《通信概论》教案

教案首页授课班级授课形式讲授授课日期课时数4授课章节/实训项目名称项目一移动通信认知任务1移动通信技术演进教学目标(知识/能力/素质目标）知识目标掌握移动通信的五个发展阶段。掌握移动通信的五个发展阶段的特点。能力目标能深入理解移动通信技术的发展过程。能深入理解第五代移动通信技术的特点和应用。素质目标培养学生专业技术素养，培养学生的社会责任感，提高学生的政治素养。教学重点移动通信的五个发展阶段技术特点。教学难点教学内容更新补充华为Mate50背后的故事：卫星消息研发团队平均年龄不到30岁。使用教学仪器课外作业课后习题师生探讨预测移动通信未来发展趋势任课教师签名:教学设计/实验实训项目实施方案[本次课在本课程中的作用]课程导入，通信技术总览。[教学方法]案例法，讲授法。[教学内容与安排]导引:移动通信系统的发展阶段萌芽—古时的移动通信技术“烽火戏诸侯”故事讲解，引入烽火、击鼓和鸣金是古代重要的通信手段。有组织的传递信息系统介绍，驿站讲解。飞鸽传书介绍，利用鸟类提高送信的速度。1.1.2曙光—第一代移动通信技术一、1981年诞生了第一代蜂窝移动通信系统,采用模拟调频技术实现。二、1G主要系统为高级电话系统（AdvancedMobilePhoneSystem，AMPS），另外还有北欧移动电话（NordicMobileTelephony，NMT）及TACS，而国内在80年代初期移动通信产业还属于一片空白，直到1987年的广东第六届全运会上蜂窝移动通信系统正式启动。三、1G时期，我国的移动电话公众网由美国摩托罗拉移动通信系统和瑞典爱立信移动通信系统构成。经过划分，摩托罗拉设备使用A频段，称之为A系统；爱立信设备使用B频段，称之为B系统。移动通信的A、B两个系统即是人们常说的A网和B网。由于各国采用不同的制式、不同的频带和信道带宽，用户的漫游很不方便，使得第一代移动通信系统只是一个区域性的移动通信系统，模拟蜂窝移动通信系统暴露很多问题，诸如频谱效率低，业务种类单一和呼叫中断率高，通信设备笨重等。1.1.3发展—第二代移动通信技术一、与1G相比，2G提供了更高的网络容量，改善了话音质量和保密性，并为用户提供无缝的国际漫游。具有保密性强、频谱利用率高、能提供丰富的业务、标准化程度高等特点。二、1991年欧洲开通了第一个GSM系统，1992年欧洲标准化委员会统一推出的标准，它采用数字通信技术、统一的网络标准，使通信质量得以保证。三、GSM系统主要由移动台（MS）、移动网子系统（NSS）、基站子系统（BSS）和操作支持子系统（OSS）四部分组成。四、GSM系统有几项重要特点：防盗拷能力佳、网络容量大、手机号码资源丰富、通话清晰、稳定性强不易受干扰、信息灵敏、通话死角少、手机耗电量低、机卡分离。五、随着用户规模和网络规模的不断扩大，频率资源己接近枯竭，语音质量不能达到用户满意的标准，数据通信速率太低，无法在真正意义上满足移动多媒体业务的需求。1.1.4过渡—第三代移动通信技术一、第三代移动通信系统(3G)的概念最早于1985年由国际电信联盟（InternationalTelecommunicationUnion，ITU）提出，是首个以“全球标准”为目标的移动通信系统。形成了第三代合作伙伴计划,也就是3GPP,最后由ITU国际电信联盟颁布了TD-SCDMA、WCDMA和CDMA2000三大技术标准。二、3G系统以宽带CDMA技术为主，并能同时提供话音和数据业务的移动通信系统。三、WCDMA主要起源于欧洲和日本的早期第三代无线研究活动，GSM的巨大成功对第三代系统在欧洲的标准化产生重大影响。CDMA2000也称为CDMAMulti-Carrier，由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。TD-SCDMA是英文TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess（时分同步码分多址）的简称，中国提出的第三代移动通信标准(简称3G)，也是ITU批准的三个3G标准中的一个，以我国知识产权为主的、被国际上广泛接受和认可的无线通信国际标准。1.1.5现在—第四代移动通信技术一、4G

LTE系统一开始就是为分组数据业务而产生,并且4G系统早期并不支持语音,后期发展了VoLTE,才解决4G语音通信问题。有FDD-LTE和TD-LTE两种制式标准。二、第四代移动通信系统可称为广带(Broadband)接入和分布网络，具有非对称的超过2Mb/s的数据传输能力，数据率超过UMTS，是支持高速数据率（2～20Mb/s）连接的理想模式，上网速度从2Mb/s提高到100Mb/s，具有不同速率间的自动切换能力。三、第四代移动电话不仅音质清晰，而且能进行高清晰度的图像传输，可以在任何地址宽带接入互联网，包含卫星通信，能提供信息通信之外的定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。1.1.6未来—第五代移动通信技术一、第五代移动通信技术（5thGenerationMobileCommunicationTechnology简称5G）是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代宽带移动通信技术，是实现人机物互联的网络基础设施。二、2019年6月6日,中国移动、中国联通、中国电信、中国广电获得了5G商用牌照,标志着我国进入5G商用部署阶段,5G组网主要采用NSA和SA两种组网方式。三、5G移动通信系统的3大应用思政案例：华为Mate50系列还首发北斗卫星消息功能，华为透露，华为卫星消息研发团队平均年龄不到30岁，参与研发的首款支持北斗卫星消息的智能手机华为Mate50系列，突破地面网络限制，开启大众卫星通信新时代。华为常务董事、终端BGCEO余承东在接受采访时还表示，因为我们很多技术走在整个产业的前列，所以别人想超越我们很难，要超越他们的往往只有我们自己。余承东强调，这不断地去创新、不断地突破，但也让消费者受益了，消费者能买到更好的产品，带动了整个产业的进步。注：授课形式可以是讲授、讲练结合、情景教学、现场教学、实验、实训等。教案首页授课班级授课形式讲授授课日期课时数2授课章节/实训项目名称任务2信号的基础知识教学目标(知识/能力/素质目标）知识目标掌握信号和系统的概念，了解常见信号。了解模拟信号和数字信号的区别。了解时域信号和频域信号的区别。掌握模拟信号如何变成数字信号。了解奈奎斯特采样定理。能力目标了解常见的信号和系统，能成对的辨析信号的特。通过对手机信号的了解，掌握无线信号的相关特性。深入理解模拟信号变成数字信号的步骤。素质目标培养学生的社会责任感，提高学生的政治理论素养。教学重点信号和系统的概念，模拟信号到数字信号的转变过程。教学难点奈奎斯特采样定理。教学内容更新补充信息化为中华民族带来了千载难逢的机遇使用教学仪器课外作业课后习题师生探讨数字信号的缺点。任课教师签名:教学设计/实验实训项目实施方案[本次课在本课程中的作用]课程导入，通信技术基础。[教学方法]案例法，讲授法。[教学内容与安排]1.2.1信号的概念一、概念：信号是运载消息的工具，是消息的载体。从广义上讲，它包含光信号、声信号和电信号等。二、系统的概念系统指不同学科所研究的对象，一个系统，有输入信号，也有输出信号，输入和输出之间满足一定的对应关系。三、手机信号手机信号是指移动通信中常用的无线信号，手机信号经由基站发射出来，基站是一个总称，它包括机房和天线两部分。手机信号是电磁波，在基站与手机之间传输。专业上叫载波，将语音信号，转变成有利于在空气中传播的电磁波信号。