LTE系統(tǒng)原理及應(yīng)用

前言

　　自2004年年底啟動(dòng)3G長(zhǎng)期演進(jìn)（LTE）研究與標(biāo)準(zhǔn)化工作以來(lái)，經(jīng)過(guò)6年多緊張的工作，已經(jīng)先后完成了R8、R9、R10三個(gè)版本標(biāo)準(zhǔn)的制定，LTE標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)完全達(dá)到了商用要求。通過(guò)在物理層引入OFDM和MIMO等新技術(shù)，使LET空中接口的接入速率達(dá)到了100Mbps，實(shí)現(xiàn)了“更高”（更高的接口速率）的目標(biāo)。通過(guò)將原有接入網(wǎng)兩層結(jié)構(gòu)中RNC功能的下移，并取消RNC節(jié)點(diǎn)的新型扁平化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了“更快”（傳輸延時(shí)縮短）的目標(biāo)。通過(guò)對(duì)IP技術(shù)良好支持的全I(xiàn)P系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了“更強(qiáng)”（承載業(yè)務(wù)類型）的目標(biāo)。因此，從技術(shù)演進(jìn)的角度來(lái)看，LTE實(shí)際上是一次“劃時(shí)代”的革命，它為移動(dòng)通信技術(shù)向著4G方向發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著LTE商用步伐越來(lái)越近，從事LTE相關(guān)行業(yè)的人也會(huì)越來(lái)越多，但LTE作為一項(xiàng)幾乎全新的技術(shù)與之前的移動(dòng)通信技術(shù)在很多方面有著巨大的差異。為此，就需要越來(lái)越多與LTE相關(guān)的文章和書籍來(lái)幫助讀者學(xué)習(xí)?！　∪珪卜?1章，第1章介紹了無(wú)線通信與移動(dòng)通信的基本概念和蜂窩移動(dòng)通信的發(fā)展簡(jiǎn)史；第2章介紹了LTE產(chǎn)生的背景及LTE標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程與技術(shù)特點(diǎn)；第3章對(duì)LTE系統(tǒng)架構(gòu)和協(xié)議框架進(jìn)行了總體描述；第4章重點(diǎn)講解了LTE中的OFDM、MIMO、編碼技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)；第5章對(duì)LTE的物理層協(xié)議進(jìn)行了深入分析；第6章在第5章的基礎(chǔ)上進(jìn)一步說(shuō)明了小區(qū)同步等物理層的過(guò)程；第7章介紹了LTE空中接口上的協(xié)議分層及各協(xié)議的功能；第8章重點(diǎn)介紹了LTE系統(tǒng)中關(guān)鍵的HARQ與分組調(diào)度的實(shí)現(xiàn)原理與過(guò)程；第9章對(duì)E-UTRAN接口進(jìn)行了介紹，并重點(diǎn)分析了基于這些接口的移動(dòng)性管理與無(wú)線資源管理的過(guò)程；第10章對(duì)LTE的需求進(jìn)行了分析，并通過(guò)仿真數(shù)據(jù)說(shuō)明LTE對(duì)這些需求的滿足情況；第11章列舉了幾個(gè)已經(jīng)部署的LTE實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，并將與LTE有競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的幾個(gè)寬帶移動(dòng)通信技術(shù)與LTE進(jìn)行了對(duì)比，最后指出LTE向4G的演進(jìn)最終將發(fā)展成為L(zhǎng)TE-Advanced?！　”緯c其他這類書籍的不同之處在于，在用文字對(duì)LTE標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行解讀的同時(shí)，還用大量的圖形對(duì)LTE標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析，同時(shí)也說(shuō)明了標(biāo)準(zhǔn)制定的根據(jù)，這樣可以讓讀者更加容易和準(zhǔn)確地理解標(biāo)準(zhǔn)，降低了初學(xué)者對(duì)LTE技術(shù)的認(rèn)知難度。