UMTS LTE/SAE系统与关键技术详解PDF电子书下载

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LTEPlus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 3GPPLTE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 300

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

缩略语 327