1.2.2信号的时域概念时域是描述数学函数或物理信号对时间的关系。模拟信号模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。是指用连续变化的物理量所表达的信息。数字信号数字信号指自变量是离散的、因变量也是离散的信号，这种信号的自变量用整数表示，因变量用有限数字中的一个数字来表示。数字信号特点：1.抗干扰能力强、无噪声积累。2.便于加密处理3.便于存储、处理和交换4.设备便于集成化、微型5.便于构成综合数字网和综合业务数字网三、周期信号和非周期信号周期信号：每隔一定时间T（成为周期）重复变化，周而复始且无始无终的信号。非周期信号：时间上不具有周而复始的特性，即无周期性。1.2.3信号的频域概念频域是描述信号在频率方面特性时用到的一种坐标系。自变量是频率，即横轴是频率，纵轴是该频率信号的幅度，也就是通常说的频谱图。谱图描述了信号的频率结构及频率与该频率信号幅度的关系。信号分类：a.时域信号VS频域信号b.连续信号VS离散信号c.模拟信号VS数字信号d.周期信号VS非周期信号e,基带信号VS频带信号f.确定信号VS随机信号1.2.4模拟信号如何转变为数字信号三步：采样、量化、编码。一、采样模拟信号数字化的第一步是在时间上对信号进行离散化处理，即将时间上连续的信号处理成时间上离散的信号，这一过程称之为抽样。抽样后的信号时间上变成离散的，但仍然是模拟信号。奈奎斯特定理：如果一个信号是带限的（它的傅里叶变换在某一有限频带范围以外均为零），如果采样的样本足够密的话（采样频率大于信号带宽的两倍），那么就可以无失真地还原信号。二、量化量化就是把信号在幅度域上连续的样值序列用近似的办法将其变换成幅度离散的样值序列。三、编码编码分为信源编码和信道编码，编码是模拟信号转变为数字信号的最后一步。思政案例：信息化为中华民族带来了千载难逢的机遇信息技术发展快、渗透性强、影响面广。当前，信息技术与生物技术、新能源技术、新材料技术等的交叉融合正在引发新一轮科技革命和产业变革，将给经济社会发展带来深刻影响。近年来，信息化在我国发展中的战略性、基础性和先导性作用日益突出，我国信息化发展正形成自己的优势，面临难得机遇。以高速互联、泛在移动、天地一体、智能便捷、综合集成为特征的新一代信息基础设施正在加速形成并不断完善，为我国信息化进一步发展打下了坚实基础。得益于移动通信技术、网络带宽等方面的快速发展，我国数字经济异军突起。信息技术与产业融合发展，与各行各业的创新活动日益紧密结合，而且不断从网络空间向实体空间扩展，驱动新业态层出不穷、传统业态升级换代。信息化很重要，但是为什么说为中华民族带来了千载难逢的机遇？回顾历史，此前的一个半世纪里，中国错过了太多机遇。第一次工业革命，蒸汽机的白烟弥漫欧美时，正是闭关锁国的乾嘉年间，马戛尔尼无法叩开的国门，最终被坚船利炮轰开，清王朝无可避免地走向没落。第二次工业革命，内燃机和电气化的浪潮袭来，1/3个世纪的洋务运动照样拯救不了中国，一次次外辱入侵中，我们同历史机遇擦肩而过，留下人类史上一段跨越百年的伤痛。如果说1956年、1978年两次“向科学进军”，是新中国奋力自强的补课，那么直到20世纪末信息技术革命将“第三次浪潮”推向顶峰，我们才算是真正赶上天时、地利、人和的局面。党的十八大以来，党中央把信息化当做我国抢占新一轮发展制高点、构筑国际竞争新优势的契机，对信息化提出的重大理论和实践问题作出了科学回答，不仅走出一条中国特色治网之道，而且提出一系列新思想新观点新论断，形成了网络强国战略思想。党的二十大也提出，并贯彻新发展理念，着力推进高质量发展，在信息等基础设施建设取得重大成就，加快推进科技自立自强。在学习移动通信网络概论等内容时，主要是通过引导同学们观察当前以5G、人工智能、虚拟现实全面融入生产生活的现状，以互联网为代表的信息技术的迅速普及，正在重塑和重构原有的社会存在方式，包括社会制度。充分认识到当前高度信息化对提高生产效率、方便人民生活等各方面的重要意义，提高学习的主动性，增强使命感。注：授课形式可以是讲授、讲练结合、情景教学、现场教学、实验、实训等。教案首页授课班级授课形式讲授授课日期课时数2授课章节/实训项目名称任务3多址技术教学目标(知识/能力/素质目标）知识目标了解采用多址技术和复用技术的原因。了解采用蜂窝技术的原因。能力目标通过多址和复用技术的了解，能辨析多址技术与复用技术。能够清楚了了解蜂窝移动通信技术的好处和特点。素质目标培养学生的政治素质，培养学生爱国主义精神。教学重点多址技术和复用技术。教学难点正交频分多址。教学内容更新补充杨长风总设计师讲述北斗幕后故事。使用教学仪器课外作业课后习题师生探讨多址技术是否还有新的方式出现？任课教师签名:教学设计/实验实训项目实施方案[本次课在本课程中的作用]通信基础知识导引[教学方法]案例法、讲授法[教学内容与安排]1.3.1多址与复用的纠结一、多址技术：多址技术是指把处于不同地点的多个用户接入一个公共传输媒质，实现各用户之间通信的技术。分类：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）、空分多址（SDMA）、正交频分多址（OFDMA）等。二、复用技术：复用技术是指一种在传输路径上综合多路信道，然后恢复原机制或解除终端各信道复用技术的过程。分类：频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、码分复用（CDM）、空分复用（SDM）。三、多址与复用的关系：多址技术是要根据不同的“址”来区分用户；复用是要给用户一个很好的利用资源的方式。一句话“复用针对资源，多址针对用户”。四、空分复用与蜂窝：频率复用，为能够使有限的频率资源可以在一定的范围内被重复使用。小区分裂，当容量不够的时候，可以减小蜂窝的范围，划分出更多的蜂窝，进一步提高频率的利用效率。蜂窝的好处：增加用户、降低发射机功率、避免同频干扰。1.3.2珍贵的频率空中接口：指用户终端和无线接入网络之间的接口，它是任何一种移动通信系统的关键模块之一，也是其“移动性”的集中体现。二、波长与频率关系：在无线通信系统中，波长与频率的关系是它们之间成反比的：频率越低，波长越长，绕射能力越强，穿透能力越差，信号损失衰减越小，传输距离越远。如广播电视，短波电台。频率越高，波长越短，绕射能力越弱，穿透能力越强，信号损失衰减越大，传输距离越近。1.3.3FDMA—频分多址不同的终端占用不同频率的信道进行通信。因为各个用户使用着不同频率的信道，所以相互没有干扰。1.3.4TDMA—时分多址若干个终端共同使用一个信道。但是占用的时间不同，所以相互之间不会干扰。1.3.5CDMA—码分多址 多个终端共同使用一个信道。但是每个终端都被分配有一个独特的“码序列”，与所有别的“码序列”都不相同，所以各个用户相互之间也没有干扰。1.3.6SDMA—空分多址利用空间分割来构成不同信道的技术。举例来说，在一个基站上使用多个天线，各个天线的波束分别射向天线覆盖的不同区域。这样，不同区域的终端即使在同一时间使用相同的频率进行通信，也不会彼此形成干扰。1.3.7OFDMA—正交频分多址将传输带宽划分成正交的互不重叠的一系列子载波集，将不同的子载波集分配给不同的子载波集分配给不同的用户实现多址。因为子载波相互正交,所以小区内用户之间没有干扰。思政案例：杨长风总设计师讲述北斗幕后故事11月12日，央视《面对面》栏目播出了北斗卫星导航系统总设计师杨长风讲述北斗系统建设幕后故事的节目。让我们跟随杨长风总设计师的讲述，看看北斗系统建设经历的那些不平凡的过往。11月5日19时45分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射两颗北斗三号全球组网卫星。