移動通信原理(第3版)(下冊)（簡體書）

《移動通信原理（第3版）（下冊）》以2G、3G、4G與5G移動通信系統為背景，總結移動通信中共同的客觀規律、基本理論和核心技術。從移動通信技術的3項主要技術指標——有效性（數量）、可靠性（質量）和安全性出發，從物理層和網絡層兩個層次，全面系統介紹移動通信原理。全書分為上、下兩冊，上冊重點介紹傳輸技術，包括兩個方面：基本物理層技術（第2～7章），介紹較成熟的物理層技術，包括無線傳播與移動信道、雙工與多址技術、信源編碼與數據壓縮、信道編碼、調制理論、分集與均衡；高級物理層技術（第8～12章），闡述高速寬帶移動通信中的物理層關鍵技術，包括多用戶檢測技術、多載波傳輸技術、MIMO空時處理技術、鏈路自適應技術及移動通信中的智能信號處理技術。下冊重點介紹移動通信系統與網絡，也分為兩個方面：移動通信系統（第13～15章），包括移動通信系統與網絡概述、3G與TDD移動通信系統、4G與5G移動通信系統；移動通信網絡（第16～20章），包括移動網絡結構與組成、新型無線通信網絡、移動網絡運行、移動信息安全、移動網絡規劃、設計與優化。該書每章後面都附有習題，供讀者練習和自我檢查。
《移動通信原理（第3版）（下冊）》可作為高等學校信息、通信及相關領域碩士研究生的教材，也可作為本科生的教材（書中定性分析內容），還可以作為博士研究生的參考教材（書中定量分析內容和新技術內容），同時可供從事移動通信研究、開發和維護的專業技術人員參考。

