LTE完全指南 LTE、LTE-Advanced、SAE、VoLTE和4G移动通信 原书第2版PDF电子书下载

第1章 引言 1

1.1 UMTS和GSM的架构 1

1.1.1高层体系架构 1

1.1.2无线接入网的架构 2

1.1.3核心网的架构 4

1.1.4通信协议 5

1.2移动通信系统的历史背景 6

1.2.1 1G到3G 6

1.2.2第三代系统 7

1.3 LTE的需求 8

1.3.1移动数据的增长 8

1.3.2移动通信系统的容量 9

1.3.3提高系统容量 10

1.3.4其他目的 10

1.4 UMTS到LTE 11

1.4.1 LTE的高层体系架构 11

1.4.2长期演进 12

1.4.3系统架构演进 13

1.4.4 LTE语音呼叫 14

1.4.5 LTE的增长 14

1.5 LTE到LTE-A 15

1.5.1 4G的ITU规范 15

1.5.2 LTE-A的规范 16

1.5.3 4G通信系统 16

1.5.4 4G的意义 17

1.6 LTE的3GPP规范 17

参考文献 19

第2章 系统架构演进 20

2.1 LTE的高层体系架构 20

2.2用户设备 20

2.2.1 UE的架构 20

2.2.2 UE的功能 21

2.3演进UMTS陆地无线接入网 22

2.3.1 E-UTRAN的架构 22

2.3.2传输网 23

2.3.3小区和家庭eNB 24

2.4演进分组核心网 24

2.4.1 EPC的架构 24

2.4.2漫游架构 25

2.4.3网络区域 26

2.4.4编号、寻址和识别 27

2.5通信协议 29

2.5.1协议模型 29

2.5.2空中接口传输协议 29

2.5.3固网传输协议 30

2.5.4用户平面协议 31

2.5.5信令协议 31

2.6示例信令流 33

2.6.1接入层信令 33

2.6.2非接入层信令 34

2.7承载管理 35

2.7.1 EPS承载 35

2.7.2默认和专用承载 35

2.7.3采用GTP协议的承载实现 36

2.7.4采用GRE与PMIP协议的承载实现 37

2.7.5信令无线承载 37

2.8状态图 38

2.8.1 EPS移动性管理 38

2.8.2 EPS连接性管理 38

2.8.3无线资源控制 40

2.9频谱分配 41

参考文献 44

第3章 数字无线通信 47

3.1无线传输和接收 47

3.1.1载波信号 47

3.1.2调制技术 47

3.1.3调制过程 49

3.1.4解调过程 51

3.1.5信道估计 52

3.1.6调制信号带宽 53

3.2蜂窝网络中的无线传输 53

3.2.1多址接入技术 53

3.2.2 FDD和TDD模式 54

3.3接收信号的损伤 55

3.3.1传播损耗 55

3.3.2噪声和干扰 56

3.3.3多径和衰落 56

3.3.4符号间干扰 58

3.4错误管理 59

3.4.1前向纠错 59

3.4.2自动重复请求 60

3.4.3混合ARQ 61

参考文献 63

第4章 正交频分多址 64

4.1 OFDMA的原理 64

4.1.1子载波 64

4.1.2 OFDM发射机 65

4.1.3 OFDM接收机 67

4.1.4快速傅里叶变换 67

4.1.5 OFDMA的框图 69

4.1.6傅里叶变换的细节 70

4.2 OFDMA的优点和附加功能 71

4.2.1子载波正交 71

4.2.2子载波间隔的选择 73

4.2.3频率特定调度 73

4.2.4码间干扰的降低 74

4.2.5循环前缀插入 74

4.2.6符号持续时间的选择 76

4.2.7分数频率重复使用 77

4.3单载波频分多址 78

4.3.1 OFDMA功率变化 78

4.3.2 SC-FDMA的结构图 79

参考文献 81

第5章 多天线技术 82

5.1分集技术 82

5.1.1接收分集 82

5.1.2闭环发射分集 83

5.1.3开环发射分集 84

5.2空间复用 85

5.2.1操作原理 85

5.2.2开环空间复用 87

5.2.3闭环空间复用 88

5.2.4矩阵表示法 90

5.2.5实现的问题 93

5.2.6多用户MIMO 93

5.3波束成形 95

5.3.1操作原理 95

