本书涵盖了4G相关技术的方方面面,介绍了行业当前的新发展,例如LTE版本11和12中的新功能,特别是多点协作传输和邻近服务;LTE语音呼叫的主要短期和长期解决方案,即电路域回落和IP多媒体子系统;以及LTE市场的演进和现状。对于想了解4G移动通信的读者,阅读本书就够了
本书讲述的是4G移动通信系统中的LTE相关技术,介绍了包括用于在基站和移动台,以及用于在网络上传输数据和信令消息的无线通信技术。在结构上,本书分为四个部分。第1部分为基础知识,包括第1章引言,第2章系统架构演进,第3章数字无线通信,第4章正交频分多址,第5章多天线技术。第2部分主要讲的是LTE的空中接口,包括第6章LTE空中接口协议的架构,第7章小区获取,第8章数据传输和接收,第9章随机接入,第10章空中接口层2。第3部分介绍了管理移动台的行为信令过程,包括第11章上电和下电的过程,第12章安全机制,第13章服务质量、策略和计费,第14章移动性管理,第15章与UMTS和GSM的互操作,第16章与非3GPP技术的互操作,第17章自优化网络。后一部分介绍了更专业的主题,包括第18章版本9的增强,第19章LTE-A和版本10,第20章版本11和版本12,第21章电路域回落,第22章VoLTE和IP多媒体子系统,第23章LTE和LTE-A的性能。
Christopher Cox是移动通信领域的专业技术培训师和顾问。他是LTE和UMTS的技术和无线网络规划方面的专家,并定期为全球设备制造商、网络运营商和咨询公司提供培训课程。他拥有剑桥大学物理学博士学位,具有超过20年的科技咨询和培训经验。
原书前言
缩略语
第1章 引言
1.1 UMTS和GSM的架构
1.1.1 高层体系架构
1.1.2 无线接入网的架构
1.1.3 核心网的架构
1.1.4 通信协议
1.2 移动通信系统的历史背景
1.2.1 1G到3G
1.2.2 第三代系统
1.3 LTE的需求
1.3.1 移动数据的增长
1.3.2 移动通信系统的容量
1.3.3 提高系统容量
1.3.4 其他目的
1.4 UMTS到LTE
1.4.1 LTE的高层体系架构
1.4.2 长期演进
1.4.3 系统架构演进
1.4.4 LTE语音呼叫
1.4.5 LTE的增长
1.5 LTE到LTE-A
1.5.1 4G的ITU规范
1.5.2 LTE-A的规范
1.5.3 4G通信系统
1.5.4 4G的意义
1.6 LTE的3GPP规范
参考文献
第2章 系统架构演进
2.1 LTE的高层体系架构
2.2 用户设备
2.2.1 UE的架构
2.2.2 UE的功能
2.3 演进UMTS陆地无线接入网
2.3.1 E-UTRAN的架构
2.3.2 传输网
2.3.3 小区和家庭eNB
2.4 演进分组核心网
2.4.1 EPC的架构
2.4.2 漫游架构
2.4.3 网络区域
2.4.4 编号、寻址和识别
2.5 通信协议
2.5.1 协议模型
2.5.2 空中接口传输协议
2.5.3 固网传输协议
2.5.4 用户平面协议
2.5.5 信令协议
2.6 示例信令流
2.6.1 接入层信令
2.6.2 非接入层信令
2.7 承载管理
2.7.1 EPS承载
2.7.2 默认和专用承载
2.7.3 采用GTP协议的承载实现
2.7.4 采用GRE与PMIP协议的承载实现
2.7.5 信令无线承载
2.8 状态图
2.8.1 EPS移动性管理
2.8.2 EPS连接性管理
2.8.3 无线资源控制
2.9 频谱分配
参考文献
第3章 数字无线通信
3.1 无线传输和接收
3.1.1 载波信号
3.1.2 调制技术
3.1.3 调制过程
3.1.4 解调过程
