B3G/4G移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無(wú)線資源管理

前言

　　隨著移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用與各種通信新技術(shù)的發(fā)展，在3G移動(dòng)通信系統(tǒng)獲得部署應(yīng)用之后，研究機(jī)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)組織、設(shè)備商和運(yùn)營(yíng)商，都將目光投向了B3G系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)化工作?！　∫?GPP的LTE、3GPP2的AIE和WiMAX為代表的B3G系統(tǒng)，與其說(shuō)是3G技術(shù)的“演進(jìn)”（evolution），不如說(shuō)是“革命”（revolution）。這些B3G系統(tǒng)采用了大量無(wú)線通信新技術(shù)，如OFDM技術(shù)、MIMO技術(shù)等，因此，這些系統(tǒng)實(shí)際上是“準(zhǔn)4G”系統(tǒng)。　　在ITU將4G移動(dòng)通信系統(tǒng)正式命名為IMT-Advanced之后，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織均在已有B3G系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)進(jìn)一步研究，以滿足IMT-Advanced定義的性能指標(biāo)，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(shù)，都是經(jīng)過(guò)高校、研究機(jī)構(gòu)做出大量理論研究與驗(yàn)證之后才得以實(shí)際應(yīng)用的，B3G/4G系統(tǒng)中采用的一系列新技術(shù)也是如此。例如，在OFDM在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用前，針對(duì)OFDM技術(shù)存在的高峰均比、頻率偏移敏感、時(shí)間同步等問(wèn)題展開(kāi)了大量的研究；同樣，對(duì)MIMO、HARQ等技術(shù)在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用面臨的問(wèn)題也經(jīng)過(guò)了大量的理論研究。目前，針對(duì)4G中可能采用的關(guān)鍵技術(shù)，如中繼技術(shù)、協(xié)作技術(shù)等，都是當(dāng)前理論研究的熱點(diǎn)之一?！　?duì)于任何一種無(wú)線通信系統(tǒng)而言，無(wú)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(shù)之一。而且，隨著無(wú)線通信系統(tǒng)的不斷演進(jìn)，無(wú)線資源管理越來(lái)越重要。在當(dāng)前時(shí)域、頻域和空域資源都已經(jīng)得到充分開(kāi)發(fā)利用且越來(lái)越稀缺的情況，無(wú)線資源管理技術(shù)對(duì)于提高無(wú)線資源利用率、滿足多種業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量要求至關(guān)重要。目前，無(wú)論是從學(xué)術(shù)研究角度還是從標(biāo)準(zhǔn)化研究角度，都應(yīng)針對(duì)在B3G/4G系統(tǒng)中無(wú)線資源管理需要解決的問(wèn)題展開(kāi)廣泛且深入的研究。　　由于在B3G/4G系統(tǒng)中，引入了大量的無(wú)線通信新技術(shù)，因此，B3G/4G系統(tǒng)具備了許多之前無(wú)線通信系統(tǒng)所沒(méi)有的特性，相應(yīng)地，對(duì)B3G/4G系統(tǒng)的無(wú)線資源管理也提出了新的挑戰(zhàn)。在開(kāi)展B3G/4G系統(tǒng)的無(wú)線資源管理研究過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)，沒(méi)有可用的參考書(shū)可以用于相關(guān)研究的指導(dǎo)。一方面，B3G/4G系統(tǒng)近年來(lái)發(fā)展很快，新技術(shù)從理論研究到實(shí)際應(yīng)用的時(shí)間越來(lái)越短，很多參考書(shū)更新不及時(shí)；另一方面，B3G/4G系統(tǒng)的無(wú)線資源管理研究是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，越來(lái)越多的研究工作者準(zhǔn)備或者正在從事相關(guān)研究工作，需要有一本合適的參考書(shū)，介紹涉及B3G/4G系統(tǒng)的知識(shí)，總結(jié)前人的相關(guān)研究，對(duì)可能的研究方向給予指導(dǎo)?！　【幹咚诘难芯渴?，很早就已針對(duì)B3G/4G系統(tǒng)的無(wú)線資源管理展開(kāi)了研究，并且在與相關(guān)研究機(jī)構(gòu)、設(shè)備商進(jìn)行項(xiàng)目合作的過(guò)程中，對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織的工作進(jìn)行了跟蹤與總結(jié)，也積累了大量的實(shí)際系統(tǒng)需要考慮的無(wú)線資源管理問(wèn)題與解決方案，這些都為本書(shū)的編寫(xiě)工作奠定了基礎(chǔ)?！　