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全面详解LTE:MATLAB建模、仿真与实现

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标签: LTE

LTE

MATLAB

MATLAB

本书通过关键核心技术的理论概览、简明扼要地讨论LTE标准规范和用于仿真LTE标准所需的MATLAB算法这三个部分审视了LTE标准的物理层,并通过一系列的程序,展现了每一种LTE的核心技术,通过一步步综合这些核心技术,最终建立LTE物理层的系统模型并评价系统性能。通过这一循序渐进的过程,读者将会在仿真中深入理解LTE的技术构思和标准规范。本书适合通信、电子工程和计算机专业的学生、研究者和教授阅读、也可供通信系统的工程师、设计师和配置人员参考。

推荐序一

推荐序一(译文)

推荐序二

译者序

原书前言

专业词汇缩略语表

1导论1

1.1无线通信标准速览1

1.2数据速率的历史4

1.3IMT-Advanced要求4

1.43GPP和LTE标准化5

1.5LTE要求5

1.6理论策略6

1.7  LTE关键技术7

1.7.1OFDM7

1.7.2SC-FDM8

1.7.3MIMO8

1.7.4Turbo  信道编码8

1.7.5链路自适应9

1.8LTE  物理层建模9

1.9LTE(R8版和R9版)10

1.10LTE-Advanced  (R10版)11

1.11MATLAB和无线系统设计11

1.12本书组织结构11

参考文献12

2LTE物理层概览13

2.1空中接口13

2.2频带14

2.3单播和组播服务15

2.4带宽分配16

2.5时间帧17

2.6时-频分布18

2.7OFDM多载波传输20

2.7.1循环前缀20

2.7.2子载波间隔21

2.7.3资源块尺寸21

2.7.4频域调度22

2.7.5接收端典型操作22

2.8单载波频分复用23

2.9资源网格的内容23

2.10物理信道24

2.10.1下行链路物理信道25

2.10.2下行链路信道功能26

2.10.3上行链路物理信道29

2.10.4上行链路信道功能30

2.11物理信号30

2.11.1参考信号30

2.11.2同步信号32

2.12下行链路帧结构32

2.13上行链路帧结构33

2.14MIMO34

2.14.1接收分集34

2.14.2发射分集34

2.14.3空分复用36

2.14.4波束赋形37

2.14.5循环延迟分集38

2.15MIMO模式38

2.16物理层数据处理39

2.17下行链路数据处理39

2.18上行链路数据处理40

2.18.1SC-FDM41

2.18.2MU-MIMO42

2.19本章小结43

参考文献43

3MATLAB通信系统设计44

3.1系统开发流程44

3.2挑战和能力44

3.3关注点45

3.4目标45

3.5MATLAB的物理层模型46

3.6MATLAB46

3.7MATLAB工具箱47

3.8Simulink组件47

3.9建模与仿真48

3.9.1DSP系统工具箱48

3.9.2通信系统工具箱48

3.9.3并行计算工具箱49

3.9.4定点型设计器49

3.10原型建模与实现49

3.10.1MATLAB  代码生成器50

3.10.2硬件实现50

3.11系统对象介绍51

3.11.1通信系统工具箱的系统对象51

3.11.2系统对象的测试平台52

3.11.3系统对象函数54

3.11.4字符误码率仿真56

3.12MATLAB信道编码实例57

3.12.1纠错与检错57

3.12.2卷积码58

3.12.3硬判决Viterbi译码58

3.12.4软判决Viterbi译码60

3.12.5Turbo编码62

3.13本章小结64

参考文献65

4调制和编码66

4.1LTE调制方案66

4.1.1MATLAB实例68

4.1.2BER测量72

4.2比特级绕码74

4.2.1MATLAB实例75

4.2.2BER测量78

4.3信道编码79

4.4Turbo编码79

4.4.1Turbo  编码器80

4.4.2Turbo译码器81

4.4.3MATLAB实例81

4.4.4BER测量83

4.5早期终止机制87

4.5.1MATLAB实例87

4.5.2BER测量88

4.5.3计时测量91

4.6码率匹配91

4.6.1MATLAB实例92

4.6.2BER测量95

4.7码块分段97

4.7.1MATLAB实例97

4.8LTE传输信道处理99

4.8.1MATLAB实例99

4.8.2BER测量101

4.9本章小结103

参考文献103

5OFDM104

5.1信道建模104

5.1.1大尺度和小尺度衰落104

5.1.2多径衰落效应105

5.1.3多普勒效应105

5.1.4MATLAB实例105

5.2讨论范围110

5.3工作流程110

5.4OFDM和多径衰落110

5.5OFDM和信道响应估计111

5.6频域均衡112

5.7LTE资源网格112

5.8配置资源网格114

5.8.1CSR符号114

5.8.2DCI符号115

5.8.3BCH符号115

5.8.4同步符号116