5.3.2波束控制 96

5.3.3下行链路多用户MIMO技术深入研究 97

参考文献 98

第6章LTE空中接口协议的架构 99

6.1空中接口协议栈 99

6.2逻辑、传输和物理信道 100

6.2.1逻辑信道 100

6.2.2传输信道 101

6.2.3物理数据信道 102

6.2.4控制信息 103

6.2.5物理控制信道 104

6.2.6物理信号 104

6.2.7信息流 105

6.3资源网格 106

6.3.1时隙结构 106

6.3.2帧结构 107

6.3.3上行链路定时提前 108

6.3.4资源网格结构 109

6.3.5带宽选项 110

6.4多天线传输 111

6.4.1下行链路天线端口 111

6.4.2下行链路传输模式 112

6.5资源元素映射 113

6.5.1下行链路资源元素映射 113

6.5.2上行链路资源元素映射 115

参考文献 117

第7章 小区获取 118

7.1获取步骤 118

7.2同步信号 119

7.2.1物理小区标识 119

7.2.2主同步信号 119

7.2.3辅同步信号 121

7.3下行链路参考信号 121

7.4物理广播信道 122

7.5物理控制格式指示信道 123

7.6系统信息 124

7.6.1系统信息的组成 124

7.6.2系统信息的传输和接收 126

7.7获取后的流程 127

参考文献 127

第8章 数据传输和接收 128

8.1数据传输流程 128

8.1.1下行链路发送和接收 128

8.1.2上行链路发送和接收 129

8.1.3半持续调度 131

8.2 PDCCH上的调度信息的传输 132

8.2.1下行链路控制信息 132

8.2.2资源分配 133

8.2.3示例：DCI格式I 134

8.2.4无线网络临时标识 135

8.2.5 PDCCH的发送和接收 136

8.3在PDSCH和PUSCH上的数据传输 137

8.3.1传输信道处理 137

8.3.2物理信道处理 139

8.4 PHICH上的混合ARQ指示的传输 140

8.4.1引言 140

8.4.2 PHICH的资源元素映射 141

8.4.3 PHICH的物理信道处理 142

8.5上行链路控制信息 142

8.5.1混合ARQ确认 142

8.5.2信道质量指示 143

8.5.3秩指示 144

8.5.4预编码矩阵指示 144

8.5.5信道状态报告机制 144

8.5.6调度请求 145

8.6 PUCCH上的上行链路控制信息的传输 146

8.6.1 PUCCH格式 146

8.6.2 PUCCH资源 147

8.6.3 PUCCH的物理信道处理 148

8.7上行链路参考信号 148

8.7.1解调参考信号 148

8.7.2探测参考信号 149

8.8功率控制 150

8.8.1上行链路功率计算 150

8.8.2上行链路功率控制命令 151

8.8.3下行链路功率控制 151

8.9非连续接收 152

8.9.1 RRC_ IDLE状态下的非连续接收和寻呼 152

8.9.2 RRC_ CONNECTED状态下的非连续接收 152

参考文献 154

第9章 随机接入 156

9.1 PRACH上的随机接入前导码的传输 156

9.1.1资源元素映射 156

9.1.2前导序列的产生 158

9.1.3信号传输 158

9.2基于非竞争模式的随机接入过程 159

9.3基于竞争模式的随机接入过程 160

参考文献 162

第10章 空中接口层2 163

10.1媒体接入控制协议 163

10.1.1协议架构 163

10.1.2定时提前命令 164

10.1.3缓冲区状态报告 165

10.1.4功率余量报告 165

10.1.5复用和解复用 165

10.1.6逻辑信道优先级 166

10.1.7空中接口的传输调度 167

10.2无线链路控制协议 168

10.2.1协议架构 168

10.2.2透明模式 169

10.2.3非确认模式 169

10.2.4确认模式 170

10.3分组数据汇聚协议 172

10.3.1协议架构 172

10.3.2报头压缩 173

10.3.3切换过程中防止数据包丢弃 173

参考文献 174

第11章 上电和下电的过程 175

