LTE/LTE-Advanced UMTS长期演进理论与实践PDF电子书下载

第1章 背景介绍 1

1.1 UMTS长期演进的背景 1

1.1.1 历史背景 1

1.1.2 移动无线电环境中的LTE技术 1

1.1.3 3GPP的标准化流程 4

1.2 LTE的需求和目标 5

1.2.1 系统性能需求 6

1.2.2 部署成本和互操作性 10

1.3 LTE关键技术 11

1.3.1 多载波技术 11

1.3.2 多天线技术 12

1.3.3 分组交换无线接口 13

1.3.4 用户设备能力 14

1.3.5 从第一个LTE版本到LTE-Advanced 15

1.4 从理论到实践 16

参考文献 17

第1部分 网络架构和协议 18

第2章 网络架构 18

2.1 引言 18

2.2 总体框架概述 18

2.2.1 核心网 20

2.2.2 接入网 22

2.2.3 漫游架构 23

2.3 协议架构 23

2.3.1 用户平面 23

2.3.2 控制平面 24

2.4 QoS和EPS承载 24

2.4.1 承载建立过程 27

2.4.2 与其他网络的互操作 28

2.5 E-UTRAN网络接口：S1接口 30

2.5.1 S1协议结构 30

2.5.2 S1接口初始化 31

2.5.3 S1接口的上下文管理 32

2.5.4 S1接口的承载管理 32

2.5.5 通过S1接口的寻呼 32

2.5.6 S1接口上的移动性 33

2.5.7 S1接口上的负荷管理 34

2.5.8 跟踪功能 35

2.5.9 预警消息传送 35

2.6 E-UTRAN网络接口：X2接口 36

2.6.1 X2接口的协议结构 36

2.6.2 X2接口的初始化 36

2.6.3 X2接口上的移动性 37

2.6.4 X2接口上的负载和干扰管理 39

2.6.5 X2接口上的UE历史信息 39

2.7 小结 40

参考文献 40

第3章 控制平面协议 41

3.1 引言 41

3.2 无线资源控制（RRC）协议 41

3.2.1 简介 41

3.2.2 系统信息 43

3.2.3 LTE内的连接控制 45

3.2.4 连接模式下RAT间的移动性 53

3.2.5 测量 54

3.2.6 其他RRC信令 56

3.3 PLMN和小区选择 56

3.3.1 简介 56

3.3.2 PLMN选择 57

3.3.3 小区选择 57

3.3.4 小区重选 58

3.4 寻呼 61

3.5 小结 62

参考文献 62

第4章 用户平面协议 63

4.1 引言 63

4.2 分组数据会聚协议（PDCP） 64

4.2.1 功能和结构 64

4.2.2 报头压缩 65

4.2.3 安全性 66

4.2.4 切换 67

4.2.5 数据包丢弃 69

4.2.6 PDCP PDU格式 70

4.3 无线链路控制（RLC）协议 71

4.3.1 RLC实体 71

4.3.2 RLC PDU格式 77

4.4 媒体接入控制（MAC）协议 79

4.4.1 MAC结构 79

4.4.2 MAC功能 82

4.5 小结 88

参考文献 88

第2部分 物理层下行链路 89

第5章 正交频分多址（OFDMA） 89

5.1 引言 89

5.2 OFDM 90

5.2.1 正交复用原理 90

5.2.2 峰均功率比和非线性灵敏度 96

5.2.3 对载波频偏和时变信道的灵敏度 98

5.2.4 定时偏移和循环前缀计算 100

5.3 OFDMA 102

5.4 参数计算 102

5.5 小结 105

参考文献 105

第6章 下行链路物理层设计简介 107

6.1 引言 107

6.2 传输资源结构 107

6.3 信号结构 109

6.4 下行链路操作简介 110

参考文献 111

第7章 同步和小区搜索 112

7.1 引言 112

7.2 LTE同步序列和小区搜索 112

7.2.1 Zadoff-Chu序列 115

7.2.2 主同步信号（PSS）序列 116

7.2.3 辅同步信号（SSS）序列 119

7.3 相干与非相干检测 121

参考文献 122

第8章 参考信号和信道估计 123

8.1 引言 123

8.2 LTE参考信号设计 124

8.2.1 小区专用参考信号 125

8.2.2 UE专用参考信号（Release 8） 128

8.2.3 UE专用参考信号（Release 9） 129

8.3 参考信号辅助信道建模和估计 130

8.3.1 时频域相关：WSSUS信道模型 131

8.3.2 空间域相关：克罗内克（Kronecker）模型 133

