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LTE--UMTS长期演进理论与实践(中文版).pdf
封面
书名
版权
内容提要
译者简介
译者前言
主要作者简历
序
前言
致谢
编者名单
目录
第1章 背景介绍
1.1 UMTS长期演进的背景
1.1.1 历史背景
1.1.2 移动无线电环境中的LTE技术
1.1.3 3GPP的标准化流程
1.2 LTE的需求和目标
1.2.1 系统性能需求
1.2.2 部署成本和互操作性
1.3 LTE关键技术
1.3.1 多载波技术
1.3.2 多天线技术
1.3.3 分组交换无线接口
1.3.4 用户设备能力
1.4 从理论到实践
参考文献
第1部分 网络架构和协议
第2章 网络架构
2.1 引言
2.2 总体框架概述
2.2.1 核心网
2.2.2 接入网
2.2.3 漫游架构
2.2.4 与其他网络的互操作
2.3 协议架构
2.3.1 用户平面
2.3.2 控制平面
2.4 QoS和EPS承载
2.5 E-UTRAN网络接口：S1接口
2.5.1 S1协议结构
2.5.2 S1接口初始化
2.5.3 S1接口的上下文管理
2.5.4 S1接口的承载管理
2.5.5 通过S1接口的寻呼
2.5.6 S1接口上的移动性
2.5.7 S1接口上的负荷管理
2.6 E-UTRAN的网络接口：X2接口
2.6.1 X2接口的协议结构
2.6.2 X2接口的初始化
2.6.3 X2接口上的移动性
2.6.4 X2接口上的负载和干扰管理
2.6.5 X2接口上的UE历史信息
2.7 小结
参考文献
第3章 控制平面协议
3.1 引言
3.2 无线资源控制(RRC)协议
3.2.1 简介
3.2.2 系统信息
3.2.3 LTE内的连接控制
3.2.4 连接模式下RAT间的移动性
3.2.5 测量
3.2.6 其他RRC信令
3.3 PLMN和小区选择
3.3.1 简介
3.3.2 PLMN选择
3.3.3 小区选择
3.3.4 小区重选
3.4 寻呼
3.5 小结
参考文献
第4章 用户平面协议
4.1 引言
4.2 分组数据汇聚协议
4.2.1 功能和结构
4.2.2 报头压缩
4.2.3 安全性
4.2.4 切换
4.2.5 数据包丢弃
4.2.6 PDCP PDU格式
4.3 无线链路控制(RLC)协议
4.3.1 RLC实体
4.3.2 RLC PDU格式
4.4 媒体接入控制(MAC)协议
4.4.1 MAC结构
4.4.2 MAC功能
4.5 小结
参考文献
第2部分 物理层下行链路
第5章 正交频分多址
5.1 引言
5.2 OFDM
5.2.1 正交复用原理
5.2.2 峰均功率比和非线性灵敏度
5.2.3 对载波频偏和时变信道的灵敏度
5.2.4 定时偏移和循环前缀计算
5.3 OFDMA
5.3.1 参数计算
5.3.2 LTE的物理层参数
5.4 小结
参考文献
第6章 下行物理层设计简介
6.1 引言
6.2 传输资源结构
6.3 信号结构
6.4 下行链路操作简介
参考文献
第7章 同步和小区搜索
7.1 引言
7.2 LTE同步序列和小区搜索
7.2.1 Zadoff-Chu序列
7.2.2 主同步信号(PSS)序列
7.2.3 辅同步信号(SSS)序列
7.2.4 小区搜索性能
7.3 相干与非相干检测
7.3.1 相干检测
7.3.2 非相干检测
参考文献
第8章 参考信号和信道估计
8.1 参考信号和信道估计简介
8.2 LTE参考信号设计
8.2.1 小区专用参考信号
8.2.2 UE专用参考信号
8.3 参考信号辅助信道建模和估计
8.3.1 时频域相关：WSSUS信道模型
8.3.2 空间域相关：克罗内克(Kronecker)模型
8.4 频域信道估计
8.4.1 信道插值估计
8.4.2 线性信道估计的通用方法
8.4.3 性能比较
8.5 时域信道估计
8.5.1 有限和无限长度MMSE
8.5.2 归一化最小均方估计
8.6 空域信道估计
8.7 先进技术
参考文献
第9章 下行链路物理数据和控制信道
9.1 引言
9.2 下行数据传输信道
9.2.1 物理广播信道(PBCH)
9.2.2 物理下行链路共享信道(PDSCH)
9.2.3 物理多播信道(PMCH)
9.3 下行链路控制信道
9.3.1 控制信道设计需求
9.3.2 控制信道结构和内容
9.3.3 控制信道操作
9.3.4 控制信道的调度过程
参考文献
第10章 信道编码和链路自适应
10.1 引言
10.2 链路自适应和反馈计算
10.3 信道编码
10.3.1 信道编码的理论分析