11.1上电序列 175

11.2网络和小区选择 176

11.2.1网络选择 176

11.2.2闭合用户组选择 177

11.2.3小区选择 177

11.3 RRC连接建立 178

11.3.1基本过程 178

11.3.2与其他过程的关系 180

11.4附接过程 180

11.4.1 IP地址分配 180

11.4.2附接过程的概述 181

11.4.3附接请求 182

11.4.4识别和安全过程 183

11.4.5位置更新 185

11.4.6默认承载建立 186

11.4.7附接接受 187

11.4.8默认承载更新 188

11.5分离过程 189

参考文献 190

第12章 安全机制 192

12.1网络接入安全 192

12.1.1安全架构 192

12.1.2密钥体系 193

12.1.3认证和密钥协商 194

12.1.4安全激活 195

12.1.5加密 197

12.1.6完整性保护 198

12.2网络域安全 199

12.2.1安全协议 199

12.2.2演进分组核心网的安全 199

12.2.3无线接入网的安全 200

参考文献 201

第13章 服务质量、策略和计费 202

13.1策略和计费控制 202

13.1.1服务质量参数 202

13.1.2服务数据流 204

13.1.3计费参数 205

13.1.4策略和计费控制规则 205

13.2策略和计费控制架构 206

13.2.1基本PCC架构 206

13.2.2本地疏导架构 207

13.2.3使用基于PMIP的S5／ S8接口的架构 207

13.2.4软件协议 208

13.3会话管理过程 208

13.3.1 IP-CAN会话建立 208

13.3.2移动台发起的SDF建立 209

13.3.3服务器发起的SDF建立 211

13.3.4专用承载建立 212

13.3.5 PDN连接建立 213

13.3.6其他会话管理过程 213

13.4演进分组核心网中的数据传输 215

13.4.1 PDN网关分组处理 215

13.4.2采用GTP协议的数据传输 215

13.4.3区分服务 216

13.4.4多协议标签交换 217

13.4.5采用GRE和PMIP协议的数据传输 218

13.5计费和收费 218

13.5.1高层架构 218

13.5.2离线计费 219

13.5.3在线计费 220

参考文献 221

第14章 移动性管理 223

14.1不同状态间移动性管理的切换 223

14.1.1 Sl释放过程 223

14.1.2寻呼过程 224

14.1.3服务请求过程 225

14.2在RRC_ IDLE状态下的小区重选 227

14.2.1目标 227

14.2.2同频测量 227

14.2.3同频小区重选 228

14.2.4异频测量 228

14.2.5异频小区重选 229

14.2.6快速移动移动台 230

14.2.7跟踪区域更新过程 230

14.2.8网络重选 232

14.3在RRC_ CONNECTED状态下的测量 232

14.3.1目标 232

14.3.2测量过程 233

14.3.3测量报告 233

14.3.4测量间隙 234

14.4在RRC_ CONNECTED状态下的切换 235

14.4.1基于X2接口的切换过程 235

14.4.2切换变化 238

参考文献 238

第15章与UMTS和GSM的互操作 240

15.1系统架构 240

15.1.1 2G／3G分组交换域的架构 240

15.1.2基于S3／S4接口的互操作架构 242

15.1.3基于Gn／Gp接口的互操作架构 243

15.2开机流程 244

15.3 RRC_ IDLE状态下的移动性管理 244

15.3.1小区重选 244

15.3.2路由区域更新过程 244

15.3.3空闲模式信令缩减 247

15.4 RRC_ CONNECTED状态下的移动性管理 247

15.4.1重定向RRC连接释放 247

15.4.2测量过程 249

15.4.3优化切换 249

参考文献 252

第16章 与非3GPP技术的互操作 254

16.1通用系统架构 254

16.1.1基于网络的移动性架构 254

