《拓展模塊11現(xiàn)代通信技術(shù)》教案

課題名稱模塊11現(xiàn)代通信技術(shù)授課類型理實(shí)一體

授課對象一年級學(xué)生授課課時(shí)4課時(shí)

所授課程信息技術(shù)（拓展模塊）授課地點(diǎn)多媒體實(shí)訓(xùn)室

所授教材《信息技術(shù)―拓展模塊》，人民郵電出版社，張丹陽主編。

一、學(xué)情分析

本課程授課對象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第二學(xué)期，學(xué)生情況在知識儲備、學(xué)習(xí)

特點(diǎn)和信息素養(yǎng)的情況如下。

1.知識儲備

學(xué)生在高職或高中已經(jīng)學(xué)習(xí)了信息技術(shù)課程，并且在大一第一學(xué)期已經(jīng)完成了高職信息技術(shù)

（基礎(chǔ)模塊）的學(xué)習(xí)，具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)知識和技能。

2.學(xué)習(xí)特點(diǎn)

授課對象都是零零后的學(xué)生，在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點(diǎn)。

（1）喜歡實(shí)踐動手操作，厭煩枯燥乏味的理論講解；

（2）喜歡任務(wù)式引導(dǎo)，情境設(shè)定，參與其中，厭煩平淡無極的說教；

（3）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；

（4）偏愛顆?；?、模塊化的學(xué)習(xí)過程，排斥時(shí)間冗長的教學(xué)過程；

（5）對挑戰(zhàn)性的題目感興趣，對基礎(chǔ)性題目求知欲偏低；

（6）喜好電腦與互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，線上操作所見即所得可以引發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

3信息素養(yǎng)

學(xué)生編過高職或高中信息技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，有一定的信息

意識和信息社會責(zé)任，但是在數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新方面仍需加強(qiáng)。

二、教學(xué)內(nèi)容

本節(jié)課選自拓展模塊11現(xiàn)代通信技術(shù)，主要介紹現(xiàn)代通信技術(shù)的基本概念、發(fā)展歷程、移動

通信、第五代移動通信技術(shù)（5G）、其他常見的現(xiàn)代通信技術(shù)、與其他信息技術(shù)的融合等內(nèi)容，具

體內(nèi)容見下圖。

圖11T現(xiàn)代通信技術(shù)知識圖譜

三、教學(xué)目標(biāo)

1.知識目標(biāo)

（1）理解通信技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、移動通信技術(shù)、5G技術(shù)等概念，掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識；

<2）了解現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展歷程及未來趨勢；

（3）熟悉移動通信技術(shù)中的傳輸技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)等；

<4）了解5G的應(yīng)用場景、基本特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)；

（5）掌握5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點(diǎn)，掌握5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流程；

（6）了解藍(lán)牙、Wi-Fi、ZigBee、射頻識別、衛(wèi)星通信、光纖通信等現(xiàn)代通信技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用場

景；

（7）了解現(xiàn)代通信技術(shù)與其他信息技術(shù)的融合發(fā)展。

2.能力目標(biāo)

（1）能夠敘述現(xiàn)代通信技術(shù)的概念、分類：

（2）能簡單敘述現(xiàn)代通信技術(shù)的主要發(fā)展歷程和未來發(fā)展趨勢；

（3）能簡單描述移動通信技術(shù)中的傳輸技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)；

（3）能初步5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點(diǎn)，掌握5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流程。

3.素養(yǎng)目標(biāo)

（1）感受5G的魅力，激發(fā)興趣，拓展視野和思維；

（2）通過小組學(xué)習(xí)，培養(yǎng)與人溝通、協(xié)同工作、口才表達(dá)等能力。

四、教學(xué)重難點(diǎn)

1.教學(xué)重點(diǎn)

（1）現(xiàn)詁通信技術(shù)的概念、技術(shù)基礎(chǔ)、特性和分類；

（2）現(xiàn)代通信技術(shù)的主要發(fā)展歷程和典型應(yīng)用場景。

2.教學(xué)難點(diǎn)

5G的核心技術(shù)。

五、教學(xué)準(zhǔn)備

1.教學(xué)環(huán)境

計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)室（計(jì)算機(jī)、投影儀）。

2.教學(xué)用具

電子教室相關(guān)軟件、學(xué)習(xí)通.

3.教學(xué)材料

（1）模塊11現(xiàn)代通信技術(shù)教案

（2）模塊11現(xiàn)代通信技術(shù)課件

（3）微課11.1了解現(xiàn)代通信技術(shù)基礎(chǔ)知識

微課11.25G的應(yīng)用場景、基本特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)

微課11.35G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點(diǎn)，5（；網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流程

（4）現(xiàn)代通信技術(shù)技術(shù)學(xué)習(xí)筆記

（5）考核評價(jià)試卷

六、教學(xué)策略

教法：講授教學(xué)法問題教學(xué)法案例分析法討論法練習(xí)法

學(xué)法：目標(biāo)學(xué)習(xí)法聽講學(xué)習(xí)法自主探究法問題學(xué)習(xí)法歸納學(xué)習(xí)法反思學(xué)習(xí)法合作學(xué)習(xí)法

依托數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，指導(dǎo)學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)書，通過考核評價(jià)習(xí)題檢測學(xué)習(xí)成效，通過學(xué)習(xí)筆

記導(dǎo)圖梳理總結(jié)、鞏固提高知識技能。

七、教學(xué)流程

（開始）

Q課件課程導(dǎo)入---------V參與思考/

八、教學(xué)環(huán)節(jié)

教學(xué)

教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖

環(huán)節(jié)

通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)人與人之間、人與物之間、物與物之間教師活動1.講授教學(xué)

環(huán)節(jié)信息傳遞的?種技術(shù)。現(xiàn)代通信技術(shù)將通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技1.介紹現(xiàn)法，介紹現(xiàn)

術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)等新技術(shù)相結(jié)合，其發(fā)展具有數(shù)字代通信技代通信技術(shù)

化、綜合化、寬帶化、智能化和個(gè)人化的特點(diǎn)?，F(xiàn)代通信技術(shù)導(dǎo)入。概述、本節(jié)

術(shù)是大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)等信息知識圖譜及

課程導(dǎo)3.介紹現(xiàn)

技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)，以5G為代表的現(xiàn)代通信技術(shù)是中國新型基代通信技學(xué)習(xí)任務(wù)，

入與學(xué)

礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要領(lǐng)域。本主題包含現(xiàn)代通信技術(shù)基礎(chǔ)、5G術(shù)小節(jié)的使學(xué)生了解