这是北斗三号卫星的首次发射，标志着中国北斗卫星导航系统步入全球组网新时代。杨长风总设计师这么评价此次发射，“这次发射很顺利，实现了既定目标，精度特别高，如果比喻成打靶的话，这次不仅仅是十环，而是十点几环！”采访中，杨长风总设计师讲述了北斗系统建设过程中，遇到的重重困难。突破封锁，自主研制原子钟“无论从国家，还是北斗战线的全体人员达成了一个共识，核心关键技术必须自己把它突破，不能受制于人，所以从那以后，我们好多的关键技术都是靠自己干出来的。当时，我们北斗人说了这样一句话，六七十年代我们自己做了原子弹，我们北斗人一定要有我们自己的原子钟！”“我们成立了三支研制队伍，这三支队伍你追我赶，最后这三支队伍干出来的东西都上天应用了，而且应用的效果比国外引进的效果还好。后来经过我们的攻关队伍长期不懈地努力，我们的技术水平实现了一种跨越，现在原子钟已经达到E-13、E-14、E-15的水平了。”背水一战，抢占“太空国土”“一说起这事，我是非常动情的，当时在国际电联申请这个频率的时候，有这样一个规则：申请了频率以后，必须要在7年的有效期内发射卫星并成功收到信号，才算是真正占有这块‘太空国土’。”“2007年4月，卫星伴随着运载上了发射塔架，我们在进行第三次总检查时，发现我们的卫星应答机异常。应答机是什么东西，相当于地上接收机和天上卫星信号要进行互联，有了应答机，天上的卫星信号和地下接收机才能够联通。而用来修复应答机的时间只剩下了三天。”“2007年4月14日卫星发射升空，到了18日我们第一组卫星信号发下来的时候，当时操场上摆了一个桌子，摆了十几个接收机，同时接到这个信号的时候，整个操场的人都欢呼跳跃，我们收到了这个信号，这意味着我们的频率资源拿到了，我们的合法地位拿到了，也意味着我们北斗今后持续发展的道路开通了，当时非常高兴，无意识地就热泪盈眶了。”争分夺秒，科学决策？2011年7月27日，第九颗北斗导航卫星发射前，乌云密布，天降雷雨。而北斗系统必须要“零窗口”发射。“零窗口的意思就是必须在决定的这个窗口时间内发射卫星。就是只有这个时间发射，你要具备这种能力。提前错后的话，我们卫星的姿态控制调整，就要浪费很多的燃料。当时预警的这个窗口，但是到了晚上以后就是临发射的时候，实际上雷电雨比白天还大，所以这就是要准确地计算发射的窗口。我们的空间通道上在一段时间没有雷电，经过科学决策，我们决定发射。发射完后，又有一个雷击来了。当时，卫星已经发射上去100多秒，已经到太空上面了，不会受到雷击影响。你想想看在那个20多分钟里，如果没有这个窗口，卫星就发射不上去了，所以这些东西都是一种风险，也是一种担当。”造福人类，服务全球“这个星间链路相当于什么呢，就相当于星和星之间要形成一种互通互联。我们今后30多颗卫星，星星相连，每个星和每个星互联互通，就形成了天上的一个大网，这就是我们星间链路的概念。现在有了星间链路以后，它的测量精度和控制精度都可以得到大幅提升，这也是我们北斗三号系统的一个亮点。”“交通部使用了我们北斗系统以后，全国有一个交通监管系统，对危险品运输车、旅游客车或者长途客车实时监控，目前已达到480多万辆。据统计，事故率跟原来的同期相比减少50%，人员的伤亡率也减少50%，所以它对整个国民经济和社会发展来说，产生的效益是不可估量的。比方说水利，北斗进行大坝位置飘移的测量，原来没采取这种手段的时候，花费挺大，精度也不高，现在用了北斗系统以后，只要有毫米级的误差，它都可以测出来，测完以后，如果你大坝的漂移量大，它就可以预警，告诉这个地方的预警的范围达到什么程度，人们就要提醒你。”“首先是要实现党和国家交给我的两大目标，一个是要实现世界一流的这样一个全球组网系统，第二个要实现四千亿元产值的这样一个应用产业链。当然作为最大的目标，是让北斗系统能够造福人类、服务全球。”注：授课形式可以是讲授、讲练结合、情景教学、现场教学、实验、实训等。教案首页授课班级授课形式讲授授课日期课时数2授课章节/实训项目名称任务4调制与解调任务5编码教学目标(知识/能力/素质目标）知识目标掌握基带信号和频带信号的区别。掌握调制与解调的意义，了解信号的三种调制方式。了解载波的含义。掌握信源编码和信道编码的概念和区别。能力目标深入理解调制与解调的目的。深入理解调整与解调，能辨析不同的调制方式。通过对编码的了解，掌握信源编码和信道编码的特点。素质目标培养学生专业技术素养，培养学生的社会责任感，提高学生的政治素养。教学重点调制与解调意义和技术实现。教学难点幅度幅移键控(ASK)、频率频移键控(FSK)和相位相移键控(PSK)的理解。教学内容更新补充使用教学仪器课外作业课后习题师生探讨调制和解调是否可以被其他技术取代？任课教师签名:教学设计/实验实训项目实施方案[本次课在本课程中的作用]基础知识导引[教学方法]案例法、讲授法[教学内容与安排]1.4.1调制基带信号：信源发出的没有经过调制的原始电信号。频带信号：也称带通信号，基带信号变换成其频带适合在信道中传输的信号。一、调制将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制信号(已调信号或频带信号)；简而言之，将基带信号转变为频带信号；实现频谱的搬移。二、为何进行调制？（1）和信道匹配：由于无线信道（如图1-4-1所示）为大气层，致使音频信号传输急剧衰减（2）与天线尺寸匹配：电磁信号的¼波长（3）频分复用：一路语音64KHz三、调什么？幅度、频率、相位1.4.2载波载波是用来“携带”消息的信号，载波或者载频（载波频率）是一个物理概念，其实就是一个特定频率的无线电波，单位Hz，一般为正弦波。在无线通信技术上我们使用载波传递信息，将数字信号调制到一个高频载波上然后再在空中发射和接收。使用载波是为了便于通信。1.4.3数字调制方式字信号传输时有三种基本的调制方式：幅度幅移键控(ASK)、频率频移键控(FSK)和相位相移键控(PSK)。一、幅移键控ASK振幅值为0的载波来表示比特“0”振幅值恒定的载波来表示比特“1”二、频移键控FSK用载波频率附近的两个不同的频率来表示两个二进制值。三、相移键控PSKBPSK用两个相差180度的相位来表示两个二进制数。1.4.4解调一、解调解调是在接收端将收到的数字频带信号还原成数字基带信号，通俗的讲解调是从携带消息的已调信号中恢复消息的过程。解调是调制的逆过程。调制方式不同，解调方法也不一样。与调制的分类相对应，解调可分为正弦波解调（有时也称为连续波解调）和脉冲波解调。二、解调的方式解调的方式分正弦波幅度解调、正弦波角度解调和共振解调技术三种。三、应用调制解调器是一种计算机硬件，它能把计算机的数字信号翻译成可沿普通电话线传送的脉冲信号，而这些脉冲信号又可被线路另一端的另一个调制解调器接收，并译成计算机可懂的语言。这一简单过程完成了两台计算机间的通信。1.5.1信源编码针对信源输出符号序列的统计特性来寻找某种方法，把信源输出符号序列变换为最短的码字序列，使后者的各码元所载荷的平均信息量最大，同时又能保证无失真地恢复原来的符号序列。1.5.2信道编码信道编码可以提高传输的可靠性。目的是提高系统的抗干扰能力，比如纠错码、卷积码。将信源产生的消息变换为数字序列的过程。从功能上分为3类：仅具有发现差错功能的检错码，如循环冗余校验码、自动请求重传ARQ等；具有自动纠正差错功能的纠错码，如Turbo码；既能检错又能纠错功能的信道编码，最典型的是混合ARQ。注：授课形式可以是讲授、讲练结合、情景教学、现场教学、实验、实训等。教案首页授课班级授课形式讲授授课日期课时数2授课章节/实训项目名称项目二2G技术任务12G网络建设教学目标(知识/能力/素质目标）知识目标熟悉GSM移动通信系统的特点与基本结构。