LTE權(quán)威指南

前言

　　前言　　LTE是3G之后移動(dòng)無線通信的下一步演進(jìn)技術(shù)。它把包括數(shù)字信號(hào)處理、因特網(wǎng)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和安全在內(nèi)的許多不同研究領(lǐng)域的技術(shù)革新結(jié)合起來，力圖給我們將來在全球范圍內(nèi)使用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的方式帶來翻天覆地的變化。和3G不同，LTE采用一種全新的設(shè)計(jì)方法，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的所有組件，包括無線接入網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)及核心網(wǎng)絡(luò)均重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)方法及其嵌入的靈活性，可以保證LTE成為第一種真正的全球無線標(biāo)準(zhǔn)，可以在各種頻譜范圍及操作場(chǎng)景中進(jìn)行部署，可廣泛應(yīng)用于無線領(lǐng)域。世界上許多服務(wù)提供商已經(jīng)宣稱，將把LTE作為下一代的首選技術(shù)?！　”緯且槐揪C合性教程，介紹自20世紀(jì)90年代早期CDMA（碼分多址）出現(xiàn)以來最具有革命性的一種手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。LTE（Long-Term Evolution，通常被稱為4G蜂窩電話）的部署正不斷向世界范圍擴(kuò)展，它將能提供更大的帶寬、更高的數(shù)據(jù)傳輸速率以及全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)框架，從而給蜂窩網(wǎng)絡(luò)帶來一場(chǎng)革命。本書通俗易懂，內(nèi)容全面，是目前唯一一本介紹促成LTE形成的關(guān)鍵技術(shù)的教程，這些技術(shù)包括OFDM、OFCDMA、SC-FDMA及MIMO（多天線傳輸及接收）等。本書也逐步分析了該標(biāo)準(zhǔn)所有的主要方面，從物理層直到網(wǎng)絡(luò)棧。本書首先回顧歷史，分析LTE徹底分離、替代傳統(tǒng)的以語音為主的蜂窩系統(tǒng)的原因。接下來是四章教程，解釋了LTE必要的基礎(chǔ)，這些內(nèi)容也可以作為大學(xué)入門課程的基礎(chǔ)。最后五章和LTE標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)，力圖闡明它的主要方面：LTE如何進(jìn)行工作，以及LTE標(biāo)準(zhǔn)主體為什么會(huì)作出某些選擇。本書是由得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校（UT Austin）和美國電話電報(bào)公司（AT&T）協(xié)作編寫的，內(nèi)容全面而且通俗易懂?！　〉?章簡(jiǎn)單介紹了蜂窩無線技術(shù)，并對(duì)其歷史作了回顧。該章從高級(jí)移動(dòng)電話系統(tǒng)（AMPS）等第一代系統(tǒng)開始，直到LTE和全球微波互聯(lián)接入（WiMAX）等第四代技術(shù)為止。這一章給出了移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)的歷史回顧，指出其主要的技術(shù)突破以及過去二十年來推動(dòng)移動(dòng)無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的市場(chǎng)力量。這一章也給出了LTE的行動(dòng)綱要及其一些主要的技術(shù)動(dòng)力。　　如前面提到過的，本書余下部分分為分量相當(dāng)?shù)膬刹糠?。第一部分包括四章教程（?~5章），內(nèi)容關(guān)于基本的無線網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)，它們構(gòu)成LTE的基礎(chǔ)。第2章介紹了寬帶無線信道及系統(tǒng)，展現(xiàn)了LTE等寬帶無線系統(tǒng)在發(fā)展過程中與生俱來的挑戰(zhàn)。第3章全面講述了多載波調(diào)制，從理論及實(shí)踐兩個(gè)方面，詳細(xì)闡明了它是如何工作的。這一章的重點(diǎn)放在對(duì)OFDM系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際理解方面，討論了實(shí)現(xiàn)問題，尤其是峰均功率比問題。這一章也介紹了單載波頻域均衡（SC-FDE），該技術(shù)解決了峰均問題。第4章是第3章的擴(kuò)展，回顧介紹了LTE采用的頻域多址接入技術(shù)：下行鏈路（DL）采用OFDMA，上行鏈路（UL）則采用SC-FDMA。討論了對(duì)用戶的資源分配，尤其是相關(guān)快速隨機(jī)調(diào)度方法。這一章還討論了與LTE有關(guān)的一些重要的實(shí)現(xiàn)問題。第5章給出了多天線技術(shù)的嚴(yán)謹(jǐn)教程，所涉及的技術(shù)包括空間分集、干擾消除、空間復(fù)用以及多用戶及網(wǎng)絡(luò)化MIMO。LTE內(nèi)MIMO的部署必須要考慮在不同的技術(shù)和實(shí)際需求間進(jìn)行折中，這是本章的特色?！　”緯牡诙糠职ǖ?~10章，詳細(xì)描述了LTE標(biāo)準(zhǔn)，特別強(qiáng)調(diào)了空中接口協(xié)議。第6章是本部分的開始，介紹了空中接口協(xié)議的基本結(jié)構(gòu)和在不同層上LTE采用的信道結(jié)構(gòu)。這一章也回顧了物理層及LTE的各種與OFMDA相關(guān)的方面。第7章和第8章則分別詳細(xì)描述了下行鏈路及上行鏈路的物理層和MAC層處理（在傳輸信道水平上），對(duì)不同上下行鏈路信道的特征，如信道編碼、調(diào)制映射、混合自動(dòng)重發(fā)請(qǐng)求（H-ARQ）以及多天線處理都進(jìn)行了詳細(xì)的描述。第9章討論了各種不同的反饋機(jī)制，它們是LTE必不可少的組成部分，使信道分配、閉環(huán)及開環(huán)多天線處理、自適應(yīng)調(diào)制和編碼等各種特征成為可能。這些概念對(duì)于全面理解LTE及其運(yùn)行至關(guān)重要。在這一章，我們也討論了與規(guī)劃、QoS、ARQ等相聯(lián)系的各種不同的MAC層概念。最后，在第10章，我們討論了LTE協(xié)議棧的較高層，如無線鏈路控制層（RLC）、分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議（PDCP）和無線資源管理（RRM），討論了它們?cè)贚TE系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行中所起到的作用。這一章我們也從無線接入網(wǎng)絡(luò)的角度，深入討論了LTE的移動(dòng)性和移交過程。

