移动通信系统与技术
宽带移动通信系统与关键技术3
一种新的基于短训练符号OFDM联合时间频 率同步算法
•
本文提出了一种新的基于短训练符号的OFDM联合时间频率同 步算法，不同于目前大部分需要使用两个训练符号的联合同步算 法，本算法通过使用一个长度为1.5倍OFDM符号长度的训练符号， 可以很好的完成突发或连续的OFDM通信系统的同步。后面的仿真 结果也表明，该算法具有较小的定时估计误差和频偏估计误差， 并且能估计大整数频偏。
软件可编程无线电开发系统
目 录
基于欧式距离度量的综合 动态无线资源管理 基于输出多普勒扩展函 数的OFDM载波间干扰分析 一种新的基于短训练符号 OFDM联合时间频率同步算法
软件可编程无线电开发系统
• 软件无线电是第三代无线通信系统的关健技术 之一。本节分析讨论易通话系统中未来多频段、 多波形和模块化战术电台中软件无线电开发系统。 易通话系统是一个软件可编程无线通信系统,它 不需要重新设计和重建一个无线电系统,仅通过改 变可编程无线通信系统的参数或波形即可具备通 信能力。
一种新的基于短训练符号OFDM联合时 间频率同步算法
文章第1节描述OFDM系统模型，并在频域分析多普勒频偏和 多普勒扩展引起ICI的不同机制。第2节介绍输出多普勒扩展函数， 推 导WSSUS信道模型下的基本形式。第3节以离散二径信道，8载 波OFDM传输为例，给出基于频谱平移法和输出多普勒扩展函数输 入 输出关系的OFDM ICI分析的结果。
• • • • •
系统组成
子系统功能
• P526
基于欧式距离度量的综合动态无线资源管理
P529
Hale Waihona Puke 基于输出多普勒扩展函数的OFDM载波 间干扰分析
引言：
正交频分复用(OFDM)应用在移动通信系统中时，虽然抗多径 信道频率选择性衰落是OFDM最突出的一个优点 ，但信道的任何 时变特性都会降低系统性能。移动OFDM系统时变失真的原因包括 收／发载波频偏，取样时钟频偏，振荡器相位噪声和信道多普勒 展宽等信道多普勒效应造成的载波间干扰(ICI)是引起性能下降 的重要原因。 本文分析了信道多普勒效应引起OFDM ICI的机制。基于输出多 普勒扩展函数输入输出关系，给出一种接收信号结构的三维图形 表示，并提出一种计算连续多径信道中OFDM任意子载波上ICI的 简单方法 。
移动通信技术和系统介绍最新PPT课件
5G/6G技术将不断拓展应用场景，包括智能交通、智能制造、智慧医疗、智慧城市等领域 。这些应用场景将推动5G/6G技术的不断发展和完善。
物联网与移动通信的融合应用
01 02
物联网与移动通信的互补性
物联网通过感知设备收集数据，而移动通信提供数据传输和处理的网络 基础设施。物联网与移动通信的融合应用将实现数据的实时传输和处理 ，推动智能化应用的发展。
容量
移动通信系统的容量是指在给定覆盖范围内，系统能够同时 支持的最大用户数或最大业务量。容量的大小取决于系统的 频谱效率、多址方式、调制方式等多种因素。提高系统容量 是移动通信技术发展的重要目标之一。
传输质量与时延
传输质量
移动通信系统的传输质量是指用户在进 行通信时所感受到的语音、数据等业务 的清晰度和稳定性。传输质量受到多种 因素的影响，如信号干扰、多径效应、 移动性管理等。为了提高传输质量，移 动通信系统需要采取一系列的技术措施 ，如信道编码、分集接收、功率控制等 。
数字调制
将数字信号转换为适合在信道中传 输的模拟信号，如QPSK、 16QAM、64QAM等调制方式。
自适应调制编码
根据信道质量动态调整调制方式和 编码速率，以最大化系统吞吐量。
多址接入与复用技术
多址接入技术
01
允许多个用户共享同一物理信道的技术，如FDMA、TDMA、
CDMA和NOMA等。
复用技术
