内容简介

《LTE丛书之学好LTE系列》是专为LTE学习而打造的，内容脱胎于作者深受好评的LTE公开课程，并加以完善和增补，循序渐进，娓娓道来，非常适合LTE学习。

本书是“LTE丛书之学好LTE系列”的开篇，浓墨重彩地介绍了LTE的两大关键技术：OFDM和多天线技术的原理以及实现方法。

在OFDM原理部分揭开了OFDM技术不为人知的许多内情，其中的能量正交概念会让读者耳目一新。在OFDM实现部分，还会发布很多颠覆性的内容，比如IFFT算法不是生成OFDM信号的唯一算法，等等。

在多天线原理部分，分门别类地介绍了三大多天线技术的特点。在多天线实现部分，作者定量分析了LTE中各种TM发射模式的差异，详细介绍了LTE中的多天线处理过程。

作者的眼光并不局限在LTE上，本书同时还穿插介绍了各种移动通信系统和WiFi技术，让读者具有更全面的技术视野。

本书适合从零起点到已经对LTE技术有所了解的人士阅读，并且可以作为LTE自学和培训的教材。

作品目录

目 录
第1章 LTE技术概述 1
本章导读 2
1.1 LTE技术 2
1.1.1 什么是LTE 2
1.1.2 LTE：名门之后 4
1.1.3 LTE：架构的革命 5
1.1.4 LTE：功能的演进 7
1.1.5 LTE的技术突破 8
1.1.6 LTE：性能的飞跃 9
1.1.7 LTE：实测效果 10
1.1.8 LTE：后浪推前浪 11
1.1.9 LTE：演进无极限 12
1.1.10 LTE-A的特点 12
1.1.11 强强对话：LTE与WiFi 14
1.2 LTE核心网 15
1.2.1 CS域与PS域 15
1.2.2 CS域与PS域的设备 16
1.2.3 EPC的组成 17
1.2.4 MME 18
1.2.5 SGW 19
1.2.6 PGW 20
1.2.7 EPC：漫游业务的处理 21
1.2.8 EPC：与其他网络的连接 22
1.3 LTE无线网络 23
1.3.1 LTE无线网络的组成 23
1.3.2 LTE无线网络的功能 24
1.3.3 LTE无线网络与信息传递 25
1.3.4 LTE空中接口的分层结构 27
1.3.5 基站物理层处理过程 29
1.3.6 基站的种类与结构 30
1.4 LTE终端 32
1.4.1 LTE终端的种类 32
1.4.2 LTE终端的频段 32
1.4.3 中国的LTE频段 35
1.4.4 中国的TD-LTE频段 36
1.4.5 中国的FDD LTE频段 37
1.4.6 终端的频段分布 38
1.4.7 终端的LTE芯片 40
1.5 总结 41
第2章 移动通信：从点对点到网络 42
本章导读 43
2.1 点对点的无线通信 43
2.1.1 无线通信的模型 43
2.1.2 A/D：从信息到数字信号 44
2.1.3 调制：从基带信号到射频信号 49
2.1.4 天线：从射频信号到无线电波 57
2.1.5 无线电波的传播 62
2.1.6 双工：接收与发送 64
2.2 干扰下的移动通信 66
2.2.1 噪声与干扰 66
2.2.2 移动信道特点 69
2.2.3 信道编码：优化传输性能 71
2.2.4 信道的容量 72
2.3 多用户的移动通信 75
2.3.1 复用与正交 75
2.3.2 多址技术 79
2.3.3 身份识别 81
2.3.4 安全 83
2.4 网络中的移动通信 84
2.4.1 蜂窝技术与频率规划 85
2.4.2 多区技术 87
2.4.3 小区广播 90
2.4.4 寻呼 91
2.4.5 切换 92
2.4.6 多网络 93
2.5 总结 94
第3章　OFDM原理 95
本章导读 96
3.1 OFDM前传：FDM 96
3.1.1 OFDM与FDM 96
3.1.2 从单载波到多载波 97
3.1.3 从多载波到FDM 100
3.1.4 其实FDM也正交 102
3.2 OFDM为什么正交 103
3.2.1 OFDM正交的含义 103
3.2.2 OFDM如何正交 104
3.2.3 深入理解OFDM的能量正交 110
3.3 为何使用OFDM 112
3.3.1 为什么要用OFDM 112
3.3.2 OFDM面临的挑战 115
3.4 OFDM信号的波形与频谱 121
3.4.1 OFDM信号的处理过程 122
3.4.2 发生过程的波形与频谱 123
3.4.3 接收过程的波形与频谱 126
3.5 总结 127
第4章　OFDM技术的实现 128
本章导读 129
4.1 OFDM信号的发生方法 129
4.1.1 分立器件发生 129
4.1.2 集成处理发生 131
4.2 OFDM中的IFFT 133
4.2.1 DFT：从合到分 133
4.2.2 IDFT：从分到合 134
4.2.3 IFFT的作用 135
4.3 OFDM信号的发生算法 136
4.3.1 离散余弦变换 136
4.3.2 反向离散哈特利变换（IDHT） 144
4.3.3 实数IDFT变换 146
4.3.4 复数IDFT变换 147
4.3.5 各种OFDM生成算法对比 150
4.4 基于复数IFFT的OFDM信号发生 151
4.4.1 输入参数的处理 151
4.4.2 输出结果的处理 152
4.4.3 发生OFDM信号的数据流程 153
4.4.4 射频信号的产生 155
4.5 WiFi与LTE中的OFDM技术 156
4.5.1 WiFi中的OFDM 156
4.5.2 LTE中的OFDM 157
4.5.3 深入理解OFDM相关术语 159
4.6 总结 161
第5章　多天线技术原理 162
本章导读 163
5.1 多天线概述 163
5.1.1 什么是多天线 163
5.1.2 什么是多天线系统 163
5.1.3 多天线系统的缺点 164
5.1.4 多天线系统的应用 165
5.1.5 多天线系统的优点 165
5.1.6 多天线技术的类型 166
5.2 波束赋形：提升信号强度 167
5.2.1 提升信号强度的方法 167
5.2.2 提升天线增益的原理 168
5.2.3 提升天线增益的方式 169
5.2.4 多振子天线的波束 170
5.2.5 多振子天线的挑战 170
5.2.6 进一步提升天线的增益 171
5.2.7 垂直面的赋形 172
5.2.8 水平面的赋形 173
5.2.9 波束赋形的发展 174
5.2.10 小结 174
5.3 分集：提升信号稳定性 175
5.3.1 什么是信号稳定性 175
5.3.2 信号为什么不稳定 175
5.3.3 如何提升信号的稳定性 176
5.3.4 分集信号的合并 177
5.3.5 支持分集的多天线 179
5.3.6 接收分集与发射分集 180
5.3.7 接收分集的实施 181
5.3.8 发射分集的实施 182
5.3.9 小结 183
5.4 空间复用：提高频谱利用率 184
5.4.1 空间复用的效果 184
5.4.2 层：空间复用的关键 185
5.4.3 层的数量 187
5.4.4 分离各层的数据 189
5.4.5 是MIMO还是DEMO 189
5.5 总结 190
第6章　多天线技术的实现 192
本章导读 193
6.1 WiFi中的多天线 193
6.1.1 IEEE 802.11a/g 193
6.1.2 IEEE 802.11n 193
6.2 LTE系统中的多天线 194
6.2.1 多天线的特点 194
6.2.2 FDD LTE系统中的天线 195
6.2.3 TD-LTE系统中的天线 195
6.3 LTE多天线技术中的TM 196
6.3.1 什么是TM 197
6.3.2 常用的发射模式（TM） 198
6.3.3 TM发射模式的定量分析 199
6.3.4 发射模式（TM）的应用场景 201
6.3.5 发射模式（TM）的选择 202
6.4 LTE多天线技术的处理过程 203
6.4.1 业务数据的处理过程 203
6.4.2 两天线的处理过程 206
6.4.3 八天线的处理过程 209
6.4.4 极化复用vs空间复用 210
6.5 总结 211
附录A 术语表 214
附录B 缩略语 216
附录C 常用数学公式 222
附录D 子载波带宽 223
参考文献 227
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精彩摘录