掌握组成网络架构的基本模块。掌握网络架构各组成模块的名称及基本功能。掌握网络架构中各功能单元实体之间的接口类型及其作用。能力目标能深入理解GSM系统的网络架构并熟练绘制出网络结构图。能深入理解GSM网络架构中各组成模块的名称及基本功能并会应用。素质目标培养学生的国际视野，提高学生的国际素养。教学重点GSM移动通信系统网络架构的基本模块和功能。教学难点移动交换中心功能理解。教学内容更新补充鸿蒙研发故事。使用教学仪器课外作业课后习题师生探讨GSM移动通信系统被淘汰的原因。任课教师签名:教学设计/实验实训项目实施方案[本次课在本课程中的作用]基础知识导引[教学方法]案例法、讲授法[教学内容与安排]2.1.1全网架构GSM系统的出现GSM的全称是GlobalSystemforMobilecommunications。，欧洲各国共同制定了统一的GSM移动通信标准，GSM系统在欧洲的全面采用，使GSM移动用户可以在各国之间漫游。GSM系统主要特点GSM系统各子系统之间或各子系统与各种公用通信网之间都明确和详细定义了标准化接口规范，保证任何厂商提供的GSM系统或子系统能互连。GSM系统能提供穿过国际边界的自动漫游功能，对于全部GSM移动用户都可进入GSM系统而与国别无关。GSM系统除了可以开放话音业务还可以开放各种承载业务,补充业务和与ISDN相关的业务。GSM系统具有加密和鉴权功能能确保用户保密和网络安全。GSM系统抗干扰能力强,覆盖区域内的通信质量高。三、GSM网络构成和结构概述GSM标准定义的一个完整的数字蜂窝移动通信系统，主要由网络子系统（NetworkSubsystem，NSS）、无线基站子系统（BaseStationSubsystem，BSS）、操作维护子系统（OperationSubsystem，OSS）和移动台（MobileStation，MS）四大子系统组成。BSS在GSM网络中起着重要的作用，直接影响着GSM网络的通信质量。2.1.2设备及功能说明一、移动台移动台（Mobile

Station，MS）是用户端终止无线信道的设备，即指配有SIM卡的终端设备，可分为车载型、便携型和手持型3种，由移动终端（MobileEquipment，ME）和用户识别卡（SubscriberIdentityModule，SIM）。二、基站系统基站子系统(BSS)是移动通信系统中与无线蜂窝网络关系最直接的基本组成部分，在整个移动网络中基站主要起中继作用。基站系统（BSS）提供移动台与移动交换中心（MSC）之间的链路，是在一定的无线覆盖区中由MSC控制、与MS进行通信的系统设备，主要负责完成无线收发和无线资源管理等功能。1.基站控制器基站控制器（Base

Station

Controller，BSC）是基站收发信台和移动交换中心之间的连接点，为基站收发信台和操作维护中心之间交换信息提供接口。BSC主要由下列部分构成：朝向与MSC相接的A接口或与码变换器相接的Ater接口的数字中继控制部分。朝向与BTS相接的Abis接口或BS接口的BTS控制部分。公共处理部分，包括与操作维护中心相接的接口控制交换部分。2.基站收发信台基站收发信台（BaseTransceiverStation，BTS）包含有射频部件，这些射频部件为特定小区提供空中接口，可支持一个或多个小区；提供和移动台（MS）的空中接口链路，能够对移动台和基站进行功率控制。BTS主要分为基带单元、载频单元、控制单元三大部分。3.变码器变码器（Transcoder，XCDR）将来自移动交换中心MSC的语音或数据输出（64kbpsPCM）转换成GSM规程所规定的格式（16kbps），以便更有效地通过空中接口在BSS和移动台之间进行传输（即将64kbps压缩成16kbps）；反之，可以解压缩。三、网络子系统NSS网络子系统（NSS）主要包括移动交换中心和相关的数据库。主要完成交换功能、用户数据与移动性管理以及安全性管理所需的数据库功能等。网络子系统包含的功能实体主要由移动业务交换中心（MSC）、访问位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、设备识别寄存器（EIR）以及鉴权中心（AUC）等功能实体构成。1.移动交换中心MSC（MobileServicesSwitchingCentre）即移动业务交换中心，它是GSM系统的核心，完成最基本的交换功能，即完成移动用户和其他网络用户之间的通讯连接；完成移动用户的寻呼接入、信道分配、呼叫接续、话务量控制、计费以及基站管理等功能。它面向以下功能实体：BSS、HLT、AUC、EIR、OMC、PSTN、ISDN，从而把移动用户与固定网用户、移动用户与移动用户之间互相连接起来。2.归属位置寄存器HLR（HomeLocationRegister）是一种用来存储本地用户信息的数据库，是GMS系统的中央数据库，一个HLR能够控制若干个移动交换区域。3.访问位置寄存器VLR（VisitLocationRegister）是一种存储来访用户信息的数据库，可以看成是一个动态的数据库。一个VLR通常为一个MSC控制区服务。4.鉴权中心鉴权中心（AuthenticationCentre，AUC）的作用是可靠地识别用户的身份，只允许有权用户接入网络并获得服务。5.设备识别寄存器EIR（EquipmentIdentityRegister）是存储移动台设备参数的数据库，用于对移动台设备的鉴别和监视，并拒绝非法移动台入网。6.互通功能部件IWF（InterWorkingFunction）提供使GSM系统与当前可用的各种形式的公众和专用数据网络的连接。四、操作维护系统OSSOSS需完成许多任务包括移动用户管理,移动设备管理以及网路操作和维护移动用户管理可包括用户数据管理和呼叫计费。思政案例：一个关于普惠的故事做操作系统的难题，技术只是一重桎梏，最难的还有生态问题。实际上，这里面既有普惠的本质，又有开放包容，众行者远的心态。去年，华为就曾经说过，做生态不是拦路抢劫，而是让生态长久和持续地繁荣。只有玩家越来越多，盘子才会越做越大。鸿蒙从不独行，华为一直在做有利于全行业发展的事情。今年，华为再度强调，在鸿蒙世界里，没有篱笆，只有共同灌溉。对此，华为做了多方面的布局。以人文本，重视人才培养。据节点财经了解，截至目前，已有300多所高校、超过10万学生参与共筑鸿蒙生态，包括广东、江苏、福建在内的三个省份已经率先发布了HarmonyOS人才扶持政策，还联合生态伙伴发布了超过1000个人才岗位。走一条“众行者远”的路。今年，华为重磅推出鸿飞计划，预计三年投入百亿，聚焦技术、生态营销、商业共创等议题，涵盖鸿蒙原生应用、元服务、核心闭源库、服务商、工具等中枢机能或部件，携手“同路人”，一起探索“一切皆服务，万物可分享”的新趋势、新空间、新流量与新商机。也因此，众多小伙伴在鸿蒙的赋能下，狠狠地降本增效。以小家电领导品牌九阳为例，旗下产品免手洗豆浆机K2S在HarmonyOSConnect的助力下，通过“碰一碰”的极简连接和极简交互，以及各硬件打通联动，提升智能化水平，增强有效用户黏性，入驻华为商城后，销量超出预期，好评率达到97%。再如苏泊尔小C主厨料理机，得益于HarmonyOSConnect快速配网、极简交互、硬件互助等方式，塑造了更佳的消费者场景体验，在超4000元以上厨房料理机中出货量排名第一。降低开发门槛。针对鸿蒙生态应用开发，华为提出三大理念。一次开发，多端部署：节省企业的人力成本和时间成本，更快构建应用程序。比如APICloud底层引擎DeepEngine3.0、高性能JavaScript框架avm.js、开发工具Studio3.0可以让开发者同时进行APP、小程序、html5页面在内的多端开发。