3.1.5 信道估计
3.1.6 调制信号带宽
3.2 蜂窝网络中的无线传输
3.2.1 多址接入技术
3.2.2 FDD和TDD模式
3.3 接收信号的损伤
3.3.1 传播损耗
3.3.2 噪声和干扰
3.3.3 多径和衰落
3.3.4 符号间干扰
3.4 错误管理
3.4.1 前向纠错
3.4.2 自动重复请求
3.4.3 混合ARQ
参考文献
第4章 正交频分多址
4.1 OFDMA的原理
4.1.1 子载波
4.1.2 OFDM发射机
4.1.3 OFDM接收机
4.1.4 快速傅里叶变换
4.1.5 OFDMA的框图
4.1.6 傅里叶变换的细节
4.2 OFDMA的优点和附加功能
4.2.1 子载波正交
4.2.2 子载波间隔的选择
4.2.3 频率特定调度
4.2.4 码间干扰的降低
4.2.5 循环前缀插入
4.2.6 符号持续时间的选择
4.2.7 分数频率重复使用
4.3 单载波频分多址
4.3.1 OFDMA功率变化
4.3.2 SC-FDMA的结构图
参考文献
第5章 多天线技术
5.1 分集技术
5.1.1 接收分集
5.1.2 闭环发射分集
5.1.3 开环发射分集
5.2 空间复用
5.2.1 操作原理
5.2.2 开环空间复用
5.2.3 闭环空间复用
5.2.4 矩阵表示法
5.2.5 实现的问题
5.2.6 多用户MIMO
5.3 波束成形
5.3.1 操作原理
5.3.2 波束控制
5.3.3下行链路多用户MIMO技术深入研究
参考文献
第6章 LTE空中接口协议的架构
6.1 空中接口协议栈
6.2 逻辑、传输和物理信道
6.2.1 逻辑信道
6.2.2 传输信道
6.2.3 物理数据信道
6.2.4 控制信息
6.2.5 物理控制信道
6.2.6 物理信号
6.2.7 信息流
6.3 资源网格
6.3.1 时隙结构
6.3.2 帧结构
6.3.3上行链路定时提前
6.3.4 资源网格结构
6.3.5 带宽选项
6.4 多天线传输
6.4.1 下行链路天线端口
6.4.2 下行链路传输模式
6.5 资源元素映射
6.5.1 下行链路资源元素映射
6.5.2 上行链路资源元素映射
参考文献
第7章 小区获取
7.1 获取步骤
7.2 同步信号
7.2.1 物理小区标识
7.2.2 主同步信号
7.2.3 辅同步信号
7.3 下行链路参考信号
7.4 物理广播信道
7.5 物理控制格式指示信道
7.6 系统信息
7.6.1 系统信息的组成
7.6.2 系统信息的传输和接收
7.7 获取后的流程
参考文献
第8章 数据传输和接收
8.1 数据传输流程
8.1.1 下行链路发送和接收
8.1.2 上行链路发送和接收
8.1.3 半持续调度
8.2 PDCCH上的调度信息的传输
8.2.1 下行链路控制信息
8.2.2 资源分配
8.2.3 示例:DCI格式1
8.2.4 无线网络临时标识
8.2.5 PDCCH的发送和接收
8.3 在PDSCH和PUSCH上的数据传输
8.3.1 传输信道处理
8.3.2 物理信道处理
8.4 PHICH上的混合ARQ指示的传输
8.4.1 引言
8.4.2 PHICH的资源元素映射
8.4
本书讲述的是关于世界上占主导地位的4G移动通信系统——LTE。
在写作本书时,我的目标是为读者简洁地、系统地介绍LTE使用的技术。本书涵盖了整个系统,包括用于基站和移动台之间无线通信的技术,以及用于在网络上传输数据和信令消息的技术。我希望读者能够从本书中清楚地了解系统和不同组件之间的相互作用。读者将能够自信地面对更先进的资料。