2.2干扰下的移动通信2.1介绍的是理想情况下的无线通信，现实中的移动通信在无线电波传播的过程中，不可避免的会掺杂着噪声和干扰目录2.2.1噪声与干扰2.2.2移动信道特点2.2.3信道编码：优化传输性能2.2.4信道的容量2.2.1噪声与干扰1、噪声噪声来源于接收设备内部，由两部分组成：信道热噪声和器件热噪声。信道热噪声通常有高斯随机过程的统计来描述，热噪声功率叠加到有用信号上，称为AWGN信道。信道热噪声的功率Pt与接收带宽和温度有关，计算公式为：Nrs=K*T*B，K*T定义为热噪声密度，在290K（相当于16.85°C）时，取值-174dBm/Hz，B为信道带宽。如果信道带宽20MHz，则信道热噪声为-101dBm，均分到每个子载波为-134.8dBm。器件热噪声跟每个厂家的设备有关，一般主流厂家，基站的噪声系数可以做到3dB左右，终端的噪声系数可以做到7dB。2、干扰实际系统的干扰来源于：有用信号自身带来的干扰、系统内的其他设备和系统外工业产生的干扰。系统内的其他设备，在后面章节有详细介绍。系统外工业产生的干扰由无委来管理。有用信号自身带来的干扰由多普勒效应和多径干扰组成。多普勒效应与相对移动速率有关，一般情况下行频偏较小，可以不用考虑。但是如果遇到飞机、高速列车，采用地面站来覆盖，就需要考虑了。多径干扰是各种移动通信系统都面临的一个难题，多径干扰来源于多径效应，接收机除了接受直射波还有反射波，由于传播路径不一样，在时间上叠加，就会产生干扰。移动信道通常会遇到两种衰落：瑞利衰落和莱斯衰落，统称为快衰落，其衰落量与时间有关。面对多径效应的问题，各种移动通信系统的解决办法多种多样。GSM采用了均衡技术，WCDMA采用了Rake接收技术，LTE采用了CP技术。3、信号质量有用信号与干扰信号之间强度的差距反应了信号的质...

——引自章节：2.2干扰下的移动通信

2.2.3信道编码：优化传输性能为了抵抗移动信道的易衰减、干扰强、不稳定的特点，我们需要对数字信号进行编码，以控制差错。这里的编码有别于前面所讲的信源编码，信道的编码就是将信号改头换面。移动通信系统采用的信道编码有循环冗余校验、卷积、Turbo编码、交织和加扰。循环冗余校验用来检错，通常用CRC校验码。卷积和Turbo编码用来纠错，其中卷积编码有码率和约束长度两个关键指标，编码后的输出数据不仅与当前的输入数据有关，还与之前的输入数据有关。Turbo编码能做到接近理论极限的纠错性能，具有很强的抗差错能力，但是由于译码复杂且时延大，比较适合数据业务。交织用来对抗连续性的差错，交织后的数据顺序被打乱，即使发生连续性的错误也会被分割成一小段，落入纠错的范围。加扰用来减少连1或者0码，以保证定时恢复，实现同步。接收端用同样的码可以还原出原始数据。

——引自章节：2.2干扰下的移动通信