《無(wú)線通信技術(shù)》-教學(xué)教案

學(xué)習(xí)領(lǐng)域：移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目：無(wú)線通信基礎(chǔ)(4學(xué)時(shí))學(xué)習(xí)任務(wù)了解無(wú)線通信系統(tǒng)的概念，掌握無(wú)線通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成。了解無(wú)線通信系統(tǒng)的分類，掌握幾種主要的近距離無(wú)線通信系統(tǒng)及其特點(diǎn)。了解無(wú)線信道的特點(diǎn)，掌握無(wú)線信道的建模方法。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)2.1無(wú)線通信系統(tǒng)的概念及基本構(gòu)成引導(dǎo)性提問(wèn)：什么是無(wú)線通信系統(tǒng)？你能舉出生活中無(wú)線通信系統(tǒng)的例子嗎？知識(shí)點(diǎn)1：無(wú)線通信系統(tǒng)發(fā)展歷程無(wú)線通信技術(shù)為人與人的溝通、人與物的交流提供了一張無(wú)形的網(wǎng)絡(luò)，而這樣一張無(wú)形的網(wǎng)絡(luò)也逐漸成為一種流行趨勢(shì)。20世紀(jì)70年代，電視開(kāi)始走進(jìn)千家萬(wàn)戶；20世紀(jì)80年代，家家戶戶開(kāi)始安裝有線電話；20世紀(jì)90年代，互聯(lián)網(wǎng)開(kāi)始風(fēng)靡世界。這些都要通過(guò)敷設(shè)特定的有線網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行信息的傳遞。而今天，看電視、打電話、上網(wǎng)都可以通過(guò)接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成，擺脫了有線的束縛。無(wú)線接入為人們提供了更加靈活與便捷的通信方式。知識(shí)點(diǎn)2（重點(diǎn)）：無(wú)線通信系統(tǒng)的構(gòu)成結(jié)合書中圖1-1講述無(wú)線通信系統(tǒng)的構(gòu)成，介紹每一部分的作用，并引導(dǎo)學(xué)生思考。通信系統(tǒng)包含3個(gè)重要的組成部分，即信源、信道和信宿。信源就是信號(hào)的發(fā)射端，信宿就是信號(hào)的接收端，信道就是從發(fā)射端到接收端的傳輸路徑。根據(jù)傳輸介質(zhì)的不同，可以將通信系統(tǒng)分為無(wú)線和有線兩種。拓展性提問(wèn)：以某一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)為例說(shuō)出這些單元分別起到怎樣的作用？2.2無(wú)線通信系統(tǒng)的分類引導(dǎo)性提問(wèn)：我們使用藍(lán)牙耳機(jī)，用手機(jī)打電話，接收電視的衛(wèi)星信號(hào)，這些都是無(wú)線通信，那么這些通信方式有什么差別呢？知識(shí)點(diǎn)1：無(wú)線通信系統(tǒng)的分類無(wú)線通信系統(tǒng)可以分為很多不同的類型，例如，根據(jù)其傳輸信號(hào)的形式不同，可以分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)；根據(jù)電磁波的波長(zhǎng)不同，可以分為長(zhǎng)波通信系統(tǒng)、中波通信系統(tǒng)、短波通信系統(tǒng)和微波通信系統(tǒng)等；根據(jù)通信的方向性，可以分為單向傳輸系統(tǒng)和雙向傳輸系統(tǒng)。模擬通信利用模擬信號(hào)作為載波，并利用載波參數(shù)的改變達(dá)到通信的目的。在實(shí)際系統(tǒng)中，通常使用正弦波或周期性脈沖序列作為載波，可以利用原信號(hào)改變正弦波的幅度、頻率或相位；也可以利用原信號(hào)改變脈沖的幅度、寬度或位置。數(shù)字通信是指用數(shù)字信號(hào)作為載體來(lái)傳輸消息，或用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后再傳輸信息的通信方式。數(shù)字通信與模擬通信相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，如其抗干擾能力強(qiáng)，通信質(zhì)量受噪聲的影響較小，能適應(yīng)各種通信業(yè)務(wù)的要求，便于采用大規(guī)模集成電路，便于實(shí)現(xiàn)保密通信和計(jì)算機(jī)管理。長(zhǎng)波通信是指利用波長(zhǎng)長(zhǎng)于1km，即頻率低于300kHz的電磁波進(jìn)行信息傳輸?shù)臒o(wú)線電通信。長(zhǎng)波通信又可以細(xì)分為長(zhǎng)波、甚長(zhǎng)波、超長(zhǎng)波和極長(zhǎng)波波段的通信。中波通信是指利用波長(zhǎng)為0.1～1km，頻率為300～3000kHz的電磁波進(jìn)行信息傳輸?shù)臒o(wú)線電通信。短波通信是指利用波長(zhǎng)為100～10m，頻率為3～30MHz的電磁波進(jìn)行信息傳輸?shù)臒o(wú)線電通信。微波通信是指使用波長(zhǎng)為0.1mm～1m，頻率為300MHz～3THz的電磁波進(jìn)行信息傳輸?shù)臒o(wú)線電通信。微波通信又包括分米波、厘米波、毫米波和亞毫米波通信，其可以提供較寬的通信頻段。人們收聽(tīng)廣播依托的就是單向傳輸系統(tǒng)，手機(jī)通信依托的就是雙向傳輸系統(tǒng)。雙向傳輸系統(tǒng)包括單工系統(tǒng)、半雙工系統(tǒng)和雙工系統(tǒng)3種類型。知識(shí)點(diǎn)2：無(wú)線通信技術(shù)的分類根據(jù)通信服務(wù)范圍的遠(yuǎn)近，可以將無(wú)線通信技術(shù)分為近距離無(wú)線通信技術(shù)與遠(yuǎn)距離無(wú)線通信技術(shù)。近距離無(wú)線通信技術(shù)是指通信雙方在較近的距離范圍內(nèi)利用無(wú)線電波傳輸數(shù)據(jù)，其應(yīng)用范圍非常廣泛。與近距離無(wú)線通信技術(shù)相對(duì)的是遠(yuǎn)距離無(wú)線通信技術(shù)。常用的遠(yuǎn)距離無(wú)線通信系統(tǒng)包括移動(dòng)通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等。隨著移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，很多近距離無(wú)線通信技術(shù)，如ZigBee、藍(lán)牙、射頻識(shí)別（RadioFrequencyIDentification，RFID）等技術(shù)都得到了進(jìn)一步的發(fā)展。寬帶無(wú)線通信是指從用戶終端到業(yè)務(wù)交換點(diǎn)之間的通信鏈路采用無(wú)線寬帶接入技術(shù)，它實(shí)際上是核心網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線延伸。窄帶無(wú)線通信技術(shù)在近幾年也得到了迅猛發(fā)展，其最典型的應(yīng)用之一就是窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NarrowBandInternetofThings，NB-IoT）。拓展性提問(wèn)：結(jié)合實(shí)際的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)探討其使用了哪些無(wú)線通信技術(shù)？無(wú)線信道引導(dǎo)性提問(wèn)：大家使用手機(jī)經(jīng)常有這樣的體驗(yàn)：信號(hào)不好，通信質(zhì)量不佳。什么影響了傳輸中的信號(hào)質(zhì)量？知識(shí)點(diǎn)1：電磁波的衰減信號(hào)在無(wú)線信道中傳輸時(shí)，隨著傳輸距離的增加，其傳輸電磁波功率會(huì)逐漸減小。根據(jù)電磁場(chǎng)理論知道，隨著距離r增大，電場(chǎng)按照的規(guī)律減小，所以自由空間每平方米的電磁波功率按的規(guī)律減小，這就是自由空間損耗。傳輸衰減：無(wú)線信道對(duì)信號(hào)的衰減主要由傳輸路徑的長(zhǎng)度及傳輸路徑中的障礙情況決定，任何阻擋在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的障礙都會(huì)引起信號(hào)功率的衰減。無(wú)線信道的傳輸衰減主要體現(xiàn)在路徑損耗、多徑衰落、陰影衰落等方面。根據(jù)信道隨著時(shí)間和頻率變化的差異，可以將信道衰落分為頻率選擇性衰落和時(shí)間選擇性衰落。知識(shí)點(diǎn)2：信道的建模信道輸入/輸出模型的建立和統(tǒng)計(jì)模型的建立。平衰落信道、頻率選擇性信道環(huán)境下信道抽頭模型的建立。信道模型的統(tǒng)計(jì)描述：在抽頭模型中，原本連續(xù)的信道被建模成離散時(shí)間信道，從而方便用離散信號(hào)的處理方法進(jìn)行分析討論。輸入/輸出模型中，信道每一徑的等效抽頭系數(shù)決定了發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)之間的映射關(guān)系，可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)特性加以描述。在通信仿真實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常需要模擬產(chǎn)生抽頭系數(shù)，用來(lái)在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上搭建完整的通信系統(tǒng)。拓展實(shí)踐環(huán)節(jié)：利用輸入輸出模型仿真點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道，并分析其統(tǒng)計(jì)特性。學(xué)習(xí)領(lǐng)域：移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目：移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展與應(yīng)用(4學(xué)時(shí))學(xué)習(xí)任務(wù)了解移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化研究過(guò)程，了解標(biāo)準(zhǔn)化組織及標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)展。