內(nèi)容概要

《LTE權(quán)威指南》是一本關(guān)于LTE的綜合性教程。書中首先回顧歷史，分析LTE徹底分離、替代以語音為主的傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)的原因。接著將余下部分分為分量相當(dāng)?shù)膬刹糠?。第一部分為L(zhǎng)TE教程，包括第2章~
第5章，介紹基本的無線網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)。第二部分為L(zhǎng)TE標(biāo)準(zhǔn)，包括第6章~
第10章，詳細(xì)描述LTE標(biāo)準(zhǔn)，特別強(qiáng)調(diào)空間接口協(xié)議。《LTE權(quán)威指南》主要內(nèi)容包括：無線通信歷史和發(fā)展概況、多載波調(diào)制理論和實(shí)踐、FDMA、多天線傳輸技術(shù)、LTE標(biāo)準(zhǔn)概述、上行鏈路和下行鏈路傳輸?shù)取?br />《LTE權(quán)威指南》通俗易懂，內(nèi)容全面，既可作為通信類專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生教材，又可供工程技術(shù)人員參考。

作者簡(jiǎn)介

　　Arunabha Ghosh，AT&T實(shí)驗(yàn)室無線技術(shù)組組長(zhǎng)，在4G研究方面以及3GPP、IEEE 802.16和WiMAX論壇等國際標(biāo)準(zhǔn)化組織中都很活躍。他擁有伊利諾伊大學(xué)香檳分校博士學(xué)位。

