【25软考网工】第四章无线通信网（1）移动通信与4G/5G技术、CDMA计算

目录

一、移动通信与4G/5G技术

1.移动通信发展

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2.移动通信制式

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3.移动通信技术标准——4G标准

4G标准

4G关键技术

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1）OFDMA（划分子信道）

2）MIMO

3）码本分集技术

4）软件无线电技术

5）VoIP技术

6）安全加密技术

4.5G应用场景

1） 高带宽场景(eMBB)

2） 低时延高可靠场景(uRLLC)

3）海量连接场景(mMTC)

5.5G两种组网模式

1）非独立组网(NSA)（过渡）

2）独立组网(SA)

3）组网演进策略

6.5G关键技术

1）核心技术解析

2）例题:5G关键技术判断(网工2022.5)

3）例题:5G提升接入用户数技术(网工2023.5)

4） 例题:我国自主4G标准(网工2024.5)

5）例题:4G与3G区别和标准(网规2015.11)

6）例题:MIMO功能定义判断(网规2020.11)

7）例题:6G网络覆盖实现(网规2024.11)

7.知识小结

二、CDMA原理

1.CDMA原理

2.相关例题

1）例题：CDMA接收数据判断(网规2022.11-34)对位乘相加

2）例题：CDMA通信未发送终端判断(网规2024.11-14)

3.知识小结

一、移动通信与4G/5G技术

1.移动通信发展

        代际演进：从1G到5G共经历五代技术迭代，"G"代表Generation（代），需与WiFi中的5GHz频谱区分

        1G特点（1980s)：模拟蜂窝技术，仅支持语音通话（如大哥大），未普及原因：网络覆盖不足、终端价格昂贵

        2G突破(1990s)：数字蜂窝技术，新增短信功能（GSM/CDMA制式），实现数据低速传输

        3G应用(2000s)：带宽提升催生社交应用（微信/微博），典型速率达2Mbps

        4G革新(2010s)：IP分组交换网络支撑视频应用（抖音/快手）和手游（王者荣耀），理论速率100Mbps

        5G特性(2020s)：毫米波频段（26/28GHz）、1ms超低时延、百万级终端连接，支持VR/AR和物联网应用

2.移动通信制式

2G制式：

• GSM：移动/联通采用，时分多址(TDMA)
• CDMA：电信独家采用，码分多址技术

3G标准：

• TD-SCDMA：中国自主标准（移动使用），性能较差已淘汰
• WCDMA：联通采用，欧洲主导
• CDMA2000：电信采用，美国高通技术

4G统一：LTE成为全球标准，分两种模式

• TD（时分双工），TD-LTE-Advanced是我国自主知识产权的4G标准
• FDD（频分双工）

5G组网：

• NSA：非独立组网，依托4G核心网
• SA：独立组网，全新5G核心网

3.移动通信技术标准——4G标准

WiMAX II属于4G标准。3G和4G最大的区别是,3G标准骨干网是基于传统时分复用的语音网络,而4G骨干网是基于IP的分组交换网络。

4G标准

候选标准：UMB（高通）、LTE（3GPP）、WiMAX II（IEEE 802.16m）

LTE发展路径GSM->W-CDMA->HSPA->4G

中国频谱分配：

• 移动：1880-1900/2320-2370/2575-2635MHz（共130MHz）
• 联通：2300-2320/2555-2575MHz（40MHz）
• 电信：2370-2390/2635-2655MHz（40MHz）

骨干网变革：3G基于电路交换，4G采用全IP分组交换

4G关键技术

1）OFDMA（划分子信道）

概念：是4G中的一种多址技术，通过将无限信道分成多个子信道来实现多用户之间的并行传输，提高了频谱利用率和数据传输效率。

正交频分：将信道划分为正交子载波，每个子载波都可以独立传输数据，避免载波间干扰

四大特点：

• 高频谱效率：频谱效率提升30%（子载波并行传输）
• 低功耗：功耗降低40%（正交性减少干扰）
• 抗干扰能力强：抗多径衰落（循环前缀保护）
• 支持多用户：支持多用户调度（动态资源分配）

使用情况：

• LTE系统改用OFDMS技术作为下行链路的多用户调制技术，以提高系统容量和频谱利用率。
• WiMAX采用OFDMA技术作为其无库存的多用户调制技术

2）MIMO



概念：是一种天线技术，通过使用多个天线来发送和接受数据，可以显著提高无线信道的容量和数据的传输速率。

特点：

• 显著提供频谱利用率和信道容量
• 提供数据传输的可靠性和覆盖范围。

空间维度：4×4 MIMO使单用户峰值速率提升4倍

实现方式：

• 空时编码：在发送端将多个数据量分别编码成多个符号，通过多天线发送相同数据的不同编码版本（提升可靠性）
• 空间复用：利用多个天线同时发送不同的数据流，接收端通过接收到的多个数据流进行编码，多天线并行传输不同数据流（提升频谱利用率）

