[18572]3GPP长期演进（LTE）技术原理与 系统设计

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	书　　名　　3GPP长期演进(LTE)技术原理与系统设计 丛 书 名　　“863”通信高技术丛书 标准书号　　ISBN 978-7-115-18572-3/TN 编目分类　　TN929.533 作　　者　　沈嘉 索士强 全海洋 赵训威 胡海静 姜怡华 等编著 译　　者　　-- 责任编辑　　王晓明 刘洋 开　　本　　16 开 印　　张　　29 字　　数　　708 千字 页　　数　　450 页 装　　帧　　平装 版　　次　　第1版第1次 初版时间　　2008年11月 本 印 次　　2008年11月 首 印 数　　4000 册 定　　价　　69.00 元
第五章试读

目 录第1章 背景与概述...................................... 1<br /> 1.1 什么是LTE .................................... 1<br /> 1.2 LTE项目启动的背景 .................... 2<br /> 1.2.1 移动通信与宽带无线接入技术的融合 .................... 2<br /> 1.2.2 国际宽带移动通信研究和标准化工作 .................... 3<br /> 1.2.3 我国宽带移动通信研究工作 .................................... 5<br /> 1.3 3GPP概况 ...................................... 5<br /> 1.3.1 3GPP的组织结构 .............. 6<br /> 1.3.2 3GPP的工作方法 .............. 7<br /> 1.3.3 3GPP技术规范的版本 划分 .................................... 8<br /> 1.4 LTE研究和标准化工作进程 ...... 12<br /> 1.4.1 LTE项目的时间进度 ...... 12<br /> 1.4.2 LTE协议结构 .................. 14<br /> 1.5 LTE技术特点 .............................. 16<br /> 1.5.1 LTE需求 .......................... 16<br /> 1.5.2 系统架构 .......................... 17<br /> 1.5.3 空中接口 .......................... 18<br /> 1.5.4 移动性和无线资源管理 ... 23<br /> 1.5.5 自配置与自优化 .............. 24<br /> 1.5.6 和LTE相关的其他3GPP演进项目 .......................... 24<br /> 1.6 LTE和其他宽带移动通信技术的对比 ......................................... 27<br /> 1.6.1 性能指标对比 .................. 27<br /> 1.6.2 关键技术对比 .................. 29<br /> 1.7 小结 ............................................. 31<br /> 参考文献 .............................................. 31<br /> 第2章 LTE需求......................................... 32<br /> 2.1 系统容量需求 ............................. 33<br /> 2.1.1 峰值速率 .......................... 33<br /> 2.1.2 系统延迟 .......................... 33<br /> 2.2 系统性能需求 ............................. 34<br /> 2.2.1 用户吞吐量与控制面容量 .. 34<br /> 3GPP 长期演进（LTE）技术原理与系统设计<br /> 2.2.2 频谱效率 .......................... 35<br /> 2.2.3 移动性 .............................. 36<br /> 2.2.4 覆盖 .................................. 36<br /> 2.2.5 进一步增强的MBMS ..... 36<br /> 2.2.6 网络同步 .......................... 37<br /> 2.3 系统部署需求 .............................. 38<br /> 2.3.1 部署场景 .......................... 38<br /> 2.3.2 频谱扩展性 ...................... 38<br /> 2.3.3 部署频谱 .......................... 38<br /> 2.3.4 与其他3GPP系统的共存和 互操作 ............................... 39<br /> 2.4 对无线接入网框架和演进的 要求 .............................................. 39<br /> 2.5 无线资源管理需求 ...................... 40<br /> 2.6 复杂度要求 .................................. 40<br /> 2.6.1 系统复杂度 ...................... 40<br /> 2.6.2 UE复杂度 ........................ 40<br /> 2.7 成本要求 ...................................... 41<br /> 2.8 业务需求 ...................................... 41<br /> 2.9 小结 .............................................. 41<br /> 参考文献 ............................................... 42<br /> 第3章 LTE物理层协议 ............................. 43<br /> 3.1 物理层概述 .................................. 43<br /> 3.1.1 协议结构 .......................... 43<br /> 3.1.2 物理层功能 ...................... 44<br /> 3.1.3 LTE物理层协议概要先容 ... 44<br /> 3.2 物理信道与调制 ......................... 46<br /> 3.2.1 帧结构 .............................. 46<br /> 3.2.2 上行物理信道 .................. 48<br /> 3.2.3 下行物理信道 .................. 64<br /> 3.2.4 伪随机序列产生 .............. 89<br /> 3.2.5 定时 .................................. 89<br /> 3.3 复用与信道编码 ......................... 