8.4 频域信道估计 133

8.4.1 信道插值估计 134

8.4.2 线性信道估计的通用方法 134

8.4.3 性能比较 136

8.5 时域信道估计 137

8.5.1 有限和无限长度MMSE 137

8.5.2 归一化最小均方估计 139

8.6 空域信道估计 139

8.7 先进技术 141

参考文献 141

第9章 下行链路物理数据和控制信道 143

9.1 引言 143

9.2 下行数据传输信道 143

9.2.1 物理广播信道（PBCH） 143

9.2.2 物理下行链路共享信道（PDSCH） 145

9.2.3 物理多播信道（PMCH） 148

9.3 下行链路控制信道 148

9.3.1 控制信道设计需求 148

9.3.2 控制信道结构 150

9.3.3 物理控制格式指示信道（PCFICH） 151

9.3.4 物理混合ARQ指示信道（PHICH） 151

9.3.5 物理下行链路控制信道（PDCCH） 153

9.3.6 控制信道的调度流程 162

参考文献 162

第10章 链路自适应和信道编码 163

10.1 引言 163

10.2 链路自适应和CQI反馈 164

10.3 信道编码 169

10.3.1信道编码的理论分析 169

10.3.2 LTE数据信道的信道编码 176

10.3.3 LTE控制信道编码 184

10.4 小结 186

参考文献 186

第11章 多天线技术 190

11.1 多天线基本理论 190

11.1.1 概述 190

11.1.2 MIMO信号模型 193

11.1.3 单用户MIMO技术 193

11.1.4 多用户技术 197

11.2 LTE的MIMO方案 200

11.2.1 实践中的考虑 201

11.2.2 单用户方案 201

11.2.3 多用户MIMO 209

11.2.4 MIMO性能 210

11.3 小结 211

参考文献 211

第12章 多用户调度和干扰协调 213

12.1 引言 213

12.2 资源分配策略的常规考虑 214

12.3 调度算法 216

12.3.1 遍历容量 216

12.3.2 时延受限容量 218

12.4 LTE中资源调度的考虑 218

12.5 干扰协调和频率复用 219

12.5.1 支持下行频域ICIC的eNodeB间信令 222

12.5.2 支持上行频域ICIC的eNodeB间信令 222

12.5.3 静态与半静态ICIC 223

12.6 小结 223

参考文献 223

第13章 广播操作 225

13.1 引言 225

13.2 广播模式 225

13.3 MBMS总体架构 226

13.3.1 参考架构 226

13.3.2 内容提供 226

13.3.3 核心网 227

13.3.4 无线接入网络——E-UTRAN/UTRAN/GERAN和UE 227

13.3.5 MBMS接口 227

13.4 MBMS单频网传输 228

13.4.1 物理层方面 228

13.4.2 MBSFN区 231

13.5 MBMS特性 232

13.5.1 移动性支持 232

13.5.2 UE能力和业务优先级 232

13.6 无线接入协议架构与信令 233

13.6.1 协议架构 233

13.6.2 会话启动信令 233

13.6.3 无线资源控制（RRC）信令方面 234

13.6.4 内容同步 236

13.6.5 计数过程 238

13.7 公共预警系统 239

13.8 移动广播模式的比较 239

13.8.1 蜂窝网络传送 240

13.8.2 广播网传送 240

13.8.3 业务和应用 240

参考文献 241

第3部分 物理层上行链路 242

第14章 上行物理层设计 242

14.1 引言 242

14.2 SC-FDMA原理 243

14.2.1 SC-FDMA传输原理 243

14.2.2 时域信号生成 243

14.2.3 频域信号生成 244

14.3 LTE中的SC-FDMA设计 246

14.3.1 LTE传输处理 246

14.3.2 SC-FDMA参数 247

14.3.3 SC-FDMA中的直流子载波 248

14.3.4 脉冲成形 249

14.4 小结 249

参考文献 249

第15章 上行链路参考信号 251

15.1 引言 251

15.2 参考信号序列生成 252

15.2.1 基站基本参考信号和参考信号分组 253

15.2.2 通过基序列循环时间移位获取正交参考信号 254