掌握5G系統(tǒng)的新需求及標(biāo)準(zhǔn)化工作。重點(diǎn)掌握5G系統(tǒng)的新場(chǎng)景、新技術(shù)和新應(yīng)用。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：2.1移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化研究機(jī)構(gòu)引導(dǎo)性提問(wèn)：針對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)，有專門的標(biāo)準(zhǔn)化組織致力于移動(dòng)通信的標(biāo)準(zhǔn)化工作，你可以說(shuō)出一些熟悉的組織名稱嘛？知識(shí)點(diǎn)1：標(biāo)準(zhǔn)化組織介紹包含歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)、中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)、美國(guó)電信工業(yè)協(xié)會(huì)、日本無(wú)線工業(yè)及商貿(mào)聯(lián)合會(huì)、移動(dòng)通信技術(shù)協(xié)會(huì)和韓國(guó)的電信技術(shù)協(xié)會(huì)等；移動(dòng)通信接口標(biāo)準(zhǔn)的定義規(guī)范，國(guó)際電信聯(lián)盟的職責(zé)和任務(wù)。知識(shí)點(diǎn)2：移動(dòng)通信接口標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程3G系統(tǒng)、4G系統(tǒng)以及5G系統(tǒng)的定義及演進(jìn)過(guò)程；5G的研究進(jìn)展及三大應(yīng)用場(chǎng)景。2.2第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)知識(shí)點(diǎn)1：5G標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展5G系統(tǒng)是一個(gè)端到端的、全移動(dòng)的、全連接的生態(tài)系統(tǒng)，提供全覆蓋的一致性體驗(yàn)，提供可持續(xù)的商業(yè)模型，通過(guò)現(xiàn)有的和即將涌現(xiàn)的創(chuàng)新，為用戶和合作伙伴創(chuàng)造價(jià)值。5G標(biāo)準(zhǔn)化的研究分幾個(gè)階段展開(kāi)，形成了Release15、Release16和Release17等幾個(gè)演進(jìn)版本的標(biāo)準(zhǔn)。知識(shí)點(diǎn)2（重點(diǎn)）：5G應(yīng)用場(chǎng)景及性能指標(biāo)IMT-2020確定了5G系統(tǒng)的幾個(gè)重要性能指標(biāo)：峰值速率最高達(dá)到10Gbit/s，頻譜效率是現(xiàn)有IMT-Advanced系統(tǒng)的3倍以上，支持500km/h移動(dòng)速度下的用戶通信，系統(tǒng)延時(shí)不超過(guò)1ms，支持高密度、高能效的連接，并保證每平方米范圍內(nèi)的區(qū)域流量等。對(duì)比4G系統(tǒng)的性能指標(biāo)，可以看出對(duì)于5G系統(tǒng)，除了傳輸容量增加的用戶需求之外，隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，能量的消耗、接入的延時(shí)及接入密度等都是5G系統(tǒng)需要考慮的因素。在IMT-2020的定義中，5G系統(tǒng)將達(dá)到10Gbit/s的峰值速率，在增強(qiáng)移動(dòng)寬帶的通信場(chǎng)景下，5G系統(tǒng)可以支持不同場(chǎng)景下的差異性用戶接入；在廣覆蓋的通信環(huán)境下，普通的城市或郊區(qū)用戶可以達(dá)到100Mbit/s的平均速率；在某些熱點(diǎn)覆蓋區(qū)域，用戶可以實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸。5G系統(tǒng)中，在增強(qiáng)移動(dòng)寬帶的通信場(chǎng)景下，頻譜的接入效率將是現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)頻譜接入效率的3倍或者更高。提供不到1ms的系統(tǒng)延時(shí)，從而支撐某些低延時(shí)業(yè)務(wù)的需求。5G系統(tǒng)要求最高可以支持500km/h移動(dòng)場(chǎng)景下的用戶通信。5G系統(tǒng)將支持106個(gè)設(shè)備/平方千米的連接密度，從而為海量的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)接入業(yè)務(wù)提供通信基礎(chǔ)。2.35G新技術(shù)及新應(yīng)用引導(dǎo)性提問(wèn)：是什么讓5G網(wǎng)絡(luò)具有如此卓越的能力呢？知識(shí)點(diǎn)1：5G中的新技術(shù)5G系統(tǒng)采用了一系列新的關(guān)鍵技術(shù)，主要包括大規(guī)模天線技術(shù)、異構(gòu)超密集組網(wǎng)技術(shù)、新型多址技術(shù)、全頻譜接入技術(shù)和新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等。大規(guī)模天線技術(shù)是多天線技術(shù)的增強(qiáng)應(yīng)用，其通過(guò)在發(fā)射端和接收端配備多根天線達(dá)到提升系統(tǒng)頻譜效率的目的。異構(gòu)超密集無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以有效提升系統(tǒng)的能量效率，增加網(wǎng)絡(luò)覆蓋和吞吐量，大大提升網(wǎng)絡(luò)用戶的通信體驗(yàn)。在5G系統(tǒng)的接入方案中出現(xiàn)了一系列非正交多址接入。非正交多址接入技術(shù)通過(guò)發(fā)射信號(hào)的疊加傳輸提升系統(tǒng)的接入能力，可有效支撐5G系統(tǒng)每平方千米兆數(shù)量級(jí)設(shè)備的連接需求。全頻譜接入技術(shù)通過(guò)有效利用各類頻譜資源，緩解5G系統(tǒng)對(duì)頻譜資源的巨大需求。除了為5G尋找新的頻譜資源以外，未來(lái)還可能使用對(duì)2G/3G頻譜進(jìn)行重耕、使用未授權(quán)頻段等方法為5G系統(tǒng)提供更多的頻譜資源。5G系統(tǒng)中將采用端到端的網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)分割成多個(gè)切片，每個(gè)切片在邏輯上相互獨(dú)立，可以實(shí)現(xiàn)某個(gè)特定類型業(yè)務(wù)的最佳體驗(yàn)。知識(shí)點(diǎn)2：5G的應(yīng)用場(chǎng)景國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP定義了5G系統(tǒng)的增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（enhancedMobileBroadBand，eMBB）業(yè)務(wù)、海量機(jī)器類通信（massiveMachineTypeCommunication，mMTC）業(yè)務(wù)和高可靠低延時(shí)連接（uRLLC）業(yè)務(wù)三大應(yīng)用場(chǎng)景，并從吞吐率、延時(shí)、連接密度和頻譜效率提升等8個(gè)維度定義了對(duì)5G系統(tǒng)的能力要求。增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)在現(xiàn)有寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，為用戶提供高速率的數(shù)據(jù)傳輸和大流量的移動(dòng)業(yè)務(wù)。這也就意味著，在5G系統(tǒng)的覆蓋下，用戶將獲得更高速的上行、下行數(shù)據(jù)傳輸。5G系統(tǒng)不僅需要為人與人之間提供通信服務(wù)，還將面對(duì)眾多物物相連的場(chǎng)景。以車聯(lián)網(wǎng)為例，信息的發(fā)射端、接收端及中繼站，消息傳遞過(guò)程必須保證私密性、安全性、可靠性及實(shí)時(shí)性。除此之外，工業(yè)自動(dòng)化也需要高可靠低延時(shí)的無(wú)線通信。大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)也是5G網(wǎng)絡(luò)面向的主要應(yīng)用場(chǎng)景之一。海量機(jī)器類通信為大量低成本、低能耗的設(shè)備提供了有效的連接方式。拓展性問(wèn)題：請(qǐng)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用例舉你身邊的5G應(yīng)用學(xué)習(xí)領(lǐng)域：移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目：信道編碼技術(shù)(6-8學(xué)時(shí))學(xué)習(xí)任務(wù)了解信道編碼的概念，掌握編碼的準(zhǔn)則及編碼性能的衡量標(biāo)準(zhǔn)。了解基本的編碼方案，掌握卷積碼、Turbo碼的編碼原理及解碼方案。了解5G系統(tǒng)中新的編碼方案，了解LDPC編碼及極化碼編碼的原理，掌握LDPC編碼及極化碼在5G系統(tǒng)中的應(yīng)用。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：2.1信道編碼引導(dǎo)性提問(wèn)：數(shù)字信號(hào)在無(wú)線信道中傳輸時(shí)會(huì)受到信道噪聲、信道畸變及干擾信號(hào)的影響，可能導(dǎo)致接收端判決出錯(cuò)。有什么辦法可以降低或減少出錯(cuò)的概率嘛？知識(shí)點(diǎn)1：信道編碼的概念信道編碼是數(shù)字通信系統(tǒng)中的重要組成部分，它可以提高信道傳輸?shù)目煽啃裕档拖到y(tǒng)的錯(cuò)誤率。