本書系統(tǒng)地講解了LTE移動通信技術、LTE信令流程、LTE基站設備開通與維護等方面的知識。全書共10章，主要內(nèi)容包括移動通信的發(fā)展簡介、常見的無線通信基礎知識、LTE的兩大關鍵技術OFDM和MIMO、網(wǎng)絡架構、LTE協(xié)議原理、第五代移動通信技術以及LTE基站的開通維護和故障處理等。為了更貼近企業(yè)用人標準、更符合崗位需求, 本書由經(jīng)驗豐富的一線技術專家直接參與編寫與審核, 較好地體現(xiàn)了面向應用型人才培養(yǎng)的現(xiàn)代教育特色。
本書既可以作為高校通信類專業(yè)LTE相關課程的教材, 也可以作為通信企業(yè)培訓或者技術人員自學的參考資料。
2013年12月4日, 工信部分別向中國移動、中國電信、中國聯(lián)通頒發(fā)了4G運營牌照, 拉開了我國4G正式運營的序幕。經(jīng)過幾年的發(fā)展, LTE已經(jīng)成為中國運營商滿足用戶大數(shù)據(jù)量需求的基礎網(wǎng)絡, 也成為未來融合通信的承載網(wǎng)。目前, 僅中國移動的LTE基站規(guī)模已經(jīng)達到250萬, TDLTE用戶規(guī)模也超過9億。中國移動LTE前三年的建設量相當于TDSCDMA網(wǎng)絡七年的建設量, 相當于GSM網(wǎng)絡二十年的建設量。無論從基站規(guī)模上看, 還是從用戶規(guī)模上看, LTE網(wǎng)絡已經(jīng)成為各大運營商主要的運營網(wǎng)絡。在這種大背景下, 各大高校通信技術相關專業(yè)相繼開設了LTE移動通信技術課程。培養(yǎng)4G技術人才是未來一段時間各高校人才培養(yǎng)的重點之一。
與3G技術相比而言, LTE具有以下技術特征:
(1) 提高了通信的速率, 下行峰值速率為100 Mb/s、上行為50 Mb/s。
(2) 提高了頻譜的效率。
(3) 主要目標為分組域任務, 系統(tǒng)在整體架構上將基于分組交換。
(4) 降低了無線網(wǎng)絡的延時。
(5) 提高了小區(qū)邊界的比特速率, 在基站的分布位置不發(fā)生變化的前提下增加了小區(qū)邊界比特速率。如MBMS(多媒體廣播和組播業(yè)務)在小區(qū)邊界可以實現(xiàn)1 b/(s·Hz)的數(shù)據(jù)速率。
(6) 強調(diào)兼容性, 支持已有的3G系統(tǒng), 也支持與非3GPP規(guī)范系統(tǒng)的協(xié)同運作。
結合以上技術特點, 考慮到移動通信技術的未來發(fā)展趨勢, 我們精心編寫了本書。本書共10章, 各章主要內(nèi)容如下:
第1章為緒論, 主要介紹了現(xiàn)代移動通信的發(fā)展情況及LTE網(wǎng)絡概述。
第2章為無線通信基礎知識, 主要介紹了移動通信系統(tǒng)中常見無線通信技術的應用。
第3章為網(wǎng)絡架構, 主要介紹了EPS網(wǎng)絡及IMS網(wǎng)絡的特點、結構、功能和接口等。
第4章為OFDM技術原理及關鍵技術, 主要介紹了LTE關鍵技術之OFDM的原理、優(yōu)缺點以及相應的關鍵技術。
第5章為MIMO技術原理及關鍵技術, 主要介紹了LTE關鍵技術之MIMO的技術原理、空時處理技術以及相應的關鍵技術。
第6章為LTE其他關鍵技術, 主要介紹了除OFDM和MIMO之外LTE中常用的其他關鍵技術。
第7章為LTE空中接口, 主要介紹了LTE無線協(xié)議棧、無線幀結構以及無線信道等相關知識。
第8章為LTE信令流程, 主要介紹了LTE的無線信令流程, 移動性、連接性管理流程和LTE會話管理的相關流程。
第9章為第五代移動通信新技術, 主要匯總了當前第五代移動通信技術的相關資料, 使讀者對新一代移動通信技術從技術特點到關鍵技術有一個初步的認識。
第10章為LTE基站開通與維護, 主要以中興LTE基站為例子，介紹了基站的硬件認知和安裝、基站開通數(shù)據(jù)配置以及基站常見故障排查等實踐性很強的內(nèi)容。
附錄部分列出了常用的LTE專業(yè)術語的中英文對照，方便讀者學習時查閱。
本書可作為高等院校本科及�？仆ㄐ殴こ�、電子信息工程、計算機、物聯(lián)網(wǎng)等相關專業(yè)的教材, 還可以作為移動通信技術相關工作人員的學習、參考用書或培訓教材, 亦可作為自學者的自學用書。