可靠性
移动通信系统的可靠性是指系统在运行过程中能够保持稳定性和可用性的能力， 即在各种恶劣环境下都能够正常工作。为了提高系统可靠性，移动通信系统需要 采取一系列的容错和恢复措施，如冗余设计、故障检测与恢复等。
05
移动通信网络规划与设 计
2024版《移动通信系统》PPT课件
蜂窝移动通信网络规划与优化
网络规划
根据覆盖和容量需求，确定基站 位置、配置参数、频率规划等，
以保证网络质量和覆盖效果。
网络优化
针对网络运行中出现的问题，进 行参数调整、干扰排查、覆盖优 化等，以提高网络质量和用户满
意度。
规划与优化方法
包括传播模型校正、仿真模拟、 路测数据分析、参数调整等手段。
04
访问控制策略
根据用户身份和权限控制其对系统资源的访 问
审计与监控
对系统的访问和操作进行审计和监控，及时 发现和处理安全事件
08
未来移动通信发展趋势与 挑战
5G/6G愿景与关键技术挑战
5G/6G愿景
实现全球覆盖、超高速率、超低时延、超大连接， 构建万物互联的智能世界。
关键技术挑战
高频谱利用、大规模天线技术、超密集组网、全 频谱接入等。
无线城域网可应用于城市范围内 的多种场景，如智能交通、智能 电网、安防监控、应急通信等。
通过无线城域网，可以实现城市 范围内的快速、便捷、高效的无 线通信服务，推动城市的信息化 和智能化发展。
05
卫星移动通信系统
卫星移动通信概述及特点
卫星移动通信是利用地球静止轨 道卫星或中、低轨道卫星作为中 继站，实现区域乃至全球范围的
跟踪、监控和管理的一种网络。
02
物联网在移动通信中的应用场景
包括智能家居、智能交通、智能医疗、智能物流等。
03
物联网在移动通信中的技术实现
物联网在移动通信中的技术实现主要包括传感器技术、无线通信技术、
云计算技术等。通过这些技术，物联网可以实现与移动通信网络的深度
融合，为人们提供更加便捷、高效、智能的服务。
03
移动通信技术——第7章LTE移动通信系统
移动通信技术——第7章LTE移动通信系统在当今数字化的时代，移动通信技术的飞速发展极大地改变了我们的生活方式。
LTE 移动通信系统作为其中的重要一环，为我们带来了更快速、更稳定、更高效的通信体验。
LTE，即 Long Term Evolution，长期演进技术，是 3GPP 组织制定的全球通用标准。
它主要用于提升无线通信网络的性能，以满足人们对于高速数据传输和优质通信服务的不断增长的需求。
LTE 移动通信系统的关键技术众多，其中包括正交频分复用（OFDM）技术。
OFDM 将信道分成若干正交子信道，将高速数据流转换成并行的低速子数据流，调制到每个子信道上进行传输。
这一技术有效地对抗了多径衰落，提高了频谱利用率。
而且，它使得每个子载波的带宽较小，降低了符号间干扰。
多输入多输出（MIMO）技术也是 LTE 系统中的一大亮点。
通过在发射端和接收端分别使用多个天线，MIMO 技术可以在不增加频谱资源和发射功率的情况下，成倍地提高系统信道容量和频谱利用率。
例如，通过空间复用，多个独立的数据流可以同时在相同的频率资源上传输，大大提高了数据传输速率。
LTE 系统还采用了自适应调制与编码（AMC）技术。
根据无线信道的实时变化情况，系统动态地调整调制方式和编码速率，以在保证传输可靠性的同时，尽可能提高传输速率。
当信道条件较好时，采用高阶调制和高编码速率；而信道条件较差时，则采用低阶调制和低编码速率。
在网络架构方面，LTE 采用了扁平化的架构，减少了网络节点的层次，降低了传输时延和运营成本。
以往复杂的网络结构被简化，核心网与接入网之间的接口更加简洁高效，从而实现了更快速的数据传输和更低的延迟。
LTE 系统的频谱资源管理也十分重要。
由于频谱资源有限，如何高效地利用频谱成为了关键问题。
