4G移动通信技术权威指南

内容概要

Erik Dahlman ，Stefan Parkvall ，Johan Sköld

三人均是无线通信领域的专家，都在爱立信研究院工作，自3G研究初始就深入参与到3G和4G开发与标准化工作中，今天依然积极奋战在3GPP内的LTE标准化事业前线。

书籍目录

第1章　LTE 背景　　 1

1.1 引言　　 1

1.2 LTE之前的移动通信系统演进　　 2

1.3 ITU活动　　 3

1.3.1 IMT-2000和IMT-Advanced　　 3

1.3.2 IMT系统的频谱　　 5

1.4 LTE与LTE-Advanced的驱动力　　 6

1.5 LTE的标准化　　 7

1.5.1 标准化进程　　 8

1.5.2 3GPP流程　　 8

1.5.3 3G向4G的演进　　 10

第2章　移动通信中的高数据速率　　 12

2.1 高数据速率：基本约束　　 12

2.1.1 噪声受限场景下的高数据速率　　 13

2.1.2 干扰受限时的更高数据速率　　 14

2.2 有限带宽的更高数据速率：更高阶调制　　 15

2.2.1 与信道编码相结合的更高阶调制　　 16

2.2.2 瞬时发送功率的变化　　 16

2.3 包含多载波传输的更宽带宽　　 17

第3章　OFDM 传输　　 20

3.1 OFDM基本原理　　 20

3.2 OFDM解调　　 22

3.3 用IFFT/FFT实现OFDM　　 23

3.4 循环前缀插入　　 24

3.5 OFDM传输的频域模型　　 25

3.6 信道估计和参考符号　　 26

3.7 OFDM频率分集：信道编码的重要性　　 27

3.8 OFDM基本参数选择　　 28

3.8.1 OFDM子载波间隔　　 28

3.8.2 子载波数目　　 29

3.8.3 循环前缀长度　　 30

3.9 瞬时传输功率变化　　 30

3.10 OFDM用户复用/多址接入方案　　 31

3.11 OFDM和多小区广播/多播传输　　 32

第4章　宽带单载波传输　　 35

4.1 均衡对抗无线信道频率选择性　　 35

4.1.1 时域线性均衡　　 35

4.1.2 频域均衡　　 37

4.1.3 其他均衡器策略　　 38

4.2 具备灵活带宽分配的上行链路FDMA 　　 39

4.3 DFT扩展OFDM　　 40

4.3.1 基本原理　　 40

4.3.2 DFTS-OFDM接收机　　 42

4.3.3 使用DFTS-OFDM的用户复用　　 43

4.3.4 分布式DFTS-OFDM　　 43

第5章　多天线技术　　 45

5.1 多天线配置　　 45

5.2 采用多天线技术的好处　　 45

5.3 多根接收天线　　 46

5.4 多根发射天线　　 50

5.4.1 发射天线分集　　 50

5.4.2 通过空时编码实现的分集　　 51

5.4.3 发射端的波束赋形　　 52

5.5 空分复用　　 54

5.5.1 基本原理　　 55

5.5.2 基于预编码的空分复用　　 57

5.5.3 非线性接收机处理　　 58

第6章　调度、链路自适应和混合ARQ 技术　　 60

6.1 链路自适应：功率和速率控制　　 60

6.2 信道相关调度　　 61

6.2.1 下行链路调度　　 62

6.2.2 上行链路调度　　 64

6.2.3 频域内的链路自适应和信道相关调度　　 66

6.2.4 信道状态信息的获取　　 66

6.2.5 业务行为与调度　　 67

6.3 高级重传机制　　 68

6.4 带有软合并的混合ARQ　　 68

第7章　LTE 无线接入：概述　　 72

7.1 基本原理　　 73

7.1.1 传输方案　　 73

7.1.2 信道相关调度和速率自适应　　 74

7.1.3 小区间干扰协调　　 75

7.1.4 带有软合并的混合ARQ　　 75

7.1.5 多天线传输　　 75

7.1.6 频谱灵活性　　 76

7.2 LTE规范第9版　　 77

7.2.1 多播和广播的支持　　 77

7.2.2 定位　　 78

7.2.3 双流波束赋形　　 78

7.3 LTE规范第10版以及IMT-Advanced　　 78

7.3.1 载波聚合　　 78

7.3.2 扩展的多天线传输　　 79

7.3.3 中继　　 79

7.3.4 异构部署　　 80

7.4 LTE规范第11版　　 80

7.4.1 多点协同与传输　　 80

7.4.2 增强的控制信道结构　　 81

7.4.3 载波聚合增强　　 81

7.4.4 先进接收机　　 81

7.5 终端能力　　 81

第8章　无线接口架构　　 83

8.1 总体系统架构　　 83

8.1.1 核心网　　 83

8.1.2 无线接入网络　　 84

8.2 无线协议架构　　 85

8.2.1 无线链路控制　　 87

8.2.2 媒体接入控制　　 88

8.2.3 物理层　　 93

8.3 控制平面协议　　 94

