[移动通信] [18572]3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计 [复制链接]

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发表于 2008-10-28 09:58:20 |只看该作者 |倒序浏览

书　　名　　3GPP长期演进(LTE)技术原理与系统设计
丛书名　　“863”通信高技术丛书
标准书号　　ISBN 978-7-115-18572-3/TN
编目分类　　TN929.533
作　　者　　沈嘉索士强全海洋赵训威胡海静姜怡华等编著
译　　者　　--
责任编辑　　王晓明刘洋
开　　本　　16 开
印　　张　　29
字　　数　　708 千字
页　　数　　450 页
装　　帧　　平装
版　　次　　第1版第1次
初版时间　　2008年11月
本印次　　2008年11月
首印数　　4000 册
定　　价　　69.00 元

第五章试读

目录

第1章 背景与概述...................................... 1 
1.1 什么是LTE .................................... 1 
1.2 LTE项目启动的背景 .................... 2 
1.2.1 移动通信与宽带无线接入技术的融合 .................... 2 
1.2.2 国际宽带移动通信研究和标准化工作 .................... 3 
1.2.3 我国宽带移动通信研究工作 .................................... 5 
1.3 3GPP简介 ...................................... 5 
1.3.1 3GPP的组织结构 .............. 6 
1.3.2 3GPP的工作方法 .............. 7 
1.3.3 3GPP技术规范的版本 划分 .................................... 8 
1.4 LTE研究和标准化工作进程 ...... 12 
1.4.1 LTE项目的时间进度 ...... 12 
1.4.2 LTE协议结构 .................. 14 
1.5 LTE技术特点 .............................. 16 
1.5.1 LTE需求 .......................... 16 
1.5.2 系统架构 .......................... 17 
1.5.3 空中接口 .......................... 18 
1.5.4 移动性和无线资源管理 ... 23 
1.5.5 自配置与自优化 .............. 24 
1.5.6 和LTE相关的其他3GPP演进项目 .......................... 24 
1.6 LTE和其他宽带移动通信技术的对比 ......................................... 27 
1.6.1 性能指标对比 .................. 27 
1.6.2 关键技术对比 .................. 29 
1.7 小结 ............................................. 31 
参考文献 .............................................. 31 
第2章 LTE需求......................................... 32 
2.1 系统容量需求 ............................. 33 
2.1.1 峰值速率 .......................... 33 
2.1.2 系统延迟 .......................... 33 
2.2 系统性能需求 ............................. 34 
2.2.1 用户吞吐量与控制面容量 .. 34 
3GPP 长期演进（LTE）技术原理与系统设计 
2.2.2 频谱效率 .......................... 35 
2.2.3 移动性 .............................. 36 
2.2.4 覆盖 .................................. 36 
2.2.5 进一步增强的MBMS ..... 36 
2.2.6 网络同步 .......................... 37 
2.3 系统部署需求 .............................. 38 
2.3.1 部署场景 .......................... 38 
2.3.2 频谱扩展性 ...................... 38 
2.3.3 部署频谱 .......................... 38 
2.3.4 与其他3GPP系统的共存和 互操作 ............................... 39 
2.4 对无线接入网框架和演进的 要求 .............................................. 39 
2.5 无线资源管理需求 ...................... 40 
2.6 复杂度要求 .................................. 40 
2.6.1 系统复杂度 ...................... 40 
2.6.2 UE复杂度 ........................ 40 
2.7 成本要求 ...................................... 41 
2.8 业务需求 ...................................... 41 
2.9 小结 .............................................. 41 
参考文献 ............................................... 42 
第3章 LTE物理层协议 ............................. 43 
3.1 物理层概述 .................................. 43 
3.1.1 协议结构 .......................... 43 
3.1.2 物理层功能 ...................... 44 
3.1.3 LTE物理层协议概要介绍 ... 44 
3.2 物理信道与调制 ......................... 46 
3.2.1 帧结构 .............................. 46 
3.2.2 上行物理信道 .................. 48 
3.2.3 下行物理信道 .................. 64 
