全面詳解LTE:MATLAB建模、仿真與實現

《全面詳解LTE:MATLAB建模、仿真與實現》是2015年機械工業出版社出版的圖書，作者是Houman Zarrinkoub。

基本介紹

• 書名：全面詳解LTE：MATLAB建模、仿真與實現
• 作者：（美）Houman Zarrinkoub
• 譯者：武翼
• ISBN：978-7-111-48919-1
• 頁數：442
• 定價：88.00
• 出版社：機械工業出版社
• 出版時間：2015-04
• 裝幀：平裝
• 開本：16
• 叢書名：國際信息工程先進技術譯叢

內容簡介

本書通過關鍵核心技術的理論概覽、簡明扼要地討論LTE標準規範和用於仿真LTE標準所需的MATLAB算法這三個部分審視了LTE標準的物理層，並通過一系列的程式，展現了每一種LTE的核心技術，通過一步步綜合這些核心技術，最終建立LTE物理層的系統模型並評價系統性能。通過這一循序漸進的過程，讀者將會在仿真中深入理解LTE的技術構思和標準規範。本書適合通信、電子工程和計算機專業的學生、研究者和教授閱讀、也可供通信系統的工程師、再檔仔趨設計師和配置人員參考全催。

目錄

推薦序一

推薦序一（譯文）

推薦序二

譯者序

原書前言

專業辭彙縮略語表

1導論1

1.1無線通信標準速覽1

1.2數據速率的歷史4

1.3IMT-Advanced要求4

1.43GPP和LTE標準化5

1.5LTE要求5

1.6理論策略6

1.7 LTE關鍵技術7

1.7.1OFDM7

1.7.2SC-FDM8

1.7.3MIMO8

1.7.4Turbo 信道編碼8

1.7.5鏈路自適應9

1.8LTE 物理層建模9

1.9LTE（R8版和R9版）10

1.10LTE-Advanced （R10版）11

1.11MATLAB和無線系統設計11

1.12本書組織結構11

參考文獻12

2LTE物理戒判籃層概覽13

2.1空中接口13

2.2頻帶14

2.3單播和組播服務15

2.4頻寬分配16

2.5時間幀17

2.6時-頻分布18

2.7OFDM多載波傳輸20

2.7.1循環前綴20

2.7.2子載波間隔21

2.7.3資源塊尺寸21

2.7.4頻域調度22

2.7.5接收端典型操作22

2.8單載波頻分復用23

2.9資源格線的內容23

2.10物理信道24

2.10.1下行鏈路物理信道25

2.10.2下行鏈路信道功能26

2.10.3上行騙章和鏈路物理信道29

2.10.4上行鏈路信道功能30

2.11物理信號30

2.11.1參考信號30

2.11.2同步信號32

2.12下行鏈路幀結構32

2.13上行鏈路幀結構33

2.14MIMO34

2.14.1接收分集34

2.14.2發射分集34

2.14.3空分復用36

2.14.4波束賦形37

2.14.5循環延遲分集38

2.15MIMO模式38

2.16物理層乃巴背數據處理39

2.17下行鏈路數據處理39

2.18上行鏈路數據處理40

2.18.1SC-FDM41

2.18.2MU-MIMO42

2.19本章小結43

參考文獻43

3MATLAB通信系統設計44

3.1系統開發流程44

3.2挑戰和能力44

3.3關注點45

3.4目標45

3.5MATLAB的物理層模型46

3.6MATLAB46

3.7MATLAB工具箱47

3.8Simulink組件47

3.9建模與仿真48

3.9.1DSP系統工具箱48

3.9.2通信系統工具箱48

3.9.3並行計算工具箱49

3.9.4定點型設計器49

3.10原型建模與實現49

3.10.1MATLAB 代碼生成器50

3.10.2硬體實現50

3.11系統對象介紹51

3.11.1通信系統工具箱的系統對象51

3.11.2系統對象的測試平台52

3.11.3系統對象函式54

3.11.4字元誤碼率仿真56

3.12MATLAB信道編碼實例57

3.12.1糾錯與檢錯57

3.12.2卷積碼58

3.12.3硬判決Viterbi解碼58

3.12.4軟判決Viterbi解碼多地臭60

3.12.5Turbo編碼62

3.13本章小結64

參催備才槓考文獻65

4調製和編碼66

4.1LTE調製方案66

4.1.1MATLAB實例68

4.1.2BER測量72

4.2比特級繞碼74

4.2.1MATLAB實例75

4.2.2BER測量78

4.3信道編碼79

4.4Turbo編碼79

4.4.1Turbo 編碼器80

4.4.2Turbo解碼器81

4.4.3MATLAB實例81

4.4.4BER測量83

4.5早期終止機制87

4.5.1MATLAB實例87

4.5.2BER測量88

4.5.3計時測量91

4.6碼率匹配91

4.6.1MATLAB實例92

4.6.2BER測量95

4.7碼塊分段97

4.7.1MATLAB實例97

4.8LTE傳輸信道處理99

4.8.1MATLAB實例99

4.8.2BER測量101

4.9本章小結103

參考文獻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多徑衰落效應105

5.1.3都卜勒效應105

5.1.4MATLAB實例105

5.2討論範圍110

5.3工作流程110

5.4OFDM和多徑衰落110

5.5OFDM和信道回響估計111

5.6頻域均衡112