書籍目錄

第1章　蜂窩技術(shù)演進(jìn)1.1　概述1.2　移動(dòng)寬帶演進(jìn)1.2.1　第一代蜂窩系統(tǒng)1.2.2　2G數(shù)字蜂窩系統(tǒng)1.2.3　3G寬帶無線系統(tǒng)1.2.4　3G之后：HSPA+、WiMAX及LTE1.2.5　3GPP標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)總結(jié)1.3　LTE/SAE1.3.1　LTE的需求驅(qū)動(dòng)1.3.2　LTE設(shè)計(jì)的關(guān)鍵需求1.4　LTE關(guān)鍵的促進(jìn)技術(shù)及其功能1.4.1　OFDM1.4.2　SC-FDE和SC-FDMA1.4.3　信道依賴的多用戶資源調(diào)度1.4.4　多天線技術(shù)1.4.5　基于IP的平面網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.5　LTE網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.6　LTE的頻譜選擇及遷移計(jì)劃1.7　未來移動(dòng)寬帶技術(shù)——LTE之后1.8　小結(jié)參考文獻(xiàn)第一部分　LTE教程第2章　無線原理2.1　通信系統(tǒng)的構(gòu)建模塊2.2　寬帶無線信道：路徑損耗及陰影2.2.1　路徑損耗2.2.2　陰影2.3　蜂窩系統(tǒng)2.3.1　蜂窩的概念2.3.2　蜂窩系統(tǒng)分析2.3.3　扇區(qū)分裂2.4　寬帶無線信道：衰落2.4.1　延時(shí)擴(kuò)展及相關(guān)帶寬2.4.2　多普勒擴(kuò)展及相關(guān)時(shí)間2.4.3　角度擴(kuò)展和相關(guān)距離2.5　寬帶衰落信道建模2.5.1　統(tǒng)計(jì)信道模型2.5.2　接收信號(hào)的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性2.5.3　經(jīng)驗(yàn)信道模型2.6　窄帶衰落減輕2.6.1　未減輕衰落的影響2.6.2　空間分集2.6.3　編碼和交織2.6.4　ARQ2.6.5　AMC2.6.6　窄帶分集技術(shù)集成——整體不如部分的和2.7　寬帶衰落減輕2.7.1　擴(kuò)頻和耙式接收機(jī)2.7.2　均衡2.7.3　多載波調(diào)制：OFDM2.7.4　帶頻域均衡的單載波調(diào)制2.8　小結(jié)參考文獻(xiàn)第3章　多載波調(diào)制3.1　多載波概念3.2　OFDM基礎(chǔ)3.2.1　帶保護(hù)間隔的塊傳輸技術(shù)3.2.2　循環(huán)卷積和DFT3.2.3　循環(huán)前綴3.2.4　頻域均衡3.2.5　OFDM框圖3.3　LTE內(nèi)的OFDM3.4　時(shí)間和頻率同步3.4.1　時(shí)間同步3.4.2　頻率同步3.5　峰均比3.5.1　峰均比問題3.5.2　量化峰均比3.5.3　削波及其他峰均比降低技術(shù)3.5.4　LTE上行鏈路采用的峰均比降低方法3.6　SC-FDE3.6.1　SC-FDE系統(tǒng)描述3.6.2　SC-FDE和OFDM的性能比較3.6.3　SC-FDE和OFDM的設(shè)計(jì)考慮3.7　SC-FDE和OFDM在計(jì)算復(fù)雜度方面的優(yōu)勢(shì)3.8　小結(jié)參考文獻(xiàn)第4章　頻分多址接入技術(shù)：OFDMA和SC-FDMA4.1　OFDM系統(tǒng)的多址接入4.1.1　多址接入技術(shù)概述4.1.2　隨機(jī)接入和多址接入的比較4.1.3　OFDM-FDMA4.1.4　OFDM-TDMA4.1.5　OFDM-CDMA或MC-CDMA4.2　OFDMA4.2.1?OFDMA的工作原理4.2.2　OFDMA的優(yōu)缺點(diǎn)4.3　SC-FDMA4.3.1　