LTE/LTE-Advanced-B3G/4G/B4G移动通信系统无线技术

本书是专门介绍b3g/4g/b4g移动通信系统中lte/lte-advanced无线传输技术的专著。全书共11章，主要内容包括：移动通信技术发展简史，lte/lte-advanced标准化的主要目标，lte/lte-advanced的体系结构、物理层和无线接入接口，无线资源管理，移动性管理，拥塞控制，lte/lte-advanced性能评估，lte/lte-advanced与多网融合，以及后lte-advanced时代移动通信（无线）的发展趋势等。

第1章 移动通信技术发展简史 1
1.1 引言 2
1.1.1 本章的目标 2
1.1.2 移动通信的概念 2
1.1.3 移动通信航帆正破浪前行 3
1.2 初生代移动通信 4
1.2.1 发明创造是无线通信的基础 4
1.2.2 按钮启动式无线通话系统的诞生 5
1.3 第一代移动通信：模拟语音 5
1.3.1 贝尔试验室发明高级移动电话系统 5
1.3.2 第一代移动通信的特点 8
1.4 第二代移动通信：数字语音 8
1.4.1 数字高级移动电话系统（D-AMPS） 9
1.4.2 全球移动通信系统（GSM） 11
1.4.3 码分多路访问（CDMA） 13
1.4.4 第二代移动通信的特点 19
1.5 第三代移动通信：数字语音与数据 19
1.5.1 IMT―2000计划 19
1.5.2 UMTS 21
1.5.3 TD-SCDMA 27
1.5.4 第三代移动通信的特点 28
1.6 4G时代的移动通信：宽带和多功能集成 29
1.6.1 3GPP和IEEE两大阵营技术演进路线 29
1.6.2 4G时代移动通信技术趋势以及与3G的特点比较 31
1.6.3 B3G/4G的主要技术介绍 33
1.7 让我们一起成就B4G/5G时代的“移动”梦 38
1.8 手机的发展过程与设计制造流程 40
1.8.1 手机的发展历程 40
1.8.2 手机的一般设计制造流程 41
1.8.3 LTE手机 42
1.9 结束语 43
参考文献 44
第2章 LTE/LTE-Advanced标准化的主要目标 46
2.1 本章目标 46
2.2 LTE/LTE-Advanced市场和技术背景 46
2.2.1 2008年LTE市场和技术背景 46
2.2.2 2013年LTE/LTE-Advanced市场和技术背景 47
2.3 对4G/B4G/5G的六个期望 48
2.3.1 4G的基本概念 48
2.3.2 对4G/B4G/5G的期望 48
2.4 呼之欲出的标准化组织机构 49
2.5 LTE/SAE标准化工作的主要目标和大致时间表 51
2.5.1 LTE（R8）标准化工作的主要目标 51
2.5.2 制定LTE（R8）标准的时间表 51
2.6 4G（LTE-Advanced）标准化的主要内容 52
2.6.1 LTE-Advanced（R10）标准化工作的主要目标 52
2.6.2 制定LTE-Advanced（R10）标准的时间表 53
2.7 4G（LTE-Advanced）与IMT-Advanced的比较 54
2.7.1 4G（LTE-Advanced）与IMT-Advanced 54
2.7.2 LTE-Advanced与LTE（R8） 55
2.8 频谱 55
2.8.1 全球尽可能统一频段 55
2.8.2 3G和4G频谱 55
2.9 3GPP规范的文档组织方式 56
2.9.1 3GPP技术规范的主页面 56
2.9.2 3GPP规范的正式文本 56
2.9.3 3GPP技术规范小组的文档 58
2.9.4 3GPP会议文档 59
2.9.5 3GPP技术文档 60
2.9.6 参与3GPP标准化工作的各方信息 61
2.9.7 3GPP规范的阅读方法 61
2.10 结束语 63
参考文献 64
第3章 LTE/LTE-Advanced的体系结构 65
3.1 引言 65
3.1.1 本章的目标 65
3.1.2 数据协议的概念 65
3.1.3 举例说明传输层和网络层之间的关系 68
3.2 E-UTRAN系统结构 70
3.2.1 E-UTRAN的基本骨架 71
3.2.2 E-UTRAN的结构 71
3.2.3 E-UTRAN内部的功能划分 73