自20世紀60年代末蜂窩式移動通信問世以來，特別是近20年移動通信技術的發展，移動通信給人類社會帶來了深刻的信息化變革，已成為最受青睞的通信手段。社會的需求、現代化的需求是大學人才培養的導向，而教材又是人才培養的主要基礎，其重要性不言自明。
隨著移動通信技術的飛速發展，國內外介紹這方面的書籍也層出不窮，但縱觀這些書籍，絕大多數是屬於跟蹤技術發展，重點介紹某種移動通信系統、某代產品等工程技術背景很強的專著和技術著作，它們不大適合作為大學教材。
作者以信息論為指導，從近20年移動通信的發展中總結客觀規律，提煉具有共性的基本理論與核心技術。依據這一想法，作者於2005年出版了《移動通信原理》（第1版），2009年出版了《移動通信原理》（第2版）。截至2020年年底，本書兩個版本先後印刷15次。多年的實踐表明，學界與社會對該書的反映良好。
自第2版出版以來，移動通信技術又經歷了日新月異的發展。以OFDMA為核心技術的4G網絡已在我國普遍商用，5G網絡正在大規模建設。以華為、中國移動為代表的中國移動通信設備商與運營商在5G標準方面獲得了整體突破。目前，科技部、工業和信息化部已經啟動了6G的研究。面對移動通信迅猛的發展形勢，作者力圖對移動通信技術的最新進展進行重新梳理，在本次修訂中系統反映移動通信發展的脈絡與前沿。
本書按照信息論對通信系統的3個主要技術指標要求——有效性（數量）、可靠性（質量）和安全性，從兩個不同方面（物理層和網絡層）全面介紹移動通信發展的客觀規律、基本理論和核心技術。傳統的移動通信書籍僅側重介紹物理層的可靠性，即抗干擾、抗衰落技術，而較少關注有效性（數量）和安全性問題，並且對網絡層技術涉及不多。隨著移動通信的發展和普及，以及數據業務的迅速增長和移動業務多媒體化、高速率與寬帶化的發展，移動通信中的有效性（數量）和安全性問題日益突出。另外，保證不同業務的QoS問題、無線資源管理、移動性管理、蜂窩網絡與無線自組織網絡的融合問題及網絡跨層優化問題也日益重要。人工智能近些年的異軍突起，機器學習和深度學習技術越來越廣泛而深刻地改變著移動通信的研究面貌。因此，本書增加了一些與上述內容有關的章節。同時考慮到未來移動通信的發展，本書還更新與補充了高級物理層技術、移動通信系統兩部分，並增加了有關章節，重點介紹以LTE和5G為代表的寬帶移動通信系統。
本書分為上、下兩冊。上冊重點介紹傳輸技術，包括一般物理層技術和高級物理層技術。其中，基本物理層技術（第2～7章）主要介紹移動通信中比較成熟的物理層技術，包括對無線傳播和移動信道的分析；各代移動通信的雙工與多址技術；提高系統有效性的信源編碼與數據壓縮技術；提高系統可靠性的以抗白噪聲為主的信道編碼與調制、抗空間選擇性衰落的分集技術、抗頻率選擇性衰落和多徑干擾的Rake接收與均衡技術等。高級物理層技術（第8～12章）主要介紹高速率、寬帶多媒體移動業務所需求的有效性、並行傳輸（時域、空域），抗衰落、抗多用戶干擾等關鍵性技術，包括多用戶檢測技術、多載波傳輸技術（OFDM與各種濾波器組技術）、MIMO空時處理技術（包括大規模MIMO技術）、鏈路自適應技術，以及基於機器學習的智能信號處理技術等。
下冊重點介紹移動通信系統與網絡。移動通信系統（第13～15章）主要面向寬帶高速無線數據傳輸，介紹移動通信系統與網絡的基本概念，WCDMA、CDMA2000、HSPA、CDMA2000-1XEV-DO、LTE、WiMAX及5G NR等寬帶移動通信系統，TDD移動通信系統等。移動通信網絡（第16～20章）主要介紹蜂窩移動通信網絡的結構與組成，各種新型無線通信網絡（包括物聯網、車聯網、無人機網絡）的結構與特點，移動網絡運行，移動信息安全，以及移動網絡的規劃、設計與優化技術等。
本書的內容和素材除來自引用的參考文獻外，還要歸功於下列幾個方面的研究工作：首先是25年來，作者所在教研中心和學術梯隊承擔的幾十個移動通信方面的國家級科研項目及成果；其次是作者25年來指導的百余名移動通信領域的博士研究生及其博士學位論文，以及近些年作者評閱的近千篇本校及外校的移動通信研究方向的博士學位論文。這些就不一一列舉到參考文獻中，謹在此對他們為本書所做的貢獻表示真誠的感謝！另外，本書的部分素材還取自作者對校內外本科生、碩士研究生、博士研究生所做的前沿技術講座的資料，以及為中國移動、中國聯通和中國電信等公司所做講座的培訓教材。
本書共20章，由牛凱和吳偉陵共同編著，修訂工作主要由牛凱執筆。本書內容由淺入深、定性分析與定量分析並舉，以適應不同層次的教學需求。本書內容及讀者物件主要定位於碩士研究生，但是仍可向下兼容大學本科生（書中定性分析內容），向上兼容博士研究生（書中定量分析內容和新技術內容），同時還可供從事移動通信研究、開發和維護的專業技術人員參考。
以本書作為教材的“移動通信原理”在線課程已在“學堂在線”網站發布，手機版用戶可以搜索Bilibili網站或者微信小程序“學堂在線”。在線課程配備了教學視頻、習題解答與在線考試，歡迎廣大讀者加入學習。
本次修訂得到國家自然科學基金重點項目（編號：92067202）與面上項目（編號：61171099、61671080、62071058）、國家重點研發項目（編號：2018YFE0205501）的大力支持。由於作者才疏學淺，書中不當和錯誤之處在所難免，熱切希望讀者多提出寶貴意見。

