5G移动通信系统及关键技术 - (EPUB全文下载)

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书籍内容：

5G移动通信系统及关键技术
第1章　移动通信技术的发展及5G标准
第2章　5G愿景与需求
第3章　5G无线技术
第4章　5G网络技术
第5章　5G的频谱
第6章　5G支撑技术
第7章　5G网络的安全
第8章　5G网络规划部署初探
参考文献
反侵权盗版声明
封底
第1章　移动通信技术的发展及5G标准
1.1　移动通信的发展历史
1.1.1　移动通信的发展
通信是衡量一个国家或地区经济文化发展水平的重要标志，对推动社会进步和人类文明的发展有着重大的影响。随着社会经济的发展，人类交往活动范围的不断扩大，人们迫切需要交往中的各种信息。这就需要移动通信系统来提供这种服务。移动通信系统由于综合利用了有线和无线的传输方式，解决了人们在活动中与固定终端或其他移动载体上的对象进行通信联系的要求，使其成为20世纪70年代以来发展最快的通信领域之一。目前，我国的移动通信网络无论从网络规模还是用户总数上来说，都已跃居世界首位。
无线通信的发展历史可以上溯到19世纪80年代赫兹（Heinrich Hertz）所做的基础性实验，以及马可尼（Guglielmo Marconi）所做的研究工作。移动通信的始祖马可尼首先证明了在海上轮船之间进行通信的可行性。自从1897年马可尼在实验室证明了运动中无线通信的可应用性以来，人类就开始了对移动通信的兴趣和追求。也正是20世纪20年代末，奈奎斯特（Harry Nyquist）提出了著名的采样定理，成为人类迈向数字化时代的金钥匙。
移动通信是指通信双方或至少有一方处于运动中，在运动中进行信息交换的通信方式。移动通信的主要应用系统有无绳电话、无线寻呼、陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信、海事卫星移动通信等。陆地蜂窝移动通信是当今移动通信发展的主流和热点。
众所周知，个人通信（Personal Communications）是人类通信的最高目标，是用各种可能的网络技术实现任何人（Whoever）在任何时间（Whenever）、任何地点（Wherever）与任何人（Whoever）进行任何种类（Whatever）的信息交换。个人通信的主要特点是每一个用户有一个属于个人的唯一通信号码。它取代了以设备为基础的传统通信号码。电信网能够随时跟踪用户并为其服务，不论被呼叫的用户在车上、船上、飞机上，还是在办公室里、家里、公园里，电信网都能根据呼叫人所拨的个人号码找到用户，然后接通电路提供通信，用户通信完全不受地理位置的限制。实现个人通信，必须要把以各种技术为基础的通信网组合到一起，把移动通信网和固定通信网结合在一起，把有线接入和无线接入结合到一起，才能综合成一个容量极大、无处不通的个人通信网，被称为“无缝网”，形成所谓万能个人通信网（UPT）。这是21世纪电信技术发展的重要目标之一。
移动通信是实现个人通信的必由之路。没有移动通信，个人通信的愿望是无法实现的。
1.1.2　第一代（1G）移动通信系统
D.H.Ring在1947年提出蜂窝通信的概念，在20世纪60年代对此进行了系统的实验。20世纪60年代末、70年代初开始出现了第一个蜂窝（Cellular）系统。蜂窝的意思是将一个大区域划分为几个小区（Cell），相邻的蜂窝区域使用不同的频率进行传输，以免产生相互干扰。
大规模集成电路技术和计算机技术的迅猛发展，解决了困扰移动通信的终端小型化和系统设计等关键问题，移动通信系统进入了蓬勃发展阶段。随着用户数量的急剧增加，传统的大区制移动通信系统很快就达到饱和状态，无法满足服务要求。针对这种情况，贝尔实验室提出了小区制的蜂窝式移动通信系统的解决方案，在1978年开发了AMPS（Advance Mobile Phone Service）系统。这是第一个真正意义上的具有随时随地通信的大容量的蜂窝移动通信系统。它结合频率复用技术，可以在整个服务覆盖区域内实现自动接入公用电话网络，与以前的系统相比，具有更大的容量和更好的话音质量。因此，蜂窝化的系统设计方案解决了公用移动通信系统的大容量要求和频谱资源受限的矛盾。欧洲也推出来了可向用户提供商业服务的通信系统TACS（Total Access Communication System）。其他通信系统还有法国的450系统和北欧国家的NMT-450（Nordic Mobile Telephone-450）系统。这些系统都是双工的FDMA模拟制式系统，被称为第一代蜂窝移动通信系统。这些系统提供相当好的质量和容量。在某些地区，它们取得了非常大的成功。
第一代系统所提供的基本业务是话音业务（Voice Communication）。在这项业务上，上面列出的各个系统都是十分成功的。其中的一些系统直到目前还仍在为用户提供第一代通信服务。
1.1.3　第二代（2G）移动通信系统
随着移动通信市场的迅速发展，对移动通信技术提出了更高的要求。由于模拟系统本身的缺陷，如频谱效率低、网络容量有限、保密性差、体制混杂、不能国际漫游、不能提供ISDN业务、设备成本高、手机体积大等，使模拟系统无法满足人们的需求。为此，在20世纪90年代初，开发出了基于数字通信的移动通信系统，即数字蜂窝移动通信系统——第二代移动通信系统。
数字技术最吸引人的优点之一是抗干扰能力和潜在的大容量。也就是说，它可以在环境恶劣和需求量更大的地区使用。随着数字信号处理和数字通信技术的发展，开始出现一些新的无线应用，如移动计算、移动传真、电子邮件、金融管理、移动商务等。在一定的带宽内，数字系统良好的抗干扰能力使第二代蜂窝系统具有比第一代蜂窝移动通信系统更大的通信容量，更高的服务质量。采用数字技术的系统具有下述特点。
（1）系统灵活性：由于各种功能模块，特别是数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）等可编程数字单元的出现和成熟，使系统的编程控制能力和增加新功能的能力与模拟系统相比大大提高。
（2）高效的数字调制技术和低功耗系统 ............

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