本書的作者主要從事移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與規(guī)劃工作，并長(zhǎng)期擔(dān)任業(yè)內(nèi)人員及各類學(xué)員的崗前培訓(xùn)工作，對(duì)初學(xué)者在學(xué)習(xí)過(guò)程中的疑惑和存在問(wèn)題有深刻的認(rèn)識(shí)，結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，作者將為讀者深入淺出地剖析LTE標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)技術(shù)。　　在此，我們首先要感謝參與本書編寫和提供各類參考資料的人們，沒有大家的共同努力和奉獻(xiàn)精神，本書的出版將困難重重。感謝劉旭英女士精心繪制了本書中的大量插圖。感謝中通服的唐軍先生和中國(guó)移動(dòng)通信有限公司的馬鵬飛先生為本書提供的支持和幫助。感謝愛立信公司的王剛先生和諾西公司的Jane Feng女士對(duì)本書的部分內(nèi)容提出了寶貴的意見。感謝魏廣路、曹宏等為本書的審校所做的大量工作。最后，感謝電子工業(yè)出版社的大力支持和高效工作，使本書能很快得以出版?！　”緯亲髡呋谧陨碛邢薜闹R(shí)積累和對(duì)LTE標(biāo)準(zhǔn)的主觀理解編寫而成，因此，難免存在主觀理解與客觀實(shí)際不符的情況。此外，在LTE商用的過(guò)程中還會(huì)遇到眾多問(wèn)題需要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的完善和演進(jìn)加以解決，還將會(huì)有更多新的技術(shù)方案加入到標(biāo)準(zhǔn)之中，隨著標(biāo)準(zhǔn)版本的演進(jìn)，作者也希望能通過(guò)不斷的修正和補(bǔ)充來(lái)完善本書的內(nèi)容，幫助讀者通過(guò)閱讀來(lái)掌握LTE的知識(shí)?！　【幹?/pre>


內(nèi)容概要
　　本書立足于培養(yǎng)全面型的LTE人才，按照精選內(nèi)容、突出重點(diǎn)、提高質(zhì)量的原則，系統(tǒng)介紹了移動(dòng)通信技術(shù)概述、LTE關(guān)鍵技術(shù)、LTE系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和管理、LTE性能評(píng)估與演進(jìn)等內(nèi)容。同時(shí)，還介紹了LTE應(yīng)用的成功案例，對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的前沿內(nèi)容也有所涉及。



書籍目錄
第1章 移動(dòng)通信概述
1.1 無(wú)線通信系統(tǒng)概述
1.1.1 概述
1.1.2 無(wú)線通信的頻率和波段
1.1.3 無(wú)線通信與地球大氣層的關(guān)系
1.1.4 無(wú)線通信的電磁波傳播
1.1.5 無(wú)線通信系統(tǒng)的組成
1.1.6 無(wú)線通信系統(tǒng)的分類
1.2 移動(dòng)通信概述
1.2.1 無(wú)線通信與移動(dòng)通信
1.2.2 移動(dòng)通信的發(fā)展史
1.2.3 移動(dòng)通信的基本概念
1.2.4 移動(dòng)通信的工作方式
1.2.5 移動(dòng)通信的分類
1.2.6 移動(dòng)通信所使用的頻率
1.2.7 移動(dòng)通信的電波傳播
1.3 蜂窩移動(dòng)通信發(fā)展簡(jiǎn)史
1.3.1 第一代（1G）蜂窩移動(dòng)通信
1.3.2 第二代（2G）蜂窩移動(dòng)通信
1.3.3 第三代（3G）蜂窩移動(dòng)通信
1.3.4 后三代/第四代（B3G/4G）蜂窩移動(dòng)通信
1.3.5 蜂窩移動(dòng)通信演進(jìn)分析
1.4 通信標(biāo)準(zhǔn)化組織
1.4.1 國(guó)際電信聯(lián)盟
1.4.2 中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)
1.4.3 歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)
1.4.4 第三代合作伙伴計(jì)劃
1.4.5 第三代合作伙伴計(jì)劃2組
1.5 數(shù)字移動(dòng)通信的主要技術(shù)
1.5.1 數(shù)字調(diào)制技術(shù)
1.5.2 多址方式
1.5.3 話音編碼
1.5.4 均衡、分集和信道編碼
第2章 LTE背景與概述
2.1 LTE簡(jiǎn)介
2.2 什么是3GPP
2.2.1 3GPP的組織結(jié)構(gòu)
2.2.2 3GPP的工作方法
2.2.3 3GPP技術(shù)規(guī)范的版本劃分
2.3 LTE的背景
2.3.1 移動(dòng)通信與寬帶無(wú)線的融合
2.3.2 移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)化工作
2.4 LTE標(biāo)準(zhǔn)化工作的進(jìn)程
2.4.1 LTE項(xiàng)目的時(shí)間進(jìn)度
2.4.2 LTE協(xié)議結(jié)構(gòu)
2.5 LTE的技術(shù)特點(diǎn)
