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李晓辉 著

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• LTE
• 移动通信
• 无线通信
• 4G
• 通信系统
• 无线网络
• 移动网络
• 通信工程
• 信号处理
• 无线技术

出版社： 西安电子科技大学出版社

ISBN：9787560641911

版次：1

商品编码：11980811

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-09-01

用纸：胶版纸

页数：256

字数：377000

正文语种：中文

内容简介

　　本书以LTE技术为主线，对LTE的关键技术和规范展开了深入的探讨。书中首先介绍LTE所涉及的OFDM、MIMO和链路自适应等关键技术；在此基础上重点阐述LTE技术规范及工作过程，包括小区搜索过程、上/下行物理层传输过程以及随机接入过程等；最后介绍LTEAdvanced及第五代(5G)移动通信系统的基本思想和关键技术。
　　本书各章均配有小结与思考题，方便学生课后复习与总结；书中还穿插多个知识拓展，以补充学生相关通信知识。
　　本书可作为通信相关专业研究生及高年级本科生的教材，还可作为通信网络和无线通信等相关领域工程技术人员的参考书。

目录

第一章 LTE的发展 1
1.1 移动通信发展历程 1
1.2 LTE概述 4
1.3 3GPP演进系统架构 5
1.3.1 分组核心网 5
1.3.2 共享无线接口 6
1.3.3 基站的组成 7
1.3.4 其他接入技术 9
1.4 LTE关键技术 9
1.5 移动通信技术的发展 10
1.5.1 LTEAdvanced 10
1.5.2 下一代移动通信技术 13
本章小结 15
思考题1 15
第二章 OFDM技术 16
2.1 单载波调制与多载波调制 16
2.2 OFDM的优缺点 17
2.3 OFDM基本原理 19
2.4 OFDM的IFFT实现 20
2.5 OFDM系统的抗多径原理 21
2.6 OFDM系统中的信道估计技术 22
2.6.1 基于导频的信道估计方法 22
2.6.2 信道盲估计方法 26
2.7 OFDM中的同步技术 30
2.7.1 同步误差对OFDM的影响 30
2.7.2 同步的一般过程 31
2.8 MCCMDA(OFDMCDMA)技术 32
本章小结 34
思考题2 34
第三章 MIMO多天线技术 35
3.1 MIMO的引入 35
3.2 空间分集技术 36
3.2.1 分集技术概述 36
3.2.2 多天线分集技术 39
3.2.3 分集接收合并方法 39
3.3 MIMO空时编码技术 41
3.3.1 空时网格码 42
3.3.2 空时分组码 42
3.3.3 酉空时码 46
3.3.4 差分空时码 47
3.4 MIMO空间复用技术 47
3.4.1 DBLAST 48
3.4.2 VBLAST 49
3.4.3 TBLAST 52
3.5 MIMO预编码技术 53
3.5.1 单用户MIMO预编码算法 53
3.5.2 多用户MIMO预编码算法 56
3.6 MIMO与OFDM技术的结合 58
3.7 MIMO其他相关技术 59
3.7.1 虚拟MIMO 60
3.7.2 认知MIMO技术 61
本章小结 61
知识拓展 MIMO信道模型 62
思考题3 63
第四章 链路自适应及无线资源调度 64
4.1 信道状态信息 64
4.2 自适应编码调制 66
4.3 HARQ链路自适应技术 68
4.4 OFDM链路自适应技术 70
4.4.1 注水算法及功率分配 70
4.4.2 OFDM自适应调制 72
4.5 MIMO自适应调制技术 75
4.6 多用户资源调度 77
4.6.1 常用多用户资源调度算法 77
4.6.2 MIMOOFDM资源调度 78
本章小结 79
思考题4 80
第五章 LTE物理层概述 81
5.1 工作频带及带宽 81
5.1.1 LTE频带划分 81
5.1.2 LTE带宽分配 83
5.2 物理信道、传输信道、逻辑信道及其映射关系 84
5.2.1 物理信道 85
5.2.2 传输信道 86
5.2.3 逻辑信道 87
5.2.4 信道映射关系 88
5.3 帧结构 89
5.3.1 第1类帧结构 89
5.3.2 第2类帧结构 89
5.4 资源块及其映射 92
5.4.1 下行链路的时隙结构 92
5.4.2 物理资源块和虚拟资源块 93