信道編碼技術(shù)通過(guò)在待發(fā)射的信息碼元中加入必要且盡量少的監(jiān)督碼元來(lái)引入一定的信息冗余，使數(shù)據(jù)對(duì)傳輸信道上存在的干擾更加穩(wěn)?。辉诮邮斩丝梢岳眠@些冗余發(fā)現(xiàn)和糾正錯(cuò)誤，以提高碼元傳輸?shù)目煽啃浴ＶR(shí)點(diǎn)2：編碼原理經(jīng)過(guò)信道編碼后一般會(huì)多傳輸一些信息，這些多出的比特中將包含冗余信息，即重復(fù)的信息，重復(fù)的信息越多，編碼信號(hào)的可靠性就會(huì)越高，但效率也會(huì)隨之降低。這些多出的信息位稱為監(jiān)督位，信道編碼通過(guò)在新產(chǎn)生的編碼信號(hào)中引入監(jiān)督位，使當(dāng)原信號(hào)中少量幾位出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，仍可以進(jìn)行判別或糾正。最小漢明距的概念：在一組信號(hào)集合中，兩個(gè)不相同的信號(hào)之間漢明距的最小值稱為該組信號(hào)的最小漢明距。舉例：奇偶校驗(yàn)碼知識(shí)點(diǎn)3：譯碼原理發(fā)射端進(jìn)行信道編碼的操作后，接收端需要從編碼后的信號(hào)中恢復(fù)或提取原信號(hào)，這就是信道譯碼的工作。也就是說(shuō)，編碼產(chǎn)生了冗余的信息，而譯碼則需要從冗余的信息中檢查或糾正錯(cuò)誤。最直接的一種信道譯碼方式是根據(jù)最小距離準(zhǔn)則完成譯碼的工作。最小距離準(zhǔn)則是指，將接收的信號(hào)與發(fā)射信號(hào)集中的所有信號(hào)進(jìn)行比較，找出最相似（即漢明距最短）的那一個(gè)信號(hào)作為其譯碼輸出。知識(shí)點(diǎn)4：信道編碼的分類按照編碼所完成的功能，可以將其分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼。檢錯(cuò)碼只能夠?qū)崿F(xiàn)編碼錯(cuò)誤檢測(cè)的功能，即判斷所接收的碼元是否正確。糾錯(cuò)碼可以實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤碼元的糾正，但其糾正錯(cuò)誤的能力也因編碼方式的差異而有所不同。按照編碼中信息碼元與附加監(jiān)督碼元之間的關(guān)系，可以將信道編碼分為線性碼和非線性碼。線性碼是指監(jiān)督碼元與信息碼元之間呈線性關(guān)系，即滿足一組線性方程的編碼，反之則稱為非線性碼。線性分組碼：分組碼編碼后的信號(hào)可以被分為兩個(gè)部分，第一部分是信息碼元，第二部分是冗余監(jiān)督碼元，表示為的形式，其中，是輸出序列的長(zhǎng)度，也就是信息碼元和監(jiān)督碼元的總長(zhǎng)度；是輸入序列的長(zhǎng)度，也就是信息碼元的長(zhǎng)度。當(dāng)分組碼的信息碼元與監(jiān)督碼元之間為線性關(guān)系時(shí)，則稱其為線性分組碼。漢明碼和循環(huán)冗余校驗(yàn)碼都屬于線性分組碼。具體應(yīng)用：例題【例3-3】。2.2信道編碼技術(shù)知識(shí)點(diǎn)1：卷積碼及其應(yīng)用卷積碼可以通過(guò)編碼運(yùn)算將連續(xù)的輸入序列映射為連續(xù)的輸出序列，在性能上優(yōu)于分組碼，和分組碼相比更容易實(shí)現(xiàn)，特別是其譯碼極大地降低了實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度，因此得到了廣泛的應(yīng)用。卷積碼的編碼：用定義卷積碼的編碼參數(shù)。其中，是輸出序列的長(zhǎng)度，是輸入序列的長(zhǎng)度，是編碼的最大記憶單元。與分組碼不同，卷積碼的輸出不但與當(dāng)前的輸入有關(guān)，而且與前個(gè)輸入有關(guān)，因此，也是卷積編碼器中記憶單元的個(gè)數(shù)。衡量卷積碼的性能有一個(gè)重要的參數(shù)——約束長(zhǎng)度。約束長(zhǎng)度通常用表示，定義為。卷積碼的譯碼：卷積碼的譯碼可以采用兩種方式，即代數(shù)譯碼與概率譯碼。卷積碼的應(yīng)用：無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11ac中的卷積編碼器原理。知識(shí)點(diǎn)2：Turbo碼及其應(yīng)用Turbo碼是一種非常高效的編碼方式，可以獲得近似香農(nóng)界的編碼性能。它由兩個(gè)并聯(lián)或串聯(lián)的編碼器組成，并通過(guò)迭代運(yùn)算實(shí)現(xiàn)高效的編碼。Turbo碼的編碼：Turbo碼的核心思想就是用短碼來(lái)構(gòu)造長(zhǎng)碼，通過(guò)對(duì)原信號(hào)的偽隨機(jī)交織，實(shí)現(xiàn)大約束長(zhǎng)度的隨機(jī)編碼。Turbo碼的譯碼：Turbo碼巧妙地將兩個(gè)簡(jiǎn)單的短碼通過(guò)偽隨機(jī)交織器并行級(jí)聯(lián)來(lái)構(gòu)造具有偽隨機(jī)特性的長(zhǎng)碼，并通過(guò)在兩個(gè)軟輸入/軟輸出譯碼器之間進(jìn)行多次迭代實(shí)現(xiàn)偽隨機(jī)譯碼。Turbo碼的性能分析：Turbo碼性能的理論分析非常復(fù)雜，可以通過(guò)仿真對(duì)編碼的性能進(jìn)行評(píng)估。在Turbo碼編碼的過(guò)程中，除了編碼器之外，交織器的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度將決定編碼的隨機(jī)特性，從而影響編碼的性能。2.35G中的信道編碼新技術(shù)知識(shí)點(diǎn)1：極化碼極化碼（PolarCodes，PC）是一種新型編碼方式，其編碼構(gòu)造的核心思想是通過(guò)信道極化使不同的子信道呈現(xiàn)不同的可靠性。所謂信道極化，是指讓信道出現(xiàn)兩極分化，即特別好的信道和特別差的信道。極化碼的編碼結(jié)構(gòu)極化碼的改進(jìn)編碼和解碼方案知識(shí)點(diǎn)2：LDPC碼LDPC是一種特殊形式的分組糾錯(cuò)碼。其主要特點(diǎn)是校驗(yàn)矩陣中包含的非零元素?cái)?shù)目很少，校驗(yàn)矩陣中大部分元素都是0，只有幾個(gè)子矩陣的元素是1。因?yàn)榫哂邢∈杼匦?，因此LDPC碼的編碼和譯碼的復(fù)雜度較低，資源消耗不高，在系統(tǒng)中容易實(shí)現(xiàn)。LDPC具有很強(qiáng)的糾錯(cuò)能力，并且其具有內(nèi)在的隨機(jī)性，不需要額外的交織器就可以達(dá)到很好的隨機(jī)特性。LDPC的編碼過(guò)程：LDPC的編碼過(guò)程可以分為兩個(gè)步驟，先構(gòu)造校驗(yàn)矩陣，再通過(guò)矩陣的變換進(jìn)行編碼。LDPC的譯碼算法：對(duì)同樣的LDPC碼，采用不同的譯碼算法，可以獲得不同的誤碼性能。LDPC的譯碼算法包括硬判決譯碼和軟判決譯碼。LDPC的應(yīng)用學(xué)習(xí)領(lǐng)域：移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目：調(diào)制與接入技術(shù)(6-8學(xué)時(shí))學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)調(diào)制的概念，掌握基本的數(shù)字調(diào)制方法和模擬調(diào)制方法。學(xué)習(xí)調(diào)制的概念，掌握基本的數(shù)字調(diào)制方法和模擬調(diào)制方法。學(xué)習(xí)非正交多址接入技術(shù)的基本原理，了解新型的非正交多址接入方式。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：2.1信號(hào)的調(diào)制引導(dǎo)性提問(wèn)：我們?cè)谑章?tīng)數(shù)字廣播的時(shí)候都會(huì)聽(tīng)到調(diào)頻97.5（這里可以列舉一個(gè)大家熟悉的頻道），大家是否知道這里的調(diào)頻97.5指的是什么呢？在學(xué)生列舉出不同的頻道名稱后繼續(xù)提問(wèn)：不同的頻道調(diào)頻附加的數(shù)字是不同的，那么的數(shù)字代表了什么樣的含義？除了調(diào)頻之外還有沒(méi)有其他的調(diào)制方式呢？知識(shí)點(diǎn)1：數(shù)字調(diào)制與模擬調(diào)制在調(diào)制的過(guò)程中，待傳輸?shù)男盘?hào)稱為調(diào)制信號(hào)，調(diào)制之后的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。按調(diào)制信號(hào)類型的不同可以將調(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制，用模擬信號(hào)調(diào)制稱為模擬調(diào)制，用數(shù)字信號(hào)調(diào)制稱為數(shù)字調(diào)制。模擬調(diào)制：基于載波類型的不同，模擬調(diào)制可以分為高頻正弦波調(diào)制和脈沖序列調(diào)制等。所謂高頻正弦波調(diào)制，是指利用調(diào)制信號(hào)控制高頻載波信號(hào)的某個(gè)參數(shù)，如幅度、頻率或相位。脈沖序列調(diào)制是指利用調(diào)制信號(hào)去控制脈沖序列的幅度、脈寬或周期，以形成已調(diào)制的脈沖序列。在脈沖序列調(diào)制中，調(diào)制信號(hào)仍然不能直接在信道中傳輸，需要再經(jīng)過(guò)一次高頻載波的調(diào)制才能發(fā)射出去。數(shù)字調(diào)制：在無(wú)線通信中，發(fā)射的調(diào)制信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)，根據(jù)其改變載波方式的不同，調(diào)制的過(guò)程可以分為振幅鍵控（AmplitudeShiftKeying，ASK）、移頻鍵控（FrequencyShiftKeying，F(xiàn)SK）和移相鍵控（PhaseShiftKeying，PSK）等。多載波調(diào)制：在多載波調(diào)制系統(tǒng)中，采用多個(gè)載波傳輸信息。數(shù)據(jù)流（即調(diào)制信號(hào)）被劃分為多個(gè)并行的子數(shù)據(jù)流，分別調(diào)制若干個(gè)不同的載波。典型應(yīng)用：正交頻分復(fù)用系統(tǒng)。掌握模擬/數(shù)字調(diào)制前后信號(hào)波形的變化；掌握正交頻分復(fù)用技術(shù)的基本原理，掌握正交頻分復(fù)用系統(tǒng)的應(yīng)用。