89<br /> 3.3.1 物理信道映射 .................. 89<br /> 3.3.2 信道编码和交织 .............. 90<br /> 3.4 物理层过程 ................................ 111<br /> 3.4.1 同步过程 ......................... 111<br /> 3.4.2 功率控制 ......................... 111<br /> 3.4.3 随机接入过程 ................. 114<br /> 3.4.4 PDSCH相关过程 ........... 114<br /> 3.4.5 PUSCH相关过程 ........... 118<br /> 3.4.6 PDCCH相关过程 ......... 120<br /> 3.4.7 PUCCH相关过程 ......... 120<br /> 3.5 物理层测量 ............................... 121<br /> 3.5.1 UE/E-UTRAN测量概述 .. 121<br /> 3.5.2 UE/E-UTRAN测量能力 ... 121<br /> 参考文献 ............................................. 123<br /> 第4章 LTE无线传输技术 ....................... 125<br /> 4.1 双工方式 .................................... 125<br /> 4.1.1 FDD双工方式 ............... 125<br /> 4.1.2 TDD双工方式 ............... 125<br /> 4.1.3 H-FDD双工方式 ........... 126<br /> 4.2 宏分集的取舍 ............................ 127<br /> 4.2.1 宏分集技术在WCDMA中的应用情况 ................ 128<br /> 4.2.2 LTE系统对宏分集的 取舍 ................................ 129<br /> 4.3 下行多址技术 ............................ 130<br /> 4.3.1 OFDMA技术方案 ......... 130<br /> 4.3.2 VSF-OFDM技术方案 ... 135<br /> 4.3.3 OFDM/OQAM技术 方案 ................................ 138<br /> 4.3.4 多载波WCDMA（MC- WCDMA）技术方案 ......... 140<br /> 4.3.5 多载波TD-SCDMA （MC-TD-SCDMA）技术 方案 ................................ 143<br /> 4.3.6 下行多址技术的确定 .... 143<br /> 4.4 上行多址技术 ........................... 143<br /> 4.4.1 PAPR和立方量度（Cubic Metric，CM）问题 ....... 144<br /> 4.4.2 采用PAPR降低的OFDMA（OFDMA with PAPR Reduction）技术方案 ..... 145<br /> 4.4.3 单载波频分多址 （SC-FDMA）技术 方案 ................................ 147<br /> 4.4.4 单载波和频域均衡<br /> （SC-FDE）技术方案 .... 148<br /> 4.4.5 交织FDMA（IFDMA） 技术方案 ........................ 149<br /> 4.4.6 DFT扩展OFDM（DFT-S- OFDM）技术方案 ........ 151<br /> 4.4.7 可变扩频和码片重复系数 CDMA（VSFCR-CDMA）<br /> 3GPP 长期演进（LTE）技术原理与系统设计<br /> 技术方案 ......................... 151<br /> 4.4.8 广义多载波（Generalized Multi-Carrier，GMC） 技术方案 ........................ 152<br /> 4.4.9 SC-FDMA技术的深入 研究 ................................ 154<br /> 4.5 下行MIMO技术 ....................... 158<br /> 4.5.1 空时/频编码 ................... 158<br /> 4.5.2 循环延时分集 ................ 159<br /> 4.5.3 天线切换分集 ................ 161<br /> 4.5.4 空间复用传输 ................ 162<br /> 4.5.5 下行预编码 .................... 163<br /> 4.5.6 下行波束赋形 ................ 169<br /> 4.5.7 用于下行MIMO传输的 终端反馈 ........................ 172<br /> 4.5.8 下行多用户MIMO ........ 176<br /> 4.5.9 E-MBMS中的MIMO 技术 ................................ 180<br /> 4.6 上行MIMO技术 ....................... 181<br /> 4.6.1 上行传输天线选择 ........ 181<br /> 4.6.2 上行多用户MIMO ....... 183<br /> 4.7 调制技术 ................................... 184<br /> 4.7.1 下行增强调制技术的 取舍 ................................ 184<br /> 4.7.2 上行增强调制技术的 取舍 ................................ 185<br /> 4.8 信道编码 ................................... 186<br /> 4.8.1 信道编码技术的选择 .... 186<br /> 4.8.2 Turbo码内交织器优化 .... 186<br /> 4.8.3 编码块分段 .................... 187<br /> 4.8.4 速率匹配（Rate Matching） 与冗余版本（Redundancy Version，RV） .............. 187<br /> 4.8.5 循环冗余校验（CRC） 188<br /> 4.9 演进型多媒体（E-MBMS广播和 多播业务）技术 ....................... 189<br /> 4.9.1 MBMS信号和单播信号 的复用 ............................ 190<br /> 4.9.2 MBSFN传输技术优化 ... 190<br /> 4.9.3 MBMS数据和控制信令 的复用 ............................ 190<br /> 4.9.4 MBMS的参数设计 ....... 190<br /> 4.9.5 MBMS参考信号（RS） 的设计 ............................ 190<br /> 4.10 小区间干扰抑制技术 .............. 191<br /> 4.10.1 在LTE研究中考虑的干 扰抑制技术 .................. 