间复用和分集，提高无线传输的速率和可靠性。
多输入多输出（MIMO）技术
03
先进的调制技术
如正交频分复用（OFDM）、单载波频域均衡（SC-FDE）等，提高频谱利用率和传输效率。
01
信道编码
通过添加冗余信息，提高信号在传输过程中的抗干扰能力和纠错能力。
02
调制技术
将数字信号转换为模拟信号进行传输，包括幅度调制、频率调制和相位调制等。
分集技术
通过接收多个独立衰落的信号副本，提高接收信号的可靠性。
均衡技术
对信道特性进行估计和补偿，消除信号在传输过程中的失真和干扰。
扩频技术
通过扩展信号带宽降低信噪比要求，提高抗干扰能力和抗多径干扰能力。
自适应技术
根据信道环境的变化自适应调整传输参数，如功率控制、速率自适应等。
03
移动通信网络架构与协议
1
2
3
包括用户设备、基站、核心网和互联网等部分。
移动通信网络的基本组成
主要有星型、树型、环型和网状等结构。
网络的拓扑结构
包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层等。
网络的分层结构
核心网的协议栈
包括传输层协议（如TCP/UDP）、网络层协议（如IP）和应用层协议等。
核心网的关键技术
包括软交换、IMS（IP多媒体子系统）和网络功能虚拟化（NFV）等。
核心网的组成和功能
包括交换、路由、认证、计费和安全管理等功能。
移动性管理的概念和需求
包括位置管理、切换管理和漫游管理等。
移动性管理协议的工作原理
包括位置更新、位置查询和越区切换等过程。
移动性管理协议的关键技术
包括移动IP技术、移动自组织网络（MANET）技术和认知无线电（CR）技术等。
03
02
01
04
移动通信系统性能评估与优化
衡量系统传输数据的能力，通常以每秒传输的比特数（bps）来衡量。
吞吐量
衡量系统传输错误的概率，即接收端收到的错误比特数与总比特数之比。
误码率
时延：衡量系统处理和传输数据所需的时间，包括发送时延、传播时延、处理时延等。
理论分析
通过建立数学模型和理论分析，推导系统性能的理论表达式，从而评估系统性能。
仿真模拟
使用计算机仿真工具对移动通信系统进行建模和仿真，模拟实际运行环境下的系统性能。
实验测试
搭建实验环境，对实际移动通信系统进行测试，收集实验数据并进行分析，以评估系统性能。
资源分配优化
根据用户需求和系统资源状况，合理分配无线资源，如功率、频率、时间等，以提高系统性能。
干扰管理优化
采用先进的干扰抑制技术和管理策略，降低系统内的干扰水平，提高信号质量和系统容量。
遗传算法
通过模拟生物进化过程，采用选择、交叉和变异等操作，搜索最优解。
粒子群优化算法
模拟鸟群觅食行为，通过粒子间的信息共享和协作，寻找全局最优解。
模拟退火算法
借鉴固体退火过程的物理原理，通过模拟物体内部粒子由无序向有序的转变过程来求解优化问题。
根据移动通信系统的特点和需求，选择合适的仿真工具和建模方法，建立系统的仿真模型。
建立仿真模型
针对系统性能评估和优化目标，设计合理的仿真实验方案，包括参数设置、场景配置等。
设计仿真实验
分析仿真结果：对仿真实验得到的数据进行分析和处理，提取有用的性能指标和结果，验证系统优化策略的有效性。
05
移动通信新技术与发展趋势
大规模MIMO技术
超密集组网
全双工通信
新型多址技术
通过增加天线数量，提高系统容量和频谱效率。
实现同时同频的双向通信，提高频谱利用率。
通过部署大量小型基站，
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