由于編者水平有限, 書中難免有疏漏和不當之處, 懇切希望各位讀者不吝指正。
第1章 緒論 1
1.1 移動通信技術的演進 1
1.1.1 第一代移動通信技術(1G) 1
1.1.2 第二代移動通信技術(2G) 2
1.1.3 第三代移動通信技術(3G) 5
1.1.4 第四代移動通信技術(4G) 6
1.1.5 第五代移動通信技術(5G) 8
1.2 移動通信標準化組織 9
1.2.1 ITU(國際電信聯(lián)盟) 9
1.2.2 3GPP(第三代合作伙伴計劃) 11
1.2.3 3GPP2(第三代合作伙伴計劃2) 12
1.2.4 IEEE(電氣和電子工程師協(xié)會) 12
1.2.5 CCSA(中國通信標準化協(xié)會) 13
1.3 LTE概述 14
1.3.1 LTE背景 14
1.3.2 LTE主要指標和需求 16
習題 18
第2章 無線通信基礎知識 19
2.1 傳輸介質(zhì) 19
2.2 無線傳播理論 20
2.2.1 電磁波的傳播方式 20
2.2.2 電磁波的衰落和分集技術 21
2.2.3 電磁波的損耗 22
2.3 無線信道簡介 23
2.3.1 無線信道的指標 23
2.3.2 無線信道模型 23
2.4 信道復用 24
2.4.1 基本概念 24
2.4.2 無線通信的多址復用技術 24
2.5 擴頻通信技術 25
2.6 無線通信系統(tǒng)中的重要概念 27
2.7 我國無線電業(yè)務頻率劃分 27
習題 28
第3章 網(wǎng)絡架構 29
3.1 EPS網(wǎng)絡 29
3.1.1 EPS結構 30
3.1.2 EPS網(wǎng)元功能 30
3.1.3 EPS網(wǎng)絡接口 33
3.1.4 EPC系統(tǒng)標識 35
3.2 IMS網(wǎng)絡 39
3.2.1 IMS的特點 40
3.2.2 IMS結構 42
3.2.3 呼叫會話控制功能 44
3.2.4 用戶數(shù)據(jù)庫功能 50
3.2.5 媒體處理功能 54
3.2.6 互聯(lián)互通功能 56
3.2.7 計費監(jiān)聽功能 59
3.2.8 其他功能 62
習題 66
第4章 OFDM技術原理及關鍵技術 67
4.1 OFDM原理介紹 67
4.1.1 OFDM的基本原理 67
4.1.2 OFDM的歷史與應用 70
4.1.3 OFDM調(diào)制解調(diào)的IDFT/DFT實現(xiàn) 70
4.1.4 OFDM信號的產(chǎn)生流程 71
4.1.5 OFDM技術的主要優(yōu)缺點 72
4.2 OFDM關鍵技術介紹 73
4.2.1 循環(huán)前綴 73
4.2.2 峰均比(PAR) 75
4.2.3 同步技術 77
4.2.4 訓練序列和導頻及信道估計技術 77
4.2.5 編碼技術 79
4.2.6 OFDM的子載波和功率分配問題 79
習題 80
第5章 MIMO技術原理及關鍵技術 81
5.1 MIMO技術概述 81
5.2 MIMO系統(tǒng)的基本原理 82
5.2.1 MIMO系統(tǒng)模型 82
5.2.2 MIMO信道 83
5.2.3 MIMO信道容量 85
5.3 MIMO系統(tǒng)中的空時處理技術 91
5.3.1 空時碼的設計 91
5.3.2 空時塊編碼(STBC) 93
5.3.3 空時格碼(STTC) 97
5.3.4 分層空時碼(LST) 103
5.3.5 STBC、STTC、LST的改善方案 107
5.4 MIMO的關鍵技術 108
5.4.1 分集技術 109
5.4.2 合并技術 111
5.4.3 空間復用技術 113
5.4.4 波束賦形技術 114
5.4.5 多用戶MIMO技術 115
5.5 MIMO系統(tǒng)在通信系統(tǒng)中的應用 116
習題 117
第6章 LTE其他關鍵技術 118
6.1 鏈路自適應 118
6.2 快速分組調(diào)度 119
6.3 HARQ 120
6.3.1 FEC、ARQ以及HARQ 120
6.3.2 HARQ與軟合并 124
6.4 小區(qū)間干擾消除 126