16.1.2基于主机的移动性架构 256

16.1.3接入网发现和选择功能 257

16.2通用信令过程 258

16.2.1附接过程的概述 258

16.2.2认证和密钥协商 258

16.2.3 PDN连接建立 259

16.2.4无线接入网重选 262

16.3与cdma2000 HRPD互操作 263

16.3.1系统架构 263

16.3.2用cdma2000预注册 263

16.3.3 RRC_ IDLE状态下的小区重选 264

16.3.4 RRC_ CONNECTED状态下的测量和切换 265

参考文献 268

第17章 自优化网络 270

17.1 eNB的自配置 270

17.1.1物理小区标识的自动配置 270

17.1.2自动邻居关系 271

17.1.3随机接入信道的优化 272

17.2小区间干扰协调 272

17.3移动性管理 273

17.3.1移动性负载均衡 273

17.3.2移动性鲁棒优化 274

17.3.3节电 275

17.4无线接入网信息管理 276

17.4.1引言 276

17.4.2系统信息的传输 276

17.4.3自优化数据的传输 277

17.5最小化路测 278

参考文献 279

第18章 版本9的增强 280

18.1多媒体广播／多播服务 280

18.1.1引言 280

18.1.2广播／多播单频网 280

18.1.3 LTE中的MBSFN实现 281

18.1.4 MBMS的架构 283

18.1.5 MBMS操作 283

18.2定位服务 284

18.2.1引言 284

18.2.2定位技术 284

18.2.3定位服务架构 285

18.2.4定位服务过程 286

18.3版本9的其他增强 287

18.3.1双层波束成形 287

18.3.2商业移动预警系统 288

参考文献 288

第19章LTE-A和版本10 290

19.1载波聚合 290

19.1.1操作原理 290

19.1.2 UE能力 291

19.1.3调度 293

19.1.4数据传输和接收 293

19.1.5上、下行链路反馈 293

19.1.6其他物理层和MAC过程 294

19.1.7 RRC过程 294

19.2增强下行链路MIMO 295

19.2.1目标 295

19.2.2下行链路参考信号 295

19.2.3下行链路传输和反馈 297

19.3增强上行链路MIMO 297

19.3.1目标 297

19.3.2实现 298

19.4中继 299

19.4.1操作原理 299

19.4.2中继架构 299

19.4.3空中接口增强 300

19.5异构网络 301

19.5.1引言 301

19.5.2增强小区间干扰协调 302

19.5.3自优化网络增强 302

19.6业务量卸载 303

19.6.1本地IP接入 303

19.6.2选择性IP业务量卸载 304

19.6.3多址PDN连接 304

19.6.4 IP流移动性 306

19.7机器类型通信过载控制 307

参考文献 307

第20章 版本11和版本12 310

20.1多点协作传输和接收 310

20.1.1目标 310

20.1.2场景 310

20.1.3 CoMP技术 311

20.1.4标准 313

20.1.5性能 314

20.2增强物理下行链路控制信道 314

20.3设备内共存干扰避免 315

20.4机器类型通信 316

20.4.1设备触发 316

20.4.2编号、寻址和识别 317

20.5移动数据应用 317

20.6版本12的新功能 318

20.6.1接近服务和设备对设备通信 318

20.6.2 TDD配置的动态适应 319

20.6.3机器类型通信和移动数据增强 321

20.6.4业务量卸载增强 321

20.7版本12研究 322

20.7.1小型小区和异构网络增强 322

20.7.2仰角波束成形和全维度MIMO 322

参考文献 323

第21章 电路域回落 325

21.1 LTE语音和文本信息的发送 325

21.1.1语音和SMS市场 325

21.1.2第三方IP语音 326

21.1.3 IP多媒体子系统 327

21.1.4 VoLGA 327

21.1.5双无线设备 328

