UMTSLTE/SAE系统与关键技术详解(LTE技术丛书)
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品牌: 周兴围
基本信息·出版社：人民邮电出版社
·页码：330 页
·出版日期：2009年
·ISBN：9787115207708
·条形码：9787115207708
·包装版本：第1版
·装帧：平装
·开本：16
·正文语种：中文
·丛书名：LTE技术丛书
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内容简介《UMTSLTE/SAE系统与关键技术详解》从无线层面，到核心网层面，再到业务层面，全面介绍了UMTSLTE所涉及的各方面知识。《UMTSLTE/SAE系统与关键技术详解》内容包括LTE标准化的情况、所使用的关键技术、LTE空中接口的协议架构、相关过程，3GPP系统架构演进(SAE)、演进的分组系统(EPS)以及EPS所涉及的不同步骤和机制，同时还对LTE所支持的各项业务，例如PoC业务、Presence业务等进行了全面介绍。
《UMTSLTE/SAE系统与关键技术详解》适用于从事移动通信的运营商技术人员、制造商研发和工程人员以及高等院校通信工程相关专业的教师和学生阅读参考。
编辑推荐《UMTSLTE/SAE系统与关键技术详解》特色：
全面介绍LTE及其相关背景、标准化等情况；
深入阐述系统架构演进（SAE）、LTE关键技术及系统性能；
详细描述演进分组系统（EPS）的相关机制与信令流程；
详细介绍LTE所支持的典型业务、实现机制及网络部署。
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
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序言3G技术的出现给移动通信带来了巨大的影响，给人们的生活带来了前所未有的体验，它使上网冲浪、联网游戏、远程办公等摆脱了场地和环境的束缚，实现了真正的无所不在。但人们的需求并没有就此停滞，大量的市场调研和专家研究表明，2Mbit／s的WCDMAR99传输速率、14.4Mbit／s R5 HSDPA的峰值速率并不能满足人们的需要。国际标准化组织3GPP在经过认真的讨论后提出了新的系统，即长期演进（L11E，Long Term Evolution）。全球主流运营商目前已经公布了下一代网络演进计划，u1E成为主流选择；NGMN组织也将LTE作为优先选择的技术。
LTE项目是3G的演进，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）和多输入多输出（MIMO，Multi－Input Multi-Output）作为其无线网络演进的唯一标准。LTE在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit／s与上行50Mbit／s的峰值速率，改善了小区边缘用户的性能，并可提高小区容量，降低系统延迟。3GPP LTE的具体技术特征如下。
· 目标峰值速率：下行链路100Mbit／s，上行链路50Mbit／s。
·适用于不同的带宽：1.25～20MHzo
·支持成对（“paired”）和不成对（“unpaired”）的频谱分配。
·以分组域业务为主要目标。
·降低无线网络时延：子帧长度0.5ms和0.675ms，时延满足小于10ms（U平面），小于100ms（C平面）。
·频谱效率：下行链路5bit／s／Hz（3～4倍于，R6 HSDPA）；上行链路2.5bit／s／Hz（2～3倍于R6 HSUPA）。
·强调后向兼容，同时也考虑与系统性能的折衷。
·提高小区边缘的用户吞吐量。
本书写作的目的就是为了让从事移动通信的研发人员、工程技术人员以及相关专业的学生对LTE技术有一个比较全面深入的了解。对于学习和研究LTE的研发人员、工程人员及高校和研究机构的学生来说，本书具有非常重要的参考价值。
全书内容包括以下15章。
第1章简要介绍了LTE及其相关背景，3GPP组织及技术规范版本，LTE与LTE Plus标准化情况，LTE系统简介，最后对B3G／4G所使用的主要技术进行了概括介绍。
第2章主要介绍了HSPA演进过程中所涉及的关键技术，例如MIMO技术，同时包含其他增强技术，最后介绍了HSPA的网络结构，给出了不同解决方案。
文摘插图：
第2章HSPA的演进
2.5二层协议的增强
为了充分利用HS-DCH所能支持的高速数据速率，尤其是MIM0和64QAM的组合，R7除了在物理层进行了增强外，对RLC和MAC也进行了增强。在R7以前的版本中，RLCPDU的大小是半静态配置的。这对中等数据速率是比较适合的，但是对于HSPA演进所支持的高速数据速率，RLCPDU的大小、RLC环回时问和RLC窗口大小都会限制峰值数据速率，从而导致RLC协议的阻塞。一种可行的方法就是增加RLCPDU大小。但是，对于R7而言，它采用了更加先进的解决办法，即灵活的RLC。灵活的RLC基于以下的基本思想。
将RLCPDU分段成较小的MACPDU，可以匹配瞬时无线条件。这就需要使RLC的大小尽量大而RLC包头的开销较小，同时保持填充开销适中。很自然，RLC可以直接产生适应无线状态的RLCPDU大小。这也是后面章节中要介绍的LTE中RLC所采用的方法，此时RLC和调度器位于同一节点。而对于HSPA而言，情况是不同的。因为在该情况下RLC和调度器分别位于RNC和NodeB，瞬时RNC并不知道无线状态，所以HSPA并不能采用该方法。但是，可以将RLCPDU在NodeB中分成较小的MACPDU，其大小取决于瞬时无线状态，这是对完全自适应RLCPDU大小的很好近似。
而且，如果SDU的大小超过某个门限，那么RLCSDU可以进行分段。这样在MACHARQ机制失败时可以增加RLC重传效率，从而触发RLC重传。
在R7中取消了不允许将来自不同无线承载的数据复用道相同传输块的限制，这样就会增加固定业务场景的资源效率。