SC-FDMA的工作原理4.3.2　SC-FDMA的優(yōu)缺點(diǎn)4.4　多用戶分集及隨機(jī)調(diào)度4.4.1　多用戶分集4.4.2　OFDMA內(nèi)的隨機(jī)調(diào)度方法4.4.3　最大和速率算法4.4.4　最大公平算法4.4.5　比例速率約束算法4.4.6　比例公平調(diào)度4.4.7　性能比較4.5　LTE內(nèi)的OFDMA和SC-FDMA4.5.1　LTE 時(shí)間—頻率網(wǎng)格4.5.2　分配通知和上行鏈路反饋4.5.3　功率控制4.6　OFDMA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮4.6.1　蜂窩系統(tǒng)的資源分配4.6.2　蜂窩系統(tǒng)的FFR4.6.3　多用戶分集和頻率及空間分集4.7　小結(jié)參考文獻(xiàn)第5章　多天線傳輸和接收5.1　空間分集概述5.1.1　陣列增益5.1.2　分集增益5.1.3　用空間分集增加數(shù)據(jù)速率5.1.4　增加覆蓋范圍或降低傳輸功率5.2　接收分集5.2.1　選擇性合并5.2.2　最大比值合并5.3　發(fā)射分集5.3.1　開環(huán)發(fā)射分集：2×1空頻分組編碼5.3.2　使用更多天線的開環(huán)發(fā)射分集5.3.3　發(fā)射分集和接收分集5.3.4　閉環(huán)發(fā)射分集5.4　干擾抑制和信號(hào)增強(qiáng)5.4.1　基于波達(dá)方向的波束控制5.4.2　線性干擾抑制：完全已知干擾信道的知識(shí)5.4.3　線性干擾抑制：已知干擾信道的統(tǒng)計(jì)知識(shí)5.5　空間復(fù)用5.5.1　空間復(fù)用簡(jiǎn)介5.5.2　開環(huán)MIMO：無信道反饋的空間復(fù)用5.5.3　閉環(huán)MIMO5.6　如何在分集、干擾抑制和空間復(fù)用間選擇5.7　MIMO和MIMO-OFDM的信道估計(jì)和反饋5.7.1　信道估計(jì)5.7.2　信道反饋5.8　限制MIMO增益的實(shí)際問題5.8.1　多徑5.8.2　不相關(guān)天線5.8.3　干擾受限的MIMO系統(tǒng)5.9　多用戶及網(wǎng)絡(luò)化MIMO系統(tǒng)5.9.1　多用戶MIMO系統(tǒng)5.9.2　網(wǎng)絡(luò)化MIMO系統(tǒng)5.1　LTE內(nèi)的MIMO概述5.10.1　LTE下行鏈路內(nèi)的MIMO概述5.10.2　LTE上行鏈路內(nèi)的MIMO概述5.11　小結(jié)參考文獻(xiàn)第二部分　LTE標(biāo)準(zhǔn)第6章　LTE概述及信道結(jié)構(gòu)6.1　LTE簡(jiǎn)介6.1.1　設(shè)計(jì)原理6.1.2　網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)6.1.3　無線接口協(xié)議6.2　LTE的分層信道結(jié)構(gòu)6.2.1　邏輯信道：傳輸什么6.2.2　傳輸信道：如何傳輸6.2.3　物理信道：實(shí)際傳輸6.2.4　信道映射6.3　下行鏈路OFDMA無線資源6.3.1　幀結(jié)構(gòu)6.3.2　OFDMA的物理資源塊6.3.3　資源分配6.3.4　支持的MIMO模式6.4　上行鏈路SC-FDMA無線資源6.4.1　幀結(jié)構(gòu)6.4.2　SC-FDMA的物理資源塊6.4.3　資源分配6.4.4　支持的MIMO模式6.5　小結(jié)參考文獻(xiàn)第7章　下行鏈路傳輸信道處理7.1　下行鏈路傳輸信道處理概述7.1.1　信道編碼處理7.1.2　調(diào)制處理7.2　下行鏈路共享信道7.2.1　信道編碼和調(diào)制7.2.2　多天線傳輸7.3　下行鏈路控制信道7.3.1　DCI格式7.3.2　信道編碼和調(diào)制7.3.3　多天線傳輸7.4　廣播信道7.5　多播信道7.6　