習(xí)任務(wù)技術(shù)、其他現(xiàn)代通信技術(shù)等內(nèi)容。學(xué)習(xí)任務(wù)本節(jié)教學(xué)內(nèi)

本主題包含現(xiàn)代通信技術(shù)的基本概念、發(fā)展歷程、移動容的全貌。

（10分通信、第五代移動通信技術(shù)（5G）、其他常見的現(xiàn)代通信技

學(xué)生活動

鐘）術(shù)、與其他信息技術(shù)的融合等內(nèi)容。

1.認(rèn)真聽

【學(xué)習(xí)任務(wù)】取教師講

通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，完成下列學(xué)習(xí)任務(wù)：授內(nèi)容。

1.在學(xué)習(xí)過程中認(rèn)真復(fù)習(xí)，梳理記錄好學(xué)習(xí)筆記；2.積極思

考，回答

2.理解通信技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、移動通信技術(shù)、5G技

術(shù)等概念，掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識；問題。

3.了解現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展歷程及未來趨勢；3.明確本

4.熟悉移動通信技術(shù)中的傳輸技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)等；小節(jié)的學(xué)

5.了解5G的應(yīng)用場景、基本特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)；習(xí)任務(wù)

6.掌握5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點(diǎn)，掌握5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流4.思考記

程；錄

7.了解藍(lán)牙、M-Fi、ZigBee.射頻識別、衛(wèi)星通信、光

纖通信等現(xiàn)代通信技術(shù)的特點(diǎn)和應(yīng)用場景；

8.了解現(xiàn)代通信技術(shù)與其他信息技術(shù)的融合發(fā)展。

9.感受5G的魅力，激發(fā)對興趣，拓展視野和思維；

10通.過小組學(xué)習(xí)，培養(yǎng)與人溝通、協(xié)同工作、口才表達(dá)

等能力；

11完.成單元考核評價(jià)中的相關(guān)任務(wù)。

教學(xué)

教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖

環(huán)節(jié)

1.講授教學(xué)

教師活動

環(huán)節(jié)法，介紹通

11.1認(rèn)知現(xiàn)代通信技術(shù)L講授現(xiàn)信的概念、

代通信技定義技術(shù)特

術(shù)的概念性及分類，

了解本節(jié)介紹現(xiàn)代通信技術(shù)的概念、發(fā)展歷史、技術(shù)基礎(chǔ)、

、定義技使學(xué)生了解

特性、分類等，認(rèn)識現(xiàn)代通信技術(shù)的重要性，并對通信系統(tǒng)

現(xiàn)代術(shù)特性及通信的概念

的組成有初步的了解。

通信分類。O

2.介紹通2.案例教學(xué)

技術(shù)11.1.1現(xiàn)代通信技術(shù)的基本概念

信的類比法，介紹通

的基案例一烽信的類比案

1.通信的概念

本知火戲諸侯例一烽火戲

的故事，諸侯的故事

識(40

(1)通信是什么？通過討論,互動討論

分鐘)分析，進(jìn)通信的含義

簡單來說，通信就是信息的傳遞。

一步加深，促進(jìn)學(xué)生

在人類社會里，為滿足生產(chǎn)和生活的需要，人們在進(jìn)行

對通信的對通信的理

思想感情的交流以及知識的獲取等方面都離不開信息的傳

理解。解。

遞。古代的烽火臺、金鼓、旌旗；當(dāng)今的書信、電報(bào)、電

話、可視電話、電視等都是傳遞信息的方式。廣義地說，通學(xué)生活動

信就是由一地向另一地傳遞信息。隨著人類社會文明、科學(xué)1認(rèn).真聽

技術(shù)的發(fā)展，通信所傳遞的信息形式越來越多，不僅有語取教師講

言、符號、文字、音樂，還包括數(shù)據(jù)、圖片、圖像和文本授內(nèi)容。

等。實(shí)現(xiàn)這些消息的傳遞可采用各種各樣的通信方式，在諸2.積極思

多通信方式中，利用“電”來傳遞信息的通信方式一電通考，回答

信，能使消息兒乎在任意通信距離上實(shí)現(xiàn)既迅速、有效，又問題。

準(zhǔn)確、可靠的傳遞，縮短了通信雙方的時(shí)間和距離的差異，3.參與互

因而得到飛速的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用。電話、傳真、可視電動討論，

話、數(shù)據(jù)傳輸、電視、廣播、雷達(dá)、遙測、遙控等均屬于理解通信

“電”通信方式。的概念。

(2)通信的類比案例一烽火戲諸侯

烽火本是古代敵寇侵犯時(shí)的緊急軍事報(bào)警信號。由國都

到邊鎮(zhèn)要塞，沿途都遍設(shè)烽火臺。西周為了防各犬戎的侵

擾，在鎬京附近的驪山(在今陜西臨浦東南)一帶修筑了20

多座烽火臺，每隔幾里地就是一座。一旦犬戎進(jìn)襲，首先發(fā)

現(xiàn)的哨兵立刻在臺上點(diǎn)燃烽火，鄰近烽火臺也相繼點(diǎn)火，向

附近的諸侯報(bào)警。諸侯見了烽火，知道京城告急，天子有

難，必須起兵勤王，趕來救駕。虢石父獻(xiàn)計(jì)令烽火臺平白無

故點(diǎn)起烽火，招引諸侯前來白跑一趟，以此逗引褒姒發(fā)笑。

古代的烽火臺如圖11-2所示。

圖11-2烽火臺

11.1.2現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展歷程

古代人們通過人力、馬力、旗語、金屬的撞擊聲、鼓

聲、書信等原始手段進(jìn)行消息的傳遞?，F(xiàn)代通信主要通過電

信號來傳遞信息。現(xiàn)代通信始于1837年莫爾斯有線電報(bào)的誕

生。在短短的一百八十多年間，現(xiàn)代通信技術(shù)得到了飛速的

發(fā)展。從早期的只能表示幾個(gè)字符的有線電報(bào)，到能夠互相

對話的有線電話；從只能發(fā)送簡單話語的無線電報(bào)，到隨時(shí)

隨地都能收到信息的傳呼機(jī)，再到能夠隨時(shí)隨地都能通信的

手機(jī)；從真空管到晶體管，再到集成電路，通信設(shè)備從巨無

霸變成了掌中寶；從簡單的手機(jī)語音通信，到現(xiàn)在的微信、

視頻聊天、手機(jī)直播帶貨、手游電競；從第一代的手機(jī)“大

哥大“，到直板手機(jī)衡主“諾基亞”，再到開創(chuàng)智能機(jī)時(shí)代

的“蘋果”，現(xiàn)代通信技術(shù)的變化真可謂一日千里。最能體

現(xiàn)現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展的技術(shù)便是移動通信技術(shù)的發(fā)展，它