3.2.4 E-UTRAN结构与UTRAN结构的比较 75
3.3 无线协议架构 76
3.3.1 E-UTRAN通用协议模型 76
3.3.2 无线协议架构 77
3.4 eNB之间的接口X2 77
3.4.1 X2用户平面 77
3.4.2 X2控制平面 77
3.5 eNB和EPC的接口S1 79
3.5.1 S1用户平面 79
3.5.2 S1控制平面 79
3.6 E-UTRAN与IP传输 82
3.6.1 3GPP无漫游的系统结构 82
3.6.2 3GPP有漫游的系统结构 83
3.6.3 演进的GTP协议和它的使用范围 84
3.6.4 UE/eNodeB/MME的控制平面协议栈 86
3.6.5 UE/eNodeB/网关的用户平面协议栈 87
3.6.6 E-UTRAN连接过程举例 88
3.7 支持家用基站的架构 92
3.7.1 家用基站的架构和部署场景 92
3.7.2 家用基站接口 93
3.8 支持中继的架构 94
3.8.1 支持RN的E-UTRAN架构 94
3.8.2 中继架构 94
3.8.3 Un口无线协议 95
3.8.4 S1/X2用户平面和控制平面 95
3.8.5 中继的信令过程举例 97
3.9 UMTS核心网结构和演进 99
3.9.1 3GPP核心网结构进化回顾 99
3.9.2 3GPP的SAE结构 101
3.9.3 3GPP SAE的QoS概念 103
3.9.4 E-UTRAN的共享机制 106
3.9.5 3GPP各版本核心网结构比较和演进趋势 107
3.9.6 LTE/SAE中IMS语音应用举例 109
3.10 本章总结 113
参考文献 114
第4章 LTE/LTE-Advanced物理层 116
4.1 本章目标 116
4.2 物理层基础 117
4.2.1 数据通信的理论基础 117
4.2.2 物理层的功能和作用 121
4.2.3 ARQ和HARQ 122
4.2.4 载波聚合 125
4.3 帧结构 127
4.3.1 一型帧结构 127
4.3.2 二型帧结构 127
4.4 下行链路的物理设计 128
4.4.1 下行链路的时隙结构和物理资源划分 128
4.4.2 下行物理信道的一般结构 130
4.4.3 基于OFDM的基本下行传输方案 130
4.4.4 下行链路物理层的处理机制 132
4.4.5 下行链路的控制信道 132
4.4.6 下行链路的参考信号 133
4.4.7 下行链路的多天线传输 134
4.4.8 物理层的过程 135
4.5 上行链路的物理设计 136
4.5.1 上行链路的时隙结构和物理资源划分 136
4.5.2 上行链路的基本传输方案 137
4.5.3 上行链路物理层的处理机制 139
4.5.4 上行链路控制信道 140
4.5.5 上行链路参考信号 140
4.5.6 随机接入前导 140
4.5.7 上行链路多天线传输 141
4.5.8 物理信道的过程 141
4.6 物理信道的分工 141
4.7 传输信道 142
4.7.1 下行传输信道 142
4.7.2 上行传输信道 143
4.7.3 传输信道与物理信道的映射 143
4.8 物理层模型 144
4.8.1 传输信道物理层模型 144
4.8.2 物理层指示 148
4.9 调度 148
4.10 结束语 149
参考文献 149
第5章 LTE/LTE-Advanced无线接口协议 151
5.1 引言 151
5.1.1 本章的目标 151
5.1.2 无线通信协议设计的一般流程与举例 151
5.2 无线接口协议架构 156
5.3 媒体访问控制（MAC）协议 158
5.3.1 MAC子层提供的服务和功能 158
5.3.2 逻辑信道的描述 159
5.3.3 逻辑信道与传输信道之间的映射 160
5.3.4 MAC的PDU格式和参数 161
5.3.5 MAC工作过程举例 161
5.4 无线链路控制（RLC）协议 163
5.4.1 RLC的结构与实体 163
5.4.2 RLC提供的服务 167
5.4.3 RLC提供的功能 167
5.4.4 RLC PDU的分类 167
5.4.5 RLC PDU的格式和参数 168
5.4.6 RLC的工作过程举例 169
