本书系统地介绍以数字化技术为代表的现代移动通信的基本原理、主要技术、典型系统、设备及发展趋势，较充分地反映了最新数字移动通信的新技术。 全书共分11章，内容包括移动通信的概念和涉及的调制技术、移动信道中的电波传输及干扰、组网技术、GSM数字蜂窝系统及设备、通用分组无线业务（GPRS）技术、CDMA系统及设备、CDMA 2000 1X系统及设备、第三代移动通信系统（WCDMA、CDMA 2000和TDSCDMA）及结构和解决方案、移动数据终端单元（DTU）原理与应用。附录中包含移动通信技术缩略语，每章均附有小结和习题。

前言 本书第1版、第2版和第3版分别于2003年7月、2007年5月和2011年1月问世，这次的第4版能比较好地反映现代数字移动通信技术的发展和实际应用的需要。本书第4版与第3版的不同之处在于：将第3版的第10章数字无绳电话系统的相关内容替换为LTE系统的原理与架构。 本书是为高职高专师生提供的一本将移动通信技术与实际应用相结合的教材和参考书。由于本书涉及移动通信技术的多个方面，如现代移动通信的基本概念、基本组成、基本原理、基本技术和典型系统设备，内容多、涉及面宽、难度大，因此编写本书时尽量避免了烦琐的数学推导，力求由浅入深、系统全面、通俗易懂，强调理论与实际相结合，使来自不同院校、不同职业背景的读者都能够通过本书了解移动通信系统与设备的基本概念、运行机制及未来移动通信技术的发展趋势，对他们以后的工作有所帮助。 作为教材，建议将本书的内容按60学时组织教学，也可根据实际情况选取部分内容进行教学。每章均附有小结和习题，并且书末附有附录，以便读者理解和学习。本书的编写主要基于以下几个指导思想。 （1）本书面向的是初学者和指导初学者的教师，在内容的选取上，本书立足于打好基础，注意联系工程实际，帮助学生提高分析和解决问题的能力，叙述力求易于理解，并对习题内容和形式进行了改革，注重实用性。 （2）移动通信技术的覆盖面很广，为了增加可读性，本书对相关内容进行了融合和总结，引入的每个概念都基于前一部分阐述过的概念，以便学生融会贯通。 （3）根据移动通信技术的发展，本书尽量详尽地介绍了数字移动通信技术，尽可能地反映当前移动通信技术的实际水平，以满足读者当前的教学需求和以后的工作需求。 （4）市场的需求决定了技术的发展，移动通信技术的发展更离不开市场，因此本书对一些相关的移动通信系统设备的市场情况和未来的市场需求进行了分析，便于读者了解相关移动通信市场的现状和未来。 全书共11章。第1章主要对移动通信的发展概况、移动通信系统的特点和分类、移动通信系统的构成，以及移动通信的类型、基本技术和标准化进行了介绍；第2章介绍了数字移动通信系统的相关技术，涉及调制解调技术、多址技术、语音编码及信道编码技术、扩频技术，这些都是移动通信的基础知识和基本技术；第3章为电波的传播与干扰，涉及电波传播特性、移动信道的特征、分集接收技术、噪声与干扰，这些是讨论移动通信系统必不可少的组成部分；第4章是移动通信的组网技术，主要包括区域覆盖、区群的构成与激励方式、系统容量与信道（频率）配置、移动通信的网络结构、信令、越区切换和位置管理、多信道共用技术，这些都是构成移动通信网络的基础；第5章介绍GSM数字蜂窝移动通信系统及设备，主要包括GSM数字蜂窝移动通信系统、GSM系统的工作方式、编号和主要业务、我国GSM移动通信网的网络结构、GSM系统的控制与管理、主要接续流程、GSM移动台、GSM基站设备；第6章为GPRS，主要包括GPRS概述、GPRS的网络结构、GPRS协议、GPRS管理功能、GPRS组网结构、典型方案；第7章为CDMA数字蜂窝移动通信系统及设备，主要包括CDMA系统概述、CDMA系统综述、CDMA数字蜂窝移动通信系统、CDMA系统逻辑信道的结构、CDMA系统的控制功能和呼叫处理、典型设备介绍、CDMA移动台；第8章为CDMA2000 1x数字蜂窝移动通信系统，主要包括CDMA系统概述、CDMA2000 