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1、第三代移动通信网络系统技术、应用及演进图书出版和培训内 容 提 要本书涵盖了现代移动通信，重要是第三代移动通信（3G、E3G和B3G，简称3G）主流技术的基本理论、系统原理和网络应用的内容。本书共8章，分为基础技术和专用技术两部分。基础技术部分重要介绍3G技术必不可少的理论和系统原理，涉及：第1章移动通信概述，第2章扩频通信系统技术基础，第3章CDMA移动通信网络技术基础。专用技术部分重要介绍3G三大主流无线接入技术WCDMA、cdma2023、TD-SCDMA网络系统所使用的各种重要技术和组网技术，涉及：第4章WCDMA移动通信网络系统，第5章cdma2023移动通信网络系统，第6章TD-S
2、CDMA移动通信网络系统；最后两章重要介绍E3G和B3G阶段使用和也许使用的新技术，涉及：第7章高速分组接入技术，第8章移动通信新技术OFDM和MIMO。本书重视理论和实际应用的结合，适合作为电信运营商和整个通信产业链在职技术人员与技术管理人员作为学习3G技术的培训教材使用，也可作为高等院校信息与通信工程专业及相关专业师生的专业教材或教学参考书，同时还可供移动通信工作者在工作中简便速查使用。前 言到2023年6月底，我国的有效移动电话用户总数达成约4.84亿户，移动电话普及率约为每百人37部，其中采用GSM家族技术的用户约为4.4494亿户，采用CDMA技术的用户约为3906万户，移动电话互换
3、机总容量超过7.3202亿户，其中CDMA互换机总容量超过7000万户，两大移动运营商中国移动和中国联通的用户数比例约为68.5%31.5%，这些令全世界都感到震撼的数字充足说明了中国是移动通信大国。早在2023年终，我国的移动用户总数就已超过2亿户，成为世界上移动电话用户最多的国家，当时移动电话普及率达成每百人16部左右，但是每用户平均收入（Average Revenue Per User，ARPU）仅接近全球平均水平的50%，并且下降幅度超过全球平均水平，近几年来，ARPU仍然以较高的幅度继续下降。中国移动通信的民族工业还在发展的路上，中国是世界移动通信大国，但还不是移动通信强国。目前，中
4、国移动用户数还在以每月400万到500万的速度增长，按照国际发展规律，移动电话普及率达每百人40部左右，就进入缓慢发展的饱和期，中国移动用户快速发展期尚有不多的空间。由于语音业务大众化和数据业务的种类与消费局限性，移动通信业务的ARPU仍在继续下降。如何充足运用资源和减少成本，使用先进的网络和技术手段，通过提供更新、更多、更好的业务来启动和引导新的市场消费，使中国成为移动通信强国是当前的重要任务。开发和使用新技术来提高数据传输速率、提高频谱运用率、提高网络容量、提高抗干扰能力、提高用户服务质量及减少网络系统建设成本和运营成本，这是中国通信人在新世纪面对的新挑战，世界各国通信人也都面临着和中国类
5、似的挑战。通过十几年的努力，第三代移动通信（The Third Generation Mobile Communication，3G）作为现代移动通信重要的应用技术，已在许多国家和地区得到应用，进入到网络系统规模建设的初期；增强型3G（Enhanced 3G，E3G）技术开始进入商业应用阶段，后3G（Beyond 3G，B3G，即IMT-Advanced）技术开始进入提案和制订标准及用户体验阶段。通过数年“我国是否该上3G”的剧烈争论后，中国人提出的TD-SCDMA技术标准，已成为3G的国际标准之一。目前在中国已有10个城市建立了TD-SCDMA商用实验网，并将在2023年北京奥运会展示3G业