LTE 支持灵活的频谱分配，包括连续频谱和非连续频谱，能够适应不同的频谱环境。
同时，通过频谱聚合技术，可以将多个离散的频谱片段组合起来使用，提高频谱的利用效率。
《5G移动通信系统及关键技术》第06章 5G支撑技术6.1-6.2
1-4
6.1.1 云计算的概念
制定云计算标准的标准化组织：
1、ISO/IEC 2、IEEE 3、ITU-T云计算焦点组 4、分布式管理任务组 5、云安全联盟 6、美国国家标准技术研究所（NIST） 7、开放网格论坛（OGF） 8、网络存储工业协会（SNIA）
业务灵活性。
1-6
6.1.3 移动云的网络架构
移动云计算研究两方面内容：
➢ 解决如何调整当前的无线接入网络体系架构使之能 够适应移动云应用及其支持平台的具体特点。 如何提高无线网络的信息承载能力来高效地支持云 应用实现是一大挑战。
➢ 无线接入网络如何利用云计算技术的优势来提升自 身性能。
1-7
6.1.3 移动云的网络架构
移动云资源包括： 1. 用户资源 2. 软件资源 3. 硬件资源 4. 网络资源
1-11
6.1.4 移动云的资源
1. 用户资源
由个人用户控制的一台或多台设备，实现对全 部设备统一的操作参数配置
利用组级别实现多用户或所有者/运营商协作 包含对云环境中可用资源的普遍控制的通用资源
1-12
四、移动云的资源
云计算和宽带无线接入技术融合的挑战：
➢ 资源受限：移动云计算系统中，移动终端通过无 线网络接入云端资源，无线信道质量和数据速率 会大大降低用户的体验质量。
➢ 功率受限：由于系统频谱资源和终端功率资源受 限，无法利用当前的同构无线接入网络来保证移 动云计算用户的体验质量。
1-8
6.1.3 移动云的网络架构
新一代移动通信系统的关键技术
新⼀代移动通信系统的关键技术新⼀代移动通信系统的关键技术摘要：随着⽆线通信技术的进步和⽹络技术的⾼速发展，对发展中的移动通信系统提出了新的要求，新⼀代移动通信系统将实现不同通信技术及通信体制间的“⽆缝”连接，提供更具个性化和更⾼质量的个⼈服务业务。
关键词：多媒体通信；软件⽆线电；空中接⼝；数据安全⼀、引⾔近⼗⼏年来，第⼆代移动系统得到了迅猛发展，通信主要采⽤GSM、CDMA、cdmaOne 等体制，实现语⾳通信和低速率数据传输，并取得了巨⼤的商业成功，同时也推动了第三代移动通信技术的发展和应⽤。
当前第三带移动通信技术主要解决和实现⾼速数据传输，主要采⽤的技术包括GPRS、IMT-2000、Bluetooth、WLAN等。
由于以上技术是由不同的组织、公司和部门针对移动通信中不同的应⽤对象、传输速率及⽤户独⽴开发的，缺乏统⼀的技术标准和⽆线接⼝，新⼀代移动通信技术研究和应⽤中应摆脱现有具体技术和体制的束缚，结合新业务的需求和技术突破领域的⽅向，分析当前系统向新⼀带移动通信系统过渡中存在的问题和技术“瓶颈”，提出和把握技术发展的⽅向和重点。
新⼀代移动通信系统主要解决系统应⽤中的便易性、多媒体业务、个性化、综合服务等问题，使⽤户能够在任何地点、任何时间使⽤移动终端，在不同⽆线⽹络系统间实现个⼈通信；在具备传统的语⾳服务外，应提供基于⾼速数据传输能⼒的多媒体服务业务；能够为不同职业、不同环境和消费层次的⽤户提供满⾜需求的个性化服务，获取所需的任何公开信息。
新⼀代移动通信系统的关键技术发展重点涉及到移动通信终端、⽹络系统、⼯作模式、业务服务和系统安全等领域，本⽂将分别讨论。
⼆、新⼀代移动通信系统的关键技术1.移动终端的设计现阶段的移动通信终端多为单模式，不同的移动终端设备适⽤于与之相适应的通信⽹络系统。
为满⾜在不同通信⽹络系统中的⼯作要求并能处理多种不同业务，新⼀代的移动通信终端设备应能够在不同的⽆线通信⽹络中使⽤，实现的⽅法是在设计移动终端设备时采⽤软件⽆线电技术。