知識(shí)點(diǎn)2：5G候選新波形使用單一的調(diào)制模式已不能滿足豐富多樣的5G通信業(yè)務(wù)需求和靈活多變的應(yīng)用場(chǎng)景，未來(lái)，不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)空口技術(shù)的要求迥異，例如，毫秒級(jí)延時(shí)的車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)要求極短的時(shí)域符號(hào)長(zhǎng)度，即要求在頻域中提供較寬的子載波間隔；在物聯(lián)網(wǎng)的多連接場(chǎng)景中，雖然單個(gè)傳感器傳送的數(shù)據(jù)量極低，但對(duì)系統(tǒng)整體連接數(shù)的要求很高，這就需要在頻域上配置比較窄的子載波間隔，而在時(shí)域上，時(shí)域符號(hào)的長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，因此幾乎可以不需要考慮碼間干擾問(wèn)題。5G新波形的選擇方面出現(xiàn)了各種新的波形設(shè)計(jì)方案，主要包括基于濾波器的正交頻分復(fù)用（F-OFDM）調(diào)制方案、基于濾波器組的多載波（FilterBankMultiCarrier，F(xiàn)BMC）調(diào)制方案、通用濾波器組多載波（UniversalFilteredMultiCarrier，UFMC）調(diào)制方案等。F-OFDM調(diào)制：傳統(tǒng)的OFDM信號(hào)添加循環(huán)前綴后將通過(guò)一個(gè)設(shè)計(jì)良好的濾波器，以改善子頻帶信號(hào)的帶外輻射。FBMC調(diào)制：可以有效提升系統(tǒng)的頻譜效率，克服了正交頻分復(fù)用系統(tǒng)固有的一些弊端，如要求嚴(yán)格的時(shí)間同步等。UFMC調(diào)制：UFMC方案具有較低的旁瓣功率，可以對(duì)分配的頻譜進(jìn)行更高效的利用，提高了頻譜效率。掌握新波形的基本原理，學(xué)會(huì)從波形，頻譜等多個(gè)不同角度分析新波形的特點(diǎn)2.2多址接入技術(shù)多址接入方案的設(shè)計(jì)是通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要方面，是為多個(gè)用戶提供共享通信資源的有效手段。知識(shí)點(diǎn)1：傳統(tǒng)的多址接入方式傳統(tǒng)的多址接入技術(shù)主要有頻分多址、時(shí)分多址、碼分多址、空分多址及正交頻分多址接入技術(shù)。頻分多址接入的基本思想是對(duì)多個(gè)用戶的信號(hào)采用不同的頻率進(jìn)行調(diào)制，從而使多個(gè)用戶的信號(hào)在頻率上相互錯(cuò)開(kāi)，避免干擾，達(dá)到多用戶同時(shí)通信的目的。在時(shí)分多址接入系統(tǒng)中，系統(tǒng)以時(shí)間作為資源進(jìn)行分割，將提供給整個(gè)信道傳輸信息的時(shí)間劃分成若干時(shí)間段，也稱為時(shí)隙，并將這些不同的時(shí)隙分配給不同的用戶以進(jìn)行通信。碼分多址接入技術(shù)依靠不同的擴(kuò)頻碼來(lái)區(qū)分不同用戶的信號(hào)?？辗侄嘀方尤爰夹g(shù)利用空間資源在空間域上完成多用戶信號(hào)的分離，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的同時(shí)同頻傳輸。在正交頻分多址接入系統(tǒng)中，所有子載波被事先劃分為多個(gè)子信道，每個(gè)子信道由若干個(gè)子載波組成，系統(tǒng)可以向多個(gè)用戶分配不同的子信道。傳統(tǒng)的多址接入方式都是正交的知識(shí)點(diǎn)2：新型多址技術(shù)在5G系統(tǒng)中，海量機(jī)器類通信（即大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展）對(duì)傳統(tǒng)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)提出了新的要求。在5G系統(tǒng)中，除了傳統(tǒng)的正交多址接入方式之外，首次引入了非正交的多址接入方式，以滿足海量用戶連接的通信請(qǐng)求。學(xué)習(xí)領(lǐng)域：移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目：毫米波通信系統(tǒng)(6-8學(xué)時(shí))學(xué)習(xí)任務(wù)了解毫米波通信的特點(diǎn)，掌握毫米波無(wú)線信道的建模方法。了解毫米波通信的應(yīng)用研究，了解毫米波通信在5G系統(tǒng)中的應(yīng)用。了解毫米波無(wú)線局域網(wǎng)通信協(xié)議。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：2.1毫米波通信的概念及特點(diǎn)引入：隨著通信事業(yè)，尤其是個(gè)人移動(dòng)通信的高速發(fā)展，無(wú)線電頻譜的低頻段通信資源已日益飽和。5G系統(tǒng)最大帶寬將會(huì)達(dá)到1GHz，考慮到目前頻率占用情況，5G系統(tǒng)將使用高頻進(jìn)行通信。知識(shí)點(diǎn)1：毫米波通信頻段及特點(diǎn)毫米波是指頻率在30GHz和300GHz之間，相應(yīng)波長(zhǎng)在1～10mm的電磁波。利用毫米波進(jìn)行通信的方法叫作毫米波通信。毫米波通信的優(yōu)點(diǎn)：毫米波通信具有較豐富的通信頻譜資源，可以提供較大的連續(xù)頻帶，再配合高效的多址復(fù)用技術(shù)、調(diào)制方式等，可以使系統(tǒng)的傳輸能力產(chǎn)生巨大的飛躍。除此之外，毫米波通信采用了較高的頻段，干擾源較少，傳播可靠性高。毫米波通信的缺點(diǎn)：毫米波是高頻段的電磁波，傳輸特性比傳統(tǒng)低頻段電磁波的傳輸特性更復(fù)雜，高頻段電磁波不容易穿過(guò)建筑物或者障礙物，并且可以被植物和雨水吸收，因此受無(wú)線通信環(huán)境的影響更為明顯。高頻段電磁波隨著通信距離的增加衰減較為嚴(yán)重，因此，單條鏈路的覆蓋范圍有限，一般多適用于較短的通信距離。影響毫米波信道條件的主要因素：（1）.自由空間損耗：電磁波在無(wú)線信道中傳播時(shí)，自由空間損耗將隨著電磁波頻段的增加而呈指數(shù)級(jí)別增長(zhǎng)。毫米波信號(hào)通信頻段高，因此在無(wú)線信道中傳播時(shí)將產(chǎn)生較大的自由空間損耗。在自由空間損耗這部分需要讓同學(xué)們掌握衰減峰、大氣窗口所在的頻段；雨衰的數(shù)量級(jí)。（2）.陰影效應(yīng)：在這一區(qū)域內(nèi)，電磁波的強(qiáng)度由于遮擋而產(chǎn)生大幅的降低，從而影響信號(hào)的正常接收。這里可以比擬光留下的影子來(lái)講解電磁波的陰影效應(yīng)。掌握毫米波的工作頻段，了解毫米波通信的特點(diǎn)掌握影響毫米波信道條件的因素，掌握衰減峰、大氣窗口所在的頻段。知識(shí)點(diǎn)2：毫米波信道的建模毫米波信道模型的研究是一個(gè)很廣泛的課題，科學(xué)家們已經(jīng)在這方面做出了許多工作，并得到了許多有效的建模方式。在實(shí)測(cè)之前，經(jīng)常需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件的模擬和仿真，在對(duì)毫米波系統(tǒng)進(jìn)行模擬時(shí)，可以借鑒已有的研究成果，搭建合適的模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的分析。慢時(shí)變環(huán)境下毫米波信道模型的建立。直達(dá)徑非直達(dá)徑5.2毫米波的應(yīng)用引入：毫米波45GHz頻段正好處于大氣損耗的一個(gè)低谷位置，每千米衰減僅僅為1dB，因此45GHz頻段具有很好的應(yīng)用價(jià)值。此外，國(guó)際上關(guān)于毫米波60GHz頻段無(wú)線通信也有較多研究，包括無(wú)線個(gè)域網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)、無(wú)線高清多媒體接口、汽車?yán)走_(dá)、醫(yī)療成像及衛(wèi)星際通信等多個(gè)領(lǐng)域。知識(shí)點(diǎn)1：5G毫米波頻段部署5G毫米波頻段部署主要用于滿足增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶場(chǎng)景，該場(chǎng)景不僅需要滿足容量增長(zhǎng)的要求，還需要滿足峰值高達(dá)10Gbit/s的用戶數(shù)據(jù)傳輸速率。5G毫米波商用進(jìn)展實(shí)用案例：（1）5G系統(tǒng)毫米波空口試驗(yàn)（2）39GHz毫米波遠(yuǎn)距離通信試驗(yàn)（3）毫米波在接入回程中的應(yīng)用（4）高速遠(yuǎn)程毫米波現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)Release15標(biāo)準(zhǔn)定義5G系統(tǒng)的3段毫米波頻譜。知識(shí)點(diǎn)2：毫米波無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作毫米波無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用較為廣泛的有60GHz頻段的IEEE802.11ad標(biāo)準(zhǔn)和45GHz及60GHz的IEEE802.11aj標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11aj由IEEE標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)批準(zhǔn)開(kāi)發(fā)，旨在針對(duì)中國(guó)毫米波頻段的特點(diǎn)制定下一代無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)運(yùn)行在45GHz頻帶和60GHz頻帶。在該標(biāo)準(zhǔn)中，中國(guó)具有很多獨(dú)立自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。IEEE802.11aj標(biāo)準(zhǔn)定義了控制模式、單載波（Single-Carrier，SC）模式和OFDM模式3種傳輸模式。