3.2.4 伪随机序列产生 .............. 89 
3.2.5 定时 .................................. 89 
3.3 复用与信道编码 ......................... 89 
3.3.1 物理信道映射 .................. 89 
3.3.2 信道编码和交织 .............. 90 
3.4 物理层过程 ................................ 111 
3.4.1 同步过程 ......................... 111 
3.4.2 功率控制 ......................... 111 
3.4.3 随机接入过程 ................. 114 
3.4.4 PDSCH相关过程 ........... 114 
3.4.5 PUSCH相关过程 ........... 118 
3.4.6 PDCCH相关过程 ......... 120 
3.4.7 PUCCH相关过程 ......... 120 
3.5 物理层测量 ............................... 121 
3.5.1 UE/E-UTRAN测量概述 .. 121 
3.5.2 UE/E-UTRAN测量能力 ... 121 
参考文献 ............................................. 123 
第4章 LTE无线传输技术 ....................... 125 
4.1 双工方式 .................................... 125 
4.1.1 FDD双工方式 ............... 125 
4.1.2 TDD双工方式 ............... 125 
4.1.3 H-FDD双工方式 ........... 126 
4.2 宏分集的取舍 ............................ 127 
4.2.1 宏分集技术在WCDMA中的应用情况 ................ 128 
4.2.2 LTE系统对宏分集的 取舍 ................................ 129 
4.3 下行多址技术 ............................ 130 
4.3.1 OFDMA技术方案 ......... 130 
4.3.2 VSF-OFDM技术方案 ... 135 
4.3.3 OFDM/OQAM技术 方案 ................................ 138 
4.3.4 多载波WCDMA（MC- WCDMA）技术方案 ......... 140 
4.3.5 多载波TD-SCDMA （MC-TD-SCDMA）技术 方案 ................................ 143 
4.3.6 下行多址技术的确定 .... 143 
4.4 上行多址技术 ........................... 143 
4.4.1 PAPR和立方量度（Cubic Metric，CM）问题 ....... 144 
4.4.2 采用PAPR降低的OFDMA（OFDMA with PAPR Reduction）技术方案 ..... 145 
4.4.3 单载波频分多址 （SC-FDMA）技术 方案 ................................ 147 
4.4.4 单载波和频域均衡 
（SC-FDE）技术方案 .... 148 
4.4.5 交织FDMA（IFDMA） 技术方案 ........................ 149 
4.4.6 DFT扩展OFDM（DFT-S- OFDM）技术方案 ........ 151 
4.4.7 可变扩频和码片重复系数 CDMA（VSFCR-CDMA） 
3GPP 长期演进（LTE）技术原理与系统设计 
技术方案 ......................... 151 
4.4.8 广义多载波（Generalized Multi-Carrier，GMC） 技术方案 ........................ 152 
4.4.9 SC-FDMA技术的深入 研究 ................................ 154 
4.5 下行MIMO技术 ....................... 158 
4.5.1 空时/频编码 ................... 158 
4.5.2 循环延时分集 ................ 159 
4.5.3 天线切换分集 ................ 161 
4.5.4 空间复用传输 ................ 162 
4.5.5 下行预编码 .................... 163 
4.5.6 下行波束赋形 ................ 169 
4.5.7 用于下行MIMO传输的 终端反馈 ........................ 172 
4.5.8 下行多用户MIMO ........ 176 
4.5.9 E-MBMS中的MIMO 技术 ................................ 180 
4.6 上行MIMO技术 ....................... 181 
4.6.1 上行传输天线选择 ........ 181 
4.6.2 上行多用户MIMO ....... 183 
4.7 调制技术 ................................... 184 
4.7.1 下行增强调制技术的 取舍 ................................ 184 
4.7.2 上行增强调制技术的 取舍 ................................ 185 
4.8 信道编码 ................................... 186 
4.8.1 信道编码技术的选择 .... 186 
4.8.2 Turbo码内交织器优化 .... 186 
4.8.3 编码块分段 .................... 187 
4.8.4 速率匹配（Rate Matching） 与冗余版本（Redundancy Version，RV） .............. 187 
4.8.5 循环冗余校验（CRC） 188 
4.9 演进型多媒体（E-MBMS广播和 多播业务）技术 ....................... 189 
4.9.1 MBMS信号和单播信号 的复用 ............................ 190 
4.9.2 MBSFN传输技术优化 ... 190 
4.9.3 MBMS数据和控制信令 的复用 ............................ 190 
4.9.4 MBMS的参数设计 ....... 190 
4.9.5 MBMS参考信号（RS） 的设计 ............................ 190 
4.10 小区间干扰抑制技术 .............. 191 