《5G移动通信系统及关键技术》第06章 5G支撑技术6.6
基于通用服务器，采用网络功能虚拟化的方式，为MEC应用平台层提供 底层硬件的计算、存储等物理资源。
2）MEC应用平台层
由MEC的虚拟化管理和应用平台功能组件组成。其中，MEC虚拟化管理 采用以基础设施作为服务（IaaS）的思想，为应用层提供一个灵活高效、 多个应用独立运行的平台环境。
面向各种上层应用及业务开放实时的无线及网络信息，实现对 无线网络条件及位置等上下文信息的实时感知
作用：
➢ 提供各种与情境相关的服务，使业务对网络条件的改变做出 及时响应
➢ 高效应对业务流量增加等情况，更好地优化网络和业务运营 ➢ 提高用户业务体验的同时也提升了网络资源利用率。 业务方面：边缘计算平台可以针对不同的业务需求和用户偏好 定制具体的业务应用，让业务类型多样化、个性化，丰富移动 宽带业务的用户体验。
➢ 为了解决移动终端有限的计算和存储能力以及功耗问题， 需要将高复杂度、高能耗计算任务迁移至云计算数据中心 的服务器端完成，从而降低低成本终端的能耗，延长其待 机时长。
➢ 计算任务迁移至云端的方式不仅带来了大量的数据传输， 增加了网络负荷，而且引入大量的数据传输时延，给时延 敏感的业务应用带来一定影响。
1-7
6.7.2 移动边缘计算系统平台架构
边缘计算系统（MEC）平台的基本架构，如图所示。
移动边缘计算系统 平台设计主要涉及2 个部分： ➢ 移动边缘系统层 ➢ 移动边缘服务器
层
1-8
6.7.2 移动边缘计算系统平台架构
移动边缘系统层
位置：运营商网络或子网络中 功能：运行各类移动边缘应用所需的移动边缘主机和移动边缘 管理实体的集合。 系统层包含： ➢ 运营商的运营支持系统（OSS） ➢ 移动边缘编排器（Mobile Edge Orchestrator）
4G移动通信与技术-LTE空中接口
4G移动通信与技术-LTE空中接口4G 移动通信与技术——LTE 空中接口在当今这个信息高速发展的时代，移动通信技术的不断进步为人们的生活带来了翻天覆地的变化。
其中，4G 移动通信技术中的 LTE 空中接口更是扮演了至关重要的角色。
LTE 即 Long Term Evolution，长期演进技术，它是 3GPP 组织制定的 UMTS 技术标准的长期演进。
而空中接口则是移动通信系统中，基站和移动终端之间的无线接口，它负责传输用户数据和控制信息。
LTE 空中接口采用了一系列先进的技术，以实现更高的数据传输速率、更低的延迟和更好的频谱效率。
其中，正交频分复用（OFDM）技术是 LTE 空中接口的核心技术之一。
OFDM 将可用的频谱资源划分成多个正交的子载波，每个子载波可以独立地进行调制和解调。
这种方式有效地对抗了多径衰落，提高了频谱利用率，同时降低了符号间干扰。
与传统的单载波传输方式相比，OFDM 技术具有许多优势。
首先，它能够在宽带信道中实现高速的数据传输，适应了 4G 时代对大带宽的需求。
其次，由于子载波之间的正交性，不同子载波之间的干扰可以忽略不计，从而提高了系统的抗干扰能力。
此外，OFDM 还便于实现动态频谱分配和自适应调制解调，进一步提高了频谱效率。
多输入多输出（MIMO）技术也是 LTE 空中接口的重要组成部分。
MIMO 利用多个发射和接收天线，通过空间复用和空间分集等方式，显著提高了系统的容量和可靠性。
在空间复用模式下，多个数据流可以同时在不同的天线上传输，从而增加了数据传输速率。
而在空间分集模式下，通过在多个天线上发送相同的数据，可以提高信号的可靠性，降低误码率。
LTE 空中接口还引入了自适应调制编码（AMC）技术。
根据无线信道的质量状况，系统可以动态地选择合适的调制方式（如 QPSK、16QAM、64QAM 等）和编码速率，以在保证传输质量的前提下，最大限度地提高数据传输速率。