商用案例：802.11n产品单流150M，，2个位300M，4流可达600M

3）码本分集技术

概念：是4G中的一种编码技术，通过在发送数据时添加纠错码来提高数据的可靠性，减少误码率，从而提高数据传输效率和通信质量。

• 纠错机制：添加冗余校验码，误码率降低至10^−6
• 自适应调制：QPSK/16QAM/64QAM动态切换

4）软件无线电技术



概念：通过软件定义无线电设备的信号除了、调制解调、信道估计等功能，可以实现高度灵活的无线通信系统，提高了系统的可拓展性和适应性。

特点：

• 硬件与软件分离
• 提高通信系统的灵活性和可靠性
• 降低通信系统的成本和维护难度

核心思想：硬件通用化+软件可编程

四大功能：

• 多模式支持（TDD/FDD自动适配）
• 多天线技术（2×2/4×4动态选择）
• 动态频谱接入技术（20MHz+20MHz载波捆绑）
• 自适应调制技术（可选4096QAM，1024QAM，根据实际情况选择）

5）VoIP技术



概念：是4G中的一种语音通信技术，通过将语音数据转换成数字信号进行传输，实现了语音和数据在同一网络上的传输，提高了通信效率和资源利用率。

IMS核心：实现语音数字化封装（考试重点）

优势：

• 大幅度降低通话费用
• 提供语音质量
• 提供更多的增值服务
• 更加便利

全网络支持：兼容3G/4G/WiFi/固网接入

6）安全加密技术

4G中的安全加密技术主要包括身份认证、数据加密、安全传输等，通过使用密码学算法等技术保障数据的安全性和用户的隐私。

三重防护：

• AKA认证（双向鉴权）
• AES-256加密
• IPSec安全隧道

代际对比：5G安全机制较4G增强3倍（新增量子加密支持）

4.5G应用场景



1） 高带宽场景(eMBB)

• 峰值速率: 支持20Gbps的超高传输速率
• 典型应用: 3D视频、AR/VR等沉浸式体验
• 用户体验: 显著提升多媒体内容的传输质量和显示效果
• 其他场景: 超高清屏幕显示、云端办公等需要大带宽支持的场景

2） 低时延高可靠场景(uRLLC)

• 时延指标: 提供小于1ms的端到端时延
• 可靠性: 达到99.9999%的超高可靠性
• 应用领域: 工业互联网、工业自动化、自动驾驶等对时延和可靠性要求极高的场景
• 技术特点: 特别适合对时延敏感的关键任务应用

3）海量连接场景(mMTC)

• 连接密度: 支持100万连接/平方公里
• 应用方向: 智慧城市基础设施(如智能水表、电表)、车联网、智能物流等
• 技术特点: 侧重人与物之间的信息交互，构建万物互联的基础
• 典型场景: 需要同时接入大量终端设备的物联网应用

5.5G两种组网模式

1）非独立组网(NSA)（过渡）

• 网络架构: 在现有4G基站基础上部署5G基站，仍使用4G核心网
• 建设优势: 节约建设资源、缩短部署时间
• 过渡性质: 是5G部署初期的过渡技术方案
• 用户体验: 虽然显示5G信号，但实际体验提升有限
• 部署阶段: 5G建设初中期采用，实现快速商用

2）独立组网(SA)

• 网络架构: 完全新建5G基站和5G核心网
• 技术优势: 提供更优的网络性能和更丰富的应用场景
• 部署阶段: 5G建设中后期逐步替代NSA模式
• 演进过程: 需要逐步淘汰4G老旧设备，成本较高但效果更好
• 用户体验: 真正实现5G的全部技术优势

3）组网演进策略

• 演进路径: 从NSA逐步过渡到SA是主流技术路线
• 经济考量: 避免一次性全部替换的高成本
• 时间因素: 需要较长时间完成全网升级
• 实际案例: 早期5G建设以NSA为主，近年才逐步转向SA
• 技术启示: 网络升级通常采用渐进式演进策略

6.5G关键技术



1）核心技术解析

超密集异构无线网络：

• 相比4G使用更高频谱（如广电700MHz频谱覆盖优势明显）
• 高频谱导致覆盖范围减小（如WiFi中2.4GHz比5GHz覆盖远）
• 需密集部署宏基站、微基站和室分系统（如2G单基站覆盖几十公里，5G需多基站补充）