5.8.5用户数据符号116

5.9参考信号生成118

5.10资源元素映射120

5.11OFDM信号生成124

5.12信道建模125

5.13OFDM接收端127

5.14资源元素反映射129

5.15信道估计131

5.16均衡器增益计算133

5.17信道可视化134

5.18下行链路传输模式1135

5.18.1SISO模型135

5.18.2SIMO模型142

5.19本章小结150

参考文献151

6MIMO152

6.1MIMO定义152

6.2MIMO的动机153

6.3MIMO的种类153

6.3.1接收端合并技术153

6.3.2发射分集154

6.3.3空分复用154

6.4MIMO的覆盖范围154

6.5MIMO信道154

6.5.1MATLAB实现155

6.5.2LTE特征信道模型157

6.5.3MATLAB实现159

6.5.4MIMO信道初始化160

6.5.5添加AWGN161

6.6MIMO的一般特征161

6.6.1MIMO资源网格结构162

6.6.2资源元素映射163

6.6.3资源元素反映射166

6.6.4基于CSR的信道估计170

6.6.5信道估计函数171

6.6.6信道估计扩展173

6.6.7理想信道估计177

6.6.8信道响应提取179

6.7MIMO的特殊特征180

6.7.1  发射分集180

6.7.2收发器启动函数188

6.7.3下行链路传输模式2197

6.7.4空分复用204

6.7.5空分复用中的MIMO操作207

6.7.6下行链路传输模式4215

6.7.7开环空分复用229

6.7.8下行链路传输模式3233

6.8本章小结240

参考文献241

第7章链路自适应242

7.1系统模型243

7.2LTE中的链路自适应244

7.2.1信道质量估计244

7.2.2预编码矩阵估计245

7.2.3秩估计245

7.3MATLAB实例245

7.3.1CQI估计245

7.3.2PMI估计248

7.3.3RI估计249

7.4子帧间的链路自适应252

7.4.1收发端模型结构253

7.4.2更新收发端参数结构体254

7.5自适应调制255

7.5.1无自适应255

7.5.2随机变更调制方案256

7.5.3基于CQI的自适应256

7.5.4收发端性能验证257

7.5.5结论259

7.6自适应调制与编码率260

7.6.1无自适应260

7.6.2随机变更调制方案261

7.6.3基于CQI的自适应261

7.6.4收发端性能验证262

7.6.5结论262

7.7自适应预编码264

7.7.1基于PMI的自适应266

7.7.2收发端性能验证267

7.7.3结论268

7.8自适应MIMO268

7.8.1基于RI的自适应270

7.8.2收发端性能验证271

7.8.3结论272

7.9下行链路控制信息272

7.9.1MCS272

7.9.2自适应率275

7.9.3DCI处理275

7.10本章小结279

参考文献280

8系统级建模281

8.1系统模型281

8.1.1发射端模型282

8.1.2发射端模型的MATLAB模型283

8.1.3信道模型285

8.1.4信道模型的MALTAB模型285

8.1.5接收端模型286

8.1.6接收端模型的MATLAB模型287

8.2用MATLAB构建的系统模型289

8.3定量评估291

8.3.1传输模式的影响291

8.3.2BER与SNR的函数关系293

8.3.3信道估计技术的影响295

8.3.4信道模型的影响295

8.3.5信道时延扩散与循环前缀的影响296

8.3.6MIMO接收器算法的影响297

8.4吞吐量分析298

8.5用Simulink进行系统建模299

8.5.1构建一个Simulink模型301

8.5.2Simulink集成MATLAB算法302

8.5.3参数初始化309

8.5.4运行仿真311

8.5.5引入参数对话框313

8.6定量评估321

8.6.1声音信号传输321

8.6.2主观声音质量测试322

8.7本章小结323

参考文献323

9仿真324

9.1提升MATLAB仿真速度324

9.2工作流程325

9.3实例研究:LTE  PDCCH处理326

9.4基准算法327

9.5MATLAB代码剖析329

9.6MATLAB代码优化331

9.6.1向量化331

9.6.2预分配337

9.6.3系统对象340

9.7使用加速功能351

9.7.1MATLAB—C代码生成352

9.7.2并行运算353

9.8使用Simulink模型355

9.8.1创建Simulink模型355

9.8.2验证数值等价性356

9.8.3Simulink基准模型357

9.8.4优化Simulink模型358

9.9GPU辅助运算366

9.9.1在MATLAB中启动GPU功能367

9.9.2GPU优化系统对象367

9.9.3使用单一GPU系统对象368

9.9.4GPU参与并行计算370

9.10实例研究:在GPU上进行Turbo编码374

9.10.1基于CPU处理基准算法374

9.10.2基于GPU处理Turbo译码器377

