书籍介绍

LTE——UMTS长期演进理论与实践简介

目　录

第1章　背景介绍　1
1.1　UMTS长期演进的背景　1
1.1.1　历史背景　1
1.1.2　移动无线电环境中的LTE技术　1
1.1.3　3GPP的标准化流程　4
1.2　LTE的需求和目标　5
1.2.1　系统性能需求　6
1.2.2　部署成本和互操作性　10
1.3　LTE关键技术　11
1.3.1　多载波技术　11
1.3.2　多天线技术　12
1.3.3　分组交换无线接口　13
1.3.4　用户设备能力　14
1.4　从理论到实践　14
参考文献　15

第1部分　网络架构和协议

第2章　网络架构　17
2.1　引言　17
2.2　总体框架概述　17
2.2.1　核心网　19
2.2.2　接入网　20
2.2.3　漫游架构　21
2.2.4　与其他网络的互操作　22
2.3　协议架构　22
2.3.1　用户平面　22
2.3.2　控制平面　23
2.4　QoS和EPS承载　23
2.5　E-UTRAN网络接口：S1接口　27
2.5.1　S1协议结构　27
2.5.2　S1接口初始化　28
2.5.3　S1接口的上下文管理　29
2.5.4　S1接口的承载管理　29
2.5.5　通过S1接口的寻呼　29
2.5.6　S1接口上的移动性　29
2.5.7　S1接口上的负荷管理　31
2.6　E-UTRAN的网络接口：X2接口　32
2.6.1　X2接口的协议结构　32
2.6.2　X2接口的初始化　32
2.6.3　X2接口上的移动性　33
2.6.4　X2接口上的负载和干扰管理　35
2.6.5　X2接口上的UE历史信息　36
2.7　小结　36
参考文献　36

第3章　控制平面协议　38
3.1　引言　38
3.2　无线资源控制(RRC)协议　39
3.2.1　简介　39
3.2.2　系统信息　40
3.2.3　LTE内的连接控制　42
3.2.4　连接模式下RAT间的移动性　49
3.2.5　测量　50
3.2.6　其他RRC信令　52
3.3　PLMN和小区选择　53
3.3.1　简介　53
3.3.2　PLMN选择　53
3.3.3　小区选择　53
3.3.4　小区重选　54
3.4　寻呼　57
3.5　小结　58
参考文献　58

第4章　用户平面协议　59
4.1　引言　59
4.2　分组数据汇聚协议　60
4.2.1　功能和结构　60
4.2.2　报头压缩　61
4.2.3　安全性　62
4.2.4　切换　63
4.2.5　数据包丢弃　65
4.2.6　PDCP PDU格式　66
4.3　无线链路控制(RLC)协议　67
4.3.1　RLC实体　67
4.3.2　RLC PDU格式　73
4.4　媒体接入控制(MAC)协议　75
4.4.1　MAC结构　75
4.4.2　MAC功能　78
4.5　小结　83
参考文献　83

第2部分　物理层下行链路

第5章　正交频分多址　84
5.1　引言　84
5.2　OFDM　85
5.2.1　正交复用原理　85
5.2.2　峰均功率比和非线性灵敏度　91
5.2.3　对载波频偏和时变信道的灵敏度　93
5.2.4　定时偏移和循环前缀计算　95
5.3　OFDMA　98
5.3.1　参数计算　98
5.3.2　LTE的物理层参数　99
5.4　小结　101
参考文献　101

第6章　下行物理层设计简介　103
6.1　引言　103
6.2　传输资源结构　103
6.3　信号结构　105
6.4　下行链路操作简介　106
参考文献　107

第7章　同步和小区搜索　108
7.1　引言　108
7.2　LTE同步序列和小区搜索　108
7.2.1　Zadoff-Chu序列　111
7.2.2　主同步信号(PSS)序列　112
7.2.3　辅同步信号(SSS)序列　115
7.2.4　小区搜索性能　117
7.3　相干与非相干检测　119
7.3.1　相干检测　119
7.3.2　非相干检测　120
参考文献　121

第8章　参考信号和信道估计　122
8.1　参考信号和信道估计简介　122
8.2　LTE参考信号设计　123
8.2.1　小区专用参考信号　123
8.2.2　UE专用参考信号　126
8.3　参考信号辅助信道建模和估计　127
8.3.1　时频域相关：WSSUS信道模型　127
8.3.2　空间域相关：克罗内克(Kronecker)模型　129
8.4　频域信道估计　130
8.4.1　信道插值估计　130
8.4.2　线性信道估计的通用方法　132
8.4.3　性能比较　134
8.5　时域信道估计　135
8.5.1　有限和无限长度MMSE　135
8.5.2　归一化最小均方估计　137
8.6　空域信道估计　137
8.7　先进技术　139
参考文献　139