”緯?shū)最大的特點(diǎn)是：緊密結(jié)合B3G/4G系統(tǒng)（以LTE和LTE-A為代表），既有相關(guān)理論研究工作的總結(jié)，也有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作的總結(jié)，使得理論研究與實(shí)際應(yīng)用得以結(jié)合；同時(shí)，對(duì)剛剛興起的4G系統(tǒng)候選技術(shù)（如中繼技術(shù)、CoMP技術(shù)）也進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)與分析。本書(shū)的另一個(gè)特點(diǎn)就是總結(jié)了無(wú)線資源管理技術(shù)研究可能用到的相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)，這避免了讀者為一個(gè)理論問(wèn)題而需要查找大量數(shù)學(xué)資料，而且，給出了相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)在無(wú)線資源管理研究時(shí)的具體應(yīng)用過(guò)程，這對(duì)于不是數(shù)學(xué)專業(yè)的讀者來(lái)說(shuō)，更容易理解數(shù)學(xué)知識(shí)在通信技術(shù)中的應(yīng)用。　　全書(shū)共分為10章，主要內(nèi)容包括：B3G/4G系統(tǒng)以及無(wú)線資源管理相關(guān)概念；B3G/4G系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，以及在LTE和LTE-A中的標(biāo)準(zhǔn)化情況；無(wú)線資源管理研究所需要的基礎(chǔ)知識(shí)，既包括無(wú)線通信基礎(chǔ)知識(shí)，也包括數(shù)學(xué)理論的基礎(chǔ)知識(shí)；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(shù)；用戶接入與控制技術(shù)；移動(dòng)性管理技術(shù)；中繼蜂窩系統(tǒng)無(wú)線資源管理；B3G/4G系統(tǒng)性能評(píng)估與仿真方法。　　本書(shū)的目標(biāo)是為從事無(wú)線資源管理的研究人員提供最新的研究進(jìn)展總結(jié)、相關(guān)研究方法介紹，從而推動(dòng)我國(guó)B3G/4G系統(tǒng)的研究發(fā)展與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。本書(shū)既可以作為無(wú)線資源管理技術(shù)理論研究的參考書(shū)，也可以作為無(wú)線資源管理實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手冊(cè)。讀者對(duì)象主要為國(guó)內(nèi)在校的高年級(jí)本科生、研究生、高校教師，以及相關(guān)的研究人員、工程技術(shù)人員。　　本書(shū)由北京郵電大學(xué)的張?zhí)炜ⅠT春燕、曾志民主持編寫(xiě)，全書(shū)由張?zhí)炜?fù)責(zé)統(tǒng)稿，參與本書(shū)編寫(xiě)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(qiáng)、李偉等在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，做了大量的文獻(xiàn)搜集、資料整理與仿真驗(yàn)證工作，以及部分編寫(xiě)工作。本書(shū)的很多研究成果來(lái)源于研究室畢業(yè)設(shè)計(jì)同學(xué)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(yuǎn)杰、楊輝、侯志宏等。在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，得到了劉銀龍、李博、呂相友、王圣森、楊旭、夏璐等同學(xué)的幫助與支持。在此，對(duì)他們一并表示感謝。此外，需要特別感謝邢金強(qiáng)同學(xué)，為本書(shū)各章進(jìn)行文字整理與校對(duì)工作，付出了大量的時(shí)間與心血?！　∮捎谝苿?dòng)通信技術(shù)發(fā)展日新月異，而且在本書(shū)的成稿之日，3GPP關(guān)于LTE標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)依然在緊張的進(jìn)行之中，而且即將進(jìn)入3GPP LTE-A階段，許多技術(shù)問(wèn)題尚未最終定論，同時(shí)，關(guān)于結(jié)合中繼、協(xié)作、分布式天線等新技術(shù)的蜂窩通信系統(tǒng)的無(wú)線資源管理技術(shù)研究也不斷豐富和完善，加之作者水平有限，書(shū)中難免會(huì)存在錯(cuò)誤，敬請(qǐng)同行及讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

