LTE系统原理及应用

本书立足于培养全面型的LTE人才，按照精选内容、突出重点、提高质量的原则，系统介绍了移动通信技术概述、LTE关键技术、LTE系统结构和管理、LTE性能评估与演进等内容。同时，还介绍了LTE应用的成功案例，对移动通信网络发展的前沿内容也有所涉及。

  目 录

第1章 移动通信概述 1
1.1 无线通信系统概述 1
1.1.1 概述 1
1.1.2 无线通信的频率和波段 1
1.1.3 无线通信与地球大气层
的关系 2
1.1.4 无线通信的电磁波传播 4
1.1.5 无线通信系统的组成 6
1.1.6 无线通信系统的分类 7
1.2 移动通信概述 7
1.2.1 无线通信与移动通信 7
1.2.2 移动通信的发展史 8
1.2.3 移动通信的基本概念 9
1.2.4 移动通信的工作方式 9
1.2.5 移动通信的分类 10
1.2.6 移动通信所使用的频率 16
1.2.7 移动通信的电波传播 16
1.3 蜂窝移动通信发展简史 17
1.3.1 第一代（1G）蜂窝移动
通信 17
1.3.2 第二代（2G）蜂窝移动
通信 17
1.3.3 第三代（3G）蜂窝移动
通信 18
1.3.4 后三代/第四代（B3G/4G）蜂窝
移动通信 18
1.3.5 蜂窝移动通信演进分析 19
1.4 通信标准化组织 20
1.4.1 国际电信联盟 20
1.4.2 中国通信标准化协会 21
1.4.3 欧洲电信标准协会 22
1.4.4 第三代合作伙伴计划 23
1.4.5 第三代合作伙伴计划2组 23
1.5 数字移动通信的主要技术 23
1.5.1 数字调制技术 23
1.5.2 多址方式 24
1.5.3 话音编码 28
1.5.4 均衡、分集和信道编码 29
第2章 LTE背景与概述 30
2.1 LTE简介 30
2.2 什么是3GPP 31
2.2.1 3GPP的组织结构 32
2.2.2 3GPP的工作方法 33
2.2.3 3GPP技术规范的版本划分 34
2.3 LTE的背景 40
2.3.1 移动通信与宽带无线
的融合 40
2.3.2 移动通信标准化工作 41
2.4 LTE标准化工作的进程 45
2.4.1 LTE项目的时间进度 45
2.4.2 LTE协议结构 48
2.5 LTE的技术特点 52
2.5.1 LTE基本指标 52
2.5.2 LTE系统架构 53
2.5.3 LTE空中接口 54
2.5.4 移动性和无线资源管理 55
2.6 系统架构演进（SAE）项目 56
第3章 LTE系统架构 58
3.1 通信协议的概念 58
3.1.1 协议的概念 58
3.1.2 通信协议的概念 59
3.2 分层设计的概念 60
3.2.1 为什么要分层设计 60
3.2.2 移动通信网的分层模型 60
3.3 LTE系统架构 64
3.3.1 3GPP定义LTE系统架构
的基本原则 64
3.3.2 影响LTE系统架构形成
的决定性因素 65
3.3.3 LTE系统架构 66
3.4 EPC与E-UTRAN功能划分 67
3.4.1 eNode B功能 67
3.4.2 MME/S-GW功能 68
3.5 系统协议框架与E-UTRAN
通用协议模型 68
3.5.1 系统协议框架 68
3.5.2 E-UTRAN通用协议模型 68
3.6 UMTS核心网结构和演进 69
3.6.1 SAE网络架构 69
3.6.2 主要网元 70
3.6.3 主要网元的部署要求 71
第4章 LTE关键技术 73
4.1 LTE双工方式 73
4.1.1 FDD 74
4.1.2 TDD 74
4.1.3 H-FDD 74
4.2 LTE多址技术 76
4.2.1 下行多址技术 76
4.2.2 上行多址技术 82
4.3 MIMO技术 91
4.3.1 下行MIMO技术 91
4.3.2 上行MIMO技术 106
4.4 调制技术 109
4.4.1 LTE的调制方式 109
4.4.2 BPSK与QPSK调制 111
4.4.3 16QAM与64QAM调制 114
4.5 信道编码技术 116
4.5.1 LTE的信道编码 116
4.5.2 卷积与Turbo编码 116
4.5.3 交织与Turbo内交织 118
4.5.4 编码块分段 119
4.5.5 速率匹配与冗余版本控制 119
4.5.6 循环冗余校验（CRC） 120
4.6 小区间干扰抑制技术 122
4.6.1 小区间干扰随机化技术 124
4.6.2 小区间干扰消除技术 125
4.6.3 小区间干扰协调技术 128
4.6.4 LTE中的干扰协调技术 130
4.6.5 基于Hll和OI的上行
ICIC技术 132
4.7 多媒体广播和多播（MBMS）
业务 135
第5章 LTE物理层协议 137
5.1 物理层概述 137
5.1.1 物理层协议结构 137
5.1.2 物理层相关功能 138
5.1.3 物理层协议规范简介 138
5.2 帧结构与系统参数 140
5.2.1 FDD帧结构（FS1） 142
5.2.2 TDD帧结构（FS2） 144
5.2.3 发送时间间隔（TTI）
长度 149
5.2.4 子载波间隔 149
5.2.5 循环前缀（CP）长度 151
5.3 资源映射与调度 152
5.3.1 资源单位的定义 153
5.3.2 业务信道资源映射与调度 155