第9章　下行链路物理数据和控制信道　142
9.1　引言　142
9.2　下行数据传输信道　142
9.2.1　物理广播信道(PBCH)　142
9.2.2　物理下行链路共享信道(PDSCH)　144
9.2.3　物理多播信道(PMCH)　147
9.3　下行链路控制信道　148
9.3.1　控制信道设计需求　148
9.3.2　控制信道结构和内容　149
9.3.3　控制信道操作　155
9.3.4　控制信道的调度过程　159
参考文献　159

第10章　信道编码和链路自适应　160
10.1　引言　160
10.2　链路自适应和反馈计算　161
10.3　信道编码　165
10.3.1　信道编码的理论分析　165
10.3.2　LTE数据信道的信道编码　174
10.3.3　LTE控制信道编码　182
10.4　小结　183
参考文献　184

第11章　多天线技术　187
11.1　多天线基本理论　187
11.1.1　概述　187
11.1.2　MIMO信号模型　190
11.1.3　单用户MIMO技术　190
11.1.4　多用户技术　194
11.2　LTE的MIMO方案　197
11.2.1　实践中的考虑　197
11.2.2　单用户方案　198
11.2.3　多用户方案　205
11.2.4　物理层MIMO性能　212
11.3　小结　216
参考文献　216

第12章　多用户调度和干扰协调　219
12.1　引言　219
12.2　资源分配策略的常规考虑　220
12.3　调度算法　222
12.3.1　遍历容量　222
12.3.2　时延受限容量　224
12.3.3　调度策略性能　224
12.4　LTE中资源调度的考虑　226
12.5　干扰协调和频率复用　226
12.6　小结　230
参考文献　230

第13章　无线资源管理　232
13.1　引言　232
13.2　UE移动性行为概述　232
13.3　小区搜索　233
13.3.1　LTE小区搜索　234
13.3.2　UMTS小区搜索　234
13.3.3　GSM小区搜索　235
13.4　驻留在LTE中的测量　236
13.4.1　LTE测量　237
13.4.2　UMTS FDD测量　238
13.4.3　UMTS TDD测量　238
13.4.4　GSM测量　238
13.4.5　cdma2000测量　238
13.5　RRC_IDLE状态下的LTE移动性——邻小区监视和小区重选　239
13.5.1　基于优先级的小区重选　239
13.5.2　空闲模式下的测量　240
13.6　RRC_CONNECTED状态下的LTE移动性——切换　240
13.6.1　监视间隔模式特征　240
13.6.2　测量上报　243
13.6.3　切换到LTE　243
13.6.4　切换到UMTS　245
13.6.5　切换到GSM　245
13.7　小结　245
参考文献　246

第14章　广播模式操作　247
14.1　引言　247
14.2　广播模式　247
14.2.1　广播和多播　247
14.2.2　UMTS R6版MBMS业务和传输系统　248
14.3　LTE中的MBMS　249
14.3.1　MBMS单频网　250
14.3.2　MBMS部署　252
14.3.3　MBMS架构和协议　255
14.4　UE的MBMS接收性能　258
14.4.1　双接收机能力　258
14.4.2　紧急业务支持　258
14.5　移动广播模式的比较　258
14.5.1　蜂窝网络传送　259
14.5.2　广播网传送　259
14.5.3　业务和应用　259
参考文献　260

第3部分　物理层上行链路

第15章　上行物理层设计　261
15.1　引言　261
15.2　SC-FDMA原理　262
15.2.1　SC-FDMA传输原理　262
15.2.2　时域信号生成　262
15.2.3　频域信号生成　263
15.3　LTE中的SC-FDMA设计　265
15.3.1　LTE传输处理　265
15.3.2　SC-FDMA参数　266
15.3.3　SC-FDMA中的直流子载波　267
15.3.4　脉冲成形　268
15.4　小结　271
参考文献　271

第16章　上行链路参考信号　273
16.1　引言　273
16.2　参考信号序列生成　273
16.2.1　基站基本参考信号和参考信号分组　275
16.2.2　通过基序列循环时间移位获取正交参考信号　276
16.3　序列组跳变及规划　277
16.3.1　序列组跳变　277
16.3.2　序列组规划　278
16.4　循环移位跳变　279
16.5　解调参考信号　280
16.6　上行探测参考信号　282
16.6.1　SRS子帧的配置和位置　282
16.6.2　SRS传输间隔和周期　282
16.6.3　SRS符号结构　283
16.7　小结　285
参考文献　285

