B3G/4G移動通信系統(tǒng)中的無線資源管理

前言

　　隨著移動多媒體業(yè)務的廣泛應用與各種通信新技術的發(fā)展，在3G移動通信系統(tǒng)獲得部署應用之后，研究機構(gòu)、標準組織、設備商和運營商，都將目光投向了B3G系統(tǒng)的研究開發(fā)與標準化工作?！　∫?GPP的LTE、3GPP2的AIE和WiMAX為代表的B3G系統(tǒng)，與其說是3G技術的“演進”（evolution），不如說是“革命”（revolution）。這些B3G系統(tǒng)采用了大量無線通信新技術，如OFDM技術、MIMO技術等，因此，這些系統(tǒng)實際上是“準4G”系統(tǒng)?！　≡贗TU將4G移動通信系統(tǒng)正式命名為IMT-Advanced之后，各個標準組織均在已有B3G系統(tǒng)的基礎上，通過進一步研究，以滿足IMT-Advanced定義的性能指標，如3GPP的LTE-A和IEEE的802.16m，都是為了符合IMT-A性能要求而提出的具備4G系統(tǒng)特征的系統(tǒng)?！　∪魏我环N新技術，都是經(jīng)過高校、研究機構(gòu)做出大量理論研究與驗證之后才得以實際應用的，B3G/4G系統(tǒng)中采用的一系列新技術也是如此。例如，在OFDM在實際系統(tǒng)中應用前，針對OFDM技術存在的高峰均比、頻率偏移敏感、時間同步等問題展開了大量的研究；同樣，對MIMO、HARQ等技術在實際系統(tǒng)中應用面臨的問題也經(jīng)過了大量的理論研究。目前，針對4G中可能采用的關鍵技術，如中繼技術、協(xié)作技術等，都是當前理論研究的熱點之一?！　τ谌魏我环N無線通信系統(tǒng)而言，無線資源管理都是系統(tǒng)正常工作、性能得以滿足的重要技術之一。而且，隨著無線通信系統(tǒng)的不斷演進，無線資源管理越來越重要。在當前時域、頻域和空域資源都已經(jīng)得到充分開發(fā)利用且越來越稀缺的情況，無線資源管理技術對于提高無線資源利用率、滿足多種業(yè)務服務質(zhì)量要求至關重要。目前，無論是從學術研究角度還是從標準化研究角度，都應針對在B3G/4G系統(tǒng)中無線資源管理需要解決的問題展開廣泛且深入的研究?！　∮捎谠贐3G/4G系統(tǒng)中，引入了大量的無線通信新技術，因此，B3G/4G系統(tǒng)具備了許多之前無線通信系統(tǒng)所沒有的特性，相應地，對B3G/4G系統(tǒng)的無線資源管理也提出了新的挑戰(zhàn)。在開展B3G/4G系統(tǒng)的無線資源管理研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)，沒有可用的參考書可以用于相關研究的指導。一方面，B3G/4G系統(tǒng)近年來發(fā)展很快，新技術從理論研究到實際應用的時間越來越短，很多參考書更新不及時；另一方面，B3G/4G系統(tǒng)的無線資源管理研究是當前的研究熱點，越來越多的研究工作者準備或者正在從事相關研究工作，需要有一本合適的參考書，介紹涉及B3G/4G系統(tǒng)的知識，總結(jié)前人的相關研究，對可能的研究方向給予指導?！　【幹咚诘难芯渴?