與人們的生活息息相關(guān)，從最早的第一代移動通信開始，我

們便結(jié)識了“大哥大”手機(jī)，這種重量級的移動電話，厚實(shí)

笨重，狀如黑色磚頭，重量都在一斤以上，不僅可以用來打

電話，更是一件防身的利器，1G是模擬制式的。第二代移動

通信是數(shù)字制式的，典型的技術(shù)是GSM,這個(gè)時(shí)代的王者是

諾基亞，屬于直板機(jī)的天下。第三代移動通信已是數(shù)字的，

這一代主要是發(fā)展了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，2G的業(yè)務(wù)只能是語音業(yè)務(wù)，

但到了3G,用戶就可.以簡單的瀏覽一下網(wǎng)頁，但這時(shí)的網(wǎng)速

還不行。第四代移動通信在3G的基礎(chǔ)上有了很大的進(jìn)步，人

們已經(jīng)可以通過手機(jī)在線聽音樂、看視頻、打游戲，可謂

“4G改變生活”，確實(shí)是這樣，在4G的時(shí)代，智能手機(jī)也

得到了飛速的發(fā)展?，F(xiàn)在，我們又迎來了第五代移動通信，

即5Go我們說“5G改變社會”，這一點(diǎn)已經(jīng)逐漸池呈現(xiàn)在我

們眼前。5G包含三大應(yīng)用場景，即大帶寬、高可靠低延時(shí)、

海量連接。5G會結(jié)合當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工

智能技術(shù)賦能所有行業(yè)。

11.1.3現(xiàn)代通信技大基礎(chǔ)知識

L通信系統(tǒng)模型

（1）通信系統(tǒng)一般模型

通信系統(tǒng)是指完成信息傳輸過程的一切設(shè)備和傳輸媒

質(zhì)。通信系統(tǒng)的一般模型如圖11-3所示，能實(shí)現(xiàn)消息從發(fā)送

端送到接收端。

度11-3通信系統(tǒng)的一股模型

圖11-3中，信源是消息的發(fā)源地，作用是把消息轉(zhuǎn)換成

原始電信號；為了使這個(gè)原始電信號適合在信道中傳輸，即

將信源與信道匹配起來，在發(fā)送端通過發(fā)送設(shè)備對其進(jìn)行某

種變換后送入信道；信道是指信號的傳輸媒質(zhì)，可分為有線

與無線兩大類；在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備的功

能恰好相反，目的是從接收信號中恢復(fù)出相應(yīng)的原始電信號

,而信宿是傳輸消息的目的地，將原始電信號還原成相應(yīng)的

消息；圖中的噪聲是信道中的噪聲以及分散在通信系統(tǒng)其他

各處噪聲的集中表示。

（2）模擬通信系統(tǒng)模型

通信中傳輸?shù)南⒖煞謨纱箢悾阂活愂菭顟B(tài)連續(xù)變化的

消息、，稱為模擬消息，如語音、圖像等；另一類是狀態(tài)離散

的消息，稱為數(shù)字消息，如符號、數(shù)據(jù)等。

按照信道中傳輸信號的特征是模擬信號還是數(shù)字信號，

可以把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。

信道中傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)，其模型

如圖11-4所示。

圖11-4模擬通信系統(tǒng)模型

（3）數(shù)字通信系統(tǒng)模型

數(shù)字通信系統(tǒng)的模型如圖11-5所示。圖11-5中應(yīng)包含

同步環(huán)節(jié)，但由于數(shù)字通信中有3種同步方式，且每種方式

圖11-5數(shù)字通信系統(tǒng)模型

圖8-5中，編碼和譯碼組成一對環(huán)節(jié)，編碼包括信源編

碼和信道編碼。信源編碼的主要任務(wù)是提高數(shù)字信號傳輸?shù)?/p>

有效性，包括數(shù)/模轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)壓縮。信道編碼的主要任務(wù)是

提高數(shù)字信號傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

數(shù)字調(diào)制與數(shù)字解調(diào)構(gòu)成一對環(huán)節(jié)，其作用與模擬通信

系統(tǒng)中的調(diào)制與解調(diào)作用相同，不同的是這里的調(diào)制與解調(diào)

的是數(shù)字信號。

上述所列數(shù)字通信的有些環(huán)節(jié)（如編碼與譯碼、調(diào)制與

解調(diào)）并不是必需的，它可根據(jù)不同的條件和要求決定是否

采用。沒有調(diào)制器與解調(diào)器環(huán)節(jié)，直接傳輸基帶信號的數(shù)字

通信系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)。

n前，無論是模擬通信還是數(shù)字通信，都是已經(jīng)獲得廣

泛應(yīng)用的通信方式。綜合模擬通信和數(shù)字通信的各自特點(diǎn)，

數(shù)字通信與模擬通信相比有以下優(yōu)點(diǎn)。

①數(shù)字傳輸?shù)目乖肼暎纯垢蓴_）能力強(qiáng)，數(shù)字信號傳

輸中可通過中繼再生消除噪聲的累積。

②數(shù)字通信可以通過差錯控制編碼技術(shù)，提高通信的可

靠性。

③便于利用現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)對數(shù)字信息進(jìn)行處

理。

④數(shù)字信息易于加密，且保密性強(qiáng)。

?數(shù)字通信可以傳遞各種消息（模擬的和離散的），使

通信系統(tǒng)靈活性好、通用性強(qiáng)。

⑥數(shù)字通信采，書數(shù)字集成電路，具有體積小、重量輕、

可靠性高及調(diào)整調(diào)試方便的優(yōu)點(diǎn)。

但是，數(shù)字通信與模擬通信相比較為突出的缺點(diǎn)是其信

號占有的頻帶寬。如一路模擬電話僅占4kHz帶寬.而一-路數(shù)

字電話要占20?64kHz的帶寬。然而由于亳米波通信和光纖

通信的出現(xiàn)，帶寬問題得到解決，數(shù)字通信將逐步取代模擬

通信。

2.通信系統(tǒng)的分類及通信方式

（1）通信系統(tǒng)的分類

通信系統(tǒng)有多種分類方法，下面介紹常見的5種通信系

統(tǒng)的分類方法。

①按通信業(yè)務(wù)類型分類

根據(jù)通信業(yè)務(wù)類型的不同，通信系統(tǒng)可分為電報(bào)通信系

統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)等。

②按調(diào)制方式分類

按照信道中傳輸?shù)男盘柺欠窠?jīng)過調(diào)制，可將通信系統(tǒng)分

為基帶傳輸和頻帶傳輸。

③按信號特征分類

按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可相應(yīng)地

把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)兩類。模擬通

信系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M信號，數(shù)字通信系統(tǒng)則傳輸數(shù)字信號。