第17章　上行物理信道结构　287
17.1　引言　287
17.2　上行共享数据信道结构　287
17.3　上行控制信道设计　290
17.3.1　物理上行控制信道结构　291
17.3.2　PUCCH上的信道质量指示器的传输　294
17.3.3　PUCCH上来自UE的CQI和HARQACK/NACK的复用　296
17.3.4　PUCCH上的HARQACK/NACK传输　297
17.3.5　同一个PUCCH RB上CQI和HARQ ACK/NACK复用　303
17.3.6　PUCCH上的调度请求传输　304
17.4　上行控制信令和UL-SCH数据共享信道的复用　305
17.5　多天线技术　306
17.5.1　闭环切换的天线分集　306
17.5.2　多用户“虚拟”MIMO或SDMA　307
17.6　小结　308
参考文献　308

第18章　上行容量和覆盖　310
18.1　引言　310
18.2　上行容量　311
18.2.1　影响上行容量的因素　311
18.2.2　LTE上行容量评估　316
18.3　LTE上行覆盖和链路预算　318
18.4　小结　321
参考文献　321

第19章　随机接入　323
19.1　引言　323
19.2　LTE中随机接入的使用和需求　323
19.3　随机接入过程　324
19.3.1　基于竞争的随机接入过程　324
19.3.2　无竞争随机接入过程　327
19.4　物理随机接入信道设计　327
19.4.1　PRACH和PUSCH以及PUCCH的复用　327
19.4.2　PRACH结构　328
19.4.3　前导序列原理和设计　334
19.5　PRACH实现　346
19.5.1　UE发射机　346
19.5.2　eNode B PRACH接收机　346
19.6　TDD模式的PRACH　351
19.7　小结　352
参考文献　353

第20章　上行传输过程　354
20.1　引言　354
20.2　上行定时控制　354
20.2.1　概述　354
20.2.2　定时提前过程　355
20.3　功率控制　357
20.3.1　概述　357
20.3.2　详细功控流程　358
20.3.3　UE功率余量上报　363
20.3.4　上行功控策略小结　363
参考文献　363

第4部分　实际部署

第21章　无线传播环境　365
21.1　引言　365
21.2　SISO和SIMO信道模型　366
21.2.1　ITU信道模型　367
21.2.2　3GPP信道模型　367
21.2.3　扩展ITU信道模型　367
21.3　MIMO信道　369
21.3.1　空间相关性的影响　369
21.3.2　SCM信道模型　371
21.3.3　扩展SCM信道模型　373
21.3.4　WINNER信道模型　374
21.3.5　LTE评估模型　375
21.3.6　MIMO信道模型比较　378
21.3.7　具有空间相关性的扩展ITU信道模型　379
21.4　针对IMT-Advanced的ITU信道模型　380
21.5　MIMO信道模拟　381
21.5.1　性能和一致性测试　381
21.5.2　针对一致性测试的LTE信道模型　381
21.5.3　信道仿真器需求　381
21.5.4　MIMO一致性测试　382
21.6　小结　383
参考文献　383

第22章　射频方面　385
22.1　引言　385
22.2　频带及其安排　386
22.3　发射机RF要求　388
22.3.1　期望发射的要求　388
22.3.2　多余辐射要求　390
22.3.3　功率放大器考虑　393
22.3.4　发射机射频需求小结　397
22.4　接收机射频需求　397
22.4.1　接收机总体需求　397
22.4.2　发射信号泄漏　398
22.4.3　最大输入电平等级　399
22.4.4　小信号需求　400
22.4.5　选择性和阻塞性规范　403
22.4.6　杂散辐射　408
22.4.7　交调要求　409
22.4.8　动态范围　411
22.4.9　接收机要求小结　412
22.5　射频损耗　412
22.5.1　发射机RF损耗　413
22.5.2　主要RF损耗模型　416
22.6　小结　421
参考文献　421

第23章　成对和非成对频谱　423
23.1　引言　423
23.2　双工模式　423
23.3　非成对频谱的干扰问题　425
23.3.1　邻近信道干扰场景　426
23.3.2　干扰场景小结　434
23.4　半双工系统设计考虑　434
23.4.1　发射/接收切换的调节　434
23.4.2　异构系统共存　436
23.4.3　HARQ和控制信令　438
23.4.4　半双工FDD(HD-FDD)物理层操作　439
23.5　互易性　440
23.5.1　互易性条件　441
23.5.2　互易性应用　444
23.5.3　互易性小结　447
参考文献　447

第5部分　结束语

第24章　后LTE时代　449

缩略语　452