5.4.3 下行物理信道资源块映射 94
5.4.4 上行时隙结构和物理资源块映射 95
5.5 双工方式 96
5.5.1 时分双工方式 96
5.5.2 频分双工方式 97
5.5.3 双工技术特点对比 98
5.5.4 帧结构和链路的差异 99
本章小结 99
知识拓展 LTE信道模型 99
思考题5 104
第六章 LTE小区搜索 105
6.1 小区搜索流程 105
6.1.1 小区搜索基本流程 106
6.1.2 小区选择过程 107
6.2 同步信号时频结构 109
6.3 同步序列设计 112
6.3.1 主同步信号序列 112
6.3.2 辅同步信号序列 113
6.3.3 系统信息 114
6.4 SCH/BCH发送分集 118
本章小结 120
思考题6 120
第七章 物理层上行传输过程 121
7.1 上行传输概述 121
7.2 上行信道编码 121
7.3 SCFDMA 125
7.4 PUSCH传输过程 127
7.5 PUCCH传输过程 131
7.6 上行参考信号 139
7.7 时间提前量与上行链路定时 141
7.8 上行调度与链路自适应 142
本章小结 144
思考题7 144
第八章 物理层下行传输过程 145
8.1 物理层下行传输一般过程 145
8.2 PDSCH传输过程 146
8.2.1 调制 146
8.2.2 层映射 146
8.2.3 预编码 148
8.3 PDCCH传输过程 152
8.3.1 下行控制信息(DCI) 153
8.3.2 PDCCH的有效载荷 160
8.3.3 PDCCH物理层过程 160
8.4 PCFICH及PHICH传输过程 161
8.4.1 PCFICH 161
8.4.2 PHICH 163
8.5 PBCH传输过程 163
8.6 下行参考信号 164
8.7 OFDM信号的产生 166
8.8 下行资源调度及链路自适应 167
8.9 限制小区间干扰的方法 169
8.10 eMBMS 171
本章小结 173
思考题8 173
第九章 LTE随机接入过程 174
9.1 随机接入概况 174
9.1.1 应用场景 174
9.1.2 随机接入过程分类 174
9.2 基于竞争的随机接入流程 175
9.2.1 随机接入前导 176
9.2.2 随机接入响应 179
9.2.3 调度请求 179
9.2.4 竞争决策 180
9.2.5 物理层与上层间的交互模型 181
9.3 随机接入时频结构 181
9.3.1 随机接入前导码结构 181
9.3.2 非同步随机接入的时频结构 183
9.3.3 同步随机接入的时频结构 186
9.4 随机接入基带信号的生成 187
9.4.1 前导序列生成 187
9.4.2 基带信号生成 190
本章小结 190
思考题9 191
第十章 LTEA技术增强 192
10.1 LTEA中的载波聚合技术 192
10.1.1 载波聚合技术的引入 192
10.1.2 载波聚合的分类 193
10.1.3 载波聚合实现方式 195
10.1.4 控制信道设计 196
10.1.5 载波聚合方式 197
10.1.6 载波聚合中的随机接入过程 197
10.1.7 载波聚合中的资源管理 200
10.2 LTEA中的中继技术 203
10.2.1 中继的原理及特点 203
10.2.2 中继分类 205
10.2.3 3GPP中继系统框架 205
10.2.4 中继双工方式 208
10.3 LTEA中的多点协作技术 211
10.3.1 多点协作基本概念 211
10.3.2 多点协作分类 211
10.3.3 多点协作传输方案 213
本章小结 215
思考题10 216
第十一章 第五代移动通信新技术 217
11.1 第五代移动通信概述 217
11.2 网络体系架构 218
11.3 空中接口技术 219
11.4 大规模MIMO技术 221
11.4.1 大规模MIMO概述 221
11.4.2 大规模MIMO关键技术 222
11.4.3 大规模MIMO的预编码技术 223
11.5 毫米波无线通信技术 225
11.5.1 毫米波通信概述 225
11.5.2 单用户混合波束成形 226
11.5.3 多用户混合波束成形 227
11.6 同时同频全双工技术 232
11.6.1 灵活双工概述 232
11.6.2 全双工系统干扰分析 233
11.6.3 全双工系统中的自干扰消除技术 234
本章小结 236
知识拓展 毫米波信道模型 236
思考题11 237
附表 缩略词表 238
参考文献 246

