第4代移动通信技术简介PPT课件
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4G5G移动通信技术PPT完整全套教学课件
OFDM技术
阐述正交频分复用（OFDM）技 术的原理、特点和在4G中的应用， 包括子载波调制、循环前缀、信 道估计等。
MIMO技术
讲解多输入多输出（MIMO）技 术的原理、分类和在4G中的应用， 包括空间复用、空间分集、波束 赋形等。
4G无线传输技术
01
无线接口协议栈
02
物理层关键技术
03
无线资源管理
第二代移动通信（2G）
数字语音通信，如GSM、CDMA 等系统。
宽带数据通信，如WCDMA、 CDMA2000等系统。
第四代移动通信（4G）
高速数据通信，如LTE、LTEAdvanced等系统。
第一代移动通信（1G）
模拟语音通信，如AMPS、TACS 等系统。
第五代移动通信（5G）
超高速、低时延、大连接数通信， 如NR、5G核心网等系统。
数据备份与恢复机制
建立完善的数据备份和恢复机制，确保在发生意外情况时 能够及时恢复数据，保障业务的连续性。
跨域安全协同机制构建
跨域安全策略制定
针对不同业务领域和安全需求， 制定相应的跨域安全策略，明 确各自的安全责任和协同方式。
安全信息共享平台
建立安全信息共享平台，实现 不同领域之间的安全信息互通 有无，提高整体安全防御能力。
人工智能在移动通信中的应用
提升网络性能、优化用户体验等。
ABCD
物联网与移动通信融合
实现万物互联，推动智能化发展。
移动通信安全挑战与应对
保障网络安全和用户隐私，防范网络攻击和数据 泄露。
02
4G移动通信技术详解
4G网络架构与关键技术
EPC核心网架构
介绍演进分组核心网（EPC）的 组成和功能，包括移动管理实体 （MME）、服务网关（SGW） 和公共数据网网关（PGW）等。
移动通信技术(第4版)全套教学课件
移动通信技术（第4版）全套教学课件本课程旨在介绍移动通信技术的内容和目标，以及概述其在现实生活中的重要性和应用领域。
移动通信技术是指通过无线方式进行信息传输和通信的技术。
随着移动设备的普及和网络技术的快速发展，移动通信技术已成为现代社会不可或缺的一部分。
它为人们提供了便捷的通信手段，并且在许多领域都有广泛的应用。
本课程的目标包括：了解移动通信技术的基本概念和原理熟悉移动通信系统的组成和运行方式掌握移动通信网络的设计和优化方法了解移动通信技术在实际应用中的应用领域和发展趋势通过本课程的研究，学生将能够深入理解移动通信技术的原理和应用，并具备设计和优化移动通信网络的能力。
本教学课件将根据以上目标分为多个模块，详细介绍移动通信技术的相关内容。
请继续阅读后续章节以获取更多信息。
教学课件《移动通信技术（第4版）》着重讲解了移动通信技术的基本概念和原理。
以下是主要内容的简要介绍：信号传输：介绍了移动通信中的信号传输过程，包括信号的产生、传输、接收等步骤。
通过掌握信号传输的基本原理，研究者可以理解移动通信系统中的信号传输过程，并能够分析和解决相关问题。
频谱分配：介绍了移动通信中的频谱分配原理和方法。
频谱是移动通信系统中非常宝贵的资源，合理的频谱分配可以提高系统的通信容量和干扰抵抗能力。
本课程将重点介绍频谱分配的基本原理、常用的频谱分配方法以及频谱的管理与规划。
调制解调：介绍了移动通信中的调制解调技术。
调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，解调是将模拟信号转换为数字信号的过程。
本课程将详细介绍调制解调技术的基本原理和常用的调制解调方法。
信道编解码：介绍了移动通信中的信道编解码技术。
信道编解码技术主要用于提高通信系统的可靠性和容错能力。
本课程将介绍信道编解码的基本原理、常用的编解码方法以及应用实例。
通过研究《移动通信技术（第4版）全套教学课件》，学生可以全面了解移动通信技术的基础知识和原理，为进一步深入掌握和应用移动通信技术打下坚实的基础。
4G通信技术解析PPT课件
2020年9月28日
11
1
1 核心技术
8)多用户检测技术
多用户检测是宽带通信系统中抗干扰的关键技术。在实
际的CDMA通信系统中，各个用户信号之间存在一定的
相关性，这就是多址干扰存在的根源。由个别用户产生
的多址干扰固然很小，可是随着用户数的增加或信号功
率的增大，多址干扰就成为宽带CDMA通信系统的一个
信的基础，以便让更多的现有通信用户在
投资最少的情况下就能很轻易地过渡到4G
通信。因此，从这个角度来看，未来的第
四代移动通信系统应当具备全球漫游，接
口开放，能跟多种网络互联，终端多样化