IEEE802.11aj三種傳輸模式的適用場(chǎng)景?？偨Y(jié)：毫米波頻段的通信系統(tǒng)，具有豐富的頻譜資源，可以大幅提高通信帶寬，滿足系統(tǒng)高容量、高速率的要求，特別適用于流量大、用戶密度高、移動(dòng)性低的熱點(diǎn)高容量無(wú)線通信場(chǎng)景。毫米波通信技術(shù)的發(fā)展為彌補(bǔ)與解決通信中稀缺的頻譜資源提供了新的途徑。本章討論了毫米波通信系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)。本章首先介紹了毫米波的信道特性，接著具體介紹了5G系統(tǒng)環(huán)境下的毫米波研究進(jìn)展和IEEE802.11aj標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)內(nèi)容。學(xué)習(xí)領(lǐng)域：移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目：中繼技術(shù)與異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(4-6學(xué)時(shí))學(xué)習(xí)任務(wù)掌握中繼技術(shù)的概念，比較不同工作模式下的中繼站及其特點(diǎn)。掌握異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的概念，了解異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在5G系統(tǒng)中的研究進(jìn)展。學(xué)習(xí)中繼技術(shù)及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：2．1中繼技術(shù)引導(dǎo)性提問(wèn)：本書第1章討論了無(wú)線信道的衰落問(wèn)題，當(dāng)接收端距離發(fā)射端較遠(yuǎn)的時(shí)候，由于大尺度路徑損耗的存在，會(huì)使到達(dá)接收端的信號(hào)功率出現(xiàn)嚴(yán)重的衰減，發(fā)射端需要增加發(fā)射功率才能保證通信過(guò)程的正常進(jìn)行。但是，在大多數(shù)情況下，發(fā)射端的發(fā)射功率是有限的，不可能無(wú)限制地增加。有什么新的技術(shù)可以克服大尺度路徑損耗，提升單個(gè)小區(qū)的覆蓋范圍呢？知識(shí)點(diǎn)1：中繼的概念：中繼站是一種低功率基站，它可以通過(guò)無(wú)線的方式接入宏基站。在用戶向基站發(fā)射信號(hào)的過(guò)程中，中繼站可以接收用戶發(fā)射的信號(hào)并轉(zhuǎn)發(fā)給宏基站，并通過(guò)宏基站接入核心網(wǎng)。從用戶端的角度來(lái)看，中繼站充當(dāng)宏基站的角色，而從宏基站的角度來(lái)看，中繼站為一個(gè)無(wú)線終端。中繼站的引入可以有效提升原有宏小區(qū)的覆蓋范圍。引入中繼站的作用；中繼站的通信模式；引入中繼站后，不同通信模型下的時(shí)隙劃分。知識(shí)點(diǎn)2：中繼站的工作模式按信號(hào)處理方式不同分類：按照信號(hào)處理方式的差別，中繼站的工作模式可以大致分為放大轉(zhuǎn)發(fā)（AmplifyForward，AF）模式、解碼轉(zhuǎn)發(fā)（DecodingForward，DF）模式及編碼協(xié)作（CooperativeCoding，CC）模式等。基于通信場(chǎng)景的差異，無(wú)線通信系統(tǒng)將選擇不同工作模式的中繼站。按接收/發(fā)射信號(hào)的關(guān)系分類：按照接收/發(fā)射信號(hào)的關(guān)系，可以把中繼站分為模擬模式和數(shù)字模式兩種基本模式。選擇模式在實(shí)際系統(tǒng)中，中繼站還可以選擇是否為某用戶提供通信服務(wù)，即選擇模式。知識(shí)點(diǎn)3：5G系統(tǒng)中的中繼技術(shù)5G系統(tǒng)也將支持基于中繼站的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其寬帶無(wú)線通信的組網(wǎng)方式與傳統(tǒng)的無(wú)線接入方式最大的差異就是接入方式的多樣性，移動(dòng)終端可以直接通過(guò)中繼站接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，也可以在中繼站的協(xié)作下通過(guò)基站接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。LTERelease10規(guī)范中對(duì)中繼站的工作類型和工作策略進(jìn)行了定義，將中繼站分為Type1類型和Type2類型。知識(shí)點(diǎn)4：中繼站管理與資源優(yōu)化由于中繼站，尤其是移動(dòng)中繼站的加入，傳統(tǒng)的通信協(xié)議需要發(fā)生變化?；境艘芾碛脩粼谛^(qū)間的切換外，還要對(duì)中繼站進(jìn)行管理。在中繼增強(qiáng)型蜂窩式小區(qū)環(huán)境中，將一個(gè)中繼站服務(wù)的區(qū)域定義為微小區(qū)，同一小區(qū)的不同微小區(qū)之間也會(huì)產(chǎn)生同頻干擾，因此頻帶的分配變得更加復(fù)雜。2.2異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)引入：5G的系統(tǒng)將采用異構(gòu)的無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以滿足其日益增長(zhǎng)的通信需求。在異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)通信中，通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜，無(wú)線通信中的資源分配和干擾管理問(wèn)題都需要得到很好的解決。知識(shí)點(diǎn)1：異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的概念異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（HeterogeneousNetworks，HetNets），是由相互重疊、不同類型的通信網(wǎng)絡(luò)組成的，這些網(wǎng)絡(luò)分別采用不同的無(wú)線接入技術(shù)或?qū)儆诓煌倪\(yùn)營(yíng)商，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)間的相互協(xié)作共同工作，從而滿足未來(lái)終端業(yè)務(wù)的多樣性需求。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：從通信吞吐率性能來(lái)看，基于異構(gòu)的組網(wǎng)方式突破了傳統(tǒng)小區(qū)組網(wǎng)吞吐率的局限，并更好地解決了網(wǎng)絡(luò)覆蓋及邊緣用戶高質(zhì)量通信的可靠保障。不僅如此，異構(gòu)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在功率效率上的優(yōu)勢(shì)也相當(dāng)明顯，異構(gòu)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)由不同層次的接入節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，而不同層次的接入節(jié)點(diǎn)具有不同的發(fā)射功率，因此，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以以較小的能量消耗完成網(wǎng)絡(luò)內(nèi)數(shù)據(jù)的傳輸。缺點(diǎn)：其一是上述多層異構(gòu)小區(qū)間的通信干擾，特別是宏基站對(duì)低功率節(jié)點(diǎn)的干擾問(wèn)題；其二是高功率宏小區(qū)與低功率微小區(qū)間負(fù)載平衡的問(wèn)題。知識(shí)點(diǎn)2：能量效率問(wèn)題能量效率通常被定義為系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的最大速率與系統(tǒng)所消耗的能量的比值。異構(gòu)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)本身就具備一個(gè)能量效率優(yōu)化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因此，基于能量效率的優(yōu)化更為重要。能效優(yōu)化問(wèn)題的描述：基于能量效率的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要包括異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)能量效率優(yōu)化準(zhǔn)則的制定和基于該準(zhǔn)則條件下問(wèn)題的求解。在制定能量效率優(yōu)化準(zhǔn)則時(shí)，需要考慮實(shí)際的場(chǎng)景及該問(wèn)題求解的可實(shí)現(xiàn)性。其他的節(jié)能方案：節(jié)能模式設(shè)置、能量獲取等。知識(shí)點(diǎn)3：頻譜資源的利用問(wèn)題由于頻帶資源的稀缺，頻譜資源的利用率是5G系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)之一?，F(xiàn)有提升頻譜利用效率的方法有：1）頻譜感知技術(shù)：監(jiān)測(cè)信道條件，尋找閑置頻譜。2）載波聚合技術(shù)：將現(xiàn)有的多個(gè)載波聚合在一起，實(shí)現(xiàn)更大的傳輸帶寬。知識(shí)點(diǎn)4：干擾問(wèn)題異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是干擾問(wèn)題。由于異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中低功率小基站的引入，在相同的時(shí)間和空間范圍內(nèi)會(huì)存在多個(gè)層次不同通信系統(tǒng)間的信號(hào)傳輸，因此不可避免地存在多個(gè)不同接入點(diǎn)之間及同一接入點(diǎn)不同用戶之間的通信干擾?，F(xiàn)有針對(duì)干擾問(wèn)題的解決方法有：多點(diǎn)協(xié)作：協(xié)調(diào)多個(gè)發(fā)射/接收端（如宏基站、微基站或中繼站等）同時(shí)向一個(gè)終端提供服務(wù)。