书籍介绍

UMTS LTE/SAE系统与关键技术详解简介

目　录

第1章　概述　1
1.1　LTE及其相关背景　1
1.2　3GPP简介　4
1.2.1　3GPP的组织结构　5
1.2.2　3GPP规范的文档组织方式　6
1.2.3　3GPP的技术规范版本　8
1.3　LTE与LTE Plus标准化工作时间表　19
1.3.1　LTE标准化时间表　19
1.3.2　LTE Plus标准化时间表　20
1.4　3G与4G的频谱资源　20
1.5　LTE的目标和性能要求　21
1.6　LTE系统简介　22
1.6.1　LTE的系统架构　22
1.6.2　LTE的空中接口　23
1.7　B3G/4G的主要技术　24
1.7.1　正交频分复用技术　24
1.7.2　多输入多输出技术　25
1.7.3　软件无线电技术　26
1.8　参考文献　26

第2章　HSPA的演进　28
2.1　多输入多输出技术　28
2.1.1　HSDPA-MIMO的数据传输　29
2.1.2　HSDPA-MIMO的速率控制　31
2.1.3　HSDPA-MIMO具有软合并的HARQ　31
2.1.4　HSDPA-MIMO的控制信令　31
2.1.5　UE能力　33
2.2　高阶调制　33
2.3　连续分组连接性　33
2.3.1　DTX——减少上行开销　34
2.3.2　DRX——减少UE功耗　36
2.3.3　无HS-SCCH操作——减少下行开销　37
2.3.4　控制信令　38
2.4　增强的CELL_FACH操作　38
2.5　二层协议的增强　39
2.6　高级接收机　39
2.6.1　3GPP规范中的高级UE接收机　40
2.6.2　接收机分集(类型1)　40
2.6.3　码片级均衡器和类似接收机(类型2)　40
2.6.4　与天线分集的组合(类型3)　41
2.6.5　干扰抵消　41
2.7　HSPA的网络结构　42
2.7.1　方案一：RNC部分功能下移至Node B　43
2.7.2　方案二：PS域用户面和控制面的分离　45
2.7.3　方案三：RNC的UP/CP功能都移至Node B　47
2.7.4　HSPA的频谱规划　48
2.8　小结　48
2.9　参考文献　49

第3章　OFDM与宽带单载波传输　50
3.1　OFDM基本原理　50
3.2　OFDM解调　52
3.3　OFDM的IFFT/FFT实现　52
3.4　循环前缀　53
3.5　OFDM传输的时间模型　55
3.6　导频符号和信道估计　56
3.7　OFDM频率分集：信道编码的重要性　56
3.8　OFDM的基本参数选择　57
3.8.1　OFDM子载波间隔　58
3.8.2　子载波数　58
3.8.3　循环前缀长度　59
3.9　瞬时发射功率的变化　59
3.10　用于用户复用和多址接入机制的OFDM　60
3.11　OFDM与多小区广播/组播传输　61
3.12　频率选择性无线信道的均衡　63
3.12.1　时域的线性均衡　63
3.12.2　频域均衡　64
3.12.3　其他均衡策略　66
3.13　具有灵活带宽分配的上行FDMA　66
3.14　基于DFT预编码的OFDM　67
3.14.1　基本原理　68
3.14.2　DFTS-OFDM接收机　69
3.14.3　DFTS-OFDM方式的用户复用　70
3.14.4　DFTS-OFDM的频谱成形　71
3.14.5　DFTS-OFDM的不同子载波映射方式　71
3.15　参考文献　72

第4章　LTE和SAE的设计目标　73
4.1　LTE的设计目标　74
4.1.1　能力　74
4.1.2　系统性能　75
4.1.3　与部署相关的问题　77
4.1.4　LTE系统架构　80
4.1.5　无线资源管理　80
4.1.6　复杂度　81
4.1.7　一般方面　81
4.2　SAE的设计目标　81
4.3　参考文献　82

第5章　LTE无线接入简介和协议架构　84
5.1　传输机制：下行OFDM、上行SC-FDMA　84
5.2　信道相关调度和速率适配　85
5.2.1　下行调度　86
5.2.2　上行调度　86
5.2.3　小区间干扰协作　86
5.3　带有软合并的HARQ　87
5.4　多天线支持　87
5.5　组播和广播支持　87
5.6　频谱灵活性　88
5.6.1　双工方式的灵活性　88
5.6.2　频段操作的灵活性　88
5.6.3　带宽灵活性　89
5.7　无线链路控制(RLC)　90
5.8　媒体接入控制(MAC)　91
5.8.1　逻辑信道和传输信道　91
5.8.2　下行调度　93
5.8.3　上行调度　94
5.8.4　HARQ　95
5.9　物理层(PHY)　97
5.10　LTE状态　98
5.11　数据流　99
5.12　参考文献　100