以及能从第二代平稳过渡等特点。
2020年9月28日
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3
3 主要优势
6、提供各种增殖服务
4G通信并不是从3G通信的基础上经过简单的升级而演变过
据速率、提高系统容量、提高传输质量的空间分集技术。
2020年9月28日
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1
1 核心技术
6)软件无线电技术
软件无线电是将标准化、模块化的硬件功能单元经过一
个通用硬件平台，利用软件加载方式实现各种类型的无
线电通信系统的一种具有开放式结构的新技术。软件无
线电的核心思想是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A/D
2020年9月28日
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1
1 核心技术
2).调制与编码技术 4G移动通信系统采用新的调制技术，如多载波正交 频分复用调制技术以及单载波自适应均衡技术等调
制方式，以保证频谱利用率和延长用户终端电池的 寿命。4G移动通信系统采用更高级的信道编码方案 (如Turbo码、级连码和LDPC等)、自动重发请求(ARQ) 技术和分集接收技术等，从而在低Eb/N0条件下保证 系统足够的性能。
4G通信技术PPT课件
GSM-->GPRS-->EDGE-->WCDMA-->HSDPA/HSUPA->HSDPA+/HSUPA+-->LTE长期演进
GSM：9K -->GPRS:42K--> EDGE:172K -->WCDMA：364k --
>HSDPA/HSUPA:14.4M -->HSDPA+/HSUPA+:42M -->LTE:300M
2021/3/7
CHENLI
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3.软件无线电技术
软件无线电是利用数字信号处理软件实现无 线功能的技术，能在同一硬件平台上利用软 件处理基带信号，通过加载不同的软件，可 实现不同的业务性能。其优点是：
（1）通过软件方式，灵活完成硬件功能； （2）具有良好的灵活性及可编程性； （3）可代替昂贵的硬件电路，实现复杂的功能； （4）对环境的适应性好，不会老化； （5）便于系统升级，降低用户设备费用） LTE
LTE(Long Term Evolution,长期演进)项目是3G的演进，它改进并增强 了3G的空中接入技术，采用OFDM和MIMO作为其无线网络演进 的唯一标准。主要特点是 在20MHz频谱带宽下能够提供下行 100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率，相对于3G网络大大的提高了 小区的容量，同时将网络延迟大大降低：内部单向传输时延低于 5ms，控制平面从睡眠状态到激活状态迁移时间低于50ms，从驻留 状态到激活状态的迁移时间小于100ms。并且这一标准也是3GPP 长期演进(LTE)项目，是近两年来3GPP启动的最大的新技术研发项 目，其演进的历史如下：
2021/3/7
CHENLI
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二.4G系统网络结构
移动通信系统从1G到4GPPT课件
安全性差
1g系统缺乏加密和安全措 施，容易遭受窃听和干扰 攻击。
1g系统的应用场景
语音通话
1g系统主要提供语音通话服务， 满足用户基本的通讯需求。
简单的数据传输
部分1g系统支持低速数据传输， 如短消息服务。
区域性覆盖
由于1g网络的大规模覆盖能力，适 用于提供区域性覆盖的通信服务。
03
CATALOGUE
网络功能虚拟化（NFV）
采用虚拟化技术，实现网络功能的软件化和 集中管理。
4g系统的应用场景
移动互联网
4G系统为移动互联网提供了 高速、稳定的网络环境，支 持在线视频、社交媒体、电 子商务等多种应用。
物联网
4G系统为物联网应用提供了 广泛的覆盖和接入能力，支 持智能家居、智能交通、智 能农业等领域的应用。
3g系统的局限性
建设成本高
3g系统的建设和运营成本相对较高，给运营商带来了较大的压力 。
传输速率有限
相对于后续的移动通信系统，3g系统的传输速率相对较低，不能 满足用户对高速数据传输的需求。
竞争激烈
随着移动通信市场的竞争加剧，3g系统的市场份额逐渐受到其他 通信技术的挑战。
05
CATALOGUE
高速率