，很早就已針對B3G/4G系統(tǒng)的無線資源管理展開了研究，并且在與相關研究機構(gòu)、設備商進行項目合作的過程中，對相關標準組織的工作進行了跟蹤與總結(jié)，也積累了大量的實際系統(tǒng)需要考慮的無線資源管理問題與解決方案，這些都為本書的編寫工作奠定了基礎?！　”緯畲蟮奶攸c是：緊密結(jié)合B3G/4G系統(tǒng)（以LTE和LTE-A為代表），既有相關理論研究工作的總結(jié)，也有相關標準化工作的總結(jié)，使得理論研究與實際應用得以結(jié)合；同時，對剛剛興起的4G系統(tǒng)候選技術（如中繼技術、CoMP技術）也進行了詳細的總結(jié)與分析。本書的另一個特點就是總結(jié)了無線資源管理技術研究可能用到的相關數(shù)學知識，這避免了讀者為一個理論問題而需要查找大量數(shù)學資料，而且，給出了相關數(shù)學知識在無線資源管理研究時的具體應用過程，這對于不是數(shù)學專業(yè)的讀者來說，更容易理解數(shù)學知識在通信技術中的應用?！　∪珪卜譃?0章，主要內(nèi)容包括：B3G/4G系統(tǒng)以及無線資源管理相關概念；B3G/4G系統(tǒng)關鍵技術，以及在LTE和LTE-A中的標準化情況；無線資源管理研究所需要的基礎知識，既包括無線通信基礎知識，也包括數(shù)學理論的基礎知識；功率分配與功率控制；分組調(diào)度與信道分配；小區(qū)間干擾管理技術；用戶接入與控制技術；移動性管理技術；中繼蜂窩系統(tǒng)無線資源管理；B3G/4G系統(tǒng)性能評估與仿真方法?！　”緯哪繕耸菫閺氖聼o線資源管理的研究人員提供最新的研究進展總結(jié)、相關研究方法介紹，從而推動我國B3G/4G系統(tǒng)的研究發(fā)展與標準化進程。本書既可以作為無線資源管理技術理論研究的參考書，也可以作為無線資源管理實現(xiàn)的技術手冊。讀者對象主要為國內(nèi)在校的高年級本科生、研究生、高校教師，以及相關的研究人員、工程技術人員?！　”緯杀本┼]電大學的張?zhí)炜?、馮春燕、曾志民主持編寫，全書由張?zhí)炜撠熃y(tǒng)稿，參與本書編寫工作的還有趙嵩、黃蓉、段梅梅。王康、程婕、邱禹、曹祿、申曉晨、張從青、蘇賡、王菲、邢金強、李偉等在本書的編寫過程中，做了大量的文獻搜集、資料整理與仿真驗證工作，以及部分編寫工作。本書的很多研究成果來源于研究室畢業(yè)設計同學的畢業(yè)論文，他們是：2007屆碩士畢業(yè)生婁文科、趙亞麗、王麗、王東洋，2008屆碩士畢業(yè)生鄭潔瑩、李智偉、白玉、張穎瑩、胡紹芹，2009屆碩士畢業(yè)生孫超，2010屆碩士畢業(yè)生林琳、程遠杰、楊輝、侯志宏等。在本書的編寫過程中，得到了劉銀龍、李博、呂相友、王圣森、楊旭、夏璐等同學的幫助與支持。在此，對他們一并表示感謝。此外，需要特別感謝邢金強同學，為本書各章進行文字整理與校對工作，付出了大量的時間與心血。　　由于移動通信技術發(fā)展日新月異，而且在本書的成稿之日，3GPP關于LTE標準化活動依然在緊張的進行之中，而且即將進入3GPP LTE-A階段，許多技術問題尚未最終定論，同時，關于結(jié)合中繼、協(xié)作、分布式天線等新技術的蜂窩通信系統(tǒng)的無線資源管理技術研究也不斷豐富和完善，加之作者水平有限，書中難免會存在錯誤，敬請同行及讀者批評指正。