191<br /> 4.10.2 小区间干扰协调技术的 取舍 .............................. 197<br /> 4.10.3 基于HII和OI的上行 ICIC技术 .................... 199<br /> 4.11 小结 .......................................... 201<br /> 参考文献 ............................................. 202<br /> 第5章 LTE无线传输系统设计 ............... 207<br /> 5.1 帧结构设计 ................................ 210<br /> 5.1.1 FDD下行帧结构 （FS1） ........................... 211<br /> 5.1.2 FDD上行帧结构 （FS1） .......................... 211<br /> 5.1.3 TDD帧结构（FS2） ..... 212<br /> 5.2 系统参数设计 ............................ 215<br /> 5.2.1 LTE系统参数设计 需求 ............................... 216<br /> 5.2.2 TTI长度 ........................ 217<br /> 5.2.3 子载波间隔 .................... 217<br /> 5.2.4 CP长度 .......................... 218<br /> 5.3 参考信号设计 ........................... 220<br /> 5.3.1 下行参考信号设计 ........ 220<br /> 5.3.2 上行参考信号设计 ........ 231<br /> 5.4 资源映射与调度 ....................... 240<br /> 5.4.1 下行资源映射 ................ 240<br /> 5.4.2 上行资源映射 ................ 245<br /> 5.4.3 资源调度和CQI测量 .... 247<br /> 5.5 控制信道设计 ........................... 249<br /> 5.5.1 下行控制信令设计 ........ 249<br /> 5.5.2 下行控制信道设计 ........ 251<br /> 5.5.3 上行控制信令设计 ........ 258<br /> 5.5.4 上行控制信道设计 ........ 260<br /> 5.6 终端等级 ................................... 266<br /> 5.7 小结 ........................................... 268<br /> 参考文献 ............................................ 268<br /> 第6章 LTE自适应与物理过程 ............... 274<br /> 6.1 自适应调制和编码 ................... 274<br /> 6.2 混合自动重传请求 ................... 275<br /> 6.2.1 下行HARQ流程 .......... 276<br /> 3GPP 长期演进（LTE）技术原理与系统设计<br /> 6.2.2 上行HARQ流程 ........... 276<br /> 6.2.3 HARQ进程数量 ............ 277<br /> 6.3 功率控制 .................................... 278<br /> 6.3.1 下行功率控制 ................ 278<br /> 6.3.2 上行功率控制 ................ 278<br /> 6.4 小区搜索过程与SCH/BCH 设计 ............................................ 280<br /> 6.4.1 SCH和BCH的时频 结构 ................................ 280<br /> 6.4.2 用于SCH和BCH的发送 分集 ................................ 287<br /> 6.4.3 SCH的信号结构 ............ 288<br /> 6.4.4 小区搜索流程 ................ 289<br /> 6.4.5 SCH序列设计 ................ 292<br /> 6.4.6 相邻小区搜索 ................ 297<br /> 6.4.7 广播信息和PBCH/DBCH 设计 ................................ 300<br /> 6.5 随机接入过程 ............................ 304<br /> 6.5.1 非同步随机接入过程 .... 304<br /> 6.5.2 同步随机接入过程 ........ 312<br /> 6.6 上行时钟控制 ............................ 313<br /> 6.6.1 上行同步的维持 ............ 313<br /> 6.6.2 上行同步的建立 ............ 313<br /> 6.7 切换测量过程 ........................... 314<br /> 6.7.1 E-UTRAN系统内的 测量 ............................... 314<br /> 6.7.2 对其他系统的测量 ........ 315<br /> 6.8 小结 ........................................... 315<br /> 参考文献 ............................................ 316<br /> 第7章 LTE空中接口协议 ....................... 320<br /> 7.1 协议设计要求 ........................... 320<br /> 7.2 协议框架 ................................... 320<br /> 7.2.1 协议总框架 .................... 320<br /> 7.2.2 无线接口协议栈 ............ 321<br /> 7.2.3 层1（L1）协议框架 .... 322<br /> 7.2.4 层2（L2）协议框架 .... 323<br /> 7.2.5 层3（L3）协议框架 .... 327<br /> 7.2.6 NAS控制协议 ............... 333<br /> 7.2.7 E-UTRAN空中接口的 标识 ................................ 334<br /> 7.3 HARQ与ARQ .......................... 335<br /> 7.3.1 HARQ原理 ................... 335<br /> 7.3.2 ARQ原理 ...................... 341<br /> 7.3.3 HARQ/ARQ的关系 ...... 343<br /> 7.4 调度 ............................................ 350<br /> 7.4.1 分组调度原理 ................ 350<br /> 7.4.2 LTE系统中的分组 调度 ................................ 