6.4.1 發(fā)射端波束賦形以及IRC 126
6.4.2 小區(qū)間干擾協(xié)調(diào) 127
6.4.3 功率控制 128
6.4.4 比特級加擾 129
習題 129
第7章 LTE空中接口 130
7.1 LTE無線協(xié)議棧 130
7.1.1 PHY層 131
7.1.2 MAC層 132
7.1.3 RLC層 135
7.1.4 PDCP層 137
7.1.5 RRC層 138
7.1.6 NAS層 139
7.2 LTE無線幀結構 140
7.2.1 LTEFDD無線幀 140
7.2.2 LTETDD無線幀 141
7.2.3 LTE無線幀資源 141
7.2.4 LTETDD的子幀分配策略 144
7.2.5 FDD幀和TDD幀的區(qū)別 145
7.3 LTE無線信道 146
7.3.1 物理信道 147
7.3.2 傳輸信道 154
7.3.3 邏輯信道 156
7.3.4 物理信道、傳輸信道和邏輯信道之間的映射 156
7.3.5 物理信號 157
習題 163
第8章 LTE信令流程 165
8.1 無線信令流程 165
8.1.1 小區(qū)搜索過程 165
8.1.2 隨機接入過程 170
8.1.3 尋呼流程 175
8.2 LTE移動性管理和連接性管理 176
8.2.1 相關概念 176
8.2.2 小區(qū)選擇/重選 179
8.2.3 Attach流程 180
8.2.4 Detach流程 182
8.2.5 TAU流程 184
8.2.6 Handover流程 188
8.2.7 Service Request流程 191
8.2.8 S1 Release流程 194
8.3 LTE會話管理 195
8.3.1 承載的概念 195
8.3.2 會話管理的一些基本概念 196
8.3.3 承載QoS控制 197
8.3.4 主要流程 198
習題 208
第9章 第五代移動通信新技術 209
9.1 第五代移動通信技術概述 209
9.1.1 5G的三種應用場景 209
9.1.2 5G的基本特點 209
9.1.3 5G的關鍵技術 210
9.2 5G的體系架構 214
9.3 5G RAN 218
9.3.1 RAN系統(tǒng)組成 218
9.3.2 gNBCU和gNBDU 219
9.3.3 RAN接口 221
9.3.4 無線協(xié)議架構 222
9.4 新空中接口技術 223
9.4.1 5G NR多址方式和雙工方式 223
9.4.2 5G NR幀結構 223
9.4.3 各種子載波的幀結構劃分 225
9.4.4 5G NR RB 227
9.5 大規(guī)模MIMO技術 228
9.5.1 大規(guī)模MIMO技術的定義 228
9.5.2 大規(guī)模MIMO技術的優(yōu)勢 229
9.5.3 Massive MIMO系統(tǒng)架構 230
9.5.4 大規(guī)模MIMO的工作流程 230
9.6 毫米波技術 231
9.6.1 毫米波技術概述 231
9.6.2 毫米波的傳播特性 232
9.6.3 毫米波通信的優(yōu)點 233
9.6.4 5G毫米波技術 233
9.6.5 毫米波基站應用場景 236
9.7 同頻同時全雙工技術 237
9.7.1 同頻同時全雙工定義 237
9.7.2 全雙工系統(tǒng)結構 238
習題 239
第10章 LTE基站開通與維護 240
10.1 分布式基站BS8700 240
10.1.1 BBU8200/8300 242
10.1.2 RRU 249
10.2 一體化宏基站 252
10.3 微(微微)型基站 254
10.4 硬件安裝 257
10.4.1 RRU安裝 257
10.4.2 BBU安裝 258
10.5 數(shù)據(jù)配置 260
10.6 故障處理 294
10.6.1 RRU通道類故障 294
10.6.2 光口類故障 297
10.6.3 傳輸類故障 298
10.6.4 小區(qū)不能建立 301
習題 302
附錄 LTE專業(yè)術語中英文對照 303
參考文獻 318
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