LTE/LTE-Advanced关键技术与系统性能

目　录

第1章　背景介绍　1

1.1　前几代蜂窝通信的演进　1

1.2　第四代蜂窝通信的系统要求　2

1.2.1　系统性能的要求　3

1.2.2　第四代蜂窝通信标准的发展　5

1.2.3　性能评估方法　6

1.3　4G空口关键技术　8

1.3.1　OFDM/OFDMA/SC-FDMA　8

1.3.2　多进多出(MIMO)和协同多点处理(CoMP)　8

1.3.3　载波聚合　9

1.3.4　同频小区间干扰协调　9

1.3.5　天线中继　9

1.3.6　ePDCCH　10

1.4　本书的目的和篇章结构　10

参考文献　11

第2章　应用场景及系统性能评估模型　12

2.1　同构网场景及模型　12

2.1.1　3GPP大尺度衰落模型　14

2.1.2　ITU大尺度衰落模型　16

2.1.3　LTE-Advanced同构网下的CoMP场景　18

2.1.4　LTE MBSFN场景　20

2.2　异构网场景及大尺度信道模型　21

2.2.1　接入链路的大尺度信道模型　21

2.2.2　回传链路的大尺度信道模型　24

2.3　信道快衰落特性　25

2.3.1　信道的时频特性　26

2.3.2　信道的空间特性　29

2.3.3　空间信道的简化模型　34

2.4　系统仿真中的链路简化模型　35

2.4.1　链路框图描述　35

2.4.2　业务信道　38

2.4.3　控制信道　39

参考文献　39

第3章　基本LTE的信道结构和性能　40

3.1　OFDM原理和在LTE中的参数　40

3.1.1　OFDM原理　40

3.1.2　LTE中OFDM有关的通用参数设计　41

3.1.3　LTE上行的SC-FDMA　43

3.1.4　LTE时频资源的划分单位　45

3.2　下行信道的设计原理和结构　46

3.2.1　设计的一般原理　46

3.2.2　物理信道结构　47

3.3　下行物理共享信道　49

3.3.1　信道结构　49

3.3.2　Turbo码的基本原理　50

3.3.3　LTE Turbo码交织器　53

3.3.4　传输块尺寸　53

3.3.5　速率匹配　55

3.3.6　性能分析　55

3.4　下行物理控制类信道　57

3.4.1　PCFICH信道结构　57

3.4.2　PHICH信道结构　58

3.4.3　PDCCH信道结构　59

3.4.4　性能分析　62

3.5　公共类信号和信道　64

3.5.1　小区公共参考信号(CRS)　64

3.5.2　多播参考信号(MBMS RS)　66

3.5.3　系统同步信号及性能　67

3.5.4　广播信道及性能　69

3.6　上行信道的设计原理和结构　71

3.6.1　设计的一般原理　71

3.6.2　物理信道结构　72

3.7　上行物理共享信道　73

3.7.1　信道结构　73

3.7.2　性能分析　76

3.8　上行物理控制信道　77

3.8.1　信道结构　77

3.8.2　性能分析　79

3.9　上行参考信号　80

3.9.1　解调参考信号　80

3.9.2　探测参考信号　81

3.10　随机接入信道　82

3.11　TDD系统　84

3.11.1　无线帧结构　84

3.11.2　同步信号　86

3.11.3　上行探测参考信号的配置　86

3.11.4　随机接入信道　86

参考文献　87

第4章　LTE系统及基本性能　89

4.1　LTE系统简介　89

4.1.1　系统架构　89

4.1.2　协议层信道的映射　92

4.1.3　LTE控制面的基本过程　94

4.2　资源动态调度　97

4.2.1　调度的基本原理　97

4.2.2　Full buffer的调度原理　99

4.2.3　VoIP的调度原理　101

4.2.4　协议的支持　102

4.3　链路自适应　106

4.3.1　基本概念　106

4.3.2　标准协议的支持　107

4.4　功率控制　108

4.4.1　标准协议的支持　108

4.4.2　性能　110

4.5　下行系统性能　111

4.5.1　开销和峰值速率　111

4.5.2　Full buffer性能估算　112

4.5.3　Full buffer性能仿真　113

4.6　上行系统性能　114

4.6.1　开销和峰值速率　114

4.6.2　Full buffer性能仿真　115

4.6.3　VoIP性能仿真　119

4.7　MBSFN的性能　122

参考文献　123

第5章　先进多天线和协同多点处理技术　124

5.1　系统模型和理论性能　124

5.1.1　天线配置和适用场景　124

5.1.2　MIMO系统的一般模型　125

5.1.3　时/频空编码的理论性能　127

5.1.4　非预编码多天线技术的理论性能　127

5.1.5　单用户预编码技术的理论性能　132

5.1.6　多用户多天线技术的理论性能　134

5.1.7　交叉极化8天线的特性　138

5.2　下行单小区多天线技术和标准化　139

5.2.1　基础类传输模式　141

5.2.2　基于小区公共参考信号的传输模式　142

5.2.3　基于解调参考信号的传输模式　153

5.3　上行单小区多天线技术和标准化　172

5.3.1　上行数据信道单用户MIMO　172

5.3.2　上行控制信道发射分集　177

5.3.3　上行MIMO的接收器　178

5.4　下行协同多点处理技术和标准化　179

5.4.1　下行CoMP的分类　179

5.4.2　下行CoMP的性能评估　181

5.4.3　下行CoMP标准中的关键技术　188

5.5　上行协同多点处理技术和标准化　194