10.3.2 LTE数据信道的信道编码
10.3.3 LTE控制信道编码
10.4 小结
参考文献
第11章 多天线技术
11.1 多天线基本理论
11.1.1 概述
11.1.2 MIMO信号模型
11.1.3 单用户MIMO技术
11.1.4 多用户技术
11.2 LTE的MIMO方案
11.2.1 实践中的考虑
11.2.2 单用户方案
11.2.3 多用户方案
11.2.4 物理层MIMO性能
11.3 小结
参考文献
第12章 多用户调度和干扰协调
12.1 引言
12.2 资源分配策略的常规考虑
12.3 调度算法
12.3.1 遍历容量
12.3.2 时延受限容量
12.3.3 调度策略性能
12.4 LTE中资源调度的考虑
12.5 干扰协调和频率复用
12.6 小结
参考文献
第13章 无线资源管理
13.1 引言
13.2 UE移动性行为概述
13.3 小区搜索
13.3.1 LTE小区搜索
13.3.2 UMTS小区搜索
13.3.3 GSM小区搜索
13.4 驻留在LTE中的测量
13.4.1 LTE测量
13.4.2 UMTS FDD测量
13.4.3 UMTS TDD测量
13.4.4 GSM测量
13.4.5 cdma2000测量
13.5 RRC_IDLE状态下的LTE移动性——邻小区监视和小区重选
13.5.1 基于优先级的小区重选
13.5.2 空闲模式下的测量
13.6 RRC_CONNECTED状态下的LTE移动性——切换
13.6.1 监视间隔模式特征
13.6.2 测量上报
13.6.3 切换到LTE
13.6.4 切换到UMTS
13.6.5 切换到GSM
13.7 小结
参考文献
第14章 广播模式操作
14.1 引言
14.2 广播模式
14.2.1 广播和多播
14.2.2 UMTS R6版MBMS业务和传输系统
14.3 LTE中的MBMS
14.3.1 MBMS单频网
14.3.2 MBMS部署
14.3.3 MBMS架构和协议
14.4 UE的MBMS接收性能
14.4.1 双接收机能力
14.4.2 紧急业务支持
14.5 移动广播模式的比较
14.5.1 蜂窝网络传送
14.5.2 广播网传送
14.5.3 业务和应用
参考文献
第3部分 物理层上行链路
第15章 上行物理层设计
15.1 引言
15.2 SC-FDMA原理
15.2.1 SC-FDMA传输原理
15.2.2 时域信号生成
15.2.3 频域信号生成
15.3 LTE中的SC-FDMA设计
15.3.1 LTE传输处理
15.3.2 SC-FDMA参数
15.3.3 SC-FDMA中的直流子载波
15.3.4 脉冲成形
15.4 小结
参考文献
第16章 上行链路参考信号
16.1 引言
16.2 参考信号序列生成
16.2.1 基站基本参考信号和参考信号分组
16.2.2 通过基序列循环时间移位获取正交参考信号
16.3 序列组跳变及规划
16.3.1 序列组跳变
16.3.2 序列组规划
16.4 循环移位跳变
16.5 解调参考信号
16.6 上行探测参考信号
16.6.1 SRS子帧的配置和位置
16.6.2 SRS传输间隔和周期
16.6.3 SRS符号结构
16.7 小结
参考文献
第17章 上行物理信道结构
17.1 引言
17.2 上行共享数据信道结构
17.3 上行控制信道设计
17.3.1 物理上行控制信道结构
17.3.2 PUCCH上的信道质量指示器的传输
17.3.3 PUCCH上来自UE的CQI和HARQ ACK/NACK的复用
17.3.4 PUCCH上的HARQACK/NACK传输
17.3.5 同一个PUCCH RB上CQI和HARQ ACK/NACK复用
17.3.6 PUCCH上的调度请求传输
17.4 上行控制信令和UL-SCH数据共享信道的复用
17.5 多天线技术
17.5.1 闭环切换的天线分集
17.5.2 多用户“虚拟”MIMO或SDMA
17.6 小结
参考文献
第18章 上行容量和覆盖
18.1 引言
18.2 上行容量
18.2.1 影响上行容量的因素
18.2.2 LTE上行容量评估
18.3 LTE上行覆盖和链路预算
18.4 小结
参考文献
第19章 随机接入
19.1 引言
19.2 LTE中随机接入的使用和需求
19.3 随机接入过程
19.3.1 基于竞争的随机接入过程
19.3.2 无竞争随机接入过程
19.4 物理随机接入信道设计
19.4.1 PRACH和PUSCH以及PUCCH的复用
19.4.2 PRACH结构
19.4.3 前导序列原理和设计
19.5 PRACH实现
19.5.1 UE发射机