第13章 移動通信系統與網絡概述
13．1 無線射頻系統
13．1．1 模擬射頻架構
13．1．2 數字射頻架構
13．1．3 數字發射機
13．1．4 數字接收機
13．1．5 常用射頻參數
13．1．6 電磁波頻譜
13．2 功放線性化
13．2．1 功率放大器
13．2．2 功放線性化技術分類
13．2．3 數字預畸變技術
13．3 系統同步技術
13．3．1 下行同步
13．3．2 上行同步
13．3．3 小區間同步
13．4 移動網絡的概念與特點
13．4．1 信令與協議
13．4．2 路由與交換
13．5 蜂窩網的結構
13．6 網絡容量與服務質量
13．6．1 小區容量
13．6．2 服務質量
13．6．3 業務交換模型
13．6．4 業務容量
13．7 本章小結
參考文獻
習題

第14章 3G與TDD移動通信系統
14．1 標準化進程
14．1．1 概述
14．1．2 3GPP標準演進
14．1．3 3GPP2標準演進
14．2 3G移動通信系統
14．2．1 WCDMA系統
14．2．2 CDMA2000系統
14．3 HSPA系統
14．3．1 HSDPA
14．3．2 HSUPA
14．3．3 MBMS
14．3．4 HSPA+
14．4 EV DO系統
14．4．1 EV-DO Rel 0
14．4．2 EV-DO Rev A
14．4．3 EV-DO Rev B
14．4．4 UMB
14．5 TDD原理
14．5．1 技術特點
14．5．2 信道互易
14．5．3 信道非對稱
14．5．4 同步發送
14．5．5 系統干擾
14．6 TD SCDMA
14．6．1 概述
14．6．2 物理層技術
14．6．3 網絡層的主要特色
14．7 UTRA TDD
14．7．1 概述
14．7．2 系統參數
14．7．3 TDD制式比較
14．7．4 TDD與FDD系統的比較
14．8 TD-HSPA
14．8．1 概述
14．8．2 TD-HSDPA
14．8．3 TD-HSDPA
14．8．4 TD-HSPA+
14．8．5 TD-HSPA與FDD-HSPA的比較
14．9 本章小結
參考文獻
習題

第15章 4G與5G移動通信系統
15．1 標準化進程
15．1．1 IMT Advanced
15．1．2 WiMAX標準演進
15．1．3 IMT
15．2 LTE系統
15．2．1 LTE概述
15．2．2 下行鏈路
15．2．3 上行鏈路
15．2．4 物理層處理
15．2．5 LTE Advanced
15．3 WiMAX系統
15．3．1 系統特徵
15．3．2 幀結構
15．3．3 關鍵技術
15．3．4 IEEE 802．16 m系統
15．4 5G NR系統
15．4．1 5G NR概述
15．4．2 下行鏈路
15．4．3 上行鏈路
15．4．4 多天線發送與管理
15．4．5 物理層處理
15．5 本章小結
參考文獻
習題

第16章 移動網絡的結構與組成
16．1 從GSM網絡到GSM/GPRS網絡
16．1．1 GSM網絡結構
16．1．2 GSM/GPRS網絡
16．2 3G與3GPP網絡
16．2．1 WCDMA的網絡結構
16．2．2 從2G網絡向3G網絡的平滑過渡與演進
16．3 從IS-95到CDMA
16．3．1 系統網絡結構
16．3．2 CDMA2000中的分組數據業務與移動IP
16．3．3 CDMA2000 1X EVDO的網絡協議
16．4 B3G與4G移動網絡
16．4．1 EUTRAN接入網
16．4．2 EPC核心網絡
16．4．3 移動WiMAX網絡
16．4．4 網絡互操作
16．5 5G移動網絡
16．5．1 5G RAN
16．5．2 5G核心網
16．6 本章小結
參考文獻
習題

第17章 新型無線通信網絡
17．1 分布式無線網絡容量
17．1．1 無線自組網概念
17．1．2 輸運容量分析
17．1．3 發送容量分析
17．1．4 兩種容量分析比較
17．2 新型無線網絡架構
17．2．1 云計算架構
17．2．2 邊緣計算架構
17．2．3 認知無線網絡
17．3 物聯網
17．3．1 信息物理系統與物聯網
17．3．2 IoT網絡架構
17．3．3 典型實現方案
17．4 VANET
17．4．1 車聯網概述
17．4．2 短路由算法
17．4．3 MANET中的經典路由算法
17．4．4 多跳廣播路由算法
17．5 UAV網絡
17．5．1 UAV應用場景
17．5．2 UAV網絡架構
17．5．3 UAV信道特徵
17．5．4 UAV關鍵技術
17．6 綠色無線網絡
17．6．1 基本折中
17．6．2 無線充電
17．6．3 環境後向散射通信
17．6．4 無線能量收集技術
17．7 本章小結
參考文獻
習題