5g网络能够提供更高的数据传 输速率，满足用户对高清视频 、虚拟现实等高带宽应用的需
求。
低延迟
5g技术大幅减少了网络延迟， 为实时应用如自动驾驶、远程 医疗等提供了可靠的技术支持 。
大规模连接
5g网络具备支持海量设备同时 连接的能力，为物联网、智慧 城市等领域的发展奠定了基础 。
频谱高效利用
5g采用了高频谱技术和新型信 号处理技术，提高了频谱利用
多媒体业务
第8章 第四代(4G)移动通信技术
3．HARQ的最大并发进程数
由于LTE中HARQ采用“停—等”机制，即一个HARQ处理进 程中，需等待一定时间收到ACK/NACK反馈后才能决定下一次进 行新数据发送或是重传，因此LIE采用并发多个进程的方式来 提高资源的利用率。
4．DRX状态下的HARQ
DRX（discontinuous reception，非连续接收）的目的是 为了减少UE的功率消耗。在DRX状态下，UE会为每一个下行 HARQ进程开启一个HARQ RTT定时器，这个定时器长度为UE期待 收到重传数据需等待的最小子帧数。当HARQ RTT定时器未过期 时，UE不可进入睡眠状态，以避免遗漏接收重传数据。
3. 信道设计
在进行控制信道和数据信道的设计时，也需要考虑 TDD和FDD的不同特性。以PDCCH(physical downlink control channel，物理下行控制信道)为例，PDCCH主要 用于上下行资源的分配调度信息和上行功率控制消息的传 输，在每个子帧的开始部分发送，当下行资源块数量大于 10时，其长度可为1、2或者3个OFDM符号，当下行资源块 数量小于10时，用于PDCCH的OFDM符号数为2、3或4个。但 对于 TDD而言，如果PDCCH信道位于DwPTS时隙。则这两种 情况下的PDCCH的长度分别只能为l、2个OFDM符号和固定 为2个OFDM符号。
8.2
TDD和FDD的关键过程差异
HARQ过程
由于LTE TDD与FDD在设计考虑上的差别。导致了其在某 些关键过程的设计上也必须采用不同策略，下面对此进行详 细分析。
8.2.1
HARQ（hybrid automatic repeat-request，混合式自动 重传请求）是一种降低传输错误概率的机制。LTE TDD与FDD 在HARQ的ACK／NACK传输及其与原始发送数据的定时关系、最 大并发进程数、RTT（round trip time，往返时间）等方面 存在差异。 1．HARQ过程的定时关系 LTE FDD系统中，上下行子帧数目相等，数据与反馈的ACK ／NACK之间可以建立一一对应关系，其HARQ过程简单明了。 图8.1为LTE FDD中HARQ的定时关系示意。
《4G5G移动通信技术》课件第1章 4G LTE概述
名称 信道带宽配置灵活（MHz)
多址方式
编码方式 调制方式 功控方式 语音解决方案
帧结构 子帧上下行配置
重传（HARQ) 同步 天线
波束赋形（Beamforming)
随机接入前导
参考信号
MIMO 模式
时分双工(LTE TDD) 1.4、3、5、10、15、20 DL:OFDMA； UL:SC-FDMA 卷积码、Turbo 码 QPSK、16QAM、64QAM 开闭环结合 CSFB/SRVCC Type2 多种子帧上下行配比组合 进程数与延时随上下行配比不同而不同 主辅同步信号符号位置不连续 自然支持 AAS 支持（基于上下行信道互易性） Format 0～4，且一个子帧中可以传输多 个随机接入资源 DL:支持 UE 专用 RS 和小区专用 RS； UL:支持 DMRS 和 SRS，SRS 可以位于 UpPIS 信道 支持模式 TM1～TM8，常用 TM2，3，7，8
1.1.3第三代移动通信系统（3G）
TD-SCDMA和CDMA2000
TD-SCDMA (Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access ) 时分同步码分多址
集CDMA、TDMA、FDMA、SDMA多种多址方式于一体，采用了一系列高新技术（智能天线、联合检测、 接力切换等技术） 频谱利用率高、系统容量大、系统成本低且适合开展数据业务，是中国自主研发的一套通信制式，较为适合 国内人口密度大等特点。
1.1.3第三代移动通信系统（3G）
3G技术特点
系统特点
✓ 能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上 ✓ 实现实时视频、高速多媒体和移动Internet访问业务 ✓ 扩大高质量话音业务容量
4G技术及应用-PPT课件
1.具有很高的传输速率和传输质量