15.3 序列组跳变及规划 255

15.3.1 序列组跳变 255

15.3.2 序列组规划 256

15.4 循环移位跳变 257

15.5 解调参考信号（DM-RS） 257

15.6 上行探测参考信号（SRS） 260

15.6.1 SRS子帧的配置和位置 260

15.6.2 SRS传输间隔和周期 260

15.6.3 SRS符号结构 260

15.6.4 SRS带宽 262

15.7 小结 263

参考文献 263

第16章 上行物理信道结构 265

16.1 引言 265

16.2 上行共享数据信道结构 266

16.2.1 PUSCH的调度 267

16.2.2 PUSCH传输块大小 268

16.3 上行控制信道设计 268

16.3.1 物理上行控制信道结构 269

16.3.2 PUCCH上的控制信令消息 272

16.3.3 PUCCH上的信道状态信息的传输（格式2） 273

16.3.4 PUCCH上来自UE的CSI和HARQ ACK/NACK的复用 274

16.3.5 PUCCH上的HARQ ACK/NACK传输（格式1a/1b） 276

16.3.6 在同一（混合）PUCCH RB上复用CSI和HARQ ACK/NACK 282

16.3.7 PUCCH上的调度请求传输（格式1） 282

1 6.4 上行控制信令和UL-SCH数据共享信道的复用 283

16.5 ACK/NACK重复 284

16.6 多天线技术 284

16.6.1 闭环切换的天线分集 285

16.6.2 多用户“虚拟”MIMO或SDMA 286

16.7 小结 286

参考文献 286

第17章 随机接入 288

17.1 引言 288

17.2 LTE中随机接入的使用和需求 288

17.3 随机接入过程 289

17.3.1 基于竞争的随机接入过程 289

17.3.2 无竞争随机接入过程 292

17.4 物理随机接入信道设计 292

17.4.1 PRACH和PUSCH以及PUCCH的复用 292

17.4.2 PRACH结构 293

17.4.3 前导序列原理和设计 299

17.5 PRACH实现 310

17.5.1 UE发射机 310

17.5.2 eNodeB PRACH接收机 310

17.6 TDD模式的PRACH 315

17.7 小结 316

参考文献 317

第18章 上行传输过程 318

18.1 引言 318

18.2 上行定时控制 318

18.2.1 概述 318

18.2.2 定时提前过程 319

18.3 功率控制 321

18.3.1 概述 321

18.3.2 详细功控流程 322

18.3.3 UE功率余量上报 327

18.3.4 上行功控策略小结 328

参考文献 328

第4部分 实际部署考虑 329

第19章 用户设备定位 329

19.1 引言 329

19.2 全球导航卫星系统辅助（A-GNSS）定位 330

19.3 观测到达时间差定位（OTDOA） 331

19.3.1 定位参考信号（PRS） 332

19.3.2 OTDOA性能和时机考虑 333

19.4 基于小区ID的定位 334

19.4.1 基本CID定位 334

19.4.2 使用往返时间及UE接收电平测量的增强型CID定位 334

19.4.3 使用往返时间和到达角的增强型CID定位 335

19.5 LTE定位协议 336

19.6 小结及未来技术展望 337

参考文献 338

第20章 无线传播环境 340

20.1 引言 340

20.2 SISO和SIMO信道模型 341

20.2.1 ITU信道模型 342

20.2.2 3GPP信道模型 342

20.2.3 扩展ITU信道模型 342

20.3 MIMO信道 343

20.3.1 SCM信道模型 344

20.3.2 扩展SCM信道模型 345

20.3.3 WINNER信道模型 346

20.3.4 LTE评估模型 346

20.3.5 具有空间相关性的扩展ITU信道模型 348

20.3.6 IMT-Advanced的ITU信道模型 349

20.3.7 MIMO信道模型比较 353

20.4 一致性测试的无线信道实现 354

20.4.1 性能和一致性测试 354

20.4.2 未来测试挑战 354

20.5 小结 355

参考文献 355

第21章 射频方面 357

21.1 引言 357

21.2 频带及其安排 358

21.3 发射机RF要求 361

21.3.1 期望发射的要求 361

21.3.2 多余辐射要求 365