干擾協(xié)調(diào)：協(xié)作式地調(diào)整異構(gòu)多小區(qū)的通信干擾。學(xué)習(xí)領(lǐng)域：移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目：調(diào)制與接入技術(shù)(6-8學(xué)時(shí))學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)大規(guī)模天線技術(shù)的基本原理，掌握大規(guī)模天線技術(shù)的概念和應(yīng)用學(xué)習(xí)大規(guī)模天線技術(shù)中的主要問(wèn)題，掌握其關(guān)鍵技術(shù)。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：2.1大規(guī)模天線技術(shù)的概念、特點(diǎn)及應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)1：大規(guī)模天線的概念大規(guī)模天線技術(shù)，也稱為多輸入/多輸出技術(shù)，是指在發(fā)射端和接收端分別使用多根發(fā)射天線和接收天線，并讓信號(hào)通過(guò)發(fā)射端與接收端的多根天線進(jìn)行發(fā)射和接收，從而改善通信質(zhì)量的一種空間技術(shù)。目前，業(yè)內(nèi)應(yīng)用的大規(guī)模天線技術(shù)指的是在發(fā)射端配置遠(yuǎn)多于現(xiàn)有系統(tǒng)天線數(shù)的大規(guī)模天線陣列，這些天線陣列將同時(shí)服務(wù)于同一時(shí)間相同頻率資源中的幾十個(gè)終端，能有效利用頻譜，并獲得更好的節(jié)能、安全和穩(wěn)健性能。由于大規(guī)模天線陣列的部署，發(fā)射的信號(hào)具有方向性，同一時(shí)頻資源內(nèi)的多個(gè)用戶之間的信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生相互干擾，從而可以實(shí)現(xiàn)空間上的分集。知識(shí)點(diǎn)2：大規(guī)模天線的特點(diǎn)大規(guī)模天線技術(shù)通過(guò)配置大規(guī)模的天線獲得系統(tǒng)性能的增益。首先，其受益于天線分集增益，大規(guī)模天線技術(shù)可以獲得數(shù)倍的吞吐量增益，并獲得高于普通多天線系統(tǒng)的能量效率。其次，大規(guī)模天線技術(shù)使用波束成形將信號(hào)能量聚集到某一個(gè)用戶上，從而提高數(shù)據(jù)速率，減少干擾；產(chǎn)生高增益的賦形波束，提升信號(hào)覆蓋距離。配備大規(guī)模天線的系統(tǒng)對(duì)少量的硬件故障和人為的通信干擾具有更好的健壯性。采用大規(guī)模天線陣列系統(tǒng)可以提供更大的空間自由度，抵消人為干擾。大規(guī)模天線技術(shù)可以有效降低空口延遲，簡(jiǎn)化多址接入過(guò)程。在大規(guī)模天線系統(tǒng)中，由于天線數(shù)目的增加，根據(jù)大數(shù)定理可知信道將出現(xiàn)硬化特性，此時(shí)，不同頻率上的信道特性的差異性消除，用戶可以使用整個(gè)頻帶進(jìn)行通信，不再需要子載波分配、用戶調(diào)度等物理層操作，從而簡(jiǎn)化了接入過(guò)程。知識(shí)點(diǎn)3：大規(guī)模天線技術(shù)的應(yīng)用大規(guī)模天線技術(shù)在傳輸能力和能量效率上都取得了顯著的改進(jìn)，它的一些特性使其特別適合應(yīng)用在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和毫米波通信系統(tǒng)中。結(jié)合實(shí)際案例，從時(shí)分雙工大規(guī)模天線技術(shù)、頻分雙工大規(guī)模天線技術(shù)以及智能大規(guī)模天線技術(shù)幾個(gè)典型應(yīng)用中講述大規(guī)模天線技術(shù)的商用研究進(jìn)展。2.2大規(guī)模天線技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵問(wèn)題知識(shí)點(diǎn)1：信道信息的獲取引入：對(duì)于下行通信而言，傳統(tǒng)蜂窩式小區(qū)多天線系統(tǒng)大多采用反饋的形式由終端用戶反饋信道狀態(tài)信息。對(duì)于大規(guī)模天線系統(tǒng)而言，由于天線數(shù)目巨大，采用傳統(tǒng)形式進(jìn)行信道信息的反饋將產(chǎn)生巨大的開(kāi)銷。在采用大規(guī)模天線技術(shù)的系統(tǒng)中，不同的工作模式（時(shí)分雙工/頻分雙工）下，其信道信息的獲取途徑是不同的。1．在時(shí)分雙工模式下，由于上下行數(shù)據(jù)通信采用了相同的頻帶，上下行信道具有互易性，可以利用信道的互易性進(jìn)行信道估計(jì)。信道估計(jì)的開(kāi)銷較小。2.在頻分雙工模式下，基站發(fā)射訓(xùn)練序列或?qū)ьl信息，由終端用戶估計(jì)下行信道信息，并通過(guò)反饋鏈路發(fā)射給基站。此時(shí)導(dǎo)頻開(kāi)銷與基站配備的天線數(shù)目成正比，因此會(huì)采用大規(guī)模天線技術(shù)的系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較大的導(dǎo)頻開(kāi)銷與反饋開(kāi)銷。互易性：上下行信道的信道特性具有某種聯(lián)系，這種聯(lián)系稱為信道的互易性。導(dǎo)頻污染：對(duì)于配備大規(guī)模天線的系統(tǒng)而言，系統(tǒng)所服務(wù)的用戶數(shù)量大，因此相鄰小區(qū)中使用的導(dǎo)頻序列將不再與本小區(qū)內(nèi)的導(dǎo)頻序列正交，這將導(dǎo)致導(dǎo)頻污染現(xiàn)象。知識(shí)點(diǎn)2：數(shù)?；旌项A(yù)編碼技術(shù)引入：5G系統(tǒng)大規(guī)模天線環(huán)境下將采用數(shù)模混合架構(gòu)，將傳統(tǒng)大規(guī)模的數(shù)字信號(hào)處理任務(wù)，如預(yù)編碼等信號(hào)處理模塊，分成大規(guī)模的模擬數(shù)字信號(hào)處理和降維的數(shù)字信號(hào)處理兩部分。數(shù)字預(yù)編碼和模擬預(yù)編碼的概念：根據(jù)預(yù)處理模塊的差異，預(yù)編碼技術(shù)可以分為數(shù)字預(yù)編碼和模擬預(yù)編碼。數(shù)?；旌项A(yù)編碼技術(shù)：全連接結(jié)構(gòu)和部分連接結(jié)構(gòu)的數(shù)模混合預(yù)編碼實(shí)現(xiàn)框圖及性能差異。學(xué)習(xí)領(lǐng)域：移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目：調(diào)制與接入技術(shù)(6-8學(xué)時(shí))學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)面臨的新問(wèn)題、新挑戰(zhàn)，掌握網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)與新架構(gòu)的特點(diǎn)。學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)，掌握網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化框架及設(shè)施管理。學(xué)習(xí)軟件定義網(wǎng)絡(luò)，掌握軟件定義網(wǎng)絡(luò)的概念及應(yīng)用。學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，掌握網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的機(jī)制和原理。學(xué)習(xí)邊緣計(jì)算技術(shù)，了解移動(dòng)邊緣計(jì)算的架構(gòu)，掌握其基本特點(diǎn)及應(yīng)用。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：2.15G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)引入：5G網(wǎng)絡(luò)面對(duì)更為復(fù)雜的業(yè)務(wù)和應(yīng)用，差異化、多樣化的業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求決定了5G網(wǎng)絡(luò)很難像3G或4G網(wǎng)絡(luò)那樣以某種單一技術(shù)為基礎(chǔ)形成針對(duì)所有場(chǎng)景的解決方案。5G網(wǎng)絡(luò)將具備怎樣的特性呢？知識(shí)點(diǎn)1：5G網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)：5G網(wǎng)絡(luò)將提供更高接入速率、更低接入延時(shí)、更好接入可靠性的用戶體驗(yàn)，并滿足在高流量密度、高連接密度和高移動(dòng)性環(huán)境下的接入需求。5G網(wǎng)絡(luò)將以用戶體驗(yàn)為設(shè)計(jì)目標(biāo)，支持多樣化的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求，在接入網(wǎng)方面，5G網(wǎng)絡(luò)將更加靈活，部署更為容易，維護(hù)成本更低，運(yùn)營(yíng)效率更高；在核心網(wǎng)方面，網(wǎng)絡(luò)功能將進(jìn)一步簡(jiǎn)化與重構(gòu)，以提供高效靈活的網(wǎng)絡(luò)控制與轉(zhuǎn)發(fā)功能。5G網(wǎng)絡(luò)將全面提升智能感知和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的能力，通過(guò)對(duì)用戶業(yè)務(wù)及環(huán)境狀態(tài)的學(xué)習(xí)，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源部署，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)。