大规模MIMO：

• 天线阵列规模远超4G（128×128或64×64阵列）
• 提升带宽和多进多出技术提高用户接入数量（WIFI通常仅4-16个MIMO）

毫米波通信：

• 小基站增强高速移动场景体验（如高铁场景防掉线）
• 提升组网灵活性

软件定义网络SDN与NFV：

• SDN实现控制面与数据面分离（区别于4G的SDR软件定义无线电）
• NFV实现软硬件解耦（如用标准服务器虚拟化vFW虚拟防火墙/vIPS虚拟入侵检测/vAV虚拟防病毒等安全设备）大幅度降低网络的建设和维护成本
• 典型案例：vBRAS替代传统BRAS硬件设备

2）例题:5G关键技术判断(网工2022.5)



• 关键特征：控制平面与数据平面分离
• 排除法：B为天线技术，C为虚拟化技术，D为4G标准
• 易混淆点：需区分SDN（5G,网络）与SDR（4G,无线电）
• 答案：A.软件定义网络(SDN)

3）例题:5G提升接入用户数技术(网工2023.5)



• 题干核心：提升用户接入数量
• 技术对比：SDN管理网络架构，NFV降低硬件成本
• 关键记忆：大规模MIMO通过天线阵列扩容
• 答案：A.MIMO

4） 例题:我国自主4G标准(网工2024.5)



• 易错选项：TD-SCDMA是国产3G标准
• 关键区分：TD-LTE-Advanced是4G演进标准
• 背景知识：FDD-LTE为频分双工制式
• 答案：A.TD-LTE-Advanced

5）例题:4G与3G区别和标准(网规2015.11)



• 本质区别：4G基于IP分组交换 vs 3G时分复用语音交换
• 标准辨析：LTE和WiMAX II是国际标准（UMB已淘汰）
• 注意：TD-LTE和FDD-LTE是部署方式非标准名称
• 答案：(25)C (26)B

6）例题:MIMO功能定义判断(网规2020.11)



• 核心功能：空间复用、赋形抗干扰、收发分离
• 定位原理：用户定位需多基站三角定位（单基站仅能检测经过）
• 典型错误：将波束成形误认为定位功能
• 答案：D.用户定位

7）例题:6G网络覆盖实现(网规2024.11)



• 题干关键词："空天地一体化"
• 技术组合：地面基站+高空平台+卫星（低轨为主）
• 延迟对比：同步卫星270ms vs 低轨卫星<100ms
• 答案：C.地面基站、高空平台和卫星网络的深度集成

7.知识小结

二、CDMA原理

1.CDMA原理

码片分配机制：CDMA系统为不同用户分配唯一码片，通过正交值计算判断数据接收情况

正交结果解读：

• 结果为1：表示发送数据1
• 结果为−1：表示发送数据0
• 结果为0：表示未向该终端发送数据

通信过程示例：以四个终端a/b/c/d为例，a向b发送数据时：

• b用本地码片与接收码片进行正交运算，结果为1或−1分别对应接收数据1或0
• c/d虽能收到信号，但因a未向其发送数据，正交结果必为0

形象类比：类似古代兵符调兵机制，本地存储的码片相当于兵符的一半

2.相关例题

1）例题：CDMA接收数据判断(网规2022.11-34)对位乘相加

审题要点：

• 发送方1与接收方1共享码片：(1,1,1,−1,1,−1,−1,−1)
• 发送方2与接收方2共享码片：(1,−1,1,1,1,−1,1,1)
• 发送序列：(2,0,2,0,2,−2,0,0)和(0,−2,0,2,0,0,2,2)

接收方1接收到的第一个数据的计算步骤：

• 对位相乘后求和：(1×2)+(1×0)+(1×2)+(−1×0)+(1×2)+(−1×−2)+(−1×0)+(−1×0)=8
• 结果归一化：8/8=1→ 接收数据1
• 第二组计算同理得−1→ 接收数据0

快速判断技巧：正交结果只可能是1/0/−1，排除含负数的选项B

正确答案：B(1,0)

2）例题：CDMA通信未发送终端判断(网规2024.11-14)

审题要点：

• 四个站点码片序列：
  • s1：(−1,−1,−1,+1,+1,−1,+1,+1)
  • s2：(−1,−1,+1,−1,+1,+1,+1,−1)
  • s3：(−1,+1,−1,+1,+1,+1,−1,−1)
  • s4：(−1,+1,−1,−1,−1,−1,+1,−1)
• 接收序列：(−1,+1,−3,+1,−1,−3,+1,+1)

计算关键：

• s3正交计算：[(−1×−1)+(1×1)+(−1×−3)+(1×1)+(1×−1)+(1×−3)+(−1×1)+(−1×1)]/8=0
• 其他终端计算结果均不为零

核心原理：正交结果为零即对应未发送数据的终端

易错提醒：计算时需逐位相乘，注意正负号变化

正确答案：B s3

3.知识小结