目标受众是双重的。首先,我希望本书对于LTE工程师是有价值的,特别是那些从其他技术如GSM、UMTS和cdma2000转向LTE的,或是精通LTE部分技术但想了解系统整体的,或是刚接触移动通信行业的。其次,本书也给了那些非技术人员一些有价值的概述,如项目经理、营销经理和知识产权顾问。
在结构上,本书分为四个部分。第1部分为基础知识。第1章介绍了LTE与早期移动通信系统的关系,并阐述了其要求和关键技术特点。第2章介绍了系统的架构,特别是其包含的硬件组件和通信协议及其无线电频谱的使用。第3章回顾了LTE从早期移动通信系统继承的无线传输技术,而第4、5章描述了正交频分多址和多输入多输出天线的最新技术。
第2部分涵盖了LTE的空中接口。第6章是空中接口的高级描述,而第7章涉及移动台在接通时为发现附近的LTE基站使用的低级过程。第8章涵盖了基站和移动台用于发送和接收信息的低级过程。第9章涵盖了特定的过程——随机接入,通过它移动台可以在没有预先安排的情况下与基站联系。第10章介绍了空中接口的高级部分,即媒体接入控制、无线链路控制和分组数据汇聚协议
第3部分涵盖了管理移动台行为的信令过程。在第11章中,我们描述了移动台在开机时使用的高级过程,向网络注册并与外界建立通信。第12章涵盖了LTE使用的安全过程。第13章涵盖了管理服务质量和数据流计费特性的过程。第14章描述了网络用于跟踪移动台位置的移动性管理过程。第15章描述了LTE与GSM和UMTS的早期技术的互操作,而第16章讨论了与如无线局域网和cdma2000的其他技术的互操作。第17章涵盖了LTE的自配置和自优化能力。
最后一部分介绍更专业的主题。第18、19和20章描述了在规范的更新版本中对LTE进行的增强,特别是被称为LTE-A的技术的增强版本。第21、22章涵盖了向LTE设备传送语音呼叫的两个最重要的解决方案,即电路域回落和IP多媒体子系统。最后,第23章回顾了LTE的性能,并讨论了用于估计LTE网络的覆盖和容量的技术。
LTE具有大量的首字母缩略语,并且很难在不使用它们的情况下讨论主题。但是,它们对于新手来说显得并不必要,所以我的目的是将缩略语的使用保持在合理的最低限度,通常偏向使用全称。
我也努力保持本书的数学内容只需达到理解系统所需的最低限度。LTE空中接口广泛使用复数、傅里叶变换和矩阵代数,但是读者不需要任何预备知识来理解本书。我们有限地使用第3、4章中的复数来对调制进行讨论,并且在第4、5章中引入傅里叶变换和矩阵,以介绍正交频分多址和多天线的更高级方面的内容。然而,读者可以跳过这些,而不影响对主题的总体理解。
我一直对手机通信背后的技术原理非常感兴趣,尤其是4G网络的到来,让我的生活发生了翻天覆地的变化。这本书《LTE完全指南》简直是打开了我新世界的大门。我之前对LTE、LTE-Advanced、SAE、VoLTE这些术语一知半解,读完这本书,感觉自己彻底“开窍”了。书中对LTE核心网SAE的详细讲解,让我明白了各种网元的功能和协同工作方式,这就像是看懂了一幅巨大的通信网络蓝图。而VoLTE的章节,更是让我对高清语音通话的实现原理有了全新的认识,它不仅仅是语音的数字化,更涉及到数据传输的优化和QoS的保障。LTE-Advanced部分,作者深入浅出地解释了载波聚合、MIMO等技术是如何实现更高的速率和更好的用户体验的,这些都让我对4G技术有了更深刻的敬意。这本书的知识点非常扎实,而且逻辑清晰,让我这个非专业人士也能轻松理解,对于想要全面了解4G移动通信的读者来说,绝对是不可多得的好书。