④按傳輸媒介分類

按傳輸媒介，通信系統(tǒng)分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系

統(tǒng)。有線通信系統(tǒng)以傳輸纜線作為傳輸媒介，傳輸媒介包括

電纜通信、光纖通信等；無線通信系統(tǒng)是無線電波在自由空

間傳播信息，包括微波通信、衛(wèi)星通信等。

⑤按信號更用方式分類

按信號復(fù)用方式，通信系統(tǒng)又可分為頻分復(fù)用(FDM)、

時(shí)分復(fù)用(TDM)和碼分復(fù)用(CDM)等系統(tǒng)。

(2)通信方式

通信系統(tǒng)*有多種通信方式，它可按不同的方法劃分如

下。

①按傳輸?shù)姆较蚺c時(shí)間關(guān)系劃分

對于點(diǎn)對點(diǎn)的通信，按傳輸?shù)姆较蚺c時(shí)間關(guān)系，通信方

式可分單工通信、半雙工通信及全雙工通信3種。

單工通信是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?，如圖11-

6(a)所示。例如廣播、電視、遙測等都是單工通信方式。

半雙工通信是指通信的雙方都能收發(fā)信息，但各方不能

同時(shí)進(jìn)行收發(fā)信息的通信方式，如圖11-6(b)所示。例如無

線電對講機(jī)和普通無線電收發(fā)報(bào)機(jī)等是半雙工通信方式。

全雙工通信是指通信的雙方都可同時(shí)收發(fā)信息的通信方

式，如圖11-6(O所示。例如普通電話、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)等

采用的就是全雙工通信方式。

②按數(shù)字信號碼元排列方法劃分

在數(shù)字通信中按數(shù)字信號碼元排列方法不同，可劃分為

串行傳輸和并行傳輸兩種通信方式。串行傳輸是將數(shù)字信號

碼無序列按時(shí)間順序一個(gè)接一個(gè)地在信道中傳輸，如圖11-7

(a)所示，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信。

并行傳輸是將數(shù)字信號碼元序列分割成兩路或兩路以上

的數(shù)字信號碼元序列同時(shí)在信道中傳輸，如圖11-7(b)所

示。例如叱算機(jī)和打印機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

西————?{??]

<->安1:■信方式

<b)爭JRUMI方大

<o全ai*信方式

圖1L6各種通信方式圖11-7并行與串行傳輸方式

串序傳輸方式只需一條通路，線路成本低，適合于長距

離的通信；而并序傳輸方法需要多條通路，線路成本高，傳

輸速度快，適合于短距離的通信。

③按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分

通信系統(tǒng)按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分為專線和通信網(wǎng)兩類。點(diǎn)對

點(diǎn)的通信是專線通信；多點(diǎn)間的通信屬網(wǎng)通信。網(wǎng)通信的基

礎(chǔ)仍是點(diǎn)對點(diǎn)的通信。

3.通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

設(shè)計(jì)和評價(jià)一個(gè)通信系統(tǒng)，往往要涉及許多性能指標(biāo)，

如系統(tǒng)的有效性、可靠性、適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、標(biāo)準(zhǔn)性及使用

維護(hù)方便性等。這些指標(biāo)可從各個(gè)方面評價(jià)通信系統(tǒng)的性

能，但從研究信息傳輸方面考慮，通信的有效性和可靠性是

通信系統(tǒng)中最主要的性能指標(biāo)。有效性主要是指消息傳輸?shù)?/p>

“速度”問題，而可靠性主要是指消息傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問

題。有效性和可靠性的要求是相互矛盾而又相互聯(lián)系的。提

高有效性會降低可靠性，反之亦然。因此在設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)

時(shí)，對?二者應(yīng)統(tǒng)籌考慮。

（1）模擬通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)

在模擬通信系統(tǒng)中，有效性是利用消息傳輸速度（即單

位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚┗蛘哂行鬏旑l帶來衡量的。

模擬通信系統(tǒng)的可靠性用接收機(jī)輸出端的信噪比（即輸

出信號平均功率與噪聲平均功率的比值）來衡量,輸出信噪

比越高，通信質(zhì)量越好，它除了與信號功率和噪聲功率的大

小有關(guān)外，還與信號的調(diào)制方式有關(guān)。

（2）數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)

卜面討論數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性和可靠性問題。

①數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性

數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用碼元速率、信息速率及系統(tǒng)