5.5 分组数据汇聚（PDCP）协议 172
5.5.1 PDCP 的结构与实体 172
5.5.2 PDCP 的服务 172
5.5.3 PDCP的功能 173
5.5.4 PDCP PDU的结构 173
5.5.5 PDCP/RLC联合工作过程举例 174
5.6 无线资源控制（RRC）协议 176
5.6.1 RRC层模型 176
5.6.2 UE状态和状态转换 178
5.6.3 RRC提供的服务 179
5.6.4 RRC提供的功能 179
5.6.5 RRC信息 180
5.6.6 有载波聚合的RRC 181
5.6.7 RRC的工作过程举例 182
5.7 实例 183
5.7.1 RRC与低层之间的关系 183
5.7.2 MAC和RRC各自的控制特点举例 184
5.7.3 物理层到MAC层聚合方法举例 184
参考文献 186
第6章 无线资源管理 187
6.1  引言 187
6.1.1 本章目标 187
6.1.2 网络资源的分配 187
6.2 无线准入控制 189
6.2.1 无线准入控制的功能 189
6.2.2 无线准入控制的原理 189
6.2.3 无线准入控制的算法 192
6.3 动态资源分配管理 196
6.3.1 动态资源分配的功能 196
6.3.2 动态资源分配的基础 196
6.3.3 下行动态资源分配方案 198
6.3.4 上行动态资源分配的算法 208
6.4 负载平衡控制 213
6.4.1 负载平衡的目的 213
6.4.2 负载平衡的原理 213
6.4.3 负载平衡的算法 214
6.5 结束语 217
参考文献 217
第7章 移动性管理 220
7.1 引言 220
7.2 在E-UTRAN内部的移动性管理 220
7.2.1 在ECM_IDLE状态下的移动性管理 221
7.2.2 在ECM-CONNECTED状态下的移动性管理 222
7.2.3 测量 226
7.2.4 随机访问的过程 227
7.2.5 随机访问在L1和L2/3之间的交互过程 230
7.2.6 无线连接失败 231
7.2.7 无线访问网络共享机制 232
7.3 在 RAT之间的移动性管理 233
7.3.1 小区的重选 233
7.3.2 切换 233
7.3.3 测量 234
7.4 E-UTRAN和非3GPP RAT之间的移动性管理 235
7.4.1 UE能力配备 235
7.4.2 E-UTRAN 和 cdma2000之间的移动性管理 236
7.5 区域限制 239
7.6 结束语 239
参考文献 239
第8章  拥塞控制管理 241
8.1 TCP/IP拥塞控制算法回顾 241
8.1.1 基本概念和理论 241
8.1.2 TCP拥塞控制 243
8.1.3 IP拥塞控制 247
8.1.4 IP拥塞控制与TCP拥塞控制比较 252
8.1.5 拥塞控制和控制系统 253
8.1.6 拥塞控制的类型 255
8.1.7 拥塞控制技术路线总结 256
8.2  具有优先级自适应的队列管理算法 257
8.2.1 RED及其改进算法的分析 257
8.2.2 PRED算法 258
8.2.3 性能分析 261
8.3 联合传输层和网络层的拥塞控制算法 265
8.3.1 UCC算法 266
8.3.2 性能分析 270
8.4 FAT：支持传输公平性的TCP拥塞控制 273
8.4.1 公平性的评价方法 273
8.4.2 问题描述 273
8.4.3 支持传输公平性的拥塞控制策略 275
8.4.4 实验结果和公平性评价 276
8.4.5 FAT小结 279
8.5 优化无线TCP与RLC的拥塞管理 280
8.5.1 LTE的TCP/IP概念 280
8.5.2 优化无线TCP和RLC的方法 281
8.5.3 RLC的拥塞管理实例 284
8.6 物联网时代LTE-Advanced的机器通信拥塞管理 285
8.6.1 物联网发展的基础与趋势 285
8.6.2 不甘寂寞的3GPP 287
8.6.3 几个网络拥塞场景 288
8.6.4 无线网拥塞控制 289
8.7  结束语 291
参考文献 291
第9章  LTE/LTE-Advanced的性能评估 294
9.1 引言 294
9.2 LTE的峰值速率 294