未来的移动通信系统应该能够承载大量的多媒体信息， 有最大传输速率、非对称的上下行链路速率、地区的连 续覆盖、很低的比特开销等功能；
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
2.灵活多样的业务功能。
3.开放的平台。
未的移动通信系统应在移动终端、业务节点及移动 网络机制上具有“开放性”，使得用户能够自由的选择协 议、应用和网络；
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
4.高度智能化的网络。
未来的移动通信网将是一个高度自治、自适应的网络， 具有很好的重构性、可变性、自组织性等，以便于满足 不同用户在不同环境下的通信需求。
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
4.调制和信号传输技术
在高频段进行高速移动通信，将面临严重的选频衰落 (frequency-selective fading)。为提高信号性能，研究 和发展智能调制和解调技术，来有效抑制这种衰落。例如 正交频分复用技术(OFDM)、自适应均衡器等。
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
三、系统网络结构
01 物理网络层 02 中间环境层
03 应用网络层
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
未来的移动通信系统应该能够承载大量的多媒体信息， 有最大传输速率、非对称的上下行链路速率、地区的连 续覆盖、很低的比特开销等功能；
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2.灵活多样的业务功能。
3.开放的平台。
未的移动通信系统应在移动终端、业务节点及移动 网络机制上具有“开放性”，使得用户能够自由的选择协 议、应用和网络；
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4.高度智能化的网络。
未来的移动通信网将是一个高度自治、自适应的网络， 具有很好的重构性、可变性、自组织性等，以便于满足 不同用户在不同环境下的通信需求。
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
4.调制和信号传输技术
在高频段进行高速移动通信，将面临严重的选频衰落 (frequency-selective fading)。为提高信号性能，研究 和发展智能调制和解调技术，来有效抑制这种衰落。例如 正交频分复用技术(OFDM)、自适应均衡器等。
火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂 拥而出 或留恋 财物， 要当机 立断， 披上浸 湿的衣 服或裹 上湿毛 毯、湿 被褥勇 敢地冲 出去
三、系统网络结构
01 物理网络层 02 中间环境层
03 应用网络层
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1. LTE的发展与演进 2. LTE的基本原理 3. LTE的关键技术 4. LTE的实际应用
LTE的关键技术
AMC(自适应调制编码） HARQ（混合自动重传） Fast Scheduling（快速调度） ICIC（小区间干扰抑制）
AMC（自适应调制编码）
ABCDEFGH
– 不同天线发射不同的
I JK LMNOP
数据，可以直接增加
容量：2×2MIMO
UE
方式容量提高1倍
• 分集模式
ABCDEFGH
– 不同天线发射相同的
A’ B’ C’ D’ E’ F’ G’ H’
数据，在弱信号条件
ABCDEFGH
下提高用户的速率
UE
MIMO可以在复用模式和分集模式之间自适应动态转变
第四代移动通信技术
LTE ---The Long Term Evolution
前言
LTE技术由3Gpp定义，作为第四代移动 通信的技术
LTE正式名称： EPS，即演进型的分组系 统，有两部分组成
LTE（Long-Term Evolution，长期演进） SAE（System Architecture Evolution，系统
• 两低 – 低时延：控制面 IDLE -〉ACTIVE: < 100ms，用户面传输: < 10ms – 低成本：设备成本、运维成本
1. LTE的发展与演进 2. LTE的基本原理 3. LTE的关键技术 4. LTE的实际应用
LTE的基本原理