帶寬利用率這3個(gè)性能指標(biāo)來描述。

A.碼元速率RB

碼元速率RB又稱碼元傳輸速率或傳碼率。它玻定義為每

秒所傳送的碼元數(shù)目，單位為“波特（Baud）”，常用符號

“B”或“Bd”表示。

B.信息速率Rb

信息速率Rb又稱信息傳輸速率或傳信率。它被定義為每

秒所傳輸?shù)男畔⒘?，單位為“比?秒”，或記為bit/s（也

可寫成bps）。

由于每位二進(jìn)制數(shù)都包含有Ibil的信息量，因此信息速

率也就是每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元數(shù)。對于二進(jìn)制碼元的傳

輸，碼元速率與信息速率相等即R8=R》；而對于N進(jìn)制碼元

的傳輸來說，由于每一位N進(jìn)制碼元可用，og?N（N=2K,K為

每位N進(jìn)制碼元所用二進(jìn)制碼元表示的位數(shù)）個(gè)二進(jìn)制碼元

表示，傳輸一個(gè)N進(jìn)制碼元相當(dāng)于傳輸了個(gè)二進(jìn)制碼

元，因此信息速率與碼元速率的關(guān)系是：

R}j=RBlug2^（bit/s）（1.1）

對于不同進(jìn)制通信系統(tǒng)來說，碼元速率高的通信系統(tǒng)，

其信息速率不一定高。因此在對它們的傳輸速度進(jìn)行比較

時(shí)，不能直接比較碼元速率，需將碼元速率換算成信息速率

后再進(jìn)行比較。

C.系統(tǒng)的頻帶利用率

在比較兩個(gè)通信系統(tǒng)的有效性時(shí)，僅從傳輸速率上看是

不夠的，還應(yīng)考察系統(tǒng)所使用頻帶的大小。這是因?yàn)橄戕r(nóng)定

理指出通信系統(tǒng)的頻帶影響傳輸信息的能力。衡量系統(tǒng)效率

的另?個(gè)指標(biāo)是系統(tǒng)頻帶的利用率。通信系統(tǒng)的頻帶利用率

定義為每秒在單位撅帶上傳輸?shù)男畔⒘?，單位為比?秒-赫

茲或記為bit/s?Hz。不同的調(diào)制方式具有不同的頻帶利用

率，如二進(jìn)制振幅調(diào)制系統(tǒng)頻帶利用率為1/2。系統(tǒng)的頻帶

利用率越高，其有效性發(fā)揮得越好。

②數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性

由于在數(shù)字通信系統(tǒng)中（尤其是信道中）存在干擾，接

收到的數(shù)字碼元可能會發(fā)生錯誤，而使通信的可靠性受到影

響。數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)主要用誤碼率玲或誤信率以

衡量。

誤碼條是指"通信過程中，系統(tǒng)傳錯碼元的數(shù)目與所傳輸

的總碼元數(shù)目之比，也就是傳錯碼元的概率，即

尸：傳錯碼元的數(shù)目

,一傳輸?shù)目偞a元數(shù)目（1.2）

B.誤信率舔

誤信率又稱誤比特率，是指錯誤接收的信息量（傳錯的

比特?cái)?shù)）與傳輸?shù)目傂畔⒘浚▊鬏數(shù)目偙忍財(cái)?shù)）的比，即

一傳錯比特的數(shù)目

b一傳輸?shù)目偙忍財(cái)?shù)目（1.3）

顯然，在二進(jìn)制通信系統(tǒng)中有心=pb.

通信系統(tǒng)中存在誤碼是不可避免的。不同的應(yīng)用場合對

誤碼率的要求也不一樣，如數(shù)字電話通信中誤碼率在

10-3?10-6即可滿足正常通話的要求；而計(jì)算機(jī)通信中對可

靠性要求更高，誤碼率更小。為減小誤碼率，可采取減小干

擾、改進(jìn)調(diào)制方式和解調(diào)方法及采用差錯控制措施等方案。

教學(xué)

教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖

環(huán)節(jié)

教師活動

講授教學(xué)法

11.2認(rèn)知移動通信技術(shù)講授5G的,通過講解

環(huán)節(jié)應(yīng)用場景5G的應(yīng)用

、基本特場景、基本

移動通信是通信領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛的一種通信方式點(diǎn)和關(guān)鍵特點(diǎn)和關(guān)鍵

。它是當(dāng)今信息社會中最具個(gè)性化特征的通信手段。它的技術(shù)。技術(shù)，使學(xué)

5G的發(fā)展與普及改變了社會，也改變了人類的生活方式。生理解

學(xué)生活動5G

應(yīng)用移動通信，顧名思義其最本質(zhì)的特征是"移動"二字，的應(yīng)用場景

這類通信有別于傳統(tǒng)靜態(tài)的固定式通信，而是動態(tài)的移動式1.認(rèn)真聽、基本特點(diǎn)

場景

通信。取教師講和關(guān)鍵技術(shù)

、基移動通信從2G、3G、3.9G、4G到5G的發(fā)展過程，是從授內(nèi)容。O

本特低速語音業(yè)務(wù)到高速多媒體業(yè)務(wù)發(fā)展的過程。移動通信技術(shù)2.積極思

的發(fā)展和演進(jìn)過程如圖11-8所示。考，回答

點(diǎn)和問題。

關(guān)健3.了解5G

技術(shù)的應(yīng)用場

景、基本

（55分特點(diǎn)和關(guān)

鍵技術(shù)。

鐘）

2G3G4G5G

-1990-2000~2010~2020

①主要國電結(jié)交從①用若與分姐交換。①具有著退包愉心的全I(xiàn)P》基于大投植皿?，拉

所開始引入分組交接??（生要的）B于;5米CDHA-平面架恂?要站和JE中處理技術(shù)?

②基于TIHA（E（A為②區(qū)于one（和mo,①集成育線和無線全if

斛

IS詢》?⑤協(xié)同處理?

圖1L8移動通信技術(shù)的發(fā)展和演進(jìn)過程

2G：第二代數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)，20世紀(jì)80年代末開發(fā)

,全數(shù)字化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了通話質(zhì)量和系統(tǒng)容量的提升，開啟了

全球化的移動通信時(shí)代，主要代表有GSM系統(tǒng)和CDMAo

3G：第三代移動通信技術(shù)，移動多媒體蜉窩通信技術(shù)，

實(shí)現(xiàn)無線通信和國際互聯(lián)網(wǎng)融合，提供語音、圖像、音樂、

視頻等各種多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，要求提供2Mbit/s標(biāo)準(zhǔn)用戶速

率（室內(nèi)）或144kbit/s速率（高速移動）。目前，3G標(biāo)

準(zhǔn)有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA（由中國制定的3G標(biāo)準(zhǔn)

）以及及MAX（802.16系列標(biāo)準(zhǔn)）共4個(gè)。

4G：第四代移動通信技術(shù)，寬帶大容量的高速蜂窩系統(tǒng)

,支持100?150Mbit/s下行網(wǎng)絡(luò)帶寬，提供交互多媒體，

高質(zhì)量影像、3D動畫和寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入等'業(yè)務(wù)，用戶體驗(yàn)

最大能達(dá)到20Mbit/s下行速率。

LTE：長期演進(jìn)（LongTermEvolution,LTE：是3Gpp

組織主導(dǎo)的新一代無線通信系統(tǒng)，也稱為演進(jìn)的ITRAN（

EvolvedUTRAandITRAN）研究項(xiàng)目，全面支撐高性能數(shù)據(jù)

業(yè)務(wù)，“未來10年或者更長時(shí)間內(nèi)保持競爭力"。3Gpp的

LTE標(biāo)準(zhǔn)在無線接入側(cè)分為LTEFDD和TD-LTE。

5G：第五代移動通信技術(shù)是具有高速率、低時(shí)延和大連

接特點(diǎn)的寬帶移動通信技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)人機(jī)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

設(shè)施。

1121傳輸技術(shù)

隨著移動通信的飛速發(fā)展，傳輸技術(shù)也在不斷的更新，

從早期的模擬調(diào)制到現(xiàn)在的數(shù)字調(diào)制，從單一的頻分多址到

多種多址技術(shù)的融合，從CDMA到OFDM的改變，凡此種種均

顯示著移動通信的蓬勃活力。

1.多址技術(shù)