可分可合，自由流转：功能既能分开用卡片呈现，也能聚合为完整的应用，实现两种形态代码复用率高达90%，且可轻松调用设备组合中不同硬件的能力，升级全场景服务体验。统一生态，原生智能：HarmonyOS支持业界主流的跨平台开发框架，原生智能在大模型加持下，将AI能力集成到控件，开箱即用。比如“航旅纵横”，在开发鸿蒙版本时，较好地复用了之前的Weex移动开发框架，大大拔高了开发效率。数据显示，OpenHarmony位居Gitee指数第1名，已有5100名社区代码贡献者、51家共建单位，软硬件产品超过350款，产出代码超过1亿，并推出金融、教育、交通、能源、政务、安平、制造、卫生、广电、电信等14个特定行业发行版。稻盛和夫曾经说过，“唯有极致的利他，才是最好的利己”，显然，鸿蒙正躬身笃行，也源源不断地润泽着身后的“黑土地”。注：授课形式可以是讲授、讲练结合、情景教学、现场教学、实验、实训等。教案首页授课班级授课形式讲授授课日期课时数2授课章节/实训项目名称任务2技术革命-网络接口和协议教学目标(知识/能力/素质目标）知识目标掌握GSM网络架构中主要的三种接口类型及功能。掌握网络子系统的内部接口及各种接口的功能与实现。掌握不通接口之间的通信协议。能力目标能够理解GSM网络架构各功能实体之间的接口信息。能在实操中按照规定的接口标准进行各功能实体间的连接。能准确记住不同接口在不同层次间的协议。素质目标培养学生专业技术素养，培养学生的社会责任感，提高学生的政治素养。教学重点GSM网络架构中主要的三种接口类型及功能。教学难点GSM网络信令协议。教学内容更新补充我国是互联网大国，是互联网强国吗？使用教学仪器课外作业课后习题师生探讨GSM网络信令协议是否可以统一或简化？任课教师签名:教学设计/实验实训项目实施方案[本次课在本课程中的作用]课程主干[教学方法]案例法、讲授法[教学内容与安排]2.2.1GSM系统的主要接口GSM系统从MSC至MS有3大主要接口即A接口、Abis接口和Um接口。这3个接口标准使得电信运营部门能够把不同设备纳入同一个GSM数字通信网络中。一、A接口A接口定义为网络子系统（NSS）和基站子系统（BSS）之间的接口，从系统的实体来看，就是通过2Mbit/sPCM数字链路实现MSC和BSC之间的接口，其物理连接是通过采用标准的2.048MbpsPCM数字传输链路来实现的。此接口传递的信息包括移动台管理、基站管理、移动性管理以及接续管理等功能。二、Abis接口Abis接口表示基站子系统中BSC和BTS两个功能实体之间的通信接口。而BSC和BTS则组合成基站系统（BSS），成为全球通系统的接入网。BTS到BSC之间的连接称为“回程”（Backhaul），它是Abis接口的承载和互联，属于各个厂商内部的私有接口。三、Um接口Um接口（空中接口），定义为移动台（MS）与基站收发信台（BTS）之间的通信接口。它是GSM系统中最重要、最复杂的接口。通过该接口，MS完成与网络侧的通信，完成分组数据传送、移动性管理、会话管理、无线资源管理等多方面的功能。2.2.2GSM网络子系统的内部接口网络子系统的内部接口主要包括B接口、C接口、D接口、E接口、F接口以及G接口等。2.2.3GSM网络信令协议一、信令协议1.Um接口协议RR层指在无线电接口上的传输进行管理的规约，负责小区选择、小区重选和切换，并提供MS和BSC之间的稳定链路，BSS实现RR层的大部分功能。MM层是管理包括位置数据在内的用户数据库，还进行安全管理，负责鉴权操作。CM层主要负责呼叫控制管理以及SMS等。CM和MM子层并不在BSS中进行管理，其消息在BSS中透明传输。2.Abis接口协议Abis接口是BTS与BSC接口，它的物理层是PCM传输,链路层以ISDN的D信道接入协议(LinkAccessProceduresforD-Channel，LAPD)传送信息。3.A接口协议A接口是BSC与MSC之间的通信接口，它的物理层是2048kb/s的数字传输，其链路层基于No.7信令系统MTP2。二、链路层信令协议在GSM系统中不同的接口使用了不同的协议，单从链路层来讲，分别涉及到移动台和BTS之间的LAPDm，BTS和BSC之间的LAPD，以及七号信令系统中的MTP2协议。三、网络层信令协议1.BSS网络层无线接口从移动台的角度看来，消息的源点和宿点取决于应用协议，移动台可以编址不同的网络功能实体，每个实体具有唯一的地址对应关系，网络按地址要求把消息送到相应的设备。2.BSS网络层Abis接口Abis接口信令链路上的消息可以有许多可能的源点和宿点，从功能角度上看，我们可将BTS和BSC之间的报文与移动台和BSC以外的实体（包括移动台和BSC）的所有其它报文区分开，更进一步应将不同的移动台即不同的信道区分开。思政案例：我国是互联网大国，是互联网强国吗？截至2021年，我国网民规模达9.04亿，互联网普及率达64.5%，手机网民规模达8.97亿，网络购物用户规模达7.10亿，网络支付用户规模达7.68亿，网络视频（含短视频）用户规模达8.50亿，微信微博、扫一扫付款、外卖、网约车、网络直播方便了人们的日常生活，互联网应用一派欣欣向荣的景象，从规模上看，当前的中国，已是名副其实的网络大国。我们不禁要问，我国是网络强国吗？答案是否定的。从六方面检视，中国与网络强国仍有差距：基础设施方面，宽带网络与世界先进水平相比仍有一定差距，城乡数字鸿沟依然存在；产业实力上，CPU、操作系统等关键的核心技术上还不能完全自主可控；创新能力上，标准和专利与国际仍有差距；信息资源共享上，政府数据开放无法满足网民需求，数据利用相对落后；信息安全方面，网络安全防御能力需要继续加强，核心技术不能自己掌握；国际上，网络规则制定等方面，我们还缺少话语权。近年来美国多次制裁中兴、华为事件就是深刻的教训。同学们应清醒认识到我国网络发展还有很多短板甚至被人卡脖子的方面，避免盲目乐观自大，增强危机意识。网信建设必须从“芯”出发。网信关键设施的核心器件就是处理器芯片，发展自主可控的处理器芯片是实现网信安全的重要前提。当前我国网信关键设施中部分仍大量采用“舶来品”，未知漏洞、后门等安全问题始终是一枚“定时炸弹”。近年来国家大力支持处理器芯片的自主研发，相继涌现出诸如龙芯、飞腾、申威等国产化芯片，安全系数也越来越高。加快网信建设必须从“芯”出发，抓紧提升国产处理器性能，补足生态体系上的断层，逐步实现国产芯片和硬件设备的推广应用，确保网信基础设施的安全可靠。网信建设更要“软硬兼施”，着力提升国产网信关键设施整体的竞争实力。面对网上意识形态斗争尖锐复杂的形势，面对我国网络安全整体防护能力还不够强的现实，面对少数国家极力谋求网络空间军事霸权对我国国防安全带来的威胁，我们必须增强使命感，好好学习，自觉担当起用高超的网络技能保卫网络空间的责任。党的二十大也提出优化基础设施布局、结构、功能和系统集成，构建现代化基础设施体系。加快发展物联网，建设高效顺畅的流通体系，降低物流成本。加快发展数字经济，促进数字经济和实体经济深度融合，打造具有国际竞争力的数字产业集群。注：授课形式可以是讲授、讲练结合、情景教学、现场教学、实验、实训等。教案首页授课班级授课形式讲练结合授课日期课时数6授课章节/实训项目名称任务3牛刀小试-设备开局配置教学目标(知识/能力/素质目标）知识目标熟悉GSM仿真软件的基本组成。掌握GSM仿真软件的基本配置。掌握仿真软件的业务测试及排障方法与设置。能力目标能熟练操作GSM仿真软件，进行各种配置。能熟练应用GSM仿真软件进行业务测试及故障排除等操作。素质目标培养学生的创新能力和社会责任感，提高学生的创新精神。