第6章　LTE物理层　101
6.1　时域结构　101
6.2　下行传输机制　103
6.2.1　下行物理资源　103
6.2.2　下行参考信号　105
6.2.3　下行传输信道处理　108
6.2.4　下行L1/L2控制信令　111
6.2.5　下行多天线传输　113
6.2.6　使用MBSFN的组播/广播　115
6.3　上行传输机制　116
6.3.1　上行物理资源　116
6.3.2　上行导频符号　118
6.3.3　上行传输信道处理　121
6.3.4　上行L1/L2控制信令　122
6.3.5　上行定时提前　124
6.4　参考文献　125

第7章　LTE上行单载波频分多址技术分析　126
7.1　单载波频分多址　126
7.1.1　SC-FDMA系统简介　126
7.1.2　子载波映射　128
7.1.3　SC-FDMA信号的时域表示　129
7.1.4　SC-FDMA与OFDMA　133
7.1.5　SC-FDMA与DS-CDMA/FDE　133
7.1.6　3GPP LTE上行链路中的SC-FDMA实现　134
7.1.7　小结　137
7.2　MIMO SC-FDMA　137
7.2.1　MIMO系统的空间分集和空间复用　137
7.2.2　MIMO信道　138
7.2.3　具有酉阵预编码特征波束赋形的SC-FDMA传输　140
7.2.4　小结　144
7.3　SC-FDMA信号的峰值功率特性　144
7.3.1　具有脉冲成形的IFDMA上界　144
7.3.2　LFDMA和DFDMA的修正上界　147
7.3.3　与OFDM的比较　148
7.3.4　小结　148
7.4　SC-FDMA信号峰值功率特性的数值分析　149
7.4.1　单天线发射信号的PAPR　149
7.4.2　多天线发射信号的PAPR　151
7.4.3　通过符号限幅来减少峰值功率　153
7.4.4　小结　156
7.5　上行SC-FDMA系统的信道相关调度　156
7.5.1　上行SC-FDMA系统的信道相关调度　156
7.5.2　不理想信道状态信息对CDS的影响　158
7.5.3　混合子载波映射　163
7.6　小结　164
7.7　参考文献　165

第8章　LTE的接入过程　166
8.1　SCH的信号结构　166
8.1.1　分级的SCH　166
8.1.2　无分级的SCH　167
8.1.3　初始小区搜索SCH信号结构的选择　167
8.1.4　同步信号的时域/频域结构　167
8.2　SCH序列设计　169
8.2.1　PSCH序列设计　169
8.2.2　SSCH序列设计　170
8.3　BCH与广播信息的设计　171
8.3.1　PBCH与DBCH中的广播信息　171
8.3.2　PBCH的信号结构　172
8.3.3　DBCH的设计　172
8.4　SCH和BCH的发射分集　172
8.5　小区搜索　173
8.5.1　初始小区搜索过程　173
8.5.2　相邻小区搜索　175
8.6　随机接入　176
8.6.1　非同步随机接入过程　176
8.6.2　同步随机接入过程　181
8.7　寻呼　182
8.8　参考文献　183

第9章　LTE的随机接入技术分析　184
9.1　RACH的功能　184
9.1.1　定时调整　184
9.1.2　功率调整　184
9.1.3　资源请求　185
9.2　传输方式分析　185
9.2.1　签名和净荷　185
9.2.2　分配给随机和预留接入信道的传输带宽　186
9.2.3　分配给UE随机接入的传输带宽　186
9.2.4　传输时长和随机接入周期　186
9.3　信号参数　187
9.4　功率递增　188
9.5　跳频技术　189
9.6　签名格式　189
9.7　子载波映射　190
9.8　随机接入过程　191
9.8.1　UE的随机接入过程　191
9.8.2　eNode B的随机接入过程　192
9.9　实现与仿真系统简介　192
9.10　信道模型　193
9.10.1　频率选择性时变信道　193
9.10.2　加性白噪声　195
9.10.3　阴影衰落　195
9.11　检测分析　196
9.11.1　时域检测　196
9.11.2　频域检测　196
9.12　结果分析　197
9.12.1　门限值的影响　198
9.12.2　符号数的影响　199
9.12.3　随机接入分配带宽的影响　199
9.12.4　子载波映射分析　200
9.12.5　两次尝试间的延时影响　200
9.12.6　跳频的影响　201
9.12.7　功率递增的影响　202
9.12.8　阴影衰落的影响　203
9.13　参考文献　204