352<br /> 7.5 QoS控制 .................................... 358<br /> 7.5.1 QoS概述 ........................ 358<br /> 7.5.2 UMTS中的QoS结构 ... 359<br /> 7.5.3 LTE中的QoS结构 ....... 360<br /> 7.6 移动性 ........................................ 362<br /> 7.6.1 E-UTRAN内的移动性 .... 362<br /> 7.6.2 Inter-RAT移动性 ........... 366<br /> 7.7 安全性 ........................................ 367<br /> 7.8 MBMS ........................................ 369<br /> 7.8.1 目的和意义 .................... 369<br /> 7.8.2 基本原理和特点 ............ 369<br /> 7.8.3 E-MBMS系统结构 ........ 370<br /> 7.8.4 数据同步分发过程 ........ 371<br /> 7.8.5 中心功能模块 ................ 374<br /> 7.8.6 E-MBMS传输模式 ........ 374<br /> 7.9 小结 ............................................ 375<br /> 参考文献 ............................................. 376<br /> 第8章 无线接入网络功能和接口 ......... 378<br /> 8.1 LTE系统架构 ........................... 378<br /> 8.1.1 LTE系统架构定义的 基本原则 ........................ 378<br /> 8.1.2 LTE系统架构描述 ........ 378<br /> 8.1.3 影响LTE系统架构的 一些重要因素 ................ 379<br /> 8.1.4 EPC与E-UTRAN功能 划分 ................................ 380<br /> 8.1.5 E-UTRAN接口的通用 协议模型 ........................ 381<br /> 8.1.6 S1接口 .......................... 381<br /> 8.1.7 X2接口 .......................... 384<br /> 8.1.8 RAN设备的互操作性 要求 ................................ 385<br /> 8.1.9 演进策略 ........................ 385<br /> 8.2 无线资源管理 ........................... 386<br /> 8.2.1 无线资源管理功能 ........ 386<br /> 8.2.2 无线资源管理架构 ........ 388<br /> 8.3 移动性管理 ............................... 388<br /> 8.3.1 跟踪区 ............................ 388<br /> 3GPP 长期演进（LTE）技术原理与系统设计<br /> 8.3.2 空闲状态下LTE接入 系统内的移动性管理 .... 391<br /> 8.3.3 连接状态下LTE接入 系统内的移动性管理 .... 395<br /> 8.3.4 3GPP无线接入系统之间 的移动性管理 ................ 402<br /> 8.4 网络共享 .................................... 409<br /> 8.5 QoS概念 .................................... 411<br /> 8.5.1 EPS承载概述 ................ 412<br /> 8.5.2 承载服务的架构 ............ 413<br /> 8.5.3 S1接口上的QoS信令 参数处理 ........................ 414<br /> 8.5.4 资源建立与QoS信令 ..... 417<br /> 8.6 网络自配置与自优化 ................ 418<br /> 8.6.1 基本概念 ........................ 418<br /> 8.6.2 网络自配置 .................... 419<br /> 8.6.3 网络自优化 .................... 420<br /> 8.6.4 自配置和自优化功能的 典型应用场景 ................ 420<br /> 8.7 小结 ............................................ 423<br /> 参考文献 ............................................. 424<br /> 第9章 LTE-Advanced——LTE的 进一步演进 ................................ 425<br /> 9.1 LTE-Advanced与IMT-Advanced 的互动关系 ............................... 425<br /> 9.2 LTE-Advanced需求发展趋势 .... 426<br /> 9.2.1 “平滑演进”与“强兼容” 要求 ................................ 426<br /> 9.2.2 针对室内和热点游牧场景进行优化 .................... 426<br /> 9.2.3 有效支撑新频段和大带宽应用 ............................ 427<br /> 9.2.4 峰值速率大幅提升和频谱效率有限改进 ............ 428<br /> 9.3 LTE-Advanced技术和网络演进 趋势 ........................................... 428<br /> 9.3.1 多频段协同与频谱整合 ... 428<br /> 9.3.2 中继（Relay）技术 ...... 429<br /> 9.3.3 分布式天线 .................... 431<br /> 9.3.4 基站间协同 .................... 433<br /> 9.3.5 家庭基站带来的挑战 .... 434<br /> 9.3.6 物理层传输技术 ............ 434<br /> 9.3.7 自组织网络 .................... 437<br /> 9.3.8 频谱灵活使用与频谱<br /> 共享 ................................ 437<br /> 9.3.9 E-MBMS增强 ................ 437<br /> 9.4 小结 ........................................... 437<br /> 参考文献 ............................................ 438<br /> 缩略语 ........................................................ 439