19.5.2 eNode B PRACH接收机
19.6 TDD模式的PRACH
19.7 小结
参考文献
第20章 上行传输过程
20.1 引言
20.2 上行定时控制
20.2.1 概述
20.2.2 定时提前过程
20.3 功率控制
20.3.1 概述
20.3.2 详细功控流程
20.3.3 UE功率余量上报
20.3.4 上行功控策略小结
参考文献
第4部分 实际部署
第21章 无线传播环境
21.1 引言
21.2 SISO和SIMO信道模型
21.2.1 ITU信道模型
21.2.2 3GPP信道模型
21.2.3 扩展ITU信道模型
21.3 MIMO信道
21.3.1 空间相关性的影响
21.3.2 SCM信道模型
21.3.3 扩展SCM信道模型
21.3.4 WINNER信道模型
21.3.5 LTE评估模型
21.3.6 MIMO信道模型比较
21.3.7 具有空间相关性的扩展ITU信道模型
21.4 针对IMT-Advanced的ITU信道模型
21.5 MIMO信道模拟
21.5.1 性能和一致性测试
21.5.2 针对一致性测试的LTE信道模型
21.5.3 信道仿真器需求
21.5.4 MIMO一致性测试
21.6 小结
参考文献
第22章 射频方面
22.1 引言
22.2 频带及其安排
22.3 发射机RF要求
22.3.1 期望发射的要求
22.3.2 多余辐射要求
22.3.3 功率放大器考虑
22.3.4 发射机射频需求小结
22.4 接收机射频需求
22.4.1 接收机总体需求
22.4.2 发射信号泄漏
22.4.3 最大输入电平等级
22.4.4 小信号需求
22.4.5 选择性和阻塞性规范
22.4.6 杂散辐射
22.4.7 交调要求
22.4.8 动态范围
22.4.9 接收机要求小结
22.5 射频损耗
22.5.1 发射机RF损耗
22.5.2 主要RF损耗模型
22.6 小结
参考文献
第23章 成对和非成对频谱
23.1 引言
23.2 双工模式
23.3 非成对频谱的干扰问题
23.3.1 邻近信道干扰场景
23.3.2 干扰场景小结
23.4 半双工系统设计考虑
23.4.1 发射/接收切换的调节
23.4.2 异构系统共存
23.4.3 HARQ和控制信令
23.4.4 半双工FDD(HD-FDD)物理层操作
23.5 互易性
23.5.1 互易性条件
23.5.2 互易性应用
23.5.3 互易性小结
参考文献
第5部分 结束语
第24章 后LTE时代
缩略语
⑧
国际先进通信技市译丛
LTE
UMTS长期演进理论与实践
LTE 一一
The UMTS Long Term Evolution
From Theory to Practice
、
[ 意 ] Stefania Sesia
[ 摩洛哥 们ssam Toufik
[ 英 ] Matthew Baker
马霓邬钢张晓博张学军译
著
多些邮电声版社
国际先进通信技 m 译丛
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分类建议:通信技术 / 移动通信
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国际先谊通信技 m译丛
LTE
UMTS长期演进理论与实践
LTE 一一
The UMTS Long Term Evolution
From Theory to Practice
[ 意 1 Stefania Sesia
[ 摩洛哥 们 ssam Toufik
[ 英 1 Matthew Baker
马霓邬钢张晓博张学军 译
著
人 民 邮电出版社
北 京
图书在版编目 (C 1 P) 撒据
LTE-UMTS长期演进理论与实践 I (意)赛西亚
(Sesia, S.) , (摩洛哥)陶菲克 (Toufik， 1.) , (英)贝
科 (B础er， M. )著;马霓等译.一北京:人民邮电出
版社， 2009. 12
〈国际先进通信技术译丛〉
ISßN 978- 7- 115-21496- 6
1. ①L… n . ①赛… ②陶…③贝 … @马…皿.①
移动通信:无线电通信-通信网 IV. ①TN929.5
中国版本图书馆CIP数据核字 (2009) 第171612号
版权声明
SIe阳ia Sesia. lssam ToufiJc, Matthew Baker
LTE- The UMTS Long TetJJl Evolution: 台om 也eory to practice
Copyright 0 2∞9 by John Wiley & Sons Ltd.
