现代移动通信技术及应用

第1章 移动通信概论
1.1 移动通信的定义
1.2 移动通信的工作频段
1.3 移动通信的特点和分类
1.4 典型的移动通信应用系统
1.5 移动通信的发展简史
1.6 我国陆地移动通信的发展
习题

第2章 移动通信的信道
2.1 无线电波传播机制
2.2 移动环境下接收信号的4种效应
2.3 移动通信中信号的损耗
2.3.1 慢衰落（阴影衰落）
2.3.2 快衰落
2.3.3 衰落信道的区分
2.3.4 传播路径损耗
2.4 信号传播的路径损耗模型
2.4.1 自由空间的传播损耗
2.4.2 建筑物内的电波传播
2.4.3 IMT?2000模型
2.4.4 时延扩展
2.5 移动信道中的噪声和干扰
习题
附录A 地形环境的分类
附录B 分贝的有关定义

第3章 移动组网技术
3.1 移动通信网络概述
3.2 大区制组网技术
3.2.1 大区制移动通信网的工作模式
3.2.2 区域覆盖
3.2.3 多信道共用技术
3.3 小区制组网技术
3.3.1 小区制的概念和特点
3.3.2 小区制网络的覆盖范围
3.3.3 蜂窝网的构成
3.3.4 小区制网络的信道分配
3.3.5 小区制蜂窝网的设计举例
3.4 多址接入技术
3.4.1 基本原理
3.4.2 FDMA方式
3.4.3 TDMA方式
3.4.4 CDMA方式
3.4.5 SDMA方式
3.4.6 OFDM多址方式
3.4.7 随机多址方式
3.5 信令
3.5.1 模拟信令
3.5.2 数字信令
3.5.3 TACS制式系统的信令
3.5.4 TACS制的用户通话过程及控制
3.6 移动性管理
3.6.1 位置管理
3.6.2 越区切换
习题

第4章 移动通信中的信源编码
4.1 语音编码概述
4.1.1 语音信号的特性
4.1.2 语音评价
4.1.3 语音编码分类
4.2 语音编码的基本原理
4.2.1 波形编码
4.2.2 参量编码
4.2.3 混合编码
4.3 移动通信系统中的语音编码
4.3.1 GSM系统中的RPE-LTP编码
4.3.2 IS?95系统中的语音编码
4.4 移动通信中的图像编码概述
4.5 静态图像编码
4.5.1 色彩空间
4.5.2 静止图像的编码方法
4.5.3 静止图像编码标准
4.6 视频图像编码
4.6.1 视频图像质量评价
4.6.2 视频图像编码标准
4.6.3 H.264/AVC的关键技术
习题

第5章 移动通信中的信道编码
5.1 概述
5.1.1 信道编码的基本原理
5.1.2 信道编码的分类
5.2 几种典型的信道编码
5.2.1 线性分组码
5.2.2 循环码
5.2.3 BCH码
5.2.4 RS码
5.2.5 卷积码
5.2.6 交错（交织）编码
5.2.7 级联码
5.2.8 Turbo码
5.2.9 LDPC码
5.3 实际应用系统的信道编码
5.3.1 GSM系统中的信道编码
5.3.2 IS?95系统中的信道编码
5.3.3 cdma2000系统中的信道编码
5.3.4 WCDMA系统中的信道编码
5.3.5 TD?SCDMA系统中的信道编码
习题

第6章 移动通信中的调制技术
6.1 数字调制技术基础
6.1.1 移动通信对数字调制的要求
6.1.2 数字调制的性能指标
6.1.3 数字调制的分类
6.1.4 扩频调制原理
6.2 GSM中的调制方式
6.2.1 基本调制方法原理及性能分析
6.2.2 最小频移键控
6.2.3 高斯滤波最小频移键控
6.2.4 EDGE中的3π／8－8PSK调制
6.3 CDMA中的调制方式
6.3.1 直扩系统中BPSK调制
6.3.2 平衡四相扩频调制
6.3.3 复四相扩频调制（CQPSK）
6.3.4 偏移QPSK（OQPSK）
6.4 IEEE 802.11中的扩频调制方式
6.4.1 Barker码
6.4.2 互补码键控（CCK）扩频调制
6.4.3 Walsh码
6.5 TD?SCDMA中的调制
6.5.1 QPSK调制
6.5.2 8PSK调制
6.5.3 16QAM调制
6.5.4 数据扩频
习题

第7章 移动通信中的定位技术
7.1 无线电定位的分类和基本原理
7.1.1 陆基无线电导航系统
7.1.2 卫星定位系统
7.1.3 蜂窝无线定位系统
7.1.4 无线定位基本原理
7.2 蜂窝无线定位误差及其评价
7.2.1 蜂窝无线定位误差的来源及对策
7.2.2 定位准确率评价指标
7.3 具体应用网络实例
7.3.1 GSM网络无线定位系统
7.3.2 3G移动定位系统
7.3.3 LTE网络中的定位应用
7.3.4 Wi?Fi网络无线定位
习题