前言/序言

　　随着现代通信技术的飞速发展，全球移动用户数量有了大幅增加。虽然第三代(3G)移动通信系统在无线通信的性能上得到了很大提高，但其在应对市场挑战和满足用户需求等领域还有很多局限。用户和市场都在呼吁传输速率更快、时延更短、频带更宽以及运营成本更低的网络诞生。
　　LTE(Long Term Evolution，长期演进)是由3GPP(The 3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴计划)组织制定的UMTS(Universal Mobile Telecommunications System，通用移动通信系统)长期演进标准，于2004年12月在3GPP多伦多会议上正式立项并启动。LTE具有传输速度快、延迟率低、移动性好的特点，可以带给用户全新的体验。
　　LTE系统的主要目标是设计一种高性能无线接口标准，在20 MHz频谱带宽提供下行100 Mb/s、上行50 Mb/s的峰值速率，改善小区边缘用户的使用性能，提高小区容量，降低系统时延，支持100 km半径的小区覆盖，能够为350 km/h高速移动用户提供大于100 kb/s的接入服务，支持成对或非成对频谱，并可灵活配置1.4~20 MHz多种带宽等。
　　为了实现上述目标性能，LTE系统引入了OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)和MIMO(MultiInput MultiOutput，多输入多输出)等关键技术，显著提高了频谱效率和数据传输速率。LTE系统网络架构更加扁平化、简单化，降低了网络节点和系统复杂度，从而减小了系统时延，也降低了网络部署和维护成本。
　　本书共11章。为了便于对LTE技术规范的学习，在介绍LTE技术规范之前，本书在第一章至第四章对LTE相关技术进行了剖析，目的是使读者对相关技术有充分的理解和认识。第一章叙述了LTE的发展；第二章描述了OFDM技术，包括单载波调制与多载波调制、OFDM的基本原理、OFDM系统的抗多径原理等；第三章对MIMO多天线技术做了介绍，包括空间分集技术、MIMO空时编码技术与空间复用技术等；第四章阐述了链路自适应及无线资源调度，包括自适应编码调制、HARQ、OFDM和MIMO链路自适应技术以及多用户资源调度等。上述内容为介绍后续内容提供了必要的基础。
　　第五章至第九章主要介绍了LTE技术规范，是本书的核心部分，包括LTE物理层概述、LTE小区搜索和随机接入过程、物理层上行传输过程和下行传输过程等。第五章对LTE物理层的工作频带与带宽、物理/逻辑与传输信道、帧结构及双工方式等进行了描述；第六章介绍了LTE小区搜索，主要包括小区搜索流程、同步信号时频结构、同步序列设计、SCH/BCH发送分集等内容；第七章讲述物理层上行传输过程，描述了不同信道的传输过程，并详细阐述了上行信道编码、PUSCH与PUCCH传输过程等；第八章介绍了物理层下行传输过程；第九章讲述LTE随机接入过程，包括随机接入概况、基于竞争的随机接入流程、随机接入时频结构、随机接入基带信号生成等。
　　本书在最后两章还对移动通信新技术展开研究，其中，第十章对LTEAdvanced技术增强做了详细介绍，包括载波聚合技术、中继技术、多点协作技术等；第十一章介绍了第五代（5G）移动通信新技术，包括网络体系架构、空间接口技术、大规模MIMO技术、毫米波无线通信技术、同时同频全双工技术等。
　　本书是在多年来对LTE/LTEAdvanced以及5G移动通信技术研究的基础上，结合当前移动通信领域国内外最新技术编写而成的。全书内容丰富，叙述深入浅出。通过本书的学习，读者不仅可以了解LTE基础原理和技术规范，而且可以通过学习移动通信的新技术，为日后从事下一代移动通信系统的研发奠定理论与技术基础。
　　本书由李晓辉、付卫红和黑永强编著。感谢参与本书材料整理和校对工作的杨冬华、袁靖雅、蒙丹凤、黄丝等研究生，感谢西安电子科技大学通信工程学院各位领导和老师给予的帮助和支持。本书的出版得到了西安电子科技大学研究生院精品教材建设项目的资助和支持，在此表示感谢！
　　由于作者水平有限，加上时间仓促，书中不足之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