多址技術(shù)使眾多的用戶共用公共的通信線路。為使信號

多路化而實(shí)現(xiàn)多址的方法基本上有三種，它們分別采用頻

率、時(shí)間或代碼分隔的多址連接方式，即人們通常所稱的頻

分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)三

種接入方式。圖11-9用模型表示了這三種方法簡單的一個(gè)概

念。

CDMA

嫉率

圖1L9三種多址方式概念示意圖

FDMA是以不同的頻率信道實(shí)現(xiàn)通信的,TDMA是以

不同的時(shí)隙實(shí)現(xiàn)通信的，

CDMA是以不同的代碼序列實(shí)現(xiàn)通信的。

(1)頻分多址(FDMA)

頻分，有時(shí)也稱之為信道化，就是把整個(gè)可分配的頻譜

劃分成許多單個(gè)無線電信道(發(fā)射和接收載頻對)，每個(gè)信

道可以傳輸?路話音或控制信息。在系統(tǒng)的控制下，任何一

個(gè)用戶都可以接入這些信道中的任何一個(gè)。模擬蜂窩系統(tǒng)是

FD.MA結(jié)構(gòu)的一個(gè)典型例子，數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中也同樣可以采用

FDMA,只是不會采用純頻分的方式，比如GSM系統(tǒng)就采用了

FDMA。

(2)時(shí)分多址(TDMA)

時(shí)分多址是在一個(gè)寬帶的無線載波上，按時(shí)間(或稱為

時(shí)隙)劃分為若干時(shí)分信道，每一用戶占用一個(gè)時(shí)隙，只在

這一指定的時(shí)隙內(nèi)收(或發(fā))信號，故稱為時(shí)分多址。此多

址方式在數(shù)字蜂窩系統(tǒng)中采用，GSM系統(tǒng)也采用了此種方

式。

(3)碼分多址(CDMA)

碼分多址是一種利用擴(kuò)頻技術(shù)所形成的不同的碼序列實(shí)

現(xiàn)的多址方式。它不像FDMA、TDMA那樣把用戶的信息從頻

率和時(shí)間上進(jìn)行分離，它可在一個(gè)信道上同時(shí)傳偷多個(gè)用戶

的信息，也就是說，允許用戶之間的相互干擾。其關(guān)鍵是信

息在傳輸以前要進(jìn)行特殊的編碼，編碼后的信息混合后不會

丟失原-來的信息。

2.0FDM

OFDM的基本原理是將高速的數(shù)據(jù)流分解為多路并行的低

速數(shù)據(jù)流，在多個(gè)載波上同時(shí)進(jìn)行傳輸。對于低速并行的子

載波而言，由于符號周期展覽，多徑效應(yīng)造成的E寸延擴(kuò)展相

對變小。當(dāng)每個(gè)0FW符號中插人一定的保護(hù)時(shí)間后，碼間干

擾幾乎就可以忽略。

OFDM技術(shù)具有抗衰落能力強(qiáng)、頻率利用率高、適合高速

數(shù)據(jù)傳輸、抗碼間干擾（ISI）能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。如圖11T0是

一個(gè)典型的OFDM符號示意圖，從中看到處于正交狀態(tài)的子載

波。

Frequency-TacneRepcesentatrveofanOFDMsignal

圖11-10一個(gè)典型的OFDM符號示意圖

11.2.2組網(wǎng)技術(shù)

20世紀(jì)70年代，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室提出了蜂窩網(wǎng)概念，

使移動通信正式走向商用化。移動通信網(wǎng)利用蜂窩小區(qū)結(jié)構(gòu)

實(shí)現(xiàn)了頻率的空間復(fù)用，從而大大提高了系統(tǒng)的容量。蜂窩

的概念也真正解決了公用移動通信系統(tǒng)要求容量大與有限的

無線頻率資源之間的矛盾。

1.頻率再用

在服務(wù)區(qū)面積一定的情況下，蜂窩狀的正六邊形重疊面

積最小，最接近理想的天線覆蓋圓形區(qū)。因此，人們選用無

縫隙的正六邊形蜂窩為移動通信的小區(qū)，并稱它為蜂窩網(wǎng)。

移動通信網(wǎng)中蜂窩區(qū)群結(jié)構(gòu)與組成：在蜂窩移動通信系

統(tǒng)中，為了避免干擾，顯然相鄰近小區(qū)不能采月相同的信

道，若想要實(shí)現(xiàn)同一信道在服務(wù)區(qū)內(nèi)重復(fù)使用，同信道小區(qū)

之間應(yīng)有足夠的空間隔離距離。滿足空間隔離距離的區(qū)域稱

為空間復(fù)用區(qū)，而在同個(gè)空間復(fù)用區(qū)內(nèi)的小區(qū)組成了個(gè)

蜂窩區(qū)群，且只有在不同的區(qū)群間的小區(qū)才能實(shí)現(xiàn)信道再

用。

區(qū)群組成的基本條件：區(qū)群之間可以互相鄰接，且無縫

隙、無重疊地進(jìn)行覆蓋；相互鄰接的區(qū)群應(yīng)保證各個(gè)相鄰?fù)?/p>

便道小區(qū)之間的距離相等。蜂窩頻率再用思想如圖8-11所

示。

圖11-11蜂窩頻率再用思想示意圖

若小區(qū)群的大小N=7,頻率再用因子為1/7,因?yàn)槊總€(gè)小

區(qū)都要包含可用信道總數(shù)的1/7。當(dāng)用六邊形來模擬覆蓋時(shí)，

基站發(fā)射機(jī)安置在小區(qū)中心或6個(gè)小區(qū)頂點(diǎn)中的3個(gè)之上，前

者稱為中心激勵小區(qū)，后者稱為頂點(diǎn)激勵小區(qū)。通常，全向

天線用于中心激勵小區(qū)，而扇形天線用于頂點(diǎn)激勵小區(qū)。

2.信道分配策略

信道分配策略是指一種能實(shí)現(xiàn)既增如用戶容量又以減少

干擾為目標(biāo)的頻率再用方案。信道分配策略可以分為兩類：

固定的和動態(tài)的。

所謂固定的信道分配策略是指給每一個(gè)小區(qū)分配一組事

先確定好的語音信道。小區(qū)中的任何呼叫都只能使用該小區(qū)