第9章　物理传输资源　　 97

9.1 总体的时频结构　　 97

9.2 常规子帧和MBSFN子帧　　 100

9.3 天线端口　　 101

9.4 双工方式　　 102

9.4.1 FDD　　 102

9.4.2 TDD 　　 103

9.4.3 LTE与TD-SCDMA共存　　 106

9.5 载波聚合　　 106

9.6 LTE载波的频域位置　　 109

第10章　下行物理层传输机制　　 111

10.1 下行传输信道处理　　 111

10.1.1 处理步骤　　 111

10.1.2 集中和分布式资源映射　　 115

10.2 下行参考信号　　 118

10.2.1 小区特定参考信号　　 118

10.2.2 DM-RS 　　 120

10.2.3 CSI-RS 　　 123

10.2.4 准共同定位关系　　 126

10.3 多天线传输　　 126

10.3.1 传输模式　　 127

10.3.2 发射分集　　 128

10.3.3 基于码本的预编码　　 130

10.3.4 非码本预编码　　 133

10.3.5 下行MU-MIMO　　 134

10.4 下行L1/L2控制信令　　 136

10.4.1 物理控制格式指示信道　　 137

10.4.2 物理混合ARQ指示信道　　 139

10.4.3 物理下行控制信道　　 142

10.4.4 增强物理下行控制信道　　 146

10.4.5 PDCCH和ePDCCH的盲解码　　 149

10.4.6 下行调度分配　　 153

10.4.7 上行调度授权　　 159

10.4.8 载波聚合和跨载波调度　　 163

10.4.9 功率控制命令　　 165

第11章　上行物理层处理　　 166

11.1 传输信道处理　　 166

11.1.1 处理步骤　　 166

11.1.2 映射到物理资源　　 168

11.1.3 PUSCH跳频　　 169

11.2 上行参考信号　　 171

11.2.1 解调参考信号　　 171

11.2.2 探测参考信号　　 177

11.3 上行多天线传输　　 179

11.3.1 基于预编码的PUSCH多天线传输　　 180

11.3.2 上行MU-MIMO 　　 182

11.3.3 PUCCH发送分集　　 183

11.4 上行L1/L2控制信令　　 183

11.4.1 PUCCH的基本结构　　 184

11.4.2 PUCCH上的上行控制信令　　 190

11.4.3 PUSCH上的上行L1/L2控制信令　　 196

11.5 上行功率控制　　 199

11.5.1 上行功率控制的一些基本规则　　 199

11.5.2 PUCCH的功率控制　　 200

11.5.3 PUSCH功率控制　　 202

11.5.4 SRS的功率控制　　 203

11.6 上行定时对齐　　 203

第12章　重传协议　　 205

12.1 软合并HARQ　　 206

12.1.1 下行HARQ　　 208

12.1.2 上行HARQ　　 208

12.1.3 HARQ时序　　 210

12.2 RLC 　　 215

12.2.1 RLC SDU的分段、级联和重组　　 215

12.2.2 RLC重传　　 216

12.2.3 顺序传递　　 217

12.2.4 RLC的运作　　 217

第13章　调度和速率适配　　 220

13.1 下行调度　　 221

13.2 上行调度　　 222

13.2.1 上行优先级处理　　 222

13.2.2 调度请求　　 223

13.2.3 缓存状态报告　　 224

13.2.4 功率余量报告　　 225

13.3 调度分配/授权的时序　　 226

13.3.1 下行调度时序　　 226

13.3.2 上行调度时序　　 227

13.4 半持续调度　　 228

13.5 半双工FDD系统的调度　　 229

13.6 DRX和分量载波去激活　　 230

13.7 信道状态信息　　 231

13.7.1 CQI　　 232

13.7.2 RI和PMI　　 232

13.7.3 周期和非周期性CSI报告　　 233

13.7.4 信道状态信息CSI估计　　 236

第14章　接入过程　　 238

14.1 小区搜索和获取小区系统信息　　 238

14.1.1 LTE小区搜索概论　　 238

14.1.2 PSS结构　　 240

14.1.3 SSS结构　　 240

14.2 系统信息　　 241

14.2.1 MIB和BCH传输　　 241

14.2.2 系统信息块　　 243

14.3 随机接入　　 246

14.3.1 第一步：随机接入前导序列的发送　　 247

14.3.2 第二步：随机接入响应　　 252

14.3.3 第三步：终端识别　　 253

14.3.4 第四步：竞争解决　　 253

14.4 寻呼　　 254

第15章　多点协作和传输　　 256