下行鏈路物理信號(hào)7.6.1　下行鏈路參考信號(hào)7.6.2　同步信號(hào)7.7　下行鏈路H-ARQ7.8　小結(jié)參考文獻(xiàn)第8章　上行鏈路傳輸信道處理8.1　上行鏈路傳輸信道處理概述8.1.1　信道編碼處理8.1.2　調(diào)制處理8.2　上行鏈路共享信道8.2.1　信道編碼和調(diào)制8.2.2　跳頻8.2.3　多天線傳輸8.3　上行鏈路控制信息8.3.1　對(duì)上行鏈路控制信息的信道編碼8.3.2　PUCCH的調(diào)制8.3.3　資源映射8.4　上行鏈路參考信號(hào)8.4.1　參考信號(hào)序列8.4.2　解調(diào)參考信號(hào)的資源映射8.4.3　探測(cè)參考信號(hào)的資源映射8.5　隨機(jī)接入信道8.6　上行鏈路H-ARQ8.6.1　FDD模式8.6.2　TDD模式8.7　小結(jié)參考文獻(xiàn)第9章　物理層協(xié)議和調(diào)度9.1　H-ARQ反饋9.1.1　下行鏈路傳輸?shù)腍-ARQ反饋9.1.2　上行鏈路傳輸?shù)腍-ARQ標(biāo)識(shí)9.2　CQI反饋9.2.1　CQI估計(jì)入門9.2.2　CQI反饋模式9.3　閉環(huán)MIMO運(yùn)行的預(yù)編碼器9.3.1　多載波系統(tǒng)的預(yù)編碼器估計(jì)9.3.2　PMI和RI反饋9.4　上行鏈路信道探測(cè)9.5　上行鏈路的緩沖狀態(tài)報(bào)告9.6　調(diào)度和資源分配9.6.1　下行和上行鏈路內(nèi)的調(diào)度信號(hào)9.6.2　多用戶MIMO信號(hào)9.7　VoIP的半靜態(tài)調(diào)度9.7.1　半靜態(tài)調(diào)度的目標(biāo)9.7.2　信號(hào)結(jié)構(gòu)的變化9.8　小區(qū)搜索9.9　隨機(jī)接入程序9.1　上行鏈路功率控制9.11　小結(jié)參考文獻(xiàn)第10章　數(shù)據(jù)流、無線資源管理及移動(dòng)性管理10.1　PDCP概述10.1.1　頭壓縮10.1.2　完整性和加密10.2　MAC/RLC 概述10.2.1　數(shù)據(jù)傳輸模式10.2.2　MAC和RLC層的目標(biāo)10.2.3　PDU頭及格式10.2.4　ARQ程序10.3　RRC概述10.3.1　RRC狀態(tài)10.3.2　RRC功能10.4　移動(dòng)性管理10.4.1　S1移動(dòng)性10.4.2　X2移動(dòng)性10.4.3　移動(dòng)性的RAN過程10.4.4　尋呼10.5　小區(qū)內(nèi)干擾協(xié)調(diào)10.5.1　下行鏈路10.5.2　上行鏈路10.6　小結(jié)參考文獻(xiàn)鳴謝及許可

媒體關(guān)注與評(píng)論

　　“本書清晰地詳述了長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)，既適合剛接觸LTE的新人學(xué)習(xí)，又可供對(duì)LTE原理有一定了解的人參考。”　　——Alan Gatherer博士，華為美國研究所基頻開發(fā)中心CTO　　“寫得太好了……難得見到對(duì)LTE的論述如此全面深入的資料。”　　——Reinaldo Valenzuela博士，阿爾卡特-朗訊貝爾實(shí)驗(yàn)室無線通信研究中心主任　　“本書行文流暢，自成體系，很好地將先進(jìn)的工業(yè)和學(xué)術(shù)理念相結(jié)合，內(nèi)容全面，通俗易懂。”　　——Angel Lozano博士，龐培法布拉大學(xué)信息與通信技術(shù)學(xué)院教授　　“本書可以作為整個(gè)LTE社區(qū)的參考工具書。”　　——Eko Onggosanusi博士，德州儀器高級(jí)工程師、3GPP RAN1首席代表

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