第18章 移動網絡運行
18．1 移動通信中的業務類型
18．1．1 2G中的GSM業務
18．1．2 2．5G中的GPRS業務
18．1．3 WCDMA的業務
18．2 呼叫建立與接續
18．2．1 呼叫建立與接續的基本原理
18．2．2 GSM系統的呼叫建立與接續
18．2．3 IS95/CDMA2000系統的呼叫與接續
18．3 移動性管理
18．3．1 位置登記
18．3．2 越區切換
18．4 無線資源管理
18．4．1 資源管理的基本概念
18．4．2 無線資源管理的特點
18．4．3 無線資源管理的主要方法與算法
18．5 跨層優化
18．5．1 協作平面
18．5．2 跨層接口
18．5．3 通信機制與優化方法
18．6 無線定位
18．6．1 無線定位原理
18．6．2 定位技術的演進
18．7 本章小結
參考文獻
習題

第19章 移動信息安全
19．1 概述
19．1．1 移動通信的安全需求
19．1．2 移動安全體系結構
19．2 保密學的基本原理
19．2．1 引言
19．2．2 廣義保密系統的物理、數學模型
19．2．3 序列密碼
19．2．4 分組密碼
19．2．5 公開密鑰密碼
19．2．6 認證系統
19．3 GSM系統的鑒權與加密
19．3．1 防止未授權非法用戶接入的鑒權（認證）技術
19．3．2 防止空中接口竊聽的加、解密技術
19．3．3 臨時移動用戶身份碼（TMSI）更新技術
19．3．4 防止非法或過期設備接入的用戶識別寄存器（EIR）
19．3．5 GSM安全性能分析
19．4 IS 95系統的鑒權與加密
19．4．1 鑒權認證技術
19．4．2 加密技術
19．5 3G系統的信息安全
19．5．1 WCDMA系統的鑒權與加密
19．5．2 CDMA2000系統的鑒權與加密
19．6 4G與5G系統的信息安全
19．6．1 LTE系統的信息安全
19．6．2 WLAN系統安全缺陷
19．6．3 WiMAX系統的鑒權與加密
19．6．4 5G NR系統的信息安全
19．7 本章小結
參考文獻
習題

第20章 移動網絡規劃、設計與優化
20．1 引言
20．1．1 必要性與基本內容
20．1．2 移動通信中的頻率規劃
20．1．3 CDMA中導頻偏移量規劃
20．2 網絡規劃、設計與優化的基本原理
20．2．1 規化、設計與優化三者之間的分工
20．2．2 網絡規劃與設計的基本原理
20．3 從覆蓋角度進行小區規劃與設計
20．3．1 無線傳播方程
20．3．2 上行/下行鏈路傳輸方程及其平衡方程
20．4 從容量角度的規劃與設計
20．4．1 通信容量的概念
20．4．2 不同多址方式的蜂窩網通信容量
20．5 網絡設計的系統仿真
20．6 室內規劃與設計
20．6．1 室內網絡規劃的必要性與複雜性
20．6．2 室內覆蓋設計
20．6．3 室內分布系統需解決的主要問題及其解決方法
20．6．4 室內覆蓋系統的規劃、設計的主要步驟
20．7 GSM系統的網絡優化
20．7．1 GSM網絡優化概述
20．7．2 GSM系統網絡測試
20．7．3 GSM系統的網絡分析、仿真與優化
20．8 3G移動通信的網絡規劃與設計
20．8．1 基本要求與實現方法
20．8．2 多層次、重疊式立體網絡規劃
20．9 多制式網絡規劃與設計
20．9．1 網絡規劃子系統
20．9．2 網絡優化子系統
20．10 本章小結
參考文獻
習題