当信道条件较好时，采用高阶调制和高编码速率，以提高传输效率；当信道条件较差时，则采用低阶调制和低编码速率，保证数据的可靠传输。
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移
时延：60ms
动
2010
2012
宽
带
4.5G
容量：x Gbps 连接：300亿连接量 时延：10ms
2014
2016
5G
容量：10 Gbps
连接：1000亿连接量 时延：1ms
移
动
2018
2020
互
联
网
移动通信技术演进进行时：4.5G
1 4.5G低成本，安装简单，一条网线解决
2 4.5G 适合于室内和热点的多场景覆盖
➢ 相对4G的64QAM承载6bit，采用256QAM可承载8bit，同样的
时频资源块上能容纳更多数据，提升了空口吞吐量。
64QAM
256QAM
移动通信技术演进将来时：5G
未来触手可及
5G主要无线技术特征
移动通信技术演进：愿景
4.5G是4G的全方位平滑演进，可以在现有4G上通过 软件升级或增加一定硬件来实现，4.5G定位于未来五 年出现的新终端、新业务、新体验，是5G的先行者。
量；
；
➢采用0.1ms TTI将时延降低到1ms，可变带宽子载波支持连接
水平方 向波束
3D BF
3D BF通过水平、垂直 两维波束赋形提供最大 32。4G只有水平维度 的波束赋形，最大8流
垂直方 向波束
水平方 向波束
8载波以上载波聚合
8T8R以上MIMO
……
…
4T4RMIMO
Massive CA
Massive MIMO
物联网技术：LTE-M
➢ LTE-M是为满足运营商开拓物联网需要提出新的一种蜂窝网络技术， 采用窄带技术（带宽从4G的180kHz降低到下行15kHz、上行5kHz ） 相对4G覆盖提升200倍（功率谱密度提升36倍，最大64个TTI Bundling提升5.5倍），单小区支持1~10万连接数（LTE-M的RB数提 高36倍。
接入技术：SOMA（半正交频分多址）
➢ 将小区中心用户和边缘用户分配在同一个时频资源块上，通过 功率资源（两用户功率相差较大场景）对两用户进行区分，从 而提高资源利用率，获得更高吞吐量。
功率 OFDMA
中心 用户
边缘 用户
功率
SOMA
中心用户
分配1/5功率
边缘用户
分配4/5 功率
频率
频率
调制技术：256QAM（256阶正交振幅调制）
提供10Gbps超大容量、 端到端1ms超低时延1000亿海量连连接数
接
➢基于SOMA、256QAM、Massive MIMO等关键技术
➢革命性技术：全双工技术、Massive MIMO多天线
提供xGbps高容量；
(>128*128) 、高阶频段（ 30G-100GHz）提供高达10Gbps容
➢基于Cloud EPC及Shorter TTI特性缩短时延到10ms
1990s 短信
2000s 社交应用
2010 在线、互动、游戏
2020
虚拟现实、 “零”时延感知
有
好
强
爽
悦
移动互联网和物联网为5G发展提供广阔发展空间 --预计2010年到2020年全球移动数据流量增长将超过200倍，我国将增长300倍以上 --预计到2020年全球移动终端数量将超过100亿，其中我国将超过20亿
• 峰值速率0.55/1.68Mbps
CDMA 2000 1x
EV-DO Rel.0
D0 Rel .A
3GPP2阵营(CDMA)
• 峰值速率：1.8/3.1Mbps
WiMAX阵营
3.9G
OFDMA
LTE FDD 峰值速率 (20MHz) 50M/150Mbps
LTE TDD 峰值速率 (20MHz) 10M/110Mbps
LTE-HI
室分 系统
Vs.