OFDM(正交频分复用） MIMO（多天线技术）
传统单载波系统
单载波系统的数据传输形式是串行数据流，符号被连续传输，每个数据符号的频谱可占据整个可利用的带宽。
多载波系统
多载波系统并行传输数据流，（使高速数据流转换低速数据流），许多符号同时传输，将输入数据符号 串并转换到N个并行子信道中。
OFDM原理
Bandwidth
OFDM的基本原理是将高速的数据流分解 为N个并行的低速数据流，在N个子载波上同时 进行传输。这些在N子载波上同时传输的数据符 号，构成一个OFDM符号
时间和频率同步 时间偏移会导致OFDM子载波的相位偏移，所以引入CP 载波频率偏移带来两个影响：降低信号幅度、造成ICI
MIMO：多天线技术
双声道立体声,身临其境的感觉真好 两只喇叭+两只耳朵
双发双收 MIMO，让上网速率翻番 两副接收天线+两副发射天线
Page15
MIMO主要模式 • 复用模式
RAN#36次全会
ü LTE研究项目 （SI）结束
ü LTE工作项目 （WI）开始
ü 完成第二阶段 工作
ü 正式进入标准 发展的第三阶 段
Stage 3 阶段 Stage 2 阶段
LTE WI阶段
ü 功能 性已 经冻 结,开 展CR
ü 预计LTE 标准正式 发布TS
LTE标准发展里程 2004-12
Page16
多天线之Beam Forming
没有智能天线的情况下， 小区间用户干扰严重
使用智能天线的情况下，小区 间用户干扰得到极大改善
Beamforming和MIMO结合使用，既改善覆盖，又提升容量
多天线技术优势
LTE基本原理
信道编码/ 交织/加扰
频频
QAM调制 （QPSK/16QAM/64QAM）
实现MIMO技术较简单 MIMO技术的关键：有效避免天线之间的干扰以区分多 个数据流 平坦 衰落信道中实现MIMO更容易，频率选择性信道中 ，很难将MIMO接收和信道均衡区分开
OFDM缺点
PAPR问题 高PAPR给系统很多不利：增加模数/数模转换的复杂度、 降低RF功放的效率、增加发射机功放的成本等未然式 降低PAPR的方法： 信号预失真技术：如消峰(Clipping)、峰加窗 编码技术、加扰技术
带宽扩展性强-----决定性优势 OFDM信道带宽取决于子载波的数量 CDMA只能通过提高码片速率或者多载波方式支持更大带宽，使得接收机 复杂度大幅度上
抗多径衰落 相对于CDMA系统，OFDMA系统是实现简单均衡接收机的最直接方式
OFDM优势
频域调度及自适应 OFDM可以实现频域调度，相对CDMA来说灵活性更高 可以在不同的频带采用不同的调制编码方式，更好的适 应频率选择性衰落
架构演进）
1. LTE的发展与演进 2. LTE的基本原理 3. LTE的关键技术 4. LTE的实际应用
LTE的发展与演进
LTE的发展与演进
RAN#39次全会
ü 完成候选技术征集 和性能评估
ü 完成需求报告和可 行性技术报告 TR25.913,TR25.912
RAN#26次全会
ü LTE研究项目 （SI）立项
子载
串->并
...
波映 射
... ... IFFT
加CP
频频
•Downlink- OFDMA
OFDM调制
频频 频频
信道编码/ 交织/加扰
QAM调制 （QPSK/16QAM/64QAM）
DFT
...
子载 波映 射
... ... IFFT
加CP
频频
• Uplink- SC-FDMA
DFT-SOFDM调制
OFDM优势
频谱效率高 OFDM采用多载波方式避免用户的干扰，只是取得用户间正交性的一种方 式，“防讳于未然”的一种方式未然式 CDMA采用等干扰出现后用信号处理技术将其消除，例如信道均衡、多用 户检测等；以恢复系统的正交性 相对单载波系统(CDMA)来说，多载波技术(OFDM)是更直接的实现正交 传输的方法
ü 开始目标需求 制定，征求候 选技术方案
3GPP-3G长期演进
LTE SI阶段
ü 3GPP着手LTE功能性规 范，完成技术报告 TR25.813,TR25.814等
ü 完成阶段2性能验证
ü 各工作组完成必 要的标准规范， 输出具体的TS序 列
ü 完成整个 LTE标准制 定的主要 工作
RAN#32次全会
2006-06
2007-06
2008-3 2008-6 2008-12
3GPP为了保持未来10年在宽带移动系统中的竞争力，从2004年12月开始LTE项 目，2008年12月正式发布标准
设计目标
• 三高 – 高峰值速率：下行峰值100Mbps，上行峰值50Mbps – 高频谱效率：频谱效率是3G的2～5倍 – 高移动性：支持350 km/h（在某些频段甚至支持500km/h）