9.10.3基于GPU处理多个系统对象378

9.10.4多帧和大数据长度380

9.10.5使用单精度数据类型383

9.11本章小结385

10基于C/C++代码的原型构建387

10.1应用范围387

10.2  动机388

10.3  要求388

10.4  MATLAB代码的构思389

10.5  如何创建代码389

10.5.1实例研究:频域均衡389

10.5.2使用MATLAB命令390

10.5.3使用MATLAB代码转换器工程392

10.6转换的C代码的结构397

10.7  支持的MATLAB子集398

10.7.1代码转换准备398

10.7.2实例研究:插入导频信号399

10.8复数和本地C类型400

10.9  系统工具箱支持403

10.9.1实例研究:FFT和反FFT403

10.10  定点型数据支持408

10.10.1实例研究:FFT函数409

10.11可变长度数据支持412

10.11.1实例研究:自适应性调制412

10.11.2  定长代码转换413

10.11.3有界变长数据417

10.11.4  无界变长数据419

10.12集成外部C/C++代码421

10.12.1  算法421

10.12.2执行MATLAB测试平台423

10.12.3  生成C代码425

10.12.4接口函数C代码426

10.12.5主函数C代码429

10.12.6编译和连接430

10.12.7执行C测试平台432

10.13  本章小结433

参考文献433

11总结434

11.1  建模434

11.1.1  理论构思434

11.1.2标准规范435

11.1.3  MATLAB算法435

11.2  仿真436

11.2.1  仿真加速437

11.2.2  加速方法437

11.2.3实现437

11.3  未来工作的方向438

11.3.1  用户层面438

11.3.2  控制层面处理439

11.3.3  混合自动重传请求439

11.3.4  系统接入模型439

11.4结语440

译后记441

专业词汇缩略语表专业词汇缩略语表

½际信息工程先进技术译丛
全面详解
LTE:MATLAB
建模、仿真与实现
[ 美]
HOuman ZarrinkOub
武 冀 译
机 械 工 业 出 版 社
本书通过关键核心技术的理论概览、简明扼要地讨论 LTE 标准规范
和用于仿真 Lπ 标准所需的 MATLAB 算法这三个部分审视了
LTE 标准中
的物理层,并通过一
系列的程序,展现了
每一种
L田的核心技术,通过
一步步综合这些核心技术,最终建立 Lπ 物理层的系统模型并评价系统
性½
通过这一循序渐进的过程,读者将会在仿真中深入理解 LTE 的技
术构思和标准规范
本书适合通信、电子工程和计算机专业的学生
研究者和教授阅读,
也可供通信系统的工程师
设计师和配½人员参考
Copyright©
2014 John
Wiley
&
Sons,
Ltd.
All
Right Reserved.
This
translation
published under
license .
Authorized
translation 击。m
English
language
edtion,
entitled
<
Understanding
LTE
with
MATLAB
:
From mathematical modeling to
simulation
and
prototyping
> ,
IS-
BN
:
978
-
1
-
118 - 44341
-
5
,
by Houman
Zarrinkoub , Published
by
John
Wiley
&
Sons. No
p缸t
of this book
may be reproduced
in
any form without
the
written
permission of
the original
copyrights
holder.
本二目中文简½字版由机械工业出版社出版,未经出版者书面允许,本
书的任½部分不得以任½方式复制或抄袭
版权所有,翻印必究
北京市版权局著½权合同登记图
01
- 2014
-5108 号
图书在版编目
(
CIP )数据
全面详解 LTE: MATLAB 建模、仿真与实现/(美)扎林克伯(
Zarrink-
oub, H.
)著;武冀译.一北京:机械工业出版社, 2015
.
3
(½际信息工程先进技术译丛)
书名原文: Understanding
LTE
with MATLAB: from mathematical modeling
to
simulation and prototyping
ISBN
978-7-111-48919-l
I.
①全…
II.
①扎…②武…
皿.
①无线电通信,移动½·研究
N①
TN929. 5
中½版本图书馆 CIP 数据核字( 2014 )第 296417 号
机械工业出版社(北京市百万庄大街
22 号
邮政编码 100037)
策划编辑:林帧责任编辑:吕½
责任校对:张薇封面设计:马精明
责任印制:乔宇
北京机工印刷厂印刷(
三河市南杨庄½丰装订厂装订)
2015
4 月第 1 版第 l 次印刷
J
69mm
X
239mm •
28.
75
印张·
529 千字
。 001
-3
000 册
标准书号:
ISBN
978 平 111-48919-1