教学重点GSM仿真软件的基本设置操作。教学难点教学内容更新补充华为公司创建及华为人品格的故事。使用教学仪器课外作业课后习题师生探讨华为公司壮大的内在动力有哪些？任课教师签名:教学设计/实验实训项目实施方案[本次课在本课程中的作用]课程主干[教学方法]案例法、讲授法[教学内容与安排]2.3.1BSC设备配置一、BSC机架配置1.创建BSC机架2.创建BSC机架对话框二、机框及主要单板配置ZXG10iBSC系统中包括三种机框：控制框、资源框和分组交换框。以单机柜配置，Abis口采用E1、A口采用E1为例控制框及单板配置增加创建控制框，创建OMP单板，创建OMP单板，创建UIMC单板，创建CLKG单板，创建CHUB单板，创建CMP单板资源框及单板配置增加资源框可配置Abis接口单元、A接口单元、PCU单元、TC单元。创建资源框，创建UIMU单板，创建SPB单板（包括SPB、GIPB和LAPD），创建GUP单板（包括DRTB和BIPB）分组交换框及单板配置增加创建分组交换框，创建UIMC单板，创建PSN单板，创建GLI单板A接口配置创建信令子系统状态关系创建信令子系统状态关系2.创建本局信令点，创建本局信令点主节点3.创建邻接局创建七号PCM，创建信令链路组及信令链路数据创建路由创建信令路由,创建信令局向路由.2.3.2BTS设备配置一、基站配置在后台虚拟机房，我们一共可以看到3个BTS设备，分别是B8018、B8012、M8202。配置站点创建机架，创建公共框及单板，创建资源框及单板2.配置小区配置资源树窗口，配置收发信机。2.3.3同步及模拟通话一、数据同步完成了前面的配置后，配置好的数据需要通过同步从服务器上传到实际的设备中去。合法化检查整表同步增量同步模拟手机通话语音通话测试短信收发测试思政案例：1987年深圳市，以前是军人的任正非(67岁)以6人团队创业，早期销售电话互换机，随后仅用25年时间就已迫近世界首位宝座。4年前走开以工程师身份工作的人民解放军的任正非开始各处销售电话互换机和火灾报警器。城市已经被政府和外资成立的合资企业所占据,任正非拓展业务的地域全都是内地地域的乡村。可是，当时电话正在10亿人的巨大市场不停普及。从香港采买的互换机迅速被销售一空，依靠由此获取的收益，任正非自上世纪90年月起开始进行自主开发。2012年9月，在深圳在相当于42个东京巨蛋体育场大小地区内建筑群拔地而起。在平坦的草坪和玻璃幕墙大楼中车水马龙的职工好多都身穿牛仔裤和T恤，年纪在20多岁。这里是任正非用25年时间打造的“华为帝国”的大本营。华为人的奋斗史，是这些年青人创建的。他们在极其艰辛的物质环境中，远离亲朋的精神孤寂，冒着生命危险穿越于烽火洋溢的伊拉克、疟疾丛生的非洲，徒步行走在交通不通、只好靠人力托运的西藏墨脱，在日本的地震灾区的辐射超标地区不畏困难，开疆拓......你能够看到，哪里有客户的需要，哪里就有固守的华为人，这些静静付出的华为人为了保证当地的居民能够正常的用上通讯设施，不远万里，不畏困难，用坚韧的毅力在自己的岗位上用平庸的双手做出了不平庸的事情。以客户为中心的价值观让他们以服务者的态度去工作生活，实现客户需求的时候，让他们成就感和价值感提高，让他们热爱自己的工作，认可华为的价值观。和平年月的我们可能没法领会到在烽火洋溢的地域，这些华为人是怎么生计下来的，他们需要冒着侵袭、爆炸、绑架等等生命危险去在当地展开工作，而且拿下一个个上甘岭，和当地的客户成立起相信，在帮客户实现目标的同时实现自己的价值。有的人在异国异乡一呆就是10年，由于外派的国家多数生活条件比较艰辛，经常面对食品欠缺，大家都惺惺相惜，一同生活显得分外和蔼，在困难困苦中团结在一同开辟市场。有人对他们这些静静付出的人的评论是，我们肩负的责任很大，担当的角色也好多，好多时候我们所做的事情其实都是;普一般通的，无所谓出色，可是事情的结果却差别很大，由于我们的态度决定了我们的发展。既然选择了就要坚持，坚持自己的选择，华为是这么做的，华为人也是这么做的。人的一世应当这样度过:在他回顾旧事的时候，他不会由于虚度年光而怨恨，也不会由于无所作为而惭愧。向这些静静付出、固守在-线的华为人致敬。多年此后，当这些华为人想起自己这段人生经历时，会充满回想。有人讲，人生充满回忆就是幸福，是的，你们是幸福的人。年青人应当是这样的状态,一、年青就是要敢想、敢闯、敢干；二、脚扎实地，不停创新，连续奋斗，天生我材必实用；三、行进的路上不会铺满鲜花，人生攒满回想就是幸福；四、没有遍体鳞伤，哪来皮糙肉厚，英豪自古多劫难。 注：授课形式可以是讲授、讲练结合、情景教学、现场教学、实验、实训等。教案首页授课班级授课形式讲授授课日期课时数2授课章节/实训项目名称项目三3G技术任务13G网络建设教学目标(知识/能力/素质目标）知识目标掌握设计UMTS网络的基本原则。掌握UTRAN结构、协议模型、网络操作维护。掌握3G网络架构的演进及设备功能。能力目标能根据设计UMTS网络的基本原则进行网络设计规划。能连接3G网络设备。素质目标培养学生专业技术素养，培养学生的社会责任感，提高学生的政治素养。教学重点UTRAN结构、协议模型。教学难点UU接口和IU接口的协议栈结构。教学内容更新补充使用教学仪器课外作业课后习题师生探讨3G网络架构的演进有哪些较2G网络的进步？任课教师签名:教学设计/实验实训项目实施方案[本次课在本课程中的作用]课程主干[教学方法]案例法、讲授法[教学内容与安排]3.1.1全网架构IMT—2000功能模块划分的一个主要特点是：将依赖无线传输技术的功能与不依赖无线传输技术的功能分离开来，对网络的定义尽可能地独立于无线传输技术。IMT—2000的功能模块大体可以分为三大部分：核心网络、业务控制网络和接入网络。一、设计UMTS网络的基本原则1.无线接入网和核心网功能尽量分离2.在逻辑上将传输网和信令网分开。3.从标准的角度出发，UE和地面无线接入网UTRAN(UMTSTerrestrialRadioAccessNetwork)采用全新的协议，其设计基于WCDMA/TD-SCDMA无线技术；而核心网CN(CoreNetwork)采用GSM/GPRS第二代的定义。二、UTRANUTRAN的基本结构以及Iu、Iur和Iub等基本接口，UTRAN是3G网络中的无线接入网部分，UTRAN由一组RNS（RadioNetworkSubsystems）组成，通过Iu接口和核心网相连。UU接口和IU接口的协议栈结构被分为两个部分：1.用户平面：传输通过接入网的用户数据。2.控制平面：对无线接入承载及UE和网络之间的连接进行控制。通常一个用户和UTRAN联接时，只涉及到一个RNS，此时这个RNS称为SRNS（ServingRNS）；但是当无线接口技术采用WCDMA的情况下，由于软切换的出现，可能会发生一个UE和UTRAN的连接使用多个RNS资源的情况，这时就引入了DRNS（DriftRNS）的概念。组成UTRAN的主要网络元素：RNC（RadioNetworkController）无线网络控制器NodeB基站3.1.2设备及功能说明ZXTRRNC（V3.0）是中兴通讯根据3GPPR4版本协议研发的TD-SCDMA无线网络控制器，该设备提供协议所规定的各种功能，提供一系列标准的接口，支持与不同厂家的CN，RNC或者NodeB互连。中兴B328硬件结构是中兴通讯根据3GPPR4版本协议研发的TD-SCDMA,NodeB产品，该设备提供协议所规定的各种功能，提供一系列标准的接口。注：授课形式可以是讲授、讲练结合、情景教学、现场教学、实验、实训等。教案首页授课班级授课形式讲授授课日期课时数4授课章节/实训项目名称任务2技术变革-3G关键技术教学目标(知识/能力/素质目标）知识目标了解频谱扩展的作用。