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