1x系统分层结构、CDMA2000 1x系统网络实现结构、CDMA2000 1x系统信道结构、CDMA2000 1x系统物理信道的接续流程、CDMA2000 1x分组数据业务的实现、CDMA2000 1x系统升级方案和典型系统的介绍；第9章为第三代移动通信系统，主要包括第三代移动通信系统的简介、第三代移动通信系统的结构、WCDMA移动通信系统、TD-SCDMA系统、CDMA2000 1x EV-DO、第三代移动通信主流技术标准的比较；第10章为LTE系统的原理与架构，主要包括LTE系统的演进目标、扁平化的组网架构、EPC架构、接口协议、空中接口LTE-Uu、地面接口、FDD和TDD的频段分段及LTE的两种帧结构、LTE信道、物理信号、物理层过程、随机接入过程、寻呼过程、无线资源管理RRM、LTE系统中的UE流程、LTE组网方案及设备；第11章为数据终端单元（DTU）的原理与应用，主要包括DTU原理与应用场合、DTU的TCP/IP/PPP协议、DTU的工作模式、DTU的工作过程、AT控制指令、DTU设计应用实例。 刘立康负责编写本书第1、2、3、7、8、9、10、11章并统稿全书，第4、5、6章由孙龙杰编写。 感谢电子工业出版社郭乃明、陈晓明编辑和所有关心及对本书出版做出贡献的人员。 由于编写时间仓促且水平有限，书中难免有错误和疏漏之处，敬请读者批评指正。 编者于西安 2020年6月

目录 第1章 概论 1 1.1　移动通信的发展概况 1 1.1.1 移动通信的发展历程 1 1.1.2 我国移动通信的发展情况 3 1.2　移动通信系统的特点和分类 4 1.2.1 移动通信系统的特点 4 1.2.2 移动通信系统的分类 5 1.3　移动通信系统的构成 6 1.3.1 蜂窝移动通信系统 7 1.3.2 无绳电话系统 7 1.3.3 集群移动通信系统 8 1.3.4 卫星移动通信系统 10 1.4　移动通信的类型 13 1.4.1 工作方式 13 1.4.2 模拟网和数字网 15 1.4.3 语音通信和数据通信 15 1.5　移动通信的基本技术 16 1.5.1 调制技术 16 1.5.2 移动信道电波传播特性 17 1.5.3 多址方式 17 1.5.4 抗干扰技术 18 1.5.5 组网技术 18 1.6　移动通信的标准化 19 1.6.1 国际无线电标准化组织 19 1.6.2 欧洲共同体（EC）的通信标准化组织 20 1.6.3 北美地区的通信标准化组织 20 1.6.4 太平洋地区的通信标准化 20 本章小结 20 习题1 20 第2章 数字移动通信系统的相关技术 22 2.1　调制解调技术 22 2.1.1 概述 22 2.1.2 数字调制的性能指标 23 2.1.3 数字调制技术 24 2.2　多址技术 30 2.2.1 概述 30 2.2.2 FDMA 31 2.2.3 TDMA 31 2.2.4 CDMA 32 2.3　语音编码及信道编码技术 33 2.3.1 语音编码技术 33 2.3.2 信道编码技术 35 2.4　扩频技术 36 2.4.1 概念 36 2.4.2 直接序列扩频（DSSS） 37 2.4.3 扩频通信的主要性能指标 39 2.4.4 跳频技术 39 本章小结 40 习题2 40 第3章 电波的传播与干扰 42 3.1　电波传播特性 42 3.1.1 自由空间传播损耗 42 3.1.2 电波的三种基本传播机制 43 3.2　移动信道的特征 43 3.2.1 传播路径 43 3.2.2 信号衰落 44 3.2.3 地形、地物对电波传播的影响 44 3.3　分集接收技术 45 3.3.1 分集接收原理 45 3.3.2 分集方式和方法 46 3.3.3 合并方式 47 3.4　噪声与干扰 48 3.4.1 噪声 48 3.4.2 干扰 50 本章小结 53 习题3 53 第4章 移动通信的组网技术 54 4.1　区域覆盖 54 4.1.1 区域覆盖的概念 54 4.1.2 带状网 