掌握Rake接收机及扩频技术的实现。能力目标能理解扩频技术实现方法。能理解Rake接收技术的多径分集接收原理。素质目标培养学生专业技术素养，培养学生的社会责任感，提高学生的政治素养。教学重点RAKE接收技术。教学难点Rake接收技术的多径分集接收原理。教学内容更新补充使用教学仪器课外作业课后习题师生探讨Rake接收机的缺点有哪些？任课教师签名:教学设计/实验实训项目实施方案[本次课在本课程中的作用]课程主干[教学方法]案例法、讲授法[教学内容与安排]3.2.1移动通信中的扩频技术有关扩频通信技术的观点是在1941年由好莱坞女演员HedyLamarr和钢琴家GeorgeAntheil提出的。扩频技术也为提高无线电频率的利用率提供帮助(无线电频谱是有限的，因此也是一种昂贵的资源)。在Shannon和Hartley信道容量定理中可以明显看出频谱扩展的作用：C=B×log2(1+S/N)式中，C是信道容量，单位为比特每秒(bps)，它是在理论上可接受的误码率(BER)下所允许的最大数据速率；B是要求的信道带宽，单位是Hz；S/N是信号噪声功率比。C表示通信信道所允许的信息量，也表示了所希望得到的性能。带宽(B)则是付出的代价，因为频率是一种有限的资源。S/N表示周围的环境或者物理特性(例如障碍、阻塞和干扰等)。用于恶劣环境(例如噪声和干扰导致极低的信噪比)时，从上式可以看出，通过提高信号带宽(B)可以维持或提高通信的性能(C)，甚至信号的功率可以低于噪底。在信道中对于给定的信噪比要无差错发射信息，我们只需要执行基本的信号扩频操作：提高发射带宽。这个原理似乎简单明了，但是具体实现非常复杂。因为基带扩频(可能扩展几个数量级)会导致电子器件相互作用，从而产生扩频和解扩操作。扩频技术更加精确的定义是：通过注入一个更高频信号将基带信号扩展到更宽的频带内的射频通信系统，即发射信号的能量被扩展到一个更宽的频带内，使其看起来如同噪声一样。扩展带宽与初始信号之比称为处理增益(dB)。采用扩频技术，即在天线之前发射链路的某处简单引入相应的扩频码(这个过程称为扩频处理)，结果将信息扩散到一个更宽的频带内。相反地，在接收链路中数据恢复之前移去扩频码，称为解扩。解扩是在信号的原始带宽上重新构建信息。CDMA扩频通信系统原理图：3.2.2移动通信中的Rake接收RAKE接收技术实际上是一种多径分集接收技术，可以在时间上分辨出细微的多径信号，对这些分辨出来的多径信号分别进行加权调整、使之复合成加强的信号。RAKE接收技术是第三代CDMA移动通信系统中的一项重要技术。在窄带蜂窝系统中，存在严重的多径衰落。但是在宽带CDMA系统中，不同的路径可以独立接收，从而可以对分辨出的多径信号分别进行加权调整，使其合成后的信号得以增强，从而可以降低多径衰落所造成的负面影响。Rake分集接收技术的另外一种体现形式是宏分集和越区软切换技术。注：授课形式可以是讲授、讲练结合、情景教学、现场教学、实验、实训等。教案首页授课班级授课形式讲练结合授课日期课时数4授课章节/实训项目名称任务3牛刀小试-设备开局仿真教学目标(知识/能力/素质目标）知识目标理解RNC设备开局仿真的流程与操作内容。理解NodeB设备开局仿真的流程与操作内容。能力目标能配置RNC公共资源、配置机架、机框、单板等物理设备。能配置ATM通信端口与局向配置。素质目标培养学生的创新能力，提高学生的创新精神。教学重点RNC设备开局仿真的流程与操作。教学难点配置ATM通信端口。教学内容更新补充鸿蒙的创新故事。使用教学仪器课外作业课后习题师生探讨NodeB设备开局的操作意义。任课教师签名:教学设计/实验实训项目实施方案[本次课在本课程中的作用]课程主干[教学方法]案例法、讲授法[教学内容与安排]3.3.1RNC设备开局仿真一、RNC公共资源配置公共资源配置主要包括子网配置、管理网元配置、RNC配置集、RNC全局资源配置，是整个配置管理的基础；物理设备配置主要包括机架、机框、单板等；物理设备配置完成之后，要进行ATM通信端口的配置；配置完成ATM通信端口之后才能进行局向配置，局向配置主要包括IUCS、IUPS、IUB等局向的配置。无线参数的相关配置，主要包括引用类参数、NodeB及服务小区包含对象的配置、外部小区配置、邻接小区配置。在数据配置完成后需要进行“整表同步”或者“增量同步”，所配置的数据就可以同步到RNC，发挥作用。数据的整表同步和增量同步都是在［管理网元］节点上进行的；“整表同步”或者“增量同步”结束后就可以进行RNC软件版本的配置。二、局向配置局向配置主要是对RNC及与RNC相连接的IUCS（MGW/MSCSERVER局），IUPS（SGSN局）和IUB（NODE局）进行信令链路和用来承载数据的AAL2通道和IPOA的配置。AAL2通道：也就是本RNC和相邻ATM局间的用户面数据承载通路，这种通道主要用于RNC和CS域以及RNC和NodeB之间。IPOA信息：配置在ATM上承载IP。主要用于RNC和PS域之间的用户面数据通道以及RNC和NodeB之间的OMCB数据通道。IUCS（MGW/MSCSERVER局）、IUPS（SGSN局）和IUB（NodeB局）参数配置没有顺序关系。3.3.2NodeB设备开局仿真一、创建NodeB管理网元二、配置模块三、配置机架四、配置机框五、配置单板六、其它配置七、配置ATM传输模块八、配置无线模块思政案例：一个关于创新的故事创新，是镌刻在华为DNA里的基因。这点，无论是其终端的手机、电脑、汽车、大屏，还是底层的AI处理器、数据平台、计算架构，都表现的淋漓尽致。鸿蒙也不例外，通过脱胎换骨的升级，每一代都比上一代更新、更优，给用户带来的体验更炸裂。就HarmonyOS4，总结起来共有五大特点。一、更丝滑。相比HarmonyOS3，HarmonyOS4采用最新华为方舟引擎，滑动流畅性提升20%，续航增加30分钟，APP运行更流畅。具体应用中，HarmonyOS4可以让相机启动速度提升57%，支付宝扫码速度提升11%，高德地图导航计算速度提升38%，小红书浏览顺滑度提升19%。二、更好玩。HarmonyOS4新增了个性主题、趣味心情主题、全景天气壁纸、绽放表盘等视觉、交互功能，更加有趣鲜活，也更能彰显自我，表达情绪。比如，用户可以运用构图、色彩、图案等元素构建UI界面，令设备焕然一新，或者把真实的天气场景搬进待机、锁屏，根据观看角度同步切换展示画面，举手投足间感受天气变换，以及更丰富、更俏皮、更立体、更年轻的Emoji表情，不仅适配本土文化，还可定制为专属的心情背景。三、更智慧。修炼了多模态大模型内功的华为小艺，堪称本次HarmonyOS4送给用户的意外惊喜。凭借增强三代ASR、全双工等技术，华为小艺全副武装了分析、记录、领会自然语句、对话、内容创作等智慧能力，使自己变得更聪明、更能干、更贴心。比如，浏览资讯、文章时，小艺能够快速提取摘要，英文文章也支持输出中文摘要；繁琐的事件整理中，小艺能够快速匹配语义，及时对用户的记忆做出提醒，类似上下班打卡、抢优惠券这等小事，都可以甩给它……四、更高效。现代人每天都会收到各种消息，新闻音讯、商品广告、营销文案、垃圾短信常常霸满手机屏幕，致使有用的东西极易被错过或忽视。HarmonyOS4全面焕新的通知中心和实况窗，大幅提升信息处理速度，并对超级中转站、超级桌面、小艺等进行整体优化，驱动用户高效生活和工作。比如，元服务万能卡片生态的扩大，让服务的触达越来越便利；实况窗基于胶囊和卡片两种形态，随时随地呈现应用的状态，营造完整、连续的观感和直观的区隔感，类似外卖APP，可实时展示“出餐、取餐、送达”等环节，让用户迅捷、清晰地捕获到重点。五、更安全。