2.5.1 LTE基本指標(biāo)
2.5.2 LTE系統(tǒng)架構(gòu)
2.5.3 LTE空中接口
2.5.4 移動(dòng)性和無(wú)線資源管理
2.6 系統(tǒng)架構(gòu)演進(jìn)（SAE）項(xiàng)目
第3章 LTE系統(tǒng)架構(gòu)
3.1 通信協(xié)議的概念
3.1.1 協(xié)議的概念
3.1.2 通信協(xié)議的概念
3.2 分層設(shè)計(jì)的概念
3.2.1 為什么要分層設(shè)計(jì)
3.2.2 移動(dòng)通信網(wǎng)的分層模型
3.3 LTE系統(tǒng)架構(gòu)
3.3.1 3GPP定義LTE系統(tǒng)架構(gòu)的基本原則
3.3.2 影響LTE系統(tǒng)架構(gòu)形成的決定性因素
3.3.3 LTE系統(tǒng)架構(gòu)
3.4 EPC與E-UTRAN功能劃分
3.4.1 eNode B功能
3.4.2 MME/S-GW功能
3.5 系統(tǒng)協(xié)議框架與E-UTRAN通用協(xié)議模型
3.5.1 系統(tǒng)協(xié)議框架
3.5.2 E-UTRAN通用協(xié)議模型
3.6 UMTS核心網(wǎng)結(jié)構(gòu)和演進(jìn)
3.6.1 SAE網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
3.6.2 主要網(wǎng)元
3.6.3 主要網(wǎng)元的部署要求
第4章 LTE關(guān)鍵技術(shù)
4.1 LTE雙工方式
4.1.1 FDD
4.1.2 TDD
4.1.3 H-FDD
4.2 LTE多址技術(shù)
4.2.1 下行多址技術(shù)
4.2.2 上行多址技術(shù)
4.3 MIMO技術(shù)
4.3.1 下行MIMO技術(shù)
4.3.2 上行MIMO技術(shù)
4.4 調(diào)制技術(shù)
4.4.1 LTE的調(diào)制方式
4.4.2 BPSK與QPSK調(diào)制
4.4.3 16QAM與64QAM調(diào)制
4.5 信道編碼技術(shù)
4.5.1 LTE的信道編碼
4.5.2 卷積與Turbo編碼
4.5.3 交織與Turbo內(nèi)交織
4.5.4 編碼塊分段
4.5.5 速率匹配與冗余版本控制
4.5.6 循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）
4.6 小區(qū)間干擾抑制技術(shù)
4.6.1 小區(qū)間干擾隨機(jī)化技術(shù)
4.6.2 小區(qū)間干擾消除技術(shù)
4.6.3 小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)技術(shù)
4.6.4 LTE中的干擾協(xié)調(diào)技術(shù)
4.6.5 基于Hll和OI的上行ICIC技術(shù)
4.7 多媒體廣播和多播（MBMS）業(yè)務(wù)
第5章 LTE物理層協(xié)議
5.1 物理層概述
5.1.1 物理層協(xié)議結(jié)構(gòu)
5.1.2 物理層相關(guān)功能
5.1.3 物理層協(xié)議規(guī)范簡(jiǎn)介
5.2 幀結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)參數(shù)
5.2.1 FDD幀結(jié)構(gòu)（FS1）
5.2.2 TDD幀結(jié)構(gòu)（FS2）
5.2.3 發(fā)送時(shí)間間隔（TTI）長(zhǎng)度
5.2.4 子載波間隔
5.2.5 循環(huán)前綴（CP）長(zhǎng)度
5.3 資源映射與調(diào)度
5.3.1 資源單位的定義
5.3.2 業(yè)務(wù)信道資源映射與調(diào)度
5.3.3 下行控制信道資源映射
5.3.4 上行控制信道資源映射
5.4 物理信號(hào)
5.4.1 下行物理信號(hào)與功能
5.4.2 下行物理信號(hào)資源映射
5.4.3 上行物理信號(hào)與功能
5.4.4 上行物理信號(hào)資源映射
5.5 物理信道
5.5.1 下行物理信道
5.5.2 上行物理信道
第6章 LTE物理過(guò)程
6.1 小區(qū)搜索與同步過(guò)程
6.1.1 SCH和BCH的時(shí)頻結(jié)構(gòu)
6.1.2 SCH的信號(hào)結(jié)構(gòu)
6.1.3 小區(qū)搜索流程
6.1.4 SCH序列信息
6.1.5 鄰小區(qū)搜索
6.1.6 廣播信息和BCH結(jié)構(gòu)
6.1.7 上行同步的建立與維持
6.2 功率控制
6.2.1 上行功率控制
6.2.2 下行功率分配
6.3 隨機(jī)接入過(guò)程
6.3.1 非同步隨機(jī)接入過(guò)程
6.3.2 同步隨機(jī)接入過(guò)程
6.4 下行信道過(guò)程
6.4.1 PDSCH相關(guān)過(guò)程
6.4.2 PDCCH相關(guān)過(guò)程