56 4.1.3 面状网 56 4.2 区群的构成与激励方式 57 4.2.1 区群的构成 57 4.2.2 同频（信道）小区的距离 58 4.2.3 激励方式 58 4.3　系统容量与信道（频率）配置 59 4.3.1 系统容量 59 4.3.2 信道（频率）配置 61 4.4　移动通信的网络结构 62 4.4.1 基本网络结构 62 4.4.2 移动通信系统的主要功能 64 4.4.3 数字蜂窝移动通信网的网络结构 64 4.4.4 移动通信空中接口协议模型 66 4.4.5 信道结构 66 4.5　信令 68 4.5.1 信令类型 68 4.5.2 数字信令 68 4.5.3 信令的应用 69 4.6　越区切换和位置管理 70 4.6.1 越区切换 70 4.6.2 位置管理 71 4.7　多信道共用技术 73 本章小结 73 习题4 74 第5章 GSM数字蜂窝移动通信系统及设备 75 5.1　GSM数字蜂窝移动通信系统 75 5.1.1 GSM标准技术规范 75 5.1.2 网络结构 76 5.1.3 GSM功能模型 79 5.1.4 GSM系统的网络接口 80 5.1.5 GSM系统的语音传输示例 82 5.2　GSM系统的工作方式 83 5.2.1 无线传输方式 83 5.2.2 时分多址/频分多址接入方式 85 5.2.3 信道分类 87 5.2.4 时隙格式 89 5.2.5 语音和信道编码 90 5.2.6 跳频和间断传输技术 92 5.3　编号和主要业务 93 5.3.1 编号 93 5.3.2 拨号方式 97 5.3.3 主要业务 98 5.3.4 补充业务 99 5.4　我国GSM移动通信网的网络结构 102 5.4.1 全国GSM移动通信网的网络结构 102 5.4.2 省内GSM移动通信网的网络结构 103 5.4.3 移动业务本地网的网络结构 103 5.5　GSM系统的控制与管理 104 5.5.1 位置登记与更新 104 5.5.2 越区切换 107 5.5.3 鉴权与加密 109 5.6　主要接续流程 111 5.6.1 移动用户至固定用户出局呼叫的基本流程 111 5.6.2 固定用户至移动用户入局呼叫的基本流程 112 5.7　GSM移动台 113 5.7.1 技术特征 113 5.7.2 移动台的组成和工作原理 113 5.7.3 SIM卡 114 5.8　GSM基站设备 115 5.8.1 概念 116 5.8.2 基站的组成 116 5.8.3 主要基站设备性能 117 本章小结 125 习题5 126 第6章 GPRS 128 6.1　GPRS概述 128 6.1.1 GPRS概念 128 6.1.2 GPRS主要特点 130 6.1.3 GPRS的业务 131 6.1.4 GPRS业务的具体应用 132 6.1.5 GPRS的优势及问题 132 6.1.6 GPRS标准和业务的发展 133 6.2　GPRS的网络结构 134 6.2.1 GPRS网络的总体结构 134 6.2.2 GPRS体系结构 135 6.2.3 空中接口的信道构成 137 6.3 GPRS协议 138 6.3.1 GPRS的协议模型 138 6.3.2 GPRS的主要接口 140 6.4　GPRS管理功能 145 6.4.1 网络访问控制功能 145 6.4.2 分组选路和传输功能 145 6.4.3 移动性管理（MM）功能 147 6.4.4 逻辑链路管理功能 148 6.4.5 无线资源管理功能 148 6.4.6 网络管理功能 148 6.4.7 计费管理功能 149 6.5　GPRS组网结构 150 6.5.1 GPRS网络结构 150 6.5.2 GPRS系统的组网 151 6.5.3 GPRS组网原则 153 6.6　典型方案 154 6.6.1 诺基亚GPRS系统解决方案 154 6.6.2 金鹏GPRS组网方案 156 本章小结 157 习题6 157 