搭载全新的应用管控中心、应用跟踪管理等一系列安全内核，HarmonyOS4让风险警示更加可视化，时刻保护用户的隐私和利益。更丝滑、更好玩、更智慧、更高效、更安全，HarmonyOS4既是创新的集大成之作，也是鸿蒙穿过黑障区，开启下一个五年的新起点。注：授课形式可以是讲授、讲练结合、情景教学、现场教学、实验、实训等。教案首页授课班级授课形式讲授授课日期课时数2授课章节/实训项目名称项目四4G-LTE技术任务14G网络建设教学目标(知识/能力/素质目标）知识目标掌握LTE网络架构。掌握LTE各个组成部分功能。能力目标能深入理解LTE的网络架构并熟练绘制出网络架构图。能深入理解LTE网络架构中各组成网元的名称及基本功能并会应用素质目标培养学生专业技术素养，培养学生的社会责任感，提高学生的政治素养。教学重点LTE的网络架构和各组成网元的基本功能。教学难点SGW和PGW的功能。教学内容更新补充使用教学仪器课外作业课后习题师生探讨LTE较3G网络的优势体现在哪里？任课教师签名:教学设计/实验实训项目实施方案[本次课在本课程中的作用]课程主干[教学方法]案例法、讲授法[教学内容与安排]4.1.1全网架构LTE采用扁平化的网络结构，整个LTE网络分为四个部分，分别为UE、E-UTRAN、EPC、PDN。UE可以看作是我们的手机终端。而PDN可以看作是网络上的服务器，E-UTRAN可以看作是遍布城市的各个基站，而EPC可以看作是运营商的核心网服务器，核心网包括很多服务器，有处理信令的，有处理数据的，还有处理计费策略的等等。无线接入网E-UTRAN部分仅包含3G接入网中的NodeB网元（3G的无线接入网元包含控制器（RNC）、基站（NodeB）两部分）。整个LTE/SAE系统由核心网（EPC）、基站（eNB）和用户设备（UE）三部分组成,其中EPC和E-UTRAN两大系统合称EPS(EvolvedPacketSystem)。EPS（EvolvedPacketSystem，演进的分组系统）是3GPP标准委员会在第4代移动通信中出现的概念。可以认为EPS=UE（UserEquipment，用户设备）+LTE（4G接入网部分）+EPC（EvolvedPacketCore，演进的分组核心网）。EPC（EvolvedPacketCore），负责核心网部分，主要包括MME、S-GW和P-GW等网元，通过MME、S-GW和P-SW等控制面节点和用户面节点完成NAS信令处理和安全管理、空闲的移动性管理、EPS承载控制以及移动锚点功能、UE的IP地址分配、分组过滤等功能。MME主要负责信令处理，包括负责移动性管理、承载管理、用户的鉴权认证、SGW和PGW的选择等功能；S-GW主要负责用户面处理，负责数据包的路由和转发等功能；P-GW主要负责管理3GPP和non-3GPP间的数据路由等PDN网关功能。E-UTRAN提供空中接口功能（包含物理层、MAC、RLC、PDCP、RRC功能）、以及小区间的RRM功能、RB控制、连接的移动性控制、无线资源的调度、对eNB的测量配置、对空口接入的接纳控制等。eNB，eNodeB（EvolvedNodeB，即演进型NodeB简称eNB），负责无线接入功能，以及E-UTRAN的地面接口功能，包括实现无线承载控制、无线许可控制和连接移动性控制；完成上下行的UE的动态资源分配（调度）；IP头压缩及用户数据流加密；UE附着时的MME选择；S-GW用户数据的路由选择；MME发起的寻呼和广播消息的调度传输；完成有关移动性配置和调度的测量和测量报告。UE，UserEquipment，包含手机，智能终端，多媒体设备，流媒体设备等。4.1.2网元及功能说明EPC核心网主要由移动性管理设备（MME）、服务网关（S-GW）、分组数据网关（P-GW）及存储签约信息的HSS和策略控制单元（PCRF）等组成。EPC主要网元功能如下：一、MME（MobilityManagementEntity，移动管理实体）MME为控制面功能实体，临时存储用户数据的服务器，负责管理和存储UE相关信息，比如UE用户标识、移动性管理状态、用户安全参数，为用户分配临时标识。当UE驻扎在该跟踪区域或者该网络时负责对该用户进行鉴权，处理MME和UE之间的所有非接入层消息。二、SGW（ServingGateway，服务网关）SGW为用户面实体，负责用户面数据路由处理，终结处于空闲状态的UE（用户终端设备）的下行数据，管理和存储UE的承载信息，比如IP承载业务参数和网络内部路由信息。三、PGW（PDNGateway，分组数据网网关）PGW负责UE接入PDN的网关，分配用户IP地址，同时是3GPP和非3GPP接入系统的移动性锚点。用户在同一时刻能够接入多个PDNGW。四、HSS（HomeSubscriberServer，归属用户服务器）HSS存储并管理用户签约数据，包括用户鉴权信息、位置信息及路由信息。五、PCRF（PolicyandChargingRuleFunctionality，策略和计费规则功能实体）PCRF功能实体主要根据业务信息和用户签约信息以及运营商的配置信息产生控制用户数据传递的QoS（QualityofService，服务质量）规则以及计费规则。该功能实体也可以控制接入网中承载的建立和释放。注：授课形式可以是讲授、讲练结合、情景教学、现场教学、实验、实训等。教案首页授课班级授课形式讲授授课日期课时数4授课章节/实训项目名称任务2技术变革-4G的关键技术教学目标(知识/能力/素质目标）知识目标掌握OFDMA技术原理及应用。掌握MIMO技术原理及应用。能力目标能深入理解OFDMA技术的原理，能在实践中活学活用。能深入理解MIMO技术的原理，能在实践中熟练运用SU-MIMO和MU-MIMO技术。素质目标培养学生专业技术素养，培养学生的社会责任感，提高学生的政治素养。教学重点OFDMA技术和MIMO技术原理。教学难点BLAST技术实现方式。教学内容更新补充使用教学仪器课外作业课后习题师生探讨MIMO技术的缺点有哪些？任课教师签名:教学设计/实验实训项目实施方案[本次课在本课程中的作用]课程主干[教学方法]案例法、讲授法[教学内容与安排]4.2.1OFDMA技术多径效应，是指信号发射之后，由不同的路径到达终端，终端处于建筑群与障碍物之间，其接收信号的强度，将由各直射波和反射波叠加合成，会对接收信号造成一定的影响。码间干扰：多径效应造成的时间差会造成终端接收信号互相干扰，前一个到达的码元的后端部分会干扰后一个码元的前端部分。带宽分成N份分配给N个子载波，每个子载波码元速率是原来的1/N，码元周期是原来的N倍，最后的总速率保持不变，这就是正交频分复用OFDM中的“FDM”，即频分复用。在OFDM中，主要是为了解决高带宽带来的码元速率提升、码元周期下降、码间串扰加剧的问题。OFDM采用了将串行的高速率业务通过串并转换（S/P，Serial/Parallel），变成N列低速的并行数据。因此码元速率下降了，码元周期就大大扩展了，从而可以有效对抗码间串扰。最后，把这N列并行数据调制到N个低带宽的子载波上去，就完成了OFDM中“FDM”的过程。OFDM的技术实现路线是将高速数据信号通过串并转换成并行的低速子数据流，通过快速傅立叶反变换（IFFT）调制成若干正交的子载波进行传输，因为这些子载波相互正交，在频域上可以叠加，此外结合分集，空时编码，干扰和信道间干扰抑制以及智能天线技术，最大限度的提高系统性能。OFDM通过将后部分的波形前置，形成“循环前缀”的方法来消除这个干扰，其实也就相当于用循环前缀顶替了原来的保护间隔。OFDMA将传输带宽划分成相互正交的子载波集，通过将不同的子载波集分配给不同的用户，可用资源被灵活的在不同移动终端之间共享，从