5.5.1　上行CoMP的性能评估　195

5.5.2　上行CoMP的关键技术　196

参考文献　199

第6章　载波聚合　202

6.1　载波聚合类型、部署场景和架构　202

6.1.1　载波聚合类型　202

6.1.2　典型部署场景　204

6.1.3　基本设计思想和协议架构　205

6.2　载波聚合的高层关键技术　207

6.2.1　服务小区的管理　208

6.2.2　移动性管理　208

6.2.3　小区激活和去激活　209

6.2.4　TA分组　209

6.3　载波聚合的物理层关键技术　209

6.3.1　下行控制信道　210

6.3.2　上行控制信道　214

6.3.3　上行的非连续资源分配　225

6.4　版本11的进一步增强　226

6.4.1　上行控制信道的增强　227

6.4.2　不同上/下行子帧的载波聚合　229

6.4.3　多定时提前(MTA)　236

参考文献　238

第7章　同频异构网小区间干扰协调　240

7.1　异构网场景　240

7.1.1　异构网概述　240

7.1.2　异构网的性能潜力　244

7.1.3　微微站(Pico node)场景中的主要干扰　248

7.1.4　家庭基站(Femto node)场景中的主要干扰　250

7.2　LTE版本10的干扰协调方法　252

7.2.1　异构网中的早期备选方法　253

7.2.2　时分方法　254

7.2.3　测量上报和信道信息(CSI)的反馈　255

7.2.4　eICIC下的系统性能　257

7.3　LTE版本11的同频异构网技术　258

7.3.1　干扰消除技术　258

7.3.2　先进接收机的链路性能　261

参考文献　264

第8章　无线中继技术　265

8.1　中继的应用场景和类型　265

8.1.1　中继的应用场景　265

8.1.2　中继的基本分类　266

8.1.3　类型1中继　268

8.1.4　类型2中继　270

8.2　回传链路设计与结构　271

8.2.1　回传子帧的帧结构　271

8.2.2　R-PDCCH的设计细节　281

8.2.3　PUCCH的改动　285

8.3　回传子帧配置和HARQ时序　285

8.3.1　FDD系统　286

8.3.2　TDD系统　289

8.4　中继系统性能　291

8.4.1　系统模型　291

8.4.2　中继系统的下行性能　293

8.4.3　中继系统的上行性能　296

8.5　中继系统高层协议简介　298

8.5.1　版本10中继系统架构　298

8.5.2　高层信令和基本过程　300

参考文献　300

第9章　增强的物理下行控制信道　302

9.1　背景介绍　302

9.1.1　版本8的PDCCH的局限性　302

9.1.2　物理下行控制信道的增强方向　304

9.2　ePDCCH的基本结构　305

9.2.1　ePDCCH与PDSCH的复用方式　305

9.2.2　ePDCCH的起始OFDM符号　307

9.2.3　集中式和分布式的ePDCCH　308

9.3　ePDCCH的细节设计　308

9.3.1　ePDCCH的天线端口分配和扰码技术　308

9.3.2　ePDCCH区域中可用的资源　311

9.3.3　eREG和eCCE的定义　312

9.3.4　ePDCCH的搜索空间　318

9.3.5　ePDCCH集合的资源指示　322

9.3.6　PUCCH的ACK/NACK资源位置　323

参考文献　324

第10章　LTE版本12的技术方向　326

10.1　异构网的演进　326

10.1.1　同频异构小区的动态协作　326

10.1.2　热点和室内异构小区的增强　328

10.2　大规模天线技术　333

10.2.1　有源天线的形态和性能　334

10.2.2　信道模型　334

10.2.3　空间信道信息(spatial CSI)的测量和反馈　335

10.3　终端直通通信技术　336

10.3.1　同伴发现　337

10.3.2　直通通信　339

10.4　其他的技术　340

10.4.1　低成本的MTC终端　340

10.4.2　LTE的覆盖增强　342

参考文献　343

缩略语　345

通过性能分析将LTE/LTE-Advanced空口的主要技术联系起来，成为有机一体。及时性和完整性：包含LTE版本8一直到即将完成的版本11。作者系“千人计划”国家特聘专家，IEEE资深会员，担任汉斯《无线通信》期刊主编，《千人》杂志编委。《LTE/LTE-Advanced关键技术与系统性能》主要介绍LTE/LTE-Advanced空中接口的关键技术和系统性能。全书共10章，可以分为两大部分，前4章对LTE的基本设计、系统架构、系统仿真模型和性能进行了描述，对应着LTE标准版本8的内容(多天线技术除外)；后6章对LTE/LTE-Advanced的主要先进技术和系统性能分章节进行展开介绍，包括MIMO、CoMP、载波聚合、异构网、无线中继、增强的物理下行控制信道等，涵盖了LTE版本8中的多天线技术和版本9到版本11的内容。　　《LTE/LTE-Advanced关键技术与系统性能》适合从事无线蜂窝通信的研究开发人员和通信类专业的师生阅读参考。【作者简介】美国卡内基-梅隆大学获博士学位。先于朗讯科技贝尔实验室担任资深工程师。现于中兴通讯担任技术总监。入选中央“千人计划”，荣获“国家特聘专家”。被深圳市认定为国家级高层次专业人才。在国际权威学术期刊和会议发表学术论文30余篇。在美国和欧洲申请专利20多项，已授权10项。在国内申请专利40多项。IEEE 资深会员；Hans《无线通信》主编，《千人》杂志编委。国家科技重大专项课题负责人。