中的空閑信道。如果該小區(qū)中的所有信道都已被占用，則呼

叫阻塞，用戶得不到服務(wù)。

所謂動態(tài)的信道分配策略是指語音信道不是固定地分配

給每個(gè)小區(qū)，而是在每次呼叫請求到來時(shí)，為它服務(wù)的基站

就向MSC請求一個(gè)信道。

3.切換策略和位置管理

當(dāng)一個(gè)移動用戶（MS）在通話過程中從一個(gè)小區(qū)移動到

另一個(gè)小區(qū)時(shí)?，MSC將該MS連接控制也從一個(gè)小區(qū)轉(zhuǎn)移到另

一個(gè)小區(qū)。這種將正在通話狀態(tài)的MS轉(zhuǎn)移到新的業(yè)務(wù)信道上

（新的小區(qū)）的過程稱為“切換”（Handover）,因此，切

換的目的是實(shí)現(xiàn)蜂窩移動通信的“無縫隙”覆蓋，即當(dāng)MS從

一個(gè)小區(qū)移動到另一個(gè)小區(qū)時(shí)，保證通信的連續(xù)性。

切換處理在任何蜂窩無線系統(tǒng)中都是一項(xiàng)重要任務(wù)。在

小區(qū)內(nèi)分配空閑信道時(shí)，許多切策略都使切換請求優(yōu)先于呼

叫請求。切換必須順利完成，并且盡可能少的出現(xiàn)，同時(shí)要

使用戶覺察不到。為了適應(yīng)這些要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須要指

定一個(gè)啟動切換的最恰當(dāng)?shù)男盘枏?qiáng)度。

在移動通信系統(tǒng)中，用戶可以在系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)任意移

動，為了能把一個(gè)呼叫傳送到隨機(jī)移動的用戶，必須有一個(gè)

高效的位置管理系統(tǒng)來跟蹤用戶位置變化。

位置管理包括位置登記和位置傳遞。所謂位置登記，是

通信網(wǎng)為了跟蹤移動臺的位置變化，而對其位置信息進(jìn)行登

記、刪除和更新的過程。位置傳遞指在有呼叫給移動臺時(shí)，

根據(jù)原籍位置寄存器（ULR）和訪問位置寄存器（VLR）中的

位置信息來確定移動臺。

4.干擾與系統(tǒng)容量

干擾是影響蜂窩無線系統(tǒng)性能的主要因素，干擾是增加

容量的一個(gè)瓶頸，而且常常會導(dǎo)致掉話。蜂窩系統(tǒng)的兩種主

要干擾是同頻干擾和鄰頻干擾。

（1）同頻干擾

頻率再用意味著在一個(gè)給定的覆蓋區(qū)域內(nèi)，存在著許多使

用同一組頻率的小區(qū)。這些小區(qū)稱為同頻小區(qū)、這些小區(qū)之

間的干擾稱為同頻干擾。

（2）鄰頻干擾

所謂鄰頻干擾是指來自使用信號頻率的相鄰頻率的信號

干擾。鄰頻干擾是由于接收濾波器不理想，便得相鄰頻率的

信號泄露到傳輸帶寬內(nèi)而引起的。

5.功率控制減少干擾

在實(shí)際的蜂窩無線電和個(gè)人通信系統(tǒng)中，每個(gè)用戶所發(fā)

射的功率一直在當(dāng)前服務(wù)基站的控制之Ko這是為了保證每

個(gè)用戶所發(fā)射的功率都是所需的最小功率，以保持反向信道

鏈路的良好質(zhì)量。功率控制不僅有利于延長用戶設(shè)備的電池

壽命，而且可以顯著減少系統(tǒng)中反向信道的信干比（S/I）。

功率控制對于CDMA移動通信系統(tǒng)來說尤為重要。

11.3認(rèn)知第五代移動通信技術(shù)（5G）

移動通信在飛速發(fā)展，而第五代移動通信技術(shù)（5th

generationmobilenetworks或5thgenerationwireless

systems,簡稱5G）作為最新一代蜂窩移動通信技術(shù)，在笫

四代移動通信技術(shù)的基礎(chǔ)上做出了革命性的改變?！?G改變

生活，5G改變社會”。5G的性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)退率、減少

延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連

接。隨著對5G應(yīng)用的深入，一個(gè)全移動和全連接的數(shù)字化

社會正在到來。

11.3.1什么是5G

5G作為一種新型移動通信網(wǎng)絡(luò)，不僅要解決人與人通

信，為用戶提供增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、超高清（3D）視頻等更

加身臨其境的極致業(yè)務(wù)體驗(yàn)，更要解決人與物、物與物通信

問題，滿足移動醫(yī)療、車聯(lián)網(wǎng)、智能家居、工業(yè)控制、環(huán)境

監(jiān)測等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。

2015年10月26日至30日，在瑞士日內(nèi)瓦召開的2015無

線電通信全會上，國際電信聯(lián)盟無線電通信部門(ITU-R)正

式批準(zhǔn)了3項(xiàng)有利于推進(jìn)未來5G研究進(jìn)程的決議.并正式確

定了5G的法定名稱是“IMT-2020”。

2016年6月27口，3Gpp在3Gpp技術(shù)規(guī)范組(Technical

SpecificationsGroups,TSG)第72次全體會議上就5G標(biāo)準(zhǔn)

的首個(gè)版本一一R15的詳細(xì)工作計(jì)劃達(dá)成一致。

2017年12月21日，在國際電信標(biāo)準(zhǔn)組織3GP。RAN的第

78次全體會議上，5GNSA標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，這是全球第?個(gè)可商用

部署的5G標(biāo)準(zhǔn)。

2018年6月14日，3GPPTSG第80次全體會議批準(zhǔn)了5G

SA標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)。此次SA標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)，不僅使5GNR具備了獨(dú)

立部署的能力，還帶來了全新的端到端新架構(gòu)，賦能企業(yè)級

客戶和垂直行'他的智慧化發(fā)展，為運(yùn)營商和產(chǎn)'業(yè)合作伙伴帶

來了新的商業(yè)模式，開啟了一個(gè)全連接的新時(shí)代。關(guān)于5G協(xié)

議標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃路線如圖11T2所示。

5GResearch.Prototype,Trial75GStandard》Product》Deptoyfnwt

圖11-125G協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)劃路線

11.3.25G的基本特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)

為了滿足未來不同業(yè)務(wù)應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)能力的要求，ITU定義

了5G的八大能力目標(biāo)，分別為峰值速率達(dá)到10Gbit/s、用戶

體驗(yàn)速率達(dá)到100Mbit/s、頻譜效率是IMT-A的3倍、移動性達(dá)

到500km/h、空口時(shí)延達(dá)到1ms、連接數(shù)密度達(dá)到個(gè)設(shè)備

/km2,網(wǎng)絡(luò)功耗效率是IMT-A的100倍、區(qū)域流量能力達(dá)到

10Mbit/s?m2?