6、务风采。在中国的电信改革过程中，不管机构如何重组、牌照如何发放、市场竞争格局和形式如何变化，通信人使中国成为世界电信强国的奋斗目的不变；中国现存的GSM和CDMA两大系统的互换总容量超过7亿用户的事实不变；中国移动通信要和世界先进的技术、业务水平接轨不变；要成功地把2023年北京奥运会办成“数字奥运”的任务不变；中国的GSM和CDMA两大网络系统向3G演进和平滑过渡已经板上定钉、迫在眉睫。同时，一直争论不休的“我国该上几种3G制式”的话题也将得到最后的答案。笔者认为，综合考虑政治、经济和技术的平衡发展，3G的3种主流制式（TD-SCDMA、WCDMA、cdma2023）的网络系统同时并存应当是
7、现阶段合理的选择，而各种无线宽带接入技术和网络系统的融合是不容置疑的发展趋势。在3G网络的规模建设期即将到来之际，在ITU规定2023年世界各国对B3G标准进行提案之际，为适应通信技术换代革命的需要，为成功地实现第二代移动通信（The Second Generation Mobile Communication，2G）网络系统向3G网络系统的平稳演进，为提高公司的竞争力，无论从技术应用还是知识更新的角度出发，广大读者都迫切地需要了解3G、E3G和B3G（统称为3G）采用和也许采用的新技术，移动通信产业链迫切需要进行大量有关3G技术的培训，同时也急切需要一本合用于移动通信行业运营服务商、工程技术
8、人员和管理人员使用的3G技术培训教程。在实际工作中，移动通信工作者更需要摆脱在茫茫书海中寻找所需信息的辛劳，希望一书在握就能了解3G主流技术的一般原理、查询网络系统数据指标和专业英语词汇。理解他们的需求，编写一本简便、实用的3G图书是一个新的任务。建国以来，我国高等院校教育一直在努力走理论和实际应用相结合的路，可是学校的书仍然是越编越厚，理论越来越深，教学与实际需求和应用脱节也越来越严重。往往通信专业的毕业生数年后才悟出来学的知识在网络系统中哪里有应用，抱怨尚有许多真正有用、工程需要的东西学校主线就没有讲，这种令人遗憾的局面不应当重演。提倡发明、理论和实际应用结合应当是教育的最高境界。作者有心
9、编写一本书，为高等院校高年级学生发明一点联系实际的学习条件。3G网络的规划、建设、运营、维护和管理的需求以及以上提到的各种需求与挑战，对移动运营商和工程技术人员的培训提出了新技术先进性、基础技术扎实性、网络技术全面性和工程应用实用性的综合规定。为此，作者根据近40年在通信行业的学习、教学、科研、运营服务、工程建设、运维、技术管理和全方位征询服务的经验，参考了3GPP和3GPP2的有关标准、20多本有关3G的书籍，并在因特网上查阅了大量资料，前后花了近一年的时间编写了这本第三代移动通信网络系统技术、应用及演进。以往3G在职的系列培训中往往存在下列问题。（1）通信专业毕业的人员离校数年，忘掉了某些
10、通信的基础知识；非通信专业毕业人员，缺少通信的基础知识。面对在庞大、全新的网络系统中应用的具体技术，由于涉及通信的基础课、专业基础课、专业课的知识和最新发展的技术，他们在培训中一时找不到适合的教科书和有关资料。（2）市面上很难找到合用于运营商和工程技术人员的3G培训教材。院校和科研单位的教材也许过于全面化、理论化或局部深度化，设备供应商的培训教材也许过于实用化、局部化、简朴化，而在短期培训中使用和消化多本教材极为困难。（3）由于缺少基础技术、新技术和应用三者结合的教材，加上不同目的、不同级别的各类短期培训缺少基础性、连贯性、统一性和系统性，给组织培训的单位导致高费用、高费时、低效率的结果。往往
11、通过多次培训，被培训者仍缺少对3G网络系统全貌和基本技术的理解，既影响实际应用，又缺少自我提高的能力。本书以3G的三大主流技术WCDMA、cdma2023和TD-SCDMA网络系统所使用的各项重要技术为内容选择线索，以系统概貌系统单元技术系统技术组网技术网络应用新技术发展为内容安排顺序，以基本理论够用、加强应用为核心，从小到大、从简到繁、从易到难、从理论到实际，循序渐进地展开内容。本书内容重视基本理论，重视基本原理，重视理论和实际应用的接轨，重视新技术发展。本书分为3G必需的基础技术和不同网络系统的专用技术两部分，章节采用模块化设计，各章节内容有相对的独立性，可以根据不同培训目的、对象和时间安