9.3 LTE的C平面时延和U平面延时 295
9.3.1 FDD帧结构时的C平面时延 295
9.3.2 TDD帧结构类型一时的C平面时延 296
9.3.3 TDD帧结构类型二时的C平面时延 298
9.3.4 FDD 帧结构时的U平面时延 298
9.3.5 TDD 帧结构类型一时的U平面时延 299
9.3.6 TDD帧结构类型二时的U平面时延 301
9.4 LTE的吞吐量和频谱效率 301
9.5 LTE的移动性和覆盖 303
9.5.1 对不同的移动速度提供支持 303
9.5.2 切换时U平面中断时长估计 303
9.5.3 大尺寸小区系统的覆盖性能 306
9.5.4 特大尺寸小区系统的覆盖性能 306
9.6 LTE的MBMS和其他 306
9.6.1 初始性能评估 306
9.6.2 MBSFN性能评估 306
9.6.3 网络同步 307
9.6.4 VoIP性能评估 307
9.7 性能评估体系思路及研究方法 308
9.8 LTE-Advanced的性能评估 308
9.8.1 LTE-Advanced的性能评估模型 308
9.8.2 峰值频率效率和传输时延 310
9.8.3 频谱效率和用户吞吐量 310
9.8.4 LTE-Advanced性能与3GPP目标的符合度评估 313
9.8.5 VoIP容量 313
9.8.6 切换性能 314
9.9 结束语 314
参考文献 314
第10章 LTE/LTE-Advanced与多网融合 316
10.1 基本概念 316
10.1.1 融合与协同 317
10.1.2 三网融合 318
10.1.3 融合的分类 318
10.2 多网融合的趋势和特点 319
10.2.1 三网融合时代电信市场的五大趋势 319
10.2.2 多网融合发展的推手 320
10.2.3 对多网融合的期盼 321
10.3 3GPP LTE/LTE-Advanced与WiMAX的融合方案 324
10.3.1 WiMAX的网络模型 324
10.3.2 3GPP LTE/LTE-Advanced与WiMAX的融合方案 324
10.4 3GPP LTE/LTE-Advanced与WLAN的融合方案 326
10.4.1 WLAN接入3GPP的模型 326
10.4.2 3GPP LTE/ LTE-Advanced与WLAN融合的参考模型 327
10.4.3 标准化的网络接入之路 333
10.5 三网融合背景下3GPP LTE/LTE-Advanced与广电网的融合方案 334
10.5.1 下一代广播电视网（NGB） 334
10.5.2 LTE/LTE-Advanced与NGB融合的基本架构 335
10.6 GSM/TD/LTE/WLAN多制式融合举例 336
10.6.1 背景知识 336
10.6.2 AP热点自动提醒，引导用户使用WLAN网络的流程 337
10.6.3 WLAN与PS协同，实现基于TGW的可信接入流程 338
10.6.4 LTE与 GSM/TD核心网的融合 338
10.6.5 GSM/TD/LTE/WLAN多制式融合拓扑 339
10.6.6 对运营企业来说，管理和运营复杂网络的时代已经来临 340
10.7 四网融合举例目标图和进一步解读 342
10.8 对未来中国通信融合产业健康发展的五个思考 345
参考文献 346
第11章 后LTE-Advanced时代移动通信（无线）发展趋势 347
11.1  引言 347
11.1.1  概述 347
11.1.2  本章目标 348
11.2  下一代宽带移动通信网络发展的13个挑战 349
11.3  移动应用发展的9个新特点 354
11.4  移动通信（无线、运营商）迫切需要研究的一些原则性课题 357
11.4.1  蜂窝／非蜂窝道路上的研究课题 357
11.4.2  从生物细胞信号转导角度看eNodeB再演进的研究课题 362
11.4.3  与终端有关的研究课题 363
11.4.4  通信网（包括移动通信网）监管的研究课题 367
11.4.5  与业务内容发展和信息化有关的研究课题 368
11.4.6  与移动通信有关的其他研究课题 374
11.5  本章小结 375
参考文献 376
缩略语 378