4.10.1 在LTE研究中考虑的干 扰抑制技术 .................. 191 
4.10.2 小区间干扰协调技术的 取舍 .............................. 197 
4.10.3 基于HII和OI的上行 ICIC技术 .................... 199 
4.11 小结 .......................................... 201 
参考文献 ............................................. 202 
第5章 LTE无线传输系统设计 ............... 207 
5.1 帧结构设计 ................................ 210 
5.1.1 FDD下行帧结构 （FS1） ........................... 211 
5.1.2 FDD上行帧结构 （FS1） .......................... 211 
5.1.3 TDD帧结构（FS2） ..... 212 
5.2 系统参数设计 ............................ 215 
5.2.1 LTE系统参数设计 需求 ............................... 216 
5.2.2 TTI长度 ........................ 217 
5.2.3 子载波间隔 .................... 217 
5.2.4 CP长度 .......................... 218 
5.3 参考信号设计 ........................... 220 
5.3.1 下行参考信号设计 ........ 220 
5.3.2 上行参考信号设计 ........ 231 
5.4 资源映射与调度 ....................... 240 
5.4.1 下行资源映射 ................ 240 
5.4.2 上行资源映射 ................ 245 
5.4.3 资源调度和CQI测量 .... 247 
5.5 控制信道设计 ........................... 249 
5.5.1 下行控制信令设计 ........ 249 
5.5.2 下行控制信道设计 ........ 251 
5.5.3 上行控制信令设计 ........ 258 
5.5.4 上行控制信道设计 ........ 260 
5.6 终端等级 ................................... 266 
5.7 小结 ........................................... 268 
参考文献 ............................................ 268 
第6章 LTE自适应与物理过程 ............... 274 
6.1 自适应调制和编码 ................... 274 
6.2 混合自动重传请求 ................... 275 
6.2.1 下行HARQ流程 .......... 276 
3GPP 长期演进（LTE）技术原理与系统设计 
6.2.2 上行HARQ流程 ........... 276 
6.2.3 HARQ进程数量 ............ 277 
6.3 功率控制 .................................... 278 
6.3.1 下行功率控制 ................ 278 
6.3.2 上行功率控制 ................ 278 
6.4 小区搜索过程与SCH/BCH 设计 ............................................ 280 
6.4.1 SCH和BCH的时频 结构 ................................ 280 
6.4.2 用于SCH和BCH的发送 分集 ................................ 287 
6.4.3 SCH的信号结构 ............ 288 
6.4.4 小区搜索流程 ................ 289 
6.4.5 SCH序列设计 ................ 292 
6.4.6 相邻小区搜索 ................ 297 
6.4.7 广播信息和PBCH/DBCH 设计 ................................ 300 
6.5 随机接入过程 ............................ 304 
6.5.1 非同步随机接入过程 .... 304 
6.5.2 同步随机接入过程 ........ 312 
6.6 上行时钟控制 ............................ 313 
6.6.1 上行同步的维持 ............ 313 
6.6.2 上行同步的建立 ............ 313 
6.7 切换测量过程 ........................... 314 
6.7.1 E-UTRAN系统内的 测量 ............................... 314 
6.7.2 对其他系统的测量 ........ 315 
6.8 小结 ........................................... 315 
参考文献 ............................................ 316 
第7章 LTE空中接口协议 ....................... 320 
7.1 协议设计要求 ........................... 320 
7.2 协议框架 ................................... 320 
7.2.1 协议总框架 .................... 320 
7.2.2 无线接口协议栈 ............ 321 
7.2.3 层1（L1）协议框架 .... 322 
7.2.4 层2（L2）协议框架 .... 323 
7.2.5 层3（L3）协议框架 .... 327 
7.2.6 NAS控制协议 ............... 333 
7.2.7 E-UTRAN空中接口的 标识 ................................ 334 
7.3 HARQ与ARQ .......................... 335 
7.3.1 HARQ原理 ................... 335 
7.3.2 ARQ原理 ...................... 341 
7.3.3 HARQ/ARQ的关系 ...... 343 
7.4 调度 ............................................ 350 
7.4.1 分组调度原理 ................ 350 