评分作为一名对通信技术充满好奇心的爱好者,我一直在寻找一本能够深入浅出地讲解4G移动通信的书籍。《LTE完全指南》这本书,可以说是我近几年来读过的最令人满意的一本技术类读物。它的内容涵盖了LTE、LTE-Advanced、SAE、VoLTE等多个核心技术,而且原书第二版还及时更新了最新的发展动态,保证了信息的权威性和前沿性。我尤其欣赏作者在讲解复杂技术时,善于运用类比和实例,让原本晦涩难懂的概念变得生动形象。比如,书中在解释VoLTE时,就非常形象地将数据分组传输比作“包裹分拣”,让我一下子就明白了数据流的本质。而且,这本书不仅仅停留在技术原理层面,还探讨了这些技术如何改变我们的通信体验,比如VoLTE如何实现更清晰的语音通话,LTE-Advanced如何支撑高清视频流的流畅播放,这些都让我对4G技术的实际应用有了更深的体会。
评分这本《LTE完全指南》简直是为我量身定做的!我是一名移动通信领域的初学者,一直想系统地了解4G技术,但市面上大多数书籍要么过于理论化,要么内容陈旧。这本书的出现,彻底解决了我的困扰。从LTE的基础架构,到LTE-Advanced的性能增强,再到SAE(System Architecture Evolution)的演进,作者都用非常清晰易懂的方式进行了阐述。我尤其喜欢书中对VoLTE(Voice over LTE)的讲解,它将语音通话的传输方式从传统的电路域迁移到数据域,这一革命性的变化是如何实现的,书中都给出了详细的技术细节和原理说明,这让我这个之前只知道“打电话”的用户,对背后的技术有了更深入的理解。而且,原书第二版更是加入了最新的技术发展和行业趋势,确保了内容的时效性,这对于快速发展的通信领域来说至关重要。阅读这本书,我感觉就像是在一位经验丰富的工程师的指导下,一步一步地揭开4G技术的神秘面纱,让我对这个改变了我们生活方式的通信技术有了全面的认识。
评分我是一名需要不断学习新技术的IT从业者,而4G移动通信技术是绕不开的一环。这本书《LTE完全指南》就像一位老道的导师,为我指明了方向。它不仅仅是简单地介绍LTE,更是将LTE、LTE-Advanced、SAE、VoLTE等一系列相关技术串联起来,形成了一个完整的技术体系。书中对SAE的介绍,让我对EPC的组成和功能有了清晰的认识,也理解了它在整个4G网络中的核心作用。而VoLTE部分的讲解,更是直击用户体验,它不仅解释了VoLTE的传输原理,还深入分析了其带来的通话质量提升和业务创新潜力。对于LTE-Advanced,书中详细介绍了载波聚合、MIMO等关键技术,让我明白了为什么4G的速度能够如此之快。这本书的结构非常合理,循序渐进,从基础到进阶,让我在短时间内掌握了4G技术的核心要义,为我后续更深入的学习打下了坚实的基础。
评分说实话,在拿到这本《LTE完全指南》之前,我对4G的理解仅限于“比3G快多了”。但这本书的深度和广度,彻底颠覆了我的认知。它不仅仅是罗列技术名词,而是真正地剖析了LTE、LTE-Advanced、SAE、VoLTE这些关键技术背后的原理和实现机制。书中对LTE网络架构的讲解,从eNodeB到EPC(Evolved Packet Core),每一个组件的功能和相互作用都解释得鞭辟入里,让我第一次明白,原来我们手机上网背后隐藏着如此复杂的系统。而LTE-Advanced的部分,更是让我惊叹于无线通信技术的进步速度,载波聚合、MIMO等技术的引入,是如何大幅提升数据传输速率和网络容量的,书中通过大量的图示和案例分析,让我对这些抽象的概念有了具象化的理解。我尤其喜欢它对SAE的阐述,它不仅仅是LTE的骨干,更是整个4G移动通信网络的核心,理解了SAE,就理解了4G网络如何实现业务的灵活部署和高效管理。
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