友好的網(wǎng)絡(luò)生態(tài)環(huán)境將促使5G網(wǎng)絡(luò)與新生產(chǎn)行業(yè)及垂直行業(yè)緊密結(jié)合，提升業(yè)務(wù)能力。知識(shí)點(diǎn)2：5G網(wǎng)絡(luò)中的新技術(shù)：5G系統(tǒng)中將引入虛擬化技術(shù)及軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以降低昂貴的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投入。虛擬化技術(shù)通過(guò)軟硬件解耦及功能抽象，為5G網(wǎng)絡(luò)提供了更具彈性的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)。5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將不再依賴于專用硬件實(shí)現(xiàn)資源的靈活共享及新業(yè)務(wù)的快速開(kāi)發(fā)和部署。軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)控制功能和轉(zhuǎn)發(fā)功能的分離，有利于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的全局優(yōu)化調(diào)度。知識(shí)點(diǎn)3：5G網(wǎng)絡(luò)新架構(gòu):5G接入網(wǎng)將提供多種空口接入方案，支持分布式、集中式、自組織等多種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源的智能化管控。5G核心網(wǎng)需要支持低延時(shí)、大容量、高速率的不同業(yè)務(wù)需要，需要根據(jù)差異化的業(yè)務(wù)需求實(shí)現(xiàn)功能的按需編排。核心網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)平面進(jìn)一步簡(jiǎn)化下沉，并利用邊緣計(jì)算技術(shù)將業(yè)務(wù)存儲(chǔ)和計(jì)算功能從網(wǎng)絡(luò)中心下移到網(wǎng)絡(luò)邊緣，以滿足低延時(shí)的業(yè)務(wù)需求，實(shí)現(xiàn)流量負(fù)載的靈活調(diào)度。新型的5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包含接入平面、控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面3個(gè)功能平面.2.25G網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵技術(shù)知識(shí)點(diǎn)1：網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化引入：在早期的電信網(wǎng)絡(luò)中，幾乎每一種電信網(wǎng)元都有自身特有的物理形態(tài)。不同的網(wǎng)元可能會(huì)基于不同的架構(gòu)開(kāi)發(fā)，不同設(shè)備制造商所提供的同一種網(wǎng)元也可能會(huì)在形狀、大小及供電方式等方面出現(xiàn)差異。這些外形各異、功能不同的設(shè)備給電信運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)了巨大的難題。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的概念：所謂網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，是指基于通用硬件，利用虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)電信網(wǎng)絡(luò)元件的軟件化。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的核心思想是把邏輯上的電信網(wǎng)絡(luò)元件與具體的硬件設(shè)備解耦，以期在統(tǒng)一的硬件設(shè)備上運(yùn)行不同的網(wǎng)絡(luò)功能。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的架構(gòu)：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化環(huán)境包含網(wǎng)絡(luò)虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施、虛擬化網(wǎng)絡(luò)功能及網(wǎng)絡(luò)管理與編排3部分。常用的虛擬化設(shè)施管理平臺(tái)：OpenStack是一種開(kāi)源的云管理平臺(tái)，也是當(dāng)前通信領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的云管理平臺(tái)之一。知識(shí)點(diǎn)2：軟件定義網(wǎng)絡(luò)引入：在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)流量的控制和轉(zhuǎn)發(fā)都依賴于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，且設(shè)備中集成了與業(yè)務(wù)特性緊耦合的操作系統(tǒng)和專用硬件，這些操作系統(tǒng)和專用硬件都是各廠家自己開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的。雖然可以通過(guò)制定規(guī)范實(shí)現(xiàn)跨廠商設(shè)備之間的協(xié)議交互和流量互通，但當(dāng)涉及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、新業(yè)務(wù)調(diào)試等操作時(shí)，不同廠商的不同實(shí)現(xiàn)還是會(huì)給網(wǎng)絡(luò)管理者帶來(lái)巨大的困難。軟件定義網(wǎng)絡(luò)的概念軟件定義網(wǎng)絡(luò)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，是網(wǎng)絡(luò)虛擬化的一種實(shí)現(xiàn)方式。軟件定義網(wǎng)絡(luò)的核心思想是將網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備控制平面與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面進(jìn)行分離，并利用可編程化控制實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，使網(wǎng)絡(luò)作為管道顯得更加智能。軟件定義網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)3：網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)引入：4G時(shí)代，業(yè)務(wù)的性能用帶寬就能衡量，只要帶寬足夠大，就能滿足客戶的需求。但是，隨著用戶類型變得多樣性及業(yè)務(wù)形式的增加，新的問(wèn)題出現(xiàn)了，不同的業(yè)務(wù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訴求是不一樣的，即使同一個(gè)業(yè)務(wù)的不同數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的連接性能要求也可能不相同。5G網(wǎng)絡(luò)服務(wù)具備更貼近用戶需求、定制化能力進(jìn)一步提升、網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)深度融合及服務(wù)更友好等特征，其中具有代表性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力包括網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)和移動(dòng)邊緣計(jì)算技術(shù)等。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的概念：網(wǎng)絡(luò)切片是指基于客戶化需求可以被設(shè)計(jì)、部署、維護(hù)的邏輯網(wǎng)絡(luò)，其旨在滿足特定的客戶、業(yè)務(wù)、商業(yè)場(chǎng)景的業(yè)務(wù)特點(diǎn)及商業(yè)模式。網(wǎng)絡(luò)切片將現(xiàn)實(shí)存在的物理網(wǎng)絡(luò)在邏輯層面上劃分為多個(gè)不同類型的虛擬網(wǎng)絡(luò)，依照不同用戶的服務(wù)需求來(lái)進(jìn)行劃分，從而應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的應(yīng)用場(chǎng)景。網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)的應(yīng)用：知識(shí)點(diǎn)4：移動(dòng)邊緣計(jì)算移動(dòng)邊緣計(jì)算的概念：移動(dòng)邊緣計(jì)算通過(guò)在無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上配置有計(jì)算、存儲(chǔ)、通信等能力的服務(wù)器，賦予接入網(wǎng)邊緣計(jì)算能力。移動(dòng)邊緣計(jì)算的基本框架：移動(dòng)邊緣計(jì)算系統(tǒng)由智能終端設(shè)備、移動(dòng)邊緣服務(wù)器、核心網(wǎng)以及云服務(wù)器構(gòu)成。其不僅充分利用了近距離計(jì)算資源，還與云端相輔相成，彌補(bǔ)了云端傳輸延時(shí)長(zhǎng)、計(jì)算負(fù)載大等不足。移動(dòng)邊緣計(jì)算的應(yīng)用學(xué)習(xí)領(lǐng)域：移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)項(xiàng)目：5G網(wǎng)絡(luò)中的安全問(wèn)題(6-8學(xué)時(shí))學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)5G網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)及安全機(jī)制，掌握5G網(wǎng)絡(luò)的安全措施。