21.1.6电路域回落 328

21.2系统架构 329

21.2.1 2G／3G电路交换域的架构 329

21.2.2电路域回落架构 330

21.3附接过程 331

21.3.1联合EPS／IMSI附接过程 331

21.3.2语音域偏好和UE使用设置 332

21.4移动性管理 333

21.4.1联合跟踪区域／位置区域更新过程 333

21.4.2跟踪区域和位置区域的对齐 333

21.4.3 UMTS或GSM的小区重选 334

21.5呼叫建立 335

21.5.1移动台使用RRC连接释放发起呼叫建立 335

21.5.2移动台使用切换发起呼叫建立 337

21.5.3电路交换域的信令消息 338

21.5.4移动终止呼叫建立 339

21.5.5返回LTE 340

21.6基于SGs接口的SMS 341

21.6.1系统架构 341

21.6.2短信传送 341

21.7电路域回落到cdma2000 1 xRTT 342

21.8电路域回落的性能 343

参考文献 344

第22章VoLTE和IP多媒体子系统 346

22.1引言 346

22.1.1 IP多媒体子系统 346

22.1.2 VoLTE 347

22.1.3富通信服务 348

22.2 IMS硬件架构 348

22.2.1高层架构 348

22.2.2呼叫会话控制功能 349

22.2.3应用服务器 349

22.2.4归属用户服务器 350

22.2.5用户设备 350

22.2.6与LTE的关系 351

22.2.7边界控制功能 352

22.2.8媒体网关功能 352

22.2.9多媒体资源功能 354

22.2.10安全架构 354

22.2.11计费架构 355

22.3信令协议 355

22.3.1会话发起协议 355

22.3.2会话描述协议 356

22.3.3其他的信令协议 356

22.4 IMS中的服务提供 357

22.4.1服务配置文件 357

22.4.2媒体特征标签 358

22.4.3 IMS多媒体电话服务 358

22.5 VoLTE注册过程 359

22.5.1引言 359

22.5.2 LTE过程 360

22.5.3 REGISTER请求的内容 360

22.5.4 IMS注册过程 361

22.5.5 SIP请求和响应路由 363

22.5.6第三方注册与应用服务器 363

22.5.7网络发起注销 364

22.6呼叫建立和释放 365

22.6.1 INVITE请求的内容 365

22.6.2初始INVITE请求和响应 366

22.6.3接受初始INVITE 370

22.6.4建立对电路交换网络的呼叫 370

22.6.5呼叫释放 371

22.7接入域选择 371

22.7.1移动台始发呼叫 371

22.7.2移动台终止呼叫 372

22.8单一无线语音呼叫连续性 373

22.8.1引言 373

22.8.2 SRVCC架构 373

22.8.3附接、注册和呼叫建立过程 374

22.8.4切换准备 375

22.8.5更新远程支路 376

22.8.6释放源支路 376

22.8.7切换执行和完成 377

22.8.8 SRVCC的演进 379

22.9 IMS集中服务 379

22.10 IMS紧急呼叫 380

22.10.1紧急呼叫架构 380

22.10.2紧急呼叫建立过程 381

22.11 IMS SMS消息发送 383

22.11.1 SMS架构 383

22.11.2接入域选择 384

参考文献 384

第23章LTE和LTE-A的性能 388

23.1 LTE和LTE-A的峰值数据速率 388

23.1.1提高峰值数据速率 388

23.1.2峰值数据速率限制 390

23.2 LTE小区的覆盖范围 390

23.2.1上行链路预算 390

23.2.2下行链路预算 394

23.2.3传播模型 395

23.2.4覆盖估计 395

23.3 LTE小区的容量 397

23.3.1容量估计 397

23.3.2小区容量仿真 397

23.4 IP语音系统性能 399

23.4.1 AMR编解码器模式 399

23.4.2空中接口的AMR帧传输 400

23.4.3固网的AMR帧传输 402

参考文献 402