第7章 CDMA数字蜂窝移动通信系统及设备 159 7.1　CDMA系统概述 159 7.1.1 扩频通信的概念 159 7.1.2 码分多址蜂窝通信系统的特点 159 7.2　CDMA系统综述 160 7.2.1 CDMA的发展 160 7.2.2 CDMA的技术标准 161 7.2.3 CDMA系统的基本特性 162 7.3　CDMA数字蜂窝移动通信系统 164 7.3.1 CDMA网络 164 7.3.2 CDMA蜂窝系统的信道组成 169 7.4　CDMA系统逻辑信道的结构 172 7.4.1 正向传输逻辑信道的结构 172 7.4.2 反向传输逻辑信道的结构 174 7.5　CDMA系统的控制功能和呼叫处理 175 7.5.1 CDMA系统的功率控制 175 7.5.2 CDMA系统的切换 177 7.5.3 登记注册与漫游 178 7.5.4 呼叫处理 179 7.6 典型设备介绍 182 7.6.1 组网结构 182 7.6.2 CDMA-MSC 183 7.6.3 CDMA集中基站控制器 184 7.6.4 CDMA基站设备 185 7.7 CDMA移动台 186 7.7.1 概述 186 7.7.2 移动台的组成和工作原理 187 7.7.3 UIM卡 188 本章小结 190 习题7 190 第8章 CDMA2000 1X数字蜂窝移动通信系统 192 8.1　CDMA系统概述 192 8.1.1 CDMA系统的技术与标准 192 8.1.2 CDMA2000 1X系统的特点 193 8.2　CDMA2000 1X系统分层结构 194 8.2.1 CDMA2000 1X系统结构 194 8.2.2 CDMA2000 1X系统分层结构 195 8.3　CDMA2000 1X系统网络实现结构 196 8.3.1 CDMA2000 1X系统实现结构 196 8.3.2 频段设置、无线配置（RC）和后向兼容性 198 8.4　CDMA2000 1X系统信道结构 201 8.4.1 前向物理信道 201 8.4.2 反向物理信道 204 8.4.3 CDMA2000 1X系统的关键技术 207 8.5　CDMA2000 1X系统物理信道的接续流程 208 8.5.1 CDMA2000 1X系统的语音/低速数据率接续流程 208 8.5.2 CDMA2000 1X系统的高速数据接续流程 209 8.6　CDMA2000 1X分组数据业务的实现 210 8.6.1 简单IP 210 8.6.2 移动IP 211 8.7　CDMA2000 1X系统的升级方案和典型系统的介绍 213 8.7.1 CDMA2000 1X系统的升级方案 213 8.7.2 东方通信CDMA2000 1X系统的介绍 214 8.7.3 中兴CDMA2000 1X移动通信系统的介绍 216 本章小结 218 习题8 218 第9章 第三代移动通信系统 220 9.1　第三代移动通信系统的简介 220 9.1.1 第三代移动通信系统的概述 220 9.1.2 第三代移动通信系统的标准 221 9.1.3 3G演进策略 223 9.1.4 3G技术体制 225 9.1.5 3G频谱 226 9.2　第三代移动通信系统的结构 227 9.2.1 IMT-2000系统的网络结构 227 9.2.2 IMT-2000的功能结构模型 228 9.2.3 第三代移动通信系统中的关键技术 230 9.3　WCDMA移动通信系统 231 9.3.1 概述 231 9.3.2 WCDMA系统 233 9.3.3 信道结构 235 9.3.4 WCDMA核心网（CN）的基本结构 235 9.3.5 华为WCDMA网络的解决方案 237 9.4　TD-SCDMA系统 238 9.4.1 概述 238 9.4.2 TD-SCDMA系统的技术特点 239 9.5　CDMA2000 1X EV-DO 242 9.5.1 CDMA2000 1X