第10章　演进的多媒体广播组播业务(E-MBMS)　205
10.1　简介　206
10.1.1　宏分集　207
10.1.2　应用层编码　209
10.2　MBMS详解　209
10.2.1　MTCH　210
10.2.2　MCCH和MICH　210
10.2.3　MSCH　211
10.3　E-MBMS的逻辑架构　212
10.3.1　MBMS架构　212
10.3.2　E-MBMS的逻辑架构　213
10.4　E-MBMS的承载类型　214
10.4.1　MBMS广播　214
10.4.2　MBMS组播　215
10.4.3　E-MBMS增强的广播和组播　215
10.5　E-MBMS的传输方式　215
10.5.1　MBSFN传输区域　215
10.5.2　MBSFN传输内容同步　216
10.5.3　MCE逻辑实体　216
10.6　E-MBMS信道　217
10.6.1　MBMS信道结构　217
10.6.2　E-MBMS信道结构　217
10.7　参考文献　218

第11章　UMTS系统架构演进　219
11.1　无线接入网和核心网的功能分割　219
11.1.1　WCDMA/HSPA无线接入网和核心网的功能分割　219
11.1.2　LTE RAN和核心网之间的功能分割　220
11.2　HSPA/WCDMA和LTE无线接入网　221
11.2.1　WCDMA/HSPA无线接入网　221
11.2.2　LTE无线接入网　224
11.3　核心网架构　226
11.3.1　WCDMA/HSPA使用的GSM核心网　226
11.3.2　SAE核心网：演进的分组核心网　229
11.3.3　WCDMA/HSPA与演进分组核心网的连接　232
11.4　参考文献　232

第12章　UMTS演进的系统性能　234
12.1　性能评估　234
12.1.1　终端用户的性能　235
12.1.2　运营商的性能　236
12.2　3G演进的性能评估　236
12.2.1　模型和假设　236
12.2.2　5MHz FDD模式下LTE的性能　237
12.3　3GPP中LTE的评估　241
12.3.1　LTE的性能需求　241
12.3.2　LTE的性能评估　242
12.3.3　20MHz FDD模式下LTE的性能　242
12.4　参考文献　243

第13章　演进的分组系统　244
13.1　网络附着　244
13.1.1　系统信息的广播　244
13.1.2　小区选择　245
13.1.3　初始接入　246
13.1.4　登记　248
13.1.5　撤消登记　251
13.2　通信会话　252
13.2.1　终端状态　252
13.2.2　演进型UMTS中的服务质量　255
13.2.3　安全性概述　258
13.2.4　EPS中的用户安全性　261
13.2.5　IMS中的用户安全性　266
13.2.6　会话建立　267
13.2.7　数据传输　269
13.3　空闲模式下的移动性　270
13.3.1　小区重选原则　270
13.3.2　终端位置管理　270
13.3.3　跟踪区更新　272
13.4　激活模式下的移动性　274
13.4.1　支持X2的E-UTRAN内移动性　275
13.4.2　不支持X2的E-UTRAN内移动性　277
13.4.3　具有EPC节点重定位的E-UTRAN内移动性　278
13.4.4　2G/3G分组域与E-UTRAN间的移动性　279
13.5　参考文献　281

第14章　UMTS LTE系统的典型业务　283
14.1　OMA的角色　283
14.2　一键通　284
14.2.1　业务架构　285
14.2.2　PoC协议族　287
14.2.3　PoC会话建立的实例　289
14.2.4　计费方面　292
14.3　在线状态显示　292
14.3.1　业务架构　293
14.3.2　Presence会话实例　293
14.3.3　计费方面　295
14.4　广播与组播　295
14.4.1　一些定义　295
14.4.2　典型应用　296
14.4.3　业务架构　296
14.4.4　MBMS安全性　299
14.4.5　MBMS业务的步骤　301
14.4.6　MBMS的E-UTRAN方面　302
14.4.7　计费方面　302
14.5　话音与多媒体电话　303
14.5.1　电路与分组话音支持　303
14.5.2　业务架构　305
14.5.3　信息编码　306
14.5.4　关于补充业务　308
14.5.5　EPS系统中的多媒体业务　311
14.6　参考文献　311

第15章　其他无线通信系统的演进　313
15.1　UTRA TDD　313
15.2　cdma2000　314
15.2.1　cdma2000 1x　315
15.2.2　1x EV-DO Rev.0　315
15.2.3　1x EV-DO Rev.A　316
15.2.4　1x EV-DO Rev.B　316
15.2.5　1x EV-DO Rev.C(UMB)　317
15.3　GSM/EDGE　318
15.3.1　GSM/EDGE演进的目标　318
15.3.2　双天线终端　319
15.3.3　多载波EDGE　319
15.3.4　更短的TTI和快速反馈　320
15.3.5　改善的调制和编码　320
15.3.6　较高的符号速率　320
15.4　WiMAX(IEEE 802.16)　321
15.4.1　频谱、带宽选项和双工安排　322
15.4.2　可扩展的OFDMA　322
15.4.3　TDD帧结构　322
15.4.4　调制、编码和HARQ　323
15.4.5　业务质量处理　323
15.4.6　移动性　324
15.4.7　多天线技术　324
15.4.8　部分频率重用　324
15.5　移动宽带无线接入　325
15.6　小结　326
15.7　参考文献　326

缩略语　327