內(nèi)容概要

　　 隨著移動多媒體業(yè)務的廣泛應用與各種通信新技術的發(fā)展，在3G移動通信系統(tǒng)獲得部署應用之后，研究機構(gòu)、標準組織、設備商和運營商，都將目光投向了B3G/4G系統(tǒng)的研究開發(fā)與標準化工作。本書緊密結(jié)合B3G/4G系統(tǒng)和剛剛興起的4G系統(tǒng)候選技術，系統(tǒng)地介紹了B3G/4G系統(tǒng)以及無線資源管理相關概念； B3G/4G系統(tǒng)關鍵技術，以及在LTE和LTE-A中的標準化情況；從事無線資源管理研究所需的基礎知識，既包括無線通信基礎知識，也包括數(shù)學理論基礎知識；功率分配與功率控制研究；分組調(diào)度與信道分配研究；小區(qū)間干擾管理技術研究；用戶接入與控制技術研究；移動性管理技術研究；中繼蜂窩系統(tǒng)無線資源管理研究；B3G/4G系統(tǒng)性能評估與仿真方法。

書籍目錄

第1章  概述	　1.1  移動通信系統(tǒng)發(fā)展簡介	　1.2  B3G/4G系統(tǒng)及其標準化	　　1.2.1  3GPP LTE/LTE-A系統(tǒng)	　　1.2.2  IEEE 802.16m系統(tǒng)	　　1.2.3  B3G/4G系統(tǒng)關鍵技術簡介	　1.3  無線資源管理目標與定義	　1.4  無線資源管理發(fā)展概述	　　1.4.1  2G系統(tǒng)無線資源管理	　　1.4.2  3G系統(tǒng)無線資源管理	　　1.4.3  B3G/4G系統(tǒng)無線資源管理	　　1.4.4  無線資源管理技術在3G與4G中的區(qū)別	　1.5  無線資源管理架構(gòu)	　1.6  本章小結(jié)	　參考文獻	第2章  B3G/4G系統(tǒng)關鍵技術	　2.1  前言	　2.2  正交頻分復用技術	　　2.2.1  OFDM的基本原理	　　2.2.2  OFDM的IFFT/FFT實現(xiàn)	　　2.2.3  保護間隔	　　2.2.4  循環(huán)前綴	　　2.2.5  加窗技術	　　2.2.6  正交頻分多址	　2.3  多天線技術	　　2.3.1  多天線技術的發(fā)展	　　2.3.2  多天線結(jié)構(gòu)與信道容量	　　2.3.3  空時編碼技術	　　2.3.4  預編碼技術	　　2.3.5  多用戶MIMO	　　2.3.6  MIMO在LTE中的應用	　2.4  蜂窩中繼技術	　　2.4.1  中繼信道模型	　　2.4.2  中繼的類型	　　2.4.3  中繼的應用場景	　　2.4.4  中繼在蜂窩網(wǎng)絡里的配置方式	　　2.4.5  中繼系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)	　　2.4.6  LTE-A系統(tǒng)中繼技術研究	　2.5  CoMP技術	　　2.5.1  CoMP技術的基本概念	　　2.5.2  LTE-A系統(tǒng)CoMP技術研究	　2.6  本章小結(jié)	　參考文獻	第3章  無線資源管理研究基礎	第4章  B3G/4G系統(tǒng)功率分配與控制	第5章  B3G/4G系統(tǒng)分組調(diào)度與信道分配	第6章  B3G/4G系統(tǒng)小區(qū)間干擾管理	第7章  B3G/4G系統(tǒng)用戶接入控制技術	第8章  B3G/4G系統(tǒng)移動性管理技術	第9章  中繼蜂窩網(wǎng)絡無線資源管理	第10章  B3G/4G系統(tǒng)性能評估與仿真方法	參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第一代移動通信系統(tǒng)以模擬式蜂窩網(wǎng)為主要特征，于20世紀70年代末80年代初開始商用。其典型系統(tǒng)有北美的高級移動電話系統(tǒng)(Advanced Mobile Phone System，AMPS)、歐洲的全接入通信系統(tǒng)(TotalAccess Communication System，TACS)和日本的高容量移動電話系統(tǒng)(High Capacity Mobile Telephone System，HCMTS)等。第一代移動通信系統(tǒng)主要采用模擬技術和頻分多址(Frequency Division Multiple Access，F(xiàn)DMA)技術，由于受到傳輸帶寬的限制，它不能進行移動通信的長途漫游，只能是一種區(qū)域性的移動通信系統(tǒng)。我國主要采用的是TACS。第一代移動通信系統(tǒng)有很多不足之處，如容量有限、制式太多、互不兼容、保密性差、通話質(zhì)量不高、不能提供數(shù)據(jù)業(yè)務、不能提供自動漫游等。　　第二代移動通信系統(tǒng)主要采用數(shù)字的時分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)技術和碼分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)技術，它的主要業(yè)務是語音，主要特性是提供數(shù)字化的語音業(yè)務及低速數(shù)據(jù)業(yè)務。它克服了模擬移動通信系統(tǒng)的弱點，語音質(zhì)量、保密性得到很大提高。正如第一代沒有全球范圍內(nèi)的標準一樣，第二代移動通信在發(fā)展過程中也沒有形成統(tǒng)一的國際標準?！　　?/pre>








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