21.3.3 功率放大器考虑 367

21.4 接收机射频需求 370

21.4.1 接收机总体需求 370

21.4.2 发射信号泄漏 370

21.4.3 最大输入电平等级 372

21.4.4 小信号需求 372

21.4.5 选择性和阻塞性规范 375

21.4.6 杂散辐射 380

21.4.7 交调要求 381

21.4.8 动态范围 383

21.5 射频损耗 383

21.5.1 发射机RF损耗 384

21.5.2 主要RF损耗模型 386

21.6 小结 390

参考文献 390

第22章 无线资源管理 392

22.1 引言 392

22.2 小区搜索性能 393

22.2.1 E-UTRAN中的小区搜索 393

22.2.2 E-UTRAN到E-UTRAN小区全球标识上报需求 396

22.2.3 E-UTRAN到UTRAN的小区搜索 397

22.2.4 E-UTRAN到GSM的小区搜索 398

22.2.5 增强RAT间测量需求 399

22.3 移动性测量 399

22.3.1 E-UTRAN测量 399

22.3.2 UTRAN测量 400

22.3.3 GSM测量：GSM载波RSSI 401

22.3.4 cdma2000测量 401

22.4 UE测量上报机制和需求 402

22.4.1 E-UTRAN事件触发上报需求 402

22.4.2 RAT间的事件触发上报 403

22.5 移动性性能 403

22.5.1 RRC_IDLE状态下移动性性能 403

22.5.2 RRC_CONNECTED状态下移动性性能 406

22.6 RRC连接移动性控制性能 408

22.6.1 RRC连接重建 408

22.6.2 随机接入 409

22.7 无线链路监测性能 409

22.7.1 同步和失步门限 410

22.7.2 无DRX的需求 410

22.7.3 有DRX的需求 410

22.7.4 转换过程中的需求 410

22.8 小结 411

参考文献 411

第23章 成对和非成对频谱 413

23.1 引言 413

23.2 双工模式 413

23.3 非成对频谱的干扰问题 414

23.3.1 邻近信道干扰场景 416

23.3.2 干扰场景小结 422

23.4 半双工系统设计考虑 422

23.4.1 发射／接收切换的调节 423

23.4.2 异构系统共存 425

23.4.3 HARQ和控制信令 426

23.4.4 半双工FDD（HD-FDD）物理层操作 428

23.5 互易性 429

23.5.1 互易性条件 430

23.5.2 互易性应用 433

23.5.3 互易性小结 436

参考文献 436

第24章 微微小区、毫微微小区和家庭基站 438

24.1 引言 438

24.2 家庭基站架构 438

24.2.1 架构概述 438

24.2.2 功能 439

24.2.3 移动性 440

24.2.4 本地IP接入支持（LIPA） 441

24.3 毫微微小区部署的干扰管理 442

24.3.1 干扰场景 443

24.3.2 网络侦听模式 445

24.4 微小区的射频需求 446

24.4.1 发射机规范 446

24.4.2 接收机规范 447

24.4.3 解调性能需求 449

24.4.4 TDD模式的时间同步 449

24.5 小结 449

参考文献 450

第25章 自优化网络 451

25.1 引言 451

25.2 自动邻区关系功能（ANRF） 451

25.2.1 LTE内的ANRF 451

25.2.2 自动邻区关系表 452

25.2.3 RAT间或频间ANRF 453

25.3 eNodeB和MME自配置 453

25.3.1 通过S1的eNodeB/MME自配置 454

25.3.2 IP地址和X2接口的自配置 454

25.4 物理小区ID的自动配置 455

25.5 移动性负载均衡优化 456

25.5.1 LTE内负载交换 456

25.5.2 LTE内切换参数优化 457

25.5.3 LTE间负载交换 457

25.5.4 LTE间切换参数优化 458

25.6 健壮移动性优化 458

25.6.1 太迟切换 458

25.6.2 覆盖空洞检测 458

25.6.3 太早切换 459

25.6.4 切换到不合适的小区 459

25.6.5 MRO判定增强 460

25.6.6 切换到未准备的小区 460

25.6.7 不必要的RAT间切换 461

25.6.8 对已识别的移动性问题的潜在解决方法 461

25.7 随机接入信道（RACH）自优化 461