1）室分系统工程施工 2）直流供电 3）GPS 4）Ir光纤部署
7x ……
4x
1x
1）普通传输接入 2）PoE供电
0.5x 总成本
新建双路
新建双路
LTE-HI
利旧单路
商业区 写字楼
3D MIMO eICIC
居民住宅
CoMP
SON
传输网
Co-RRM
校园
街道 体育场所
3 4.5G 大带宽，可实现高容量进行补热
-- 预计到2020年全球物联网设备连接数为500亿，其中我国将超过100亿
移动通信技术演进完成时：4G
2G
3G
TDMA
CDMA
GPRS/EDGE
• 峰值速率(UL:DL) 0.47/0.47Mbps
WCDMA
HSPA
• 峰值速率 5.76/14.4Mbps
3GPP阵营(GSM)
TD-SCDMA
TD-HSPA
5G不仅仅是一次技术升级，它将为我们搭建一个广阔的 技术平台，催生无数新应用、新产业。5G将成为全联接 世界和未来信息社会的重要基础设施和关键使能者。
定义
4.5G定义（ 4.5G标准R12将于今年底冻结）：4.5G是 5G定义（标准处于研究阶段）：5G通过系列关键新技术可
4G演进，可提供XGbps大容量、10ms低时延和>300亿
5G移动通信系统与技术
课程目标
了解5G标准进展 了解5G核心指标 了解5G关键无线技术 了解5G网络结构和网络技术 了解5G特色业务应用
参考书目
《5G愿景白皮书》 《5G概念白皮书》 《5G网络技术架构》
1. 5G系统标准发展概述 2. 5G系统核心能力指标
5系G统移与动43技.. 通55术GG信系系统统关新键型无网线络技架术构 5. 5G系统重要网络技术 6. 5G系统特色业务应用
Mobile WiMAX 802.16e
峰值速率 75Mbps
4G
LTE-A 峰值速率 500M~1Gbps
Mobile WiMAX 802.16m 峰值速率
500M~1Gbps
概念抢占 Pre5G/4.5G/TDD+
R10
R11
R12
R13
R14
R15
R16
4G
容量：0.x Gbps
连接：8亿连接量
40x 峰值速率
LTE-HI
3x 峰值速率
3.5GHz
室分系统
LTE-HI
宏基站
4.5G通过新增Co-RRM网元，协 调和平衡无线资源，实现大规模 密集组网增大容量
LTE-HI
4.5G主要无线技术特征
多天线技术：Massive MIMO（ 3D BF、8T8R以上MIMO ）、Massive CA（ 8载波以上）
课程介绍
1、移动通信技术演进规律 2、4G/4.5G/5G标准主要技术特征 3、移动通信技术愿景和路标
需求推动移动通信技术持续演进
移动通信技术具有代际演进的规律
--全球移动通信经过1G、2G和3G三个发展阶段，正从3G向4G演进 --当前各国正在积极推进5G技术研究
1G
2G
3G
4G
5G
1980s 语音