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。

　　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。

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