5.3.3 下行控制信道资源映射 163
5.3.4 上行控制信道资源映射 171
5.4 物理信号 180
5.4.1 下行物理信号与功能 180
5.4.2 下行物理信号资源映射 182
5.4.3 上行物理信号与功能 194
5.4.4 上行物理信号资源映射 195
5.5 物理信道 204
5.5.1 下行物理信道 204
5.5.2 上行物理信道 210
第6章 LTE物理过程 214
6.1 小区搜索与同步过程 214
6.1.1 SCH和BCH的时频结构 214
6.1.2 SCH的信号结构 220
6.1.3 小区搜索流程 224
6.1.4 SCH序列信息 228
6.1.5 邻小区搜索 234
6.1.6 广播信息和BCH结构 238
6.1.7 上行同步的建立与维持 242
6.2 功率控制 242
6.2.1 上行功率控制 243
6.2.2 下行功率分配 245
6.3 随机接入过程 245
6.3.1 非同步随机接入过程 246
6.3.2 同步随机接入过程 256
6.4 下行信道过程 257
6.4.1 PDSCH相关过程 257
6.4.2 PDCCH相关过程 261
6.5 上行信道过程 262
6.5.1 PUSCH相关过程 262
6.5.2 PUCCH相关过程 263
6.6 切换测量过程 264
6.6.1 物理层测量概述 264
6.6.2 UE/E-UTRAN测量能力 264
6.6.3 切换测量过程 267
第7章 LTE空中接口协议 269
7.1 空中接口及协议栈 269
7.2 层1（L1）协议 270
7.2.1 传输信道 270
7.2.2 传输信道与物理信道映射 271
7.3 层2（L2）协议 273
7.3.1 媒体访问控制（MAC）
协议 274
7.3.2 无线链路控制（RLC）
协议 276
7.3.3 分组数据汇聚（PDCP）
协议 277
7.4 层3（L3）协议 278
7.5 NAS控制协议 284
7.6 空中接口标识 286
第8章 HARQ与分组调度 287
8.1 HARQ原理 288
8.1.1 HARQ分类 289
8.1.2 HARQ工作过程 290
8.1.3 3G中的HARQ 292
8.2 ARQ原理 296
8.2.1 FEC 296
8.2.2 ARQ 296
8.3 HARQ与ARQ的关系 298
8.4 HARQ流程 306
8.4.1 LTE下行HARQ流程 306
8.4.2 LTE上行HARQ流程 307
8.4.3 LTE中HARQ进程数量 307
8.5 分组调度原理 308
8.5.1 概述 308
8.5.2 常用分组调度算法 309
8.6 LTE中的分组调度 311
8.6.1 LTE中资源特性 311
8.6.2 调度器的基本功能 311
8.6.3 调度模式与粒度 312
8.6.4 调度策略 313
8.6.5 传输块复用 314
8.6.6 HARQ对分组调度的影响 316
8.6.7 上行调度 317
第9章 E-UTRAN接口与功能 319
9.1 X2接口及协议栈 319
9.1.1 X2接口用户平面 319
9.1.2 X2接口控制平面 320
9.1.3 X2接口应用协议
（X2-AP） 320
9.2 S1接口及协议栈 321
9.2.1 S1接口用户平面 321
9.2.2 S1接口控制平面 322
9.2.3 S1接口应用协议
（S1-AP） 323
9.3 无线资源管理 324
9.3.1 无线承载控制 325
9.3.2 无线接纳控制 325
9.3.3 连接移动性控制 325
9.3.4 动态资源分配 325
9.3.5 小区间干扰协调 326
9.3.6 负载均衡 326
9.3.7 无线接入技术间的无线
资源管理 327
9.3.8 无线资源管理架构 327
9.4 移动性管理过程 328
9.4.1 移动性管理区域划分 328
9.4.2 空闲状态下的移动性管理 331
9.4.3 连接状态下的移动性管理 335
9.4.4 不同无线接入系统间的
移动性管理 343
第10章 LTE性能评估 351
10.1 LTE需求分析 351
10.1.1 容量对LTE的需求 352
10.1.2 部署对LTE的需求 354
10.1.3 性能对LTE的需求 356
10.1.4 运营对LTE的需求 360
10.2 LTE仿真性能评估 361
10.2.1 峰值速率 361
10.2.2 控制平面时延 363
10.2.3 用户平面时延 367
10.2.4 吞吐量和频谱效率 370
10.2.5 移动性 371
10.2.6 覆盖 374
10.2.7 MBMS 375
10.2.8 网络同步 375
10.2.9 VOIP性能评估 376
第11章 LTE部署案例、对比
和演进 377
11.1 LTE部署案例 377
11.1.1 LTE部署案例 377
11.1.2 TD-LTE部署案例 382
11.2 LTE和其他宽带移动通信
技术的对比 390
11.2.1 性能指标对比 390
11.2.2 关键技术对比 393
11.3 LTE的演进LTE
-ADVANCED 395
11.3.1 网络需求发展趋势 395
11.3.2 LTE-Advanced技术
与趋势 398
11.3.3 LTE-Advanced与IMT
-Advanced 408