學(xué)習(xí)空口安全、傳輸安全、設(shè)備安全和運(yùn)維安全中面臨的不同問(wèn)題，掌握相關(guān)解決方案。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：2.15G網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制及安全架構(gòu)引入：在5G網(wǎng)絡(luò)中，大量的宏蜂窩、微蜂窩及用戶設(shè)備等不同層次的網(wǎng)絡(luò)元素共同構(gòu)成了一個(gè)多層次的異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)。新的網(wǎng)絡(luò)采用了新型組網(wǎng)方式，其新業(yè)務(wù)層出不窮，移動(dòng)數(shù)據(jù)呈爆炸式增長(zhǎng)，同時(shí)，隨著用戶終端多樣化趨勢(shì)的發(fā)展，5G網(wǎng)絡(luò)將面臨比現(xiàn)有無(wú)線通信系統(tǒng)更為嚴(yán)峻的安全問(wèn)題。知識(shí)點(diǎn)1：安全機(jī)制為保障移動(dòng)終端安全接入運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)及移動(dòng)終端用戶通信數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)側(cè)安全傳輸，網(wǎng)絡(luò)的安全架構(gòu)包括移動(dòng)終端接入認(rèn)證、密碼算法嵌套、用戶面及信令面數(shù)據(jù)保護(hù)等安全機(jī)制。知識(shí)點(diǎn)2：安全架構(gòu)5G網(wǎng)絡(luò)安全架構(gòu)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的安全過(guò)程、處理和算法都進(jìn)行了明確的定義。5G網(wǎng)絡(luò)在安全性上的解決的問(wèn)題：（1）用戶在初始入網(wǎng)過(guò)程中，通過(guò)明文進(jìn)行傳輸，存在被攻擊者利用進(jìn)行非法用戶跟蹤的問(wèn)題。（2）初始非接入層消息沒(méi)有安全保護(hù)，存在被攻擊者利用對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行攻擊的風(fēng)險(xiǎn)。（3）用戶與基站間的數(shù)據(jù)傳輸沒(méi)有完整性保護(hù)，存在被攻擊者篡改的風(fēng)險(xiǎn)。（4）核心網(wǎng)之間交互敏感信息（如密鑰、用戶身份、短信等），存在被攻擊者竊聽(tīng)的風(fēng)險(xiǎn)。（5）安全認(rèn)證之前的接入層和非接入層消息沒(méi)有安全保護(hù)，存在被攻擊利用的風(fēng)險(xiǎn)。2.2空口安全：引入：用戶與基站之間的接口是公共開(kāi)放的接口，攻擊者可以利用該接口對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)或終端進(jìn)行攻擊。知識(shí)點(diǎn)1：5G網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證架構(gòu)5G網(wǎng)絡(luò)提供了統(tǒng)一的認(rèn)證架構(gòu)，以適應(yīng)不同終端類型和不同接入網(wǎng)絡(luò)類型。5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中與認(rèn)證相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)功能主要包括：網(wǎng)絡(luò)接入訪問(wèn)與移動(dòng)性管理功能、服務(wù)器認(rèn)證功能和統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理功能。知識(shí)點(diǎn)2：5G網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制5G網(wǎng)絡(luò)定義了移動(dòng)終端與基站之間的信令連接安全，支持移動(dòng)終端與基站之間信令的加密、完整性保護(hù)和抗重放保護(hù)。1）5G網(wǎng)絡(luò)新增了用戶面數(shù)據(jù)的完整性保護(hù)機(jī)制，具備面向業(yè)務(wù)的差異化安全保護(hù)能力和面向設(shè)備的認(rèn)證與管理能力。2）面對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)終端從空口對(duì)基站發(fā)起的DoS攻擊，5G基站將具備空口數(shù)據(jù)流控制機(jī)制。傳輸安全：引入：5G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)按照位置可以劃分成前傳網(wǎng)和IP回傳網(wǎng)，IP回傳網(wǎng)采用IP組網(wǎng)傳輸，將面臨非法接入、數(shù)據(jù)竊聽(tīng)、數(shù)據(jù)篡改、數(shù)據(jù)重放和分布式拒絕服務(wù)等安全風(fēng)險(xiǎn)。知識(shí)點(diǎn)1：非法接入威脅所謂非法接入威脅，是指網(wǎng)絡(luò)攻擊者試圖仿冒合法用戶非法接入目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行嗅探、滲透、惡意攻擊，以便獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)或者對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行破壞。知識(shí)點(diǎn)2：數(shù)據(jù)竊聽(tīng)威脅數(shù)據(jù)竊聽(tīng)威脅是指網(wǎng)絡(luò)攻擊者主動(dòng)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)膬?nèi)容進(jìn)行攔截，竊取網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臋C(jī)密數(shù)據(jù)、用戶隱私數(shù)據(jù)、用戶通信內(nèi)容等，造成數(shù)據(jù)泄露。知識(shí)點(diǎn)3：數(shù)據(jù)篡改威脅數(shù)據(jù)篡改威脅是指網(wǎng)絡(luò)攻擊者主動(dòng)對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)膬?nèi)容進(jìn)行攔截，對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行篡改、插入、刪除等惡意攻擊，導(dǎo)致目標(biāo)設(shè)備收到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)而出現(xiàn)系統(tǒng)遭受破壞、服務(wù)無(wú)法正常運(yùn)行、系統(tǒng)被植入惡意代碼或惡意指令等威脅。知識(shí)點(diǎn)4：數(shù)據(jù)重放威脅數(shù)據(jù)重放威脅是指網(wǎng)絡(luò)攻擊者截獲目標(biāo)設(shè)備的通信內(nèi)容，重新發(fā)給目標(biāo)設(shè)備，以達(dá)到欺騙目標(biāo)設(shè)備的目的。知識(shí)點(diǎn)5：DDoS攻擊DDoS攻擊可以使很多計(jì)算機(jī)在同一時(shí)間遭受到攻擊，使攻擊目標(biāo)無(wú)法正常使用。2.4設(shè)備安全引入：5G基站設(shè)備部署的環(huán)境比較惡劣，家庭基站直接部署在用戶家里，很容易被大眾所接觸或被近端訪問(wèn)，所處的網(wǎng)絡(luò)域也不可信，因而會(huì)給基站帶來(lái)安全威脅。知識(shí)點(diǎn)1：5G設(shè)備安全的主要威脅5G設(shè)備安全的主要威脅來(lái)自無(wú)線空口訪問(wèn)、近端物理訪問(wèn)、網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)等。首先，5G基站設(shè)備通常安裝部署于室外，環(huán)境惡劣，也容易被大眾所接觸，所以容易遭受物理破壞與攻擊。其次，5G基站容易受到近端非法訪問(wèn)。另外，惡意軟件攻擊也是不可避免的問(wèn)題。知識(shí)點(diǎn)2：安全防護(hù)措施5G設(shè)備的安全防護(hù)措施主要包括物理安全防護(hù)、環(huán)境告警功能、安全加固、接口安全保護(hù)、數(shù)字簽名保護(hù)、代碼保護(hù)和文件保護(hù)等。運(yùn)維安全引入：5G商用時(shí)代正在開(kāi)啟，數(shù)據(jù)流量的激增、網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度的不斷提升給傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工作帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維正在向以智能網(wǎng)絡(luò)為主的數(shù)字化時(shí)代邁進(jìn)，未來(lái)的運(yùn)維將從關(guān)注穩(wěn)定性、安全性轉(zhuǎn)向應(yīng)用需求和用戶體驗(yàn)。知識(shí)點(diǎn)1：網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維中的安全威脅在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)攻擊者及內(nèi)部惡意運(yùn)維人員都可能對(duì)網(wǎng)絡(luò)及管理系統(tǒng)造成威脅，其威脅主要包括非授權(quán)訪問(wèn)機(jī)房、非法訪問(wèn)系統(tǒng)、非授權(quán)操作與權(quán)限濫用、非法訪問(wèn)運(yùn)維數(shù)據(jù)、惡意冒充、惡意竊取以及DDoS攻擊等。知識(shí)點(diǎn)2：安全運(yùn)維方案運(yùn)營(yíng)商作為基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)營(yíng)者，應(yīng)遵從和遵守相關(guān)規(guī)定，并