定价: 88.00 元
凡购本书,如有缺页、倒页
脱页,由本社发行部调换
电话服务
服务咨询热线:( 010)88361066
读者购书热线:( 010)68326294
½络服务
机工官½: www.
cmpbook. com
机工官博: weibo.
com/
cmp
1952
教育服务½: www.
cmpedu.
com
金书½: www.
(010)88379203
封面无防伪标均为盗版
golden-book.
com
推 荐 序 一
by many readerS WhO,by reading thiS bOOk,haVe maStered the theOry and cOncept Of
benefitS Of the bOOk that make thiS bOOk truly Stand Out.
LTE technOlOgy thrOugh hand - On SimulatiOn Of MATLAB prOgramS. There are 3 unique
The firSt unique benefit Of thiS bOOk iS the cOllectiOn Of MATLAB eXampleS and teSt
a gem amOng a large number Of bOOkS On LTE technOlOgy. ThiS iS an aSSeSSment Shared
ThiS bOOk, UnderStanding LTE With MATLAB”By Dr. HOuman ZarrinkOub,iS
apprOach,the bOOk buildS up cOmpOnentS Of the LTE phySical layer( PHY) prOgreS-
in the bOOk nOt Only SerVeS aS training material On LTE and LTE - AdVanced technOlO-
bencheS that cOme aS eSSential partS Of thiS bOOk. ThrOugh an intuitiVe and pedagOgic
SiVely frOm Simple tO mOre cOmpleX uSing MATLAB prOgramS. TheSe MATLAB prOgramS
thrOugh SimulatiOn Of MATLAB prOgramS. The MATLAB prOgramS cOVer SimulatiOn,
practical mOdeling and SimulatiOn Of the entire LTE SyStem. The up - tO - date MAT-
VerificatiOn and implementatiOn Of VariOuS cOmpOnentS Of the LTE SyStem,aS Well aS
The SecOnd unique benefit iS that the bOOk eXplainS the cOmpleX and hard-tO-un-
gy,but alSO empOWerS readerS tO Obtain a deeper underStanding Of the Subject matter
LAB SOurce cOde can be Obtained frOm the publiSher’ Web Site.
S
prOach. The bOOk StrikeS a Well-thOught balance in cOVering the theOretical backgrOund
algOrithmS and SimulatiOn teSt bencheS needed tO implement the deSign. The bOOk fOcu-
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LTE Standard and itS eVOlutiOn and targetS a diVerSe Set Of readerS frOm different back-
municatiOnS cOmpanieS,prOfeSSOrS and reSearcherS WhO are WOrking On innOVatiVe neW
全面详解
LTE:MATLAB
建模、仿真与实现
tem. FurthermOre,by including chapterS dedicated tO SimulatiOn,perfOrmance eValua-
cOmpOSed Of bOth academicianS and practitiOnerS.
gieS( Such aS OFDM and MIMO)in the cOnteXt Of the OVerall perfOrmance Of the SyS-
Standard,thiS bOOk diScuSSeS the mathematical fOrmulatiOn Of many enabling technOlO-
ideaS and deSignS. Unlike many titleS that treat Only the mathematical fOundatiOn Of the
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