All rights reserved. This translation published under license.
Authoriz.ed translation from the EnglisQ language edition published by Wîley Publishing, Inc..
本书中文简体字版自 John Wi怡Y & Sons ltd 公司授权人民邮电出版社出版.专有版权属于人民邮电出
版社.
北京市版权局著作权合同登记号 图字 : 0 1 -2009-2103 号
国际先进通信技术译丛
L:rE
UMTS 长期演进理论与实践
' 著
[意) Stefania Sesia [摩洛哥] Issam Toutik
[英] Matthew Baker
马霓邬 钢张晓博张学军
译
责任编辑
执行编辑刘洋
姚予疆
' 人民邮电出版社出版发行
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邮编 100倒 也于·商件 315@阿ress.∞m.cn
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' 开本: 787x 1092 1116
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字敬: 739 千字
印数: 1- 3500 Jll}
2009 年 12 月第 1 版
2∞9 年 12 月北京第 I~印刷
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(010)67129223
一
内窑提要
本书系统、深入、全面地介绍了 LTE 的背景、动因和技术内容，涵盖了基本理论基础、
物理层技术设计、网络协议架构以及系统部署和性能分析等方方面面。本书理论基础分析完
整深刻，技术描述翔实完备，协议介绍深入浅出，部署和实现则思考镇密。 本书重点对 LTE
所涉及的关键技术体系作了详细分析和介绍，对于规范的设计和相关技术的对应关系作了深
刻描述，对读者理解和研究 LTE 及其未来技术发展有很大的帮助。
本书读者对象可涵盖移动通信领域研究、开发、系统设计、网络运营等相关人员。同时
也可供高校通信及相关专业师生参考。
一一
译者简介
马究 ，现为华为技术有限公司移动通信系统资深研发专家 。 1 995 年毕业于上海交通大学，
获硕士学位。 1998 年毕业于华南理工大学无线电工程系，获博士学位。 2001 年获信息与通信
工程学科博士后证书。 200 1 -2008 年任职于飞利浦亚洲研究院无线通信研究部高级研究员及
主任研究员。发表 SCI、 EI 等收录论文 1 0 余篇 ， 申请国际 PCT 发明专利近 50 项，提交 CCSA、
3GPP、未来移动通信论坛等标准化提案和技术报告 20 余篇，参与 "863 "和国家重大专项等
科研项目数项。
邬锅 ， 现为诺基亚〈中国)投资有限公司无线通信系统资源研发专家。 2002 年毕业于东
南大学无线 电工程系，获博士学位 o 2002-2∞7 年任职予飞利浦亚洲研究院无线通信研究部
高级研究员。发表 SCI、 EI 等收录论文 20 余篇，出版著作 2 部， 申请 国 际 PCT 发 明专利 30
余项，提交 3GPP 等标准化提挠和技术报 告 20 余篇，参与 "863 "和国家重大专项等科研项
目数顷。
张晓博 ， 现为上海贝尔股份有限公司研究专家 。 2004 年毕业于上海交通大学无线 电工程
系，差距硕士学位。 2∞4-2008 年任职于飞利浦亚洲研究院无线通信研究部研究员和高级研究
员。发表 SCI、 EI 收录论文 5 篇，申请国际 PCT 发明专利 40 余项 ，提交 3GPP 等标准化提
案 20 余篇 ， 参与 " 863 " 和国家重大专项等科研项目数项。
张学军 ， 现为飞利浦亚洲研究院高级研究员。 2000 年毕业于上海交通大学自动化系，我