25.8 节能 462

25.9 新的SON用例 463

参考文献 463

第26章 LTE系统性能 464

26.1 引言 464

26.2 对LTE系统容量产生贡献的因素 464

26.2.1 多址接入技术 464

26.2.2 频率复用和干扰管理 465

26.2.3 多天线技术 465

26.2.4 半静态调度 465

26.2.5 短的子帧持续时间及低HARQ往返时间 466

26.2.6 先进接收机 466

26.2.7 层1和层2开销 466

26.3 LTE容量评估 467

26.3.1 下行和上行链路频谱效率 468

26.3.2 VoIP容量 471

26.4 LTE覆盖和链路预算 471

26.5 小结 473

参考文献 473

第5部分 LTE-Advanced 474

第27章 LTE-Advanced简介 474

27.1 引言与系统需求 474

27.2 LTE-Advanced关键特性综述 476

27.3 后向兼容 477

27.4 部署特征 477

27.5 LTE-Advanced的UE类型 478

参考文献 479

第28章 载波聚合 481

28.1 引言 481

28.2 载波聚合协议 482

28.2.1 初始获取、连接建立和CC管理 482

28.2.2 测量和移动性 482

28.2.3 用户面协议 484

28.3 物理层方面 487

28.3.1 下行控制信令 487

28.3.2 上行控制信令 491

28.3.3 上行探测参考信号 495

28.3.4 上行定时提前 495

28.3.5 上行功率控制 496

28.3.6 上行多址方式增强 497

28.4 终端发射机和接收机 499

28.4.1 UE发射机 500

28.4.2 UE接收机 501

28.4.3 载波聚合场景的优先级 501

28.5 小结 501

参考文献 502

第29章 LTE-Advanced的多天线技术 503

29.1 下行参考信号 503

29.1.1 用于解调的下行参考信号 503

29.1.2 用于估计信道状态信息的下行参考信号（CSI-RS） 505

29.2 上行参考信号 507

29.2.1 上行解调参考信号（DM-RS） 508

29.2.2 探测参考信号（SRS） 508

29.3 下行MIMO增强 509

29.3.1 下行8天线传输 509

29.3.2 增强的下行MU-MIMO 511

29.3.3 增强的CSI反馈 512

29.4 上行多天线传输 514

29.4.1 PUSCH的上行SU-MIMO 514

29.4.2 PUCCH的上行发射分集 516

29.5 协作多点传输和接收（CoMP） 516

29.6 小结 518

参考文献 518

第30章 中继 520

30.1 引言 520

30.1.1 什么是中继 520

30.1.2 中继节点特性 521

30.1.3 中继节点的协议功能 522

30.1.4 相关部署场景 523

30.2 中继的理论分析 524

30.2.1 中继策略和收益 524

30.2.2 双工限制和资源分配 527

30.3 LTE-Advanced中的中继 528

30.3.1 RN的类型 528

30.3.2 回程和接入资源共享 529

30.3.3 中继架构 530

30.3.4 RN初始化和配置 532

30.3.5 回程链路上的随机接入 532

30.3.6 回程链路上的无线链路失败 533

30.3.7 RN安全 533

30.3.8 回程链路物理信道 533

30.3.9 回程链路调度 537

30.3.10 回程链路HARQ 539

30.4 小结 539

参考文献 540

第31章 LTE Release 10的附加功能 542

31.1 引言 542

31.2 小区间干扰协调增强 542

31.2.1 LTE干扰管理 543

31.2.2 几乎空白子帧（ABS） 544

31.2.3 时域ICIC的X2接口增强 545

31.2.4 时域ICIC场景下的UE测量 546

31.2.5 受限测量的RRC信令 548

31.2.6 ABS部署考虑 548

31.3 最小化路测 549

31.3.1 日志型MDT 550

31.3.2 即时型MDT 550

3 1.4 机器类型通信 550

参考文献 552

第32章 LTE-Advanced性能和未来发展 553

32.1 LTE-Advanced性能 553

32.2 未来发展展望 555

参考文献 557

缩略语 558