12、排进行取舍，不同的培训课程可分别在30114学时内完毕，专题培训和讲座可在数学时内完毕。为了教学形象化，本书具有300多幅图形和表格。为了查阅方便，本书附有缩略语表、常用数学公式和参考文献。为了复习和巩固，每章附有习题和思考题，还附有教学大纲和细致内容安排的学时分派表。本书力图做到全面、系统、经典、先进、实用，以达成高质、高效和低耗时、低成本的培训效果。使用本书作为教材进行培训时的目的是：使读者对3G技术有基本的了解和理解，培养自学能力，明确学习目的，为进一步进一步学习和应用3G技术打下基础。通信行业发展日新月异、气象万千，一直在面对着剧烈的通信技术革命挑战和市场竞争。然而，万丈高楼平地起，任
13、何新技术，不管是改善性的，还是革命取代性的，一定要依靠或参照原有的理论和技术基础。例如，1928年由Nyquist提出的抽样定理和描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系的奈奎斯特准则，1948年由Shanon提出的描述了有限带宽、有随机热噪声信道的最大传输速率与信道带宽、信噪比之间的关系的香农公式，这些基本理论一直沿用到今天；B3G将采用的OFDM并行调制体制也是在本来串行调制体制的基础上发展起来的。历史证明，凡是新技术在商业上得到了规模应用，一定是在原有的基础上，政治、经济和技术平衡发展的结果。网络更新换代正是如此，比如，2G的GSM向3G的WCDMA发展过程，就是充足
14、平衡各方面的利益，在技术、网络和业务上是逐步演进和平滑过渡的。总之，技术发展可以是革命性的，而网络发展总是演进性的。从技术角度上看，作为通信人，要以不变应万变，牢牢掌握通信的基础理论和技术，以这个不变去应对通信技术快速发展的万变，去迎接3G、E3G和B3G的未来。3G的生存期大约为102023，在此阶段，所使用的基本技术基础并没有大的变化。作为通信人，要静下心来，花一些必要的时间，把技术基础扎扎实实地打好，为这102023的工作服务。要想真正地理解3G蜂窝移动通信网络系统技术，一方面要掌握好数字通信的基本理论和技术；另一方面要掌握好扩频通信的基本理论和技术；再次要掌握好CDMA蜂窝移动通信组网
15、的基本理论和关键技术；最后，才是学习3G蜂窝移动通信网络系统的专用新技术和组网技术，研究网络系统的演进、应用及发展趋势。本书共分8章，内容安排如下。第1章移动通信概述，重要介绍移动通信的概念，发展历史，市场发展和预测，3G技术标准与标准化组织，移动通信频率资源划分，移动通信的发展趋势和3G的新发展。第2章介绍扩频通信系统技术基础。扩频通信技术事实上是CDMA系统的重要基本理论和技术基础。由于3G的CDMA网络系统事实上是一个直接序列扩频的码分多址的通信网络系统，而扩频通信系统又是在传统数字通信系统的基础上增长了扩频与解扩而来的。所以，第2章中在介绍扩频通信系统技术的同时，还对数字通信系统技术内
16、容进行了复习，下图是一个典型的应用在3G的扩频通信系统示意图，由5大系统单元组成。各系统单元的基本理论和技术及应用将在第2章中按序介绍。（1）信源和信宿：信源是原始信息的发出地，信宿是原始信息的到达地。（2）无线信道：重要介绍移动通信的工作环境和信道特点。（3）信息调制和解调：涉及信源编解码和信道编解码。 信源编码和解码简要介绍脉冲编码调制（PCM）技术、数字移动通信语音编码技术、语音评价等级和数字基带信号常用码型。 信道编码（差错控制）和解码重要介绍信道编码的目的、在3G中重要使用的卷积码、Turbo码和交织技术。（4）扩频调制和扩频解调（扩频和解扩）：重要介绍扩频通信系统；码函数和CDMA地址码及扩频码的概念；3G重要使用的信道化码和扰码系列，涉及沃尔什（Walsh）函数序列码，m序列伪噪声（PN）序列码，戈尔德（Gold）序列码，正交可变扩频因子（OVSF）序列码；并给出了信道化码和扰码