5G網(wǎng)絡(luò)相比于傳統(tǒng)的2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)，能夠提供更高

的速率、更低的時(shí)延及更大的連接數(shù)。那么它是如何實(shí)現(xiàn)的

呢？顯然，這與5G網(wǎng)絡(luò)采用的關(guān)鍵技術(shù)是分不開的。

5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代面臨三大挑戰(zhàn)，分別是超大速率、超大連接

、超低時(shí)延，故此5G網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)也分為三大類，分別是提

高速率、降低時(shí)延和提升覆蓋這三大類關(guān)鍵技術(shù)。

1.提高速率技術(shù)

(1)大規(guī)模天線技術(shù)

MassiveMIMO通過在基站側(cè)安裝大量天線陣子，實(shí)現(xiàn)不

同天線同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，通過空間復(fù)用技術(shù)在相同的時(shí)頻資源

上同時(shí)復(fù)用更多用戶，可以大幅度提高頻譜的效率，最終提

升小區(qū)峰值速率。

(2)高階調(diào)制技術(shù)

3Gpp在Released階段提出了256正交幅度調(diào)制(

QuadratureAmplitudeModulation,QAM)技術(shù)，相比于之前

的64QAM調(diào)制技術(shù)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送的信息量比64QAM調(diào)

制技術(shù)提高了三分之一，從而實(shí)現(xiàn)提高空口速率的目的。

(3)改進(jìn)型正交頻分復(fù)用技術(shù)

基于子帶濾波的正交頻分復(fù)用(FHteredOrthogonal

FrequencyDivisionMultiplexing,F-OFDM)技術(shù)通過優(yōu)化濾

波器、數(shù)字預(yù)失真(DigitalPre-Distortion,DPD),射頻等

通道處理，有效地提高系統(tǒng)帶寬的頻譜利用率及峰值速率。

2降.低時(shí)延技術(shù)

(1)時(shí)隙調(diào)度技術(shù)

LTE系統(tǒng)中采用的是子幀級調(diào)度，每個(gè)調(diào)度周期為1ms

o在5G系統(tǒng)中，每個(gè)子幀的長度與LTE相同，都是1ms,每

個(gè)子幀又根據(jù)參數(shù)設(shè)定分為若干個(gè)時(shí)隙。為了降低調(diào)度時(shí)延

,5G系統(tǒng)的空口采用了時(shí)隙級調(diào)度，每個(gè)調(diào)度周期為單個(gè)時(shí)

隙，從而達(dá)到了降低空口時(shí)延的效果。

(2)免調(diào)度技術(shù)

由于調(diào)度存在環(huán)回時(shí)間(RoundTripTime,RTT),為了

降低這個(gè)時(shí)延，5G系統(tǒng)中針對時(shí)延敏感的業(yè)務(wù)提出了免調(diào)度

技術(shù)，免調(diào)度接入能免去整個(gè)接入流程，是實(shí)現(xiàn)超低時(shí)延接

入的一個(gè)重要方向。

(3)設(shè)備到設(shè)備技術(shù)

設(shè)備到設(shè)備(Device-to-Device,D2D)通信是一種在蜂

窩系統(tǒng)控制下，通過復(fù)用小區(qū)資源實(shí)現(xiàn)終端直接通信的新型

技術(shù)，它能夠增加蜂窩通信系統(tǒng)的頻譜效率，降低終端發(fā)射

功率，在一定程度上緩解無線通信系統(tǒng)頻譜資源匱乏的問題

O

3提.升覆蓋技術(shù)

(1)上下行解耦技術(shù)

5G上下行解耦定義了新的頻譜配對方式，使下行數(shù)據(jù)在

3.5GHz/4.9GHz等較高頻段上傳輸，上行數(shù)據(jù)在

1.8GHz/2.1GHz等較低頻段上傳輸，從而達(dá)到提升上行覆蓋

的效果。

(2)雙連接技術(shù)

為了在跨站場景下提供更高的業(yè)務(wù)速率，提升終端用戶

體驗(yàn)，3Gpp在R12階段提出了雙連接(Dual

Connectivity,DC)特性，支持在兩個(gè)基站間通過分流傳輸，

從而達(dá)到了提升上行覆蓋的效果。

113.35G的應(yīng)用場景

5G有三大類應(yīng)用場景，分別是：增強(qiáng)移動寬帶(

enhancedMobileBroadband,eMBB)、超高“J靠低時(shí)延通

信(ultraReliableandLowLatencyCommunication,

uRLLC)>海量機(jī)器類通信(massiveMachineTypeof

Communication,mMTC)。具體包括：Gbps移向?qū)拵?shù)據(jù)

接入、智慧家庭、智能建筑、語音通話、智慧城市、三維立

體視頻、超高清晰度視頻、云工作、云娛樂、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、行

業(yè)自動化、緊急任務(wù)應(yīng)用、自動駕駛汽車等。

eMBB最直觀的表現(xiàn)就是網(wǎng)速的翻倍提升，超高的傳輸

數(shù)據(jù)速率。在5G下，我們可以輕松看在線2K/4K視頻和

AR/VR,峰值速度可以達(dá)到10Gbps。

uRLLC,其對時(shí)延的要求很高，主往要達(dá)到1ms級別。

它應(yīng)用在車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、遠(yuǎn)程醫(yī)療等特殊行業(yè)。

mMTC依靠5G強(qiáng)大的連接能力，促進(jìn)垂直行業(yè)融合。萬

物互聯(lián)卜，我們依靠身邊的各類傳感器和終端能構(gòu)建一個(gè)智

能化的生活。在這個(gè)場景下，數(shù)據(jù)的速率較低而且時(shí)延要求

也不高，布局的終端成本會更加低，同時(shí)要求有長續(xù)航和可

靠性。

教學(xué)

教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖

環(huán)節(jié)

1.講授教學(xué)

的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和部署特點(diǎn)教師活動

環(huán)節(jié)11.3.45G法,通過講

第五代移動通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分為無線接入網(wǎng)、承載網(wǎng)1.講授5G解網(wǎng)絡(luò)

四5G

和核心網(wǎng)三部分，如圖11-13所示。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)架構(gòu)和部署

j無線接入網(wǎng)XCRAMH核心網(wǎng)R灼2區(qū)EtralDC和部署特特點(diǎn)，5G

5G網(wǎng)

<O點(diǎn)，5G網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)流

Ffont」：：11P則l…MO皿W”*AM>M/toT/OW/

絡(luò)架B絡(luò)建設(shè)流

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AIsrid-H心"程。掌握5G網(wǎng)

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J承我網(wǎng)：絡(luò)架構(gòu)和部

部署：CSG*；|AM；RSG?WPC

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和i|、0V一^_21.認(rèn)真聽設(shè)流程。

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網(wǎng)絡(luò)圖11-135G通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)授內(nèi)容。

建設(shè)2.積極思

考，回答

流程1.無線接入網(wǎng)

問題。

（30分在無線接入網(wǎng)環(huán)節(jié)