现代通信的基石：LTE移动通信系统 在当今社会，信息如同血液般在人与人之间、设备与设备之间流动，而支撑这股洪流的正是日新月异的通信技术。在众多通信技术中，LTE（Long-Term Evolution）无疑是现代移动通信发展的里程碑，它以前所未有的速度和稳定性，为我们构建了一个高速、泛在的连接世界。本书旨在深入剖析LTE移动通信系统的核心原理、关键技术、架构设计以及实际应用，为读者提供一个全面而详实的理解框架。 第一部分：LTE的时代背景与技术演进 本部分将追溯移动通信技术发展的宏观脉络，聚焦于LTE的诞生与崛起。我们将首先回顾2G、3G时代的特点与局限，为理解LTE的突破性创新奠定基础。接着，我们将详细阐述LTE诞生的技术驱动力，包括数据业务爆炸式增长的需求、对更高频谱效率和更低时延的追求。在此基础上，我们将深入探讨LTE技术演进的关键节点，如从Rel-8到Rel-14等一系列标准版本的迭代，以及每代标准在性能提升、新业务支持方面所带来的变革。读者将了解LTE并非一蹴而就，而是持续演进、不断完善的工程杰作。 第二部分：LTE核心网络架构解析 LTE网络的核心在于其全新的分组交换架构，这与前几代电路交换的模式有着本质区别。本部分将深入剖析LTE核心网（EPC, Evolved Packet Core）的组成部分，包括： MME (Mobility Management Entity): 作为核心网的信令控制节点，MME负责用户的注册、附着、切换、寻呼等移动性管理功能。我们将详细解析MME在用户连接建立、保持和释放过程中的关键作用，以及它如何协同其他网元实现用户的高效管理。 S-GW (Serving Gateway): S-GW是用户面的数据锚点，负责用户数据的路由和转发。我们将阐述S-GW在数据路径中的地位，它如何接收来自eNodeB的数据，并将其传输到P-GW，同时管理用户会话的上下文。 P-GW (Packet Data Network Gateway): P-GW是用户连接到外部IP网络的入口，负责IP地址分配、策略控制和计费功能。我们将深入分析P-GW如何实现用户与外部互联网、企业内网等数据网络的连接，以及其在QoS（Quality of Service）保障和数据安全方面的职责。 HSS (Home Subscriber Server): HSS是用户数据库，存储用户的身份信息、签约信息、鉴权信息等。我们将解析HSS作为核心网的“大脑”，如何为MME、S-GW等网元提供必要的用户数据，以支持各项功能的正常运行。 PCRF (Policy and Charging Rules Function): PCRF是策略和计费控制功能，负责根据用户的策略和应用需求，动态地为用户分配带宽、设定优先级等。我们将探讨PCRF如何与P-GW协同工作，实现精细化的服务质量控制和灵活的计费模式。 通过对EPC各网元的深入解析，读者将构建起LTE核心网的立体认知，理解各网元之间的协同工作机制，以及它们如何共同支撑起高速数据业务的传输。 第三部分：LTE无线接入网（E-UTRAN）关键技术 LTE的无线接入网（E-UTRAN）是实现终端与核心网之间连接的桥梁，其高效的设计和先进的技术是LTE性能飞跃的关键。本部分将重点关注E-UTRAN的构成和核心技术： eNodeB (evolved NodeB): eNodeB是LTE网络中的基站，负责与UE（User Equipment）进行无线通信。我们将深入剖析eNodeB的功能，包括无线资源管理、调度、测量、切换控制等。 OFDM/OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiplexing/Orthogonal Frequency Division Multiple Access): OFDM是LTE下行链路的关键调制技术，而OFDMA则是在OFDM基础上实现的接入技术。我们将详细解释OFDM的工作原理，如何通过将高速数据流分解到多个正交的子载波上，从而对抗多径衰落，提高频谱效率。OFDMA则是在此基础上，实现了用户在频域上的复用，提升了系统容量。 SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access): SC-FDMA是LTE上行链路的调制和接入技术。我们将对比SC-FDMA与OFDMA的异同，解释SC-FDMA为何能拥有比OFDMA更低的峰均功率比（PAPR），从而对UE的功耗更友好。 