博士学位 。 先后在华为技术有限公司、 UT 斯达康、联想等知名公司研发部门从事无线通信
系统研究开发工作，具有丰富的研究开发经验。发表 SCI、 EI 收录论文 10 余篇，申请国际
PCT 发明专利 30 余项，提交 3GPP 等标准化提案数篇 ， 参与 " 863 "和国家重大专项等科研
项目数项。
译者前
随着 3G 在全球范围内，尤其是在中国的部署和运营，用户对移动互联间的需求与日俱
增。在这种背景下 ， 3G 的演进技术一一LTE 己日益成为移动通信产业界关注的焦点 。 LTE
及其进一步演进技术 LTE-Advanced 己满足国际电信联盟 CITU)所定义的第四代移动通信〈所
谓的 4G) 所有技术要求，某些方面甚至有所超越， 能把用户带入真正意义上的移动互联网时
代。 LTE 的首次商用时间大约会在 20 1O~2012 年。
LTE 已成为业界的关注焦点，学术界、标准化领域以及产业界对它给予高度关注，相关
方面的论述、文献、研讨以及研发活动非常多。业界对 LTE 技术研讨的需求和兴趣与日俱增。
LTE 标准化的主要组织者一-3GPP 组织 LTE 标准化相关会议就达到每年十余次。
本书就是在这样一种情况下产生的。本书主要作者是 LTE 规范起草人，是本领域的
技术专家。他们长期参与 3GPP 技术标准研讨和起草工作，对 LTE 技术有深刻的理解和
掌握。他们感觉需要把 LTE 研究和标准化过程中的感想和体验与大家分亭。这本书也是
集体智慧的结晶，每一部分都由该领域的资深专家来完成。本书既有百科全书般的全面性，
也有精炼独到的技术理论分析，对技术人员系统全面而又深入钱出地理解 LTE 起到很好
的参考作用。
本书系统 、 全面介绍了 LTE 的背景、动因和技术内容，涵盖了基本理论基础、物理层设
计、网络协议架构以及系统部署和性能分析等内容。本书理论基础分析完整深刻，技术描述
翔实完备，协议介绍深入浅出，部署和实现则思考缤密。本书重点对 LTE 所涉及的关键技术
体系作了详细分析和介绍，对于规范的设计和相关技术的对应关系作了深刻描述，对读者理
解和研究 LTE 及其未来技术发展有相当大的帮助。本书由 5 大部分组成。第 1 部分 : 网络架
构和协议;第 2 部分:物理层下行链路;第 3 部分:物理层上行链路;第 4 部分 :实际部署:
第 5 部分: 结束语。每一部分从技术原理出发进行理论分析，然后阐明规范设计的前因后果。
本书不仅对物理层技术作了 重点介绍 ， 对所涉及的关键技术，例如 OFDM、 多天线、调制编
码技术等作了详尽的理论分析，而且对于规范体系和关键技术研究之间的关系作了很好的关
联。本书主要特点可归纳如下 :
• 完整的 LTE 协议结构描述 ， 涵盖了整个网络体系架构。没有只作简单的协议罗列和
介绍 ， 而是着重于描述设计原理和相应的方法论。
• 本书着重于物理层，特别是新的物理层设计理念的讲解。本书为 LTE 系统设计所基
子的信息和通信理论提供了坚实的论据。
• 对 LTE 作为蜂窝网络部署所面临的挑战和实际问题作了详尽分析。
• 本书参考文献翔实。
本书读者对象可涵盖研究、开发、系统设计、网络运营等移动通信领域的相关从业人员。
无线通信领域的 高年级本科生和研究生也可将本书作为参考书籍 。
本书由马霓、邬钢、张晓博、张学军共同翻译完成，由 马 霓负责全书统稿 。 感谢人民邮
电出版社刘洋编辑为本书出版所付 出 的劳动和努力!感谢张冬青、张字、王辉等同学以及译
者的公司和家人提供的支持!
由 于本书涉及面广，且译者专业水平和时间有限，错误和不 当 之处在所难免，恳请广
大读者和专家批评指正。 大家可通过本书编辑的 电子邮箱 (liuyang@ptpress.com.cn) 和我
们交流。
译者
2009 年 10 月于丰海
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