7.4.2 LTE系统中的分组 调度 ................................ 352 
7.5 QoS控制 .................................... 358 
7.5.1 QoS概述 ........................ 358 
7.5.2 UMTS中的QoS结构 ... 359 
7.5.3 LTE中的QoS结构 ....... 360 
7.6 移动性 ........................................ 362 
7.6.1 E-UTRAN内的移动性 .... 362 
7.6.2 Inter-RAT移动性 ........... 366 
7.7 安全性 ........................................ 367 
7.8 MBMS ........................................ 369 
7.8.1 目的和意义 .................... 369 
7.8.2 基本原理和特点 ............ 369 
7.8.3 E-MBMS系统结构 ........ 370 
7.8.4 数据同步分发过程 ........ 371 
7.8.5 中心功能模块 ................ 374 
7.8.6 E-MBMS传输模式 ........ 374 
7.9 小结 ............................................ 375 
参考文献 ............................................. 376 
第8章 无线接入网络功能和接口 ......... 378 
8.1 LTE系统架构 ........................... 378 
8.1.1 LTE系统架构定义的 基本原则 ........................ 378 
8.1.2 LTE系统架构描述 ........ 378 
8.1.3 影响LTE系统架构的 一些重要因素 ................ 379 
8.1.4 EPC与E-UTRAN功能 划分 ................................ 380 
8.1.5 E-UTRAN接口的通用 协议模型 ........................ 381 
8.1.6 S1接口 .......................... 381 
8.1.7 X2接口 .......................... 384 
8.1.8 RAN设备的互操作性 要求 ................................ 385 
8.1.9 演进策略 ........................ 385 
8.2 无线资源管理 ........................... 386 
8.2.1 无线资源管理功能 ........ 386 
8.2.2 无线资源管理架构 ........ 388 
8.3 移动性管理 ............................... 388 
8.3.1 跟踪区 ............................ 388 
3GPP 长期演进（LTE）技术原理与系统设计 
8.3.2 空闲状态下LTE接入 系统内的移动性管理 .... 391 
8.3.3 连接状态下LTE接入 系统内的移动性管理 .... 395 
8.3.4 3GPP无线接入系统之间 的移动性管理 ................ 402 
8.4 网络共享 .................................... 409 
8.5 QoS概念 .................................... 411 
8.5.1 EPS承载概述 ................ 412 
8.5.2 承载服务的架构 ............ 413 
8.5.3 S1接口上的QoS信令 参数处理 ........................ 414 
8.5.4 资源建立与QoS信令 ..... 417 
8.6 网络自配置与自优化 ................ 418 
8.6.1 基本概念 ........................ 418 
8.6.2 网络自配置 .................... 419 
8.6.3 网络自优化 .................... 420 
8.6.4 自配置和自优化功能的 典型应用场景 ................ 420 
8.7 小结 ............................................ 423 
参考文献 ............................................. 424 
第9章 LTE-Advanced——LTE的 进一步演进 ................................ 425 
9.1 LTE-Advanced与IMT-Advanced 的互动关系 ............................... 425 
9.2 LTE-Advanced需求发展趋势 .... 426 
9.2.1 “平滑演进”与“强兼容” 要求 ................................ 426 
9.2.2 针对室内和热点游牧场景进行优化 .................... 426 
9.2.3 有效支持新频段和大带宽应用 ............................ 427 
9.2.4 峰值速率大幅提升和频谱效率有限改进 ............ 428 
9.3 LTE-Advanced技术和网络演进 趋势 ........................................... 428 
9.3.1 多频段协同与频谱整合 ... 428 
9.3.2 中继（Relay）技术 ...... 429 
9.3.3 分布式天线 .................... 431 
9.3.4 基站间协同 .................... 433 
9.3.5 家庭基站带来的挑战 .... 434 
9.3.6 物理层传输技术 ............ 434 
9.3.7 自组织网络 .................... 437 
9.3.8 频谱灵活使用与频谱 
共享 ................................ 437 
9.3.9 E-MBMS增强 ................ 437 
9.4 小结 ........................................... 437 
参考文献 ............................................ 438 
缩略语 ........................................................ 439