MIMO (Multiple-Input Multiple-Output): MIMO技术利用多根天线，在发送端和接收端分别发送和接收多个数据流，从而显著提升数据传输速率和链路可靠性。我们将深入介绍不同MIMO配置（如2x2, 4x4），以及它如何通过空间复用和空间分集来提升LTE的性能。 LTE信道模型与调度算法: 理解LTE的信道特性对于优化系统性能至关重要。我们将介绍LTE的物理信道和逻辑信道，以及它们的功能。同时，我们将重点探讨LTE的调度算法，如PF（Proportional Fair）、RR（Round Robin）等，分析不同调度算法在用户体验、系统吞吐量等方面的权衡。 小区切换与覆盖: 移动性是移动通信的本质。我们将详细解析LTE中的切换机制，包括软切换和硬切换，以及MME、eNodeB之间的协同如何实现用户在不同小区间的平滑过渡。同时，我们将探讨LTE覆盖的规划和优化，以及如何解决覆盖盲点和边缘区域的信号问题。 第四部分：LTE关键功能与服务 LTE不仅仅是速度的提升，更带来了丰富的功能和全新的服务体验。本部分将聚焦于LTE的关键功能及其支持的应用： VoLTE (Voice over LTE): VoLTE是将语音通话业务承载在LTE的IP网络上，彻底摆脱了对2G/3G电路交换网络的回落。我们将深入解析VoLTE的实现原理，包括IMS（IP Multimedia Subsystem）的架构、QoS保障机制，以及如何实现高质量、低时延的语音通话。 LTE Cat-M1 & NB-IoT (Narrowband IoT): 随着物联网（IoT）应用的兴起，LTE也推出了专用的低功耗、低成本的窄带通信技术。我们将详细介绍Cat-M1和NB-IoT的特点，包括它们在功耗、覆盖、速率、成本等方面的优势，以及它们在智能家居、智慧城市、工业物联网等领域的广泛应用前景。 LTE-Advanced与LTE-Advanced Pro: LTE并非停滞不前，而是不断向更高性能演进。我们将深入介绍LTE-Advanced引入的关键技术，如载波聚合（Carrier Aggregation）、高阶调制（如256QAM）、更优化的MIMO技术等，以及LTE-Advanced Pro进一步提升的性能，为5G的到来奠定基础。 LTE安全机制: 在信息安全日益重要的今天，LTE系统内置了完善的安全机制。我们将解析LTE在用户鉴权、空口加密、网络安全等方面的措施，保障用户通信的隐私和数据安全。 第五部分：LTE网络部署与运维 本书的最后部分将着眼于LTE网络的实际部署和日常运维。我们将探讨： LTE网络规划与优化: 从网络覆盖、容量规划到性能优化，我们将介绍LTE网络部署的各个环节，以及如何通过实际数据分析和现场测试来提升网络质量。 LTE网络测试与认证: 了解LTE网络的功能和性能，离不开严格的测试和认证。我们将介绍LTE终端和网络设备的测试流程和标准。 LTE发展趋势与未来展望: 在5G时代来临之际，LTE的地位并未式微，而是与5G协同发展。我们将分析LTE在未来通信网络中的角色，以及它向5G演进的路径。 通过对LTE移动通信系统全面而深入的阐述，本书希望能够帮助读者建立起对这一关键通信技术的深刻理解，掌握其核心原理、技术细节和实际应用，为在相关领域的研究、开发和应用提供坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本关于烹饪艺术的指南，简直是厨房里的“武林秘籍”！封面设计简洁大方，一张诱人的美食图片就足以让人垂涎欲滴。打开书页，一股扑面而来的香气似乎都能透过纸张传递出来。这本书的独特之处在于，它不仅提供了各种令人惊艳的菜肴食谱，更重要的是，它将烹饪的过程拆解得极其清晰易懂，仿佛一位耐心的老师在手把手地教导。我特别喜欢其中关于“食材的魔术”这个章节，作者深入浅出地讲解了不同食材的特性，如何通过恰当的处理和搭配，激发出它们最原始的风味。无论是蔬菜的鲜嫩、肉类的醇厚，还是海鲜的鲜美，在作者的笔下都变得妙不可言。书中对各种烹饪技巧的讲解也堪称教科书级别，从基础的切配、腌制，到进阶的煎、炒、烹、炸，再到复杂的炖、焖、煨，都配有清晰的步骤图解，即使是烹饪新手也能轻松掌握。我尝试了书中一个关于“法式慢炖牛腩”的食谱，按照步骤一步一步来，最终成品的效果远超我的想象，那浓郁的酱汁和软烂入味的牛肉，赢得了全家人的赞美。这本书不仅仅是菜谱的集合，它更是一种对美食的热爱和对生活品质的追求的体现。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

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