EV-DO与CDMA2000 1X的兼容性 242 9.5.2 CDMA2000 1X EV-DO的技术特点 242 9.5.3 CDMA2000 1X EV-DO Release 0存在的问题 245 9.5.4 CDMA2000 1X EV-DO Release A版本 245 9.6　第三代移动通信主流技术标准的比较 246 9.6.1 概述 246 9.6.2 三种主流3G 技术标准的比较 246 本章小结 247 习题9 247 第10章 LTE系统的原理与架构 249 10.1　LTE系统的演进目标 249 10.1.1 LTE的标准化和目标 249 10.1.2 无线组网架构 252 10.2　扁平化的组网架构 253 10.2.1 LTE组网架构 253 10.2.2 核心网EPC 254 10.2.3 基站eNodeB 254 10.3　EPC架构 255 10.3.1 EPC结构 255 10.3.2 职能划分 256 10.4　接口协议 257 10.4.1 接口三层协议 257 10.4.2 用户面协议和控制面协议 258 10.5　空中接口LTE-Uu 258 10.5.1 数据链路层功能模块 259 10.5.2 网络层功能模块 260 10.6　地面接口 261 10.6.1 同层接口X2 261 10.6.2 上下层接口S1 262 10.6.3 LTE接口协议栈的特点 262 10.7　FDD和TDD的频段分配及LTE的两种帧结构 263 10.7.1 FDD和TDD的频段分配 263 10.7.2 LTE的两种帧结构 265 10.8　LTE信道 267 10.8.1 三类信道 268 10.8.2 传输信道 269 10.8.3 物理信道 271 10.9　物理信号 274 10.9.1 下行参考信号 274 10.9.2 下行同步信号 275 10.9.3 上行参考信号 276 10.10　物理层过程 276 10.10.1 物理层过程 276 10.10.2 小区搜索步骤 277 10.10.3 UE在合适位置寻找合适的信息 278 10.11　随机接入过程 278 10.11.1 Preamble 结构 279 10.11.2 功率控制过程 280 10.11.3 小区间的功率控制 281 10.12　寻呼过程 282 10.12.1 不连续接收 282 10.12.2 共享信道物理过程 283 10.13　无线资源管理RRM 286 10.13.1 LTE的无线资源管理 287 10.13.2 越区切换 288 10.13.3 TD-LTE系统的切换流程 292 10.13.4 LTE初始随机接入过程 294 10.13.5 LTE小区的搜索过程 297 10.14　LTE系统中的UE流程 298 10.14.1 LTE的全流程 298 10.14.2 UE开机流程 299 10.14.3 UE附着和去附着流程 300 10.15　LTE的组网方案及设备 303 10.15.1 LTE系统的组网方案 304 10.15.2 LTE系统的组网设备 306 本章小结 308 习题10 308 第11章 数据终端单元（DTU）的原理与应用 313 11.1　DTU原理与应用场合 313 11.1.1 DTU的5个核心功能 313 11.1.2 DTU工作原理 314 11.1.3 DTU应用场合 315 11.2　DTU的TCP/IP/PPP协议 316 11.3　DTU工作模式 318 11.4　DTU的工作过程 319 11.5　AT控制指令 319 11.6　DTU设计应用实例 320 11.6.1 CDMA DTU的远程数据传输系统 320 11.6.2 无线上网卡 323 本章小结 324 习题11 325 附录A 移动通信技术缩略语 326 附录B 陆地移动信道的场强估算 334 附录C Hata-Okumura传输模型 342 参考文献 343