6.5 上行信道過(guò)程
6.5.1 PUSCH相關(guān)過(guò)程
6.5.2 PUCCH相關(guān)過(guò)程
6.6 切換測(cè)量過(guò)程
6.6.1 物理層測(cè)量概述
6.6.2 UE/E-UTRAN測(cè)量能力
6.6.3 切換測(cè)量過(guò)程
第7章 LTE空中接口協(xié)議
7.1 空中接口及協(xié)議棧
7.2 層1（L1）協(xié)議
7.2.1 傳輸信道
7.2.2 傳輸信道與物理信道映射
7.3 層2（L2）協(xié)議
7.3.1 媒體訪問(wèn)控制（MAC）協(xié)議
7.3.2 無(wú)線鏈路控制（RLC）協(xié)議
7.3.3 分組數(shù)據(jù)匯聚（PDCP）協(xié)議
7.4 層3（L3）協(xié)議
7.5 NAS控制協(xié)議
7.6 空中接口標(biāo)識(shí)
第8章 HARQ與分組調(diào)度
8.1 HARQ原理
8.1.1 HARQ分類
8.1.2 HARQ工作過(guò)程
8.1.3 3G中的HARQ
8.2 ARQ原理
8.2.1 FEC
8.2.2 ARQ
8.3 HARQ與ARQ的關(guān)系
8.4 HARQ流程
8.4.1 LTE下行HARQ流程
8.4.2 LTE上行HARQ流程
8.4.3 LTE中HARQ進(jìn)程數(shù)量
8.5 分組調(diào)度原理
8.5.1 概述
8.5.2 常用分組調(diào)度算法
8.6 LTE中的分組調(diào)度
8.6.1 LTE中資源特性
8.6.2 調(diào)度器的基本功能
8.6.3 調(diào)度模式與粒度
8.6.4 調(diào)度策略
8.6.5 傳輸塊復(fù)用
8.6.6 HARQ對(duì)分組調(diào)度的影響
8.6.7 上行調(diào)度
第9章 E-UTRAN接口與功能
9.1 X2接口及協(xié)議棧
9.1.1 X2接口用戶平面
9.1.2 X2接口控制平面
9.1.3 X2接口應(yīng)用協(xié)議（X2-AP）
9.2 S1接口及協(xié)議棧
9.2.1 S1接口用戶平面
9.2.2 S1接口控制平面
9.2.3 S1接口應(yīng)用協(xié)議（S1-AP）
9.3 無(wú)線資源管理
9.3.1 無(wú)線承載控制
9.3.2 無(wú)線接納控制
9.3.3 連接移動(dòng)性控制
9.3.4 動(dòng)態(tài)資源分配
9.3.5 小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)
9.3.6 負(fù)載均衡
9.3.7 無(wú)線接入技術(shù)間的無(wú)線資源管理
9.3.8 無(wú)線資源管理架構(gòu)
9.4 移動(dòng)性管理過(guò)程
9.4.1 移動(dòng)性管理區(qū)域劃分
9.4.2 空閑狀態(tài)下的移動(dòng)性管理
9.4.3 連接狀態(tài)下的移動(dòng)性管理
9.4.4 不同無(wú)線接入系統(tǒng)間的移動(dòng)性管理
第10章 LTE性能評(píng)估
10.1 LTE需求分析
10.1.1 容量對(duì)LTE的需求
10.1.2 部署對(duì)LTE的需求
10.1.3 性能對(duì)LTE的需求
10.1.4 運(yùn)營(yíng)對(duì)LTE的需求
10.2 LTE仿真性能評(píng)估
10.2.1 峰值速率
10.2.2 控制平面時(shí)延
10.2.3 用戶平面時(shí)延
10.2.4 吞吐量和頻譜效率
10.2.5 移動(dòng)性
10.2.6 覆蓋
10.2.7 MBMS
10.2.8 網(wǎng)絡(luò)同步
10.2.9 VOIP性能評(píng)估
第11章 LTE部署案例、對(duì)比和演進(jìn)
11.1 LTE部署案例
11.1.1 LTE部署案例
11.1.2 TD-LTE部署案例
11.2 LTE和其他寬帶移動(dòng)通信技術(shù)的對(duì)比
11.2.1 性能指標(biāo)對(duì)比
11.2.2 關(guān)鍵技術(shù)對(duì)比
11.3 LTE的演進(jìn)LTEADVANCED
11.3.1 網(wǎng)絡(luò)需求發(fā)展趨勢(shì)
11.3.2 LTE-Advanced技術(shù)趨勢(shì)
11.3.3 LTE-Advanced與IMTAdvanced





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　　《LTE系統(tǒng)原理及應(yīng)用》可作為高等院校“LTE移動(dòng)通信”課程的教材，也可供移動(dòng)通信從業(yè)人員及相關(guān)專業(yè)研究或應(yīng)用的科研工作者、工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考。





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