　　 隨著移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)的廣泛應(yīng)用與各種通信新技術(shù)的發(fā)展，在3G移動(dòng)通信系統(tǒng)獲得部署應(yīng)用之后，研究機(jī)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)組織、設(shè)備商和運(yùn)營(yíng)商，都將目光投向了B3G/4G系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)與標(biāo)準(zhǔn)化工作。本書(shū)緊密結(jié)合B3G/4G系統(tǒng)和剛剛興起的4G系統(tǒng)候選技術(shù)，系統(tǒng)地介紹了B3G/4G系統(tǒng)以及無(wú)線資源管理相關(guān)概念； B3G/4G系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，以及在LTE和LTE-A中的標(biāo)準(zhǔn)化情況；從事無(wú)線資源管理研究所需的基礎(chǔ)知識(shí)，既包括無(wú)線通信基礎(chǔ)知識(shí)，也包括數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)知識(shí)；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(shù)研究；用戶接入與控制技術(shù)研究；移動(dòng)性管理技術(shù)研究；中繼蜂窩系統(tǒng)無(wú)線資源管理研究；B3G/4G系統(tǒng)性能評(píng)估與仿真方法。

書(shū)籍目錄

第1章  概述	　1.1  移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)介	　1.2  B3G/4G系統(tǒng)及其標(biāo)準(zhǔn)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(guān)鍵技術(shù)簡(jiǎn)介	　1.3  無(wú)線資源管理目標(biāo)與定義	　1.4  無(wú)線資源管理發(fā)展概述	　　1.4.1  2G系統(tǒng)無(wú)線資源管理	　　1.4.2  3G系統(tǒng)無(wú)線資源管理	　　1.4.3  B3G/4G系統(tǒng)無(wú)線資源管理	　　1.4.4  無(wú)線資源管理技術(shù)在3G與4G中的區(qū)別	　1.5  無(wú)線資源管理架構(gòu)	　1.6  本章小結(jié)	　參考文獻(xiàn)	第2章  B3G/4G系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)	　2.1  前言	　2.2  正交頻分復(fù)用技術(shù)	　　2.2.1  OFDM的基本原理	　　2.2.2  OFDM的IFFT/FFT實(shí)現(xiàn)	　　2.2.3  保護(hù)間隔	　　2.2.4  循環(huán)前綴	　　2.2.5  加窗技術(shù)	　　2.2.6  正交頻分多址	　2.3  多天線技術(shù)	　　2.3.1  多天線技術(shù)的發(fā)展	　　2.3.2  多天線結(jié)構(gòu)與信道容量	　　2.3.3  空時(shí)編碼技術(shù)	　　2.3.4  預(yù)編碼技術(shù)	　　2.3.5  多用戶MIMO	　　2.3.6  MIMO在LTE中的應(yīng)用	　2.4  蜂窩中繼技術(shù)	　　2.4.1  中繼信道模型	　　2.4.2  中繼的類型	　　2.4.3  中繼的應(yīng)用場(chǎng)景	　　2.4.4  中繼在蜂窩網(wǎng)絡(luò)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(shù)研究	　2.5  CoMP技術(shù)	　　2.5.1  CoMP技術(shù)的基本概念	　　2.5.2  LTE-A系統(tǒng)CoMP技術(shù)研究	　2.6  本章小結(jié)	　參考文獻(xiàn)	第3章  無(wú)線資源管理研究基礎(chǔ)	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(shù)	第8章  B3G/4G系統(tǒng)移動(dòng)性管理技術(shù)	第9章  中繼蜂窩網(wǎng)絡(luò)無(wú)線資源管理	第10章  B3G/4G系統(tǒng)性能評(píng)估與仿真方法	參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)以模擬式蜂窩網(wǎng)為主要特征，于20世紀(jì)70年代末80年代初開(kāi)始商用。其典型系統(tǒng)有北美的高級(jí)移動(dòng)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(dòng)電話系統(tǒng)(High Capacity Mobile Telephone System，HCMTS)等。第一代移動(dòng)通信系統(tǒng)主要采用模擬技術(shù)和頻分多址(Frequency Division Multiple Access，F(xiàn)DMA)技術(shù)，由于受到傳輸帶寬的限制，它不能進(jìn)行移動(dòng)通信的長(zhǎng)途漫游，只能是一種區(qū)域性的移動(dòng)通信系統(tǒng)。我國(guó)主要采用的是TACS。第一代移動(dòng)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(wù)、不能提供自動(dòng)漫游等?！　〉诙苿?dòng)通信系統(tǒng)主要采用數(shù)字的時(shí)分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)技術(shù)和碼分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)技術(shù)，它的主要業(yè)務(wù)是語(yǔ)音，主要特性是提供數(shù)字化的語(yǔ)音業(yè)務(wù)及低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。它克服了模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)的弱點(diǎn)，語(yǔ)音質(zhì)量、保密性得到很大提高。正如第一代沒(méi)有全球范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)一樣，第二代移動(dòng)通信在發(fā)展過(guò)程中也沒(méi)有形成統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)?！　　?/pre>








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