第8章 卫星移动通信
8.1 卫星通信概述
8.1.1 卫星通信
8.1.2 卫星移动通信
8.1.3 卫星移动通信系统的发展动力
8.2 卫星移动通信系统的组成
8.3 卫星移动通信系统的特点
8.3.1 卫星
8.3.2 信道特性
8.3.3 信号传输及组网
8.4 卫星移动通信系统的分类
8.4.1 按技术手段划分
8.4.2 按应用领域划分
8.4.3 按通信覆盖区域划分
8.5 卫星移动通信系统的传输技术
8.6 卫星移动通信系统的发展趋势
8.6.1 卫星移动通信系统与蜂窝网系统的结合
8.6.2 卫星移动通信与导航定位的结合
习题

第9章 深空通信技术概述
9.1 深空通信概述
9.1.1 深空通信
9.1.2 深空通信的特点
9.1.3 深空通信的难点
9.1.4 深空通信的技术指标
9.2 深空通信系统组成
9.3 深空通信调制技术
9.3.1 相位不连续的恒包络调制技术
9.3.2 相位连续的恒包络调制技术
9.4 深空通信编码技术
9.5 深空通信的链路性能评估
9.6 深空网络
9.6.1 深空网络的部署和运行
……

　　移动通信是指通信双方中的一方或者两方处于移动状态时的通信。随着电子技术、计算机技术的发展，移动通信已经迅速发展了三十余年，目前更是呈现了快速成长的势头。第三代移动通信（3G）、第四代移动通信（4G）、卫星移动通信等正纷纷进入人们的日常生活。移动通信系统也正在逐步融合定位导航功能，其中包括卫星定位系统的融合。移动通信系统自身的增值定位业务扩展，呈现出通信导航一体化的发展趋势。对于卫星移动通信，更是在国内出现了像CAPS（中国区域定位系统）这样的创新型应用，它是将通信卫星中传输的数据加以二次开发，以获得用户的位置信息。我国开发的第一代北斗系统，也是充分利用了导航卫星的数据传输功能从而能够为移动用户提供短信息服务，在抗震救灾中发挥了重要的作用。可以说，现代移动通信系统的概念，其内涵和外延均已经发生了根本性的变化。
　　作为针对通信与信息系统学科的发展而进行通信理论学习和实践应用的课程体系，考虑到要体现工程应用与理论知识结合的特色，本书在现有移动通信教材的基础上，综合考虑了通信中的基础理论和移动通信系统的结合。在讲解调制、编码等基础理论知识时，就融合了实际工程中对这些基础知识的运用，并通过对实际系统的介绍使学生更好地理解调制、编码等知识。为了更好地体现航空航天特色，本书特别介绍了卫星移动通信并将其作为独立的一章，重点介绍航空移动卫星通信、海事移动卫星通信，以及陆地移动卫星通信和通信导航融合的北斗系统和CAPS系统。深空移动通信是近年来发展迅速的方向，书中也专门对其做了详细的介绍，包括编码调制和链路预算等内容。移动通信系统中的定位导航是最近几年发展起来的新兴业务，本书专门安排了一章，以丰富的实例内容讨论了当前已经应用或者正在开发的新技术，包括信号强度、到达时间和到达角度等。总之，本书将提供给读者一个清晰完整的概念，当今的移动通信系统以及未来的移动通信系统，不管是基于空间卫星的，还是基于地面基站的，都将离不开位置信息以及基于位置的服务。
　　本书共分10章，具体结构安排如下：
　　第1章主要介绍移动通信的基本概念和发展历史，以及几个典型的移动通信系统。
　　第2章主要介绍移动通信的信道特点，包括空间传播的损耗、衰落，以及由此涉及的信号参数，如时延扩展、相关带宽等；分析宽带无线通信的信道模型以及信道中的噪声和干
　　扰。
　　第3章主要介绍移动通信组网技术，包括多址接入、网络结构、信道配置和覆盖，以及移动网络管理。
　　第4章至第6章主要介绍移动通信中的信源编码、信道编码和调制技术，分别针对不同类型的移动通信系统进行介绍。
　　第7章介绍移动通信系统中的无线定位技术及算法，以及定位信息在实用移动通信网络中的功能和应用。
　　第8章介绍卫星移动通信系统，通过对其应用领域的划分分别进行讨论，包括海事、航空和陆地应用，其中也包含了所用到的编码、调制等技术内容；另外，还介绍卫星移动通信的新兴应用，以及集通信、导航功能于一身的北斗一代系统和区域导航定位系统。
　　第9章介绍深空通信技术的特点、所用到的编码调制技术、深空网络，以及深空通信的发展趋势。
　　第10章对未来的移动通信系统进行展望，并分析其中的关键技术。
　　本书由北京航空航天大学杨东凯教授和修春娣老师编著。其中，第1～4章、第6章、第9章和第10章由杨东凯编写，第5章、第7章和第8章由修春娣编写，胡薇薇对第4章图像编码部分做了补充；全书由杨东凯进行了统稿。
　　在本书的编写过程中，北京航空航天大学的张其善教授给予了深切的关怀和鼓励，编著者所在教研室王力军老师和朱长怀老师提供了支持与帮助，研究生季刚、袁延荣、周练赤、苏兆安和何宇等参与了文字校对和习题收集整理工作，在此一并表示感谢。
　　尽管本教材积累了编著者多年教学和科研实践的经验和成果，但由于所涉及的知识面广，编著者水平有限，书中难免存在许多不足之处，敬请广大读者批评指正。
　　编著者
　　2013年3月