15.1 规范第8版中的小区间干扰协调　　 258

15.2 规范第10版和第11版的多点协作和传输　　 259

15.2.1 多点协作　　 260

15.2.2 多点传输　　 263

15.2.3 上行多点协作和接收　　 265

第16章　异构网部署　　 267

16.1 异构网部署中的干扰情况　　 268

16.2 使用规范第8版功能的异构网部署　　 270

16.3 频域分区　　 271

16.4 时域分区　　 272

16.5 共享小区　　 274

16.6 封闭用户组　　 276

第17章　多媒体广播多播业务　　 278

17.1 架构　　 278

17.2 总的信道结构和物理层处理　　 280

17.3 MBMS业务的调度　　 282

第18章　中继　　 285

18.1 LTE中的中继　　 285

18.2 整体架构　　 287

18.3 带内中继的回传链路设计　　 287

18.3.1 接入链路的HARQ　　 288

18.3.2 回传链路的HARQ　　 289

18.3.3 回传下行控制信令　　 291

18.3.4 回传链路的参考信号　　 293

18.3.5 回传链路和接入链路时序　　 294

第19章　频谱和射频特性　　 297

19.1 LTE的频谱　　 297

19.1.1 ITU-R为IMT系统定义的频谱　　 297

19.1.2 LTE的频段　　 298

19.1.3 新的频段　　 302

19.2 灵活的频谱使用　　 302

19.3 灵活的信道带宽工作　　 303

19.4 LTE的载波聚合　　 305

19.5 工作在非连续频谱　　 308

19.6 多标准无线基站　　 308

19.7 LTE的射频要求概述　　 311

19.7.1 发射机特性　　 312

19.7.2 接收机特性　　 313

19.7.3 地区性的射频要求　　 313

19.7.4 通过网络信令的频段特定的终端要求　　 314

19.7.5 基站类　　 314

19.8 输出功率水平要求　　 315

19.8.1 基站输出功率和动态范围　　 315

19.8.2 终端输出功率和动态范围　　 316

19.9 发送信号质量　　 316

19.9.1 EVM和频率误差　　 316

19.9.2 终端的带内辐射　　 316

19.9.3 基站时间对齐　　 317

19.10 无用辐射要求　　 317

19.10.1 实现方面　　 317

19.10.2 频谱辐射模板　　 317

19.10.3 邻道泄漏比　　 319

19.10.4 杂散辐射　　 320

19.10.5 占用带宽　　 321

19.10.6 发射机交调　　 321

19.11 灵敏度和动态范围　　 321

19.12 接收机对于干扰信号的敏感性　　 322

19.13 支持多频段的基站　　 323

19.14 中继的射频要求　　 326

第20章　性能　　 327

20.1 性能评估　　 327

20.1.1 从终端用户的角度来看待系统性能　　 328

20.1.2 运营商的角度　　 329

20.2 以峰值数据传输速率和时延来衡量的系统性能　　 329

20.3 对LTE-Advanced的性能评估　　 329

20.3.1 模型和假设　　 330

20.3.2 评估准则　　 332

20.3.3 性能数值　　 333

20.4 结论　　 335

第21章　将来的无线接入技术——最后的思考　　 336

21.1 LTE规范第11版之后的LTE的持续演进　　 337

21.1.1 进一步提升的局域接入能力　　 337

21.1.2 改进的多天线/多点传输改善　　 339

21.1.3 机器类型的通信　　 340

21.1.4 设备到设备的通信　　 341

21.2 新的无线接入技术　　 342

21.2.1 新的频率范围　　 343

21.2.2 分配频谱资源的新方法　　 344

21.2.3 大规模天线配置　　 344

21.2.4 超密集部署　　 345

21.3 最后的思考　　 345

参考文献　　 346

作者简介

《4G移动通信技术权威指南（第2版）》专注于LTE第11版的全面更新，全面阐述了LTE的基本技术以及LTE标准，并解释了这些标准是基于什么考虑制定的，有助于读者深刻理解LTE。书中对移动方案的每个组成部分都进行了详尽诠释，帮助读者理解如何在移动宽带通信产品和系统中实现和部署LTE，如何利用新的技术以保持竞争优势。

完整覆盖了3GPP第11版的新内容。

清晰阐述了异构网相关技术，涵盖小小区/异构部署和CoMP，以及站点间协调。

介绍了LTE第12版的现状，包括局域接入、CoMP、机器类型的通信、设备到设备通信的进一步增强。

详细讨论了LTE无线接口结构、物理层、接入过程、广播、中继、频谱和射频特性，以及系统性能。

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