5.7LTE資源格線112

5.8配置資源格線114

5.8.1CSR符號114

5.8.2DCI符號115

5.8.3BCH符號115

5.8.4同步符號116

5.8.5用戶數據符號116

5.9參考信號生成118

5.10資源元素映射120

5.11OFDM信號生成124

5.12信道建模125

5.13OFDM接收端127

5.14資源元素反映射129

5.15信道估計131

5.16均衡器增益計算133

5.17信道可視化134

5.18下行鏈路傳輸模式1135

5.18.1SISO模型135

5.18.2SIMO模型142

5.19本章小結150

參考文獻151

6MIMO152

6.1MIMO定義152

6.2MIMO的動機153

6.3MIMO的種類153

6.3.1接收端合併技術153

6.3.2發射分集154

6.3.3空分復用154

6.4MIMO的覆蓋範圍154

6.5MIMO信道154

6.5.1MATLAB實現155

6.5.2LTE特徵信道模型157

6.5.3MATLAB實現159

6.5.4MIMO信道初始化160

6.5.5添加AWGN161

6.6MIMO的一般特徵161

6.6.1MIMO資源格線結構162

6.6.2資源元素映射163

6.6.3資源元素反映射166

6.6.4基於CSR的信道估計170

6.6.5信道估計函式171

6.6.6信道估計擴展173

6.6.7理想信道估計177

6.6.8信道回響提取179

6.7MIMO的特殊特徵180

6.7.1 發射分集180

6.7.2收發器啟動函式188

6.7.3下行鏈路傳輸模式2197

6.7.4空分復用204

6.7.5空分復用中的MIMO操作207

6.7.6下行鏈路傳輸模式4215

6.7.7開環空分復用229

6.7.8下行鏈路傳輸模式3233

6.8本章小結240

參考文獻241

第7章鏈路自適應242

7.1系統模型243

7.2LTE中的鏈路自適應244

7.2.1信道質量估計244

7.2.2預編碼矩陣估計245

7.2.3秩估計245

7.3MATLAB實例245

7.3.1CQI估計245

7.3.2PMI估計248

7.3.3RI估計249

7.4子幀間的鏈路自適應252

7.4.1收發端模型結構253

7.4.2更新收發端參數結構體254

7.5自適應調製255

7.5.1無自適應255

7.5.2隨機變更調製方案256

7.5.3基於CQI的自適應256

7.5.4收發端性能驗證257

7.5.5結論259

7.6自適應調製與編碼率260

7.6.1無自適應260

7.6.2隨機變更調製方案261

7.6.3基於CQI的自適應261

7.6.4收發端性能驗證262

7.6.5結論262

7.7自適應預編碼264

7.7.1基於PMI的自適應266

7.7.2收發端性能驗證267

7.7.3結論268

7.8自適應MIMO268

7.8.1基於RI的自適應270

7.8.2收發端性能驗證271

7.8.3結論272

7.9下行鏈路控制信息272

7.9.1MCS272

7.9.2自適應率275

7.9.3DCI處理275

7.10本章小結279

參考文獻280

8系統級建模281

8.1系統模型281

8.1.1發射端模型282

8.1.2發射端模型的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構建的系統模型289

8.3定量評估291

8.3.1傳輸模式的影響291

8.3.2BER與SNR的函式關係293

8.3.3信道估計技術的影響295

8.3.4信道模型的影響295

8.3.5信道時延擴散與循環前綴的影響296

8.3.6MIMO接收器算法的影響297

8.4吞吐量分析298

8.5用Simulink進行系統建模299

8.5.1構建一個Simulink模型301

8.5.2Simulink集成MATLAB算法302

8.5.3參數初始化309

8.5.4運行仿真311

8.5.5引入參數對話框313

8.6定量評估321

8.6.1聲音信號傳輸321

8.6.2主觀聲音質量測試322

8.7本章小結323

參考文獻323

9仿真324

9.1提升MATLAB仿真速度324

9.2工作流程325

9.3實例研究：LTE PDCCH處理326

9.4基準算法327

9.5MATLAB代碼剖析329

9.6MATLAB代碼最佳化331

9.6.1向量化331

9.6.2預分配337

9.6.3系統對象340

9.7使用加速功能351

9.7.1MATLAB—C代碼生成352

9.7.2並行運算353

9.8使用Simulink模型355

9.8.1創建Simulink模型355

9.8.2驗證數值等價性356

9.8.3Simulink基準模型357

9.8.4最佳化Simulink模型358

9.9GPU輔助運算366

9.9.1在MATLAB中啟動GPU功能367

9.9.2GPU最佳化系統對象367

9.9.3使用單一GPU系統對象368

9.9.4GPU參與並行計算370

9.10實例研究：在GPU上進行Turbo編碼374

9.10.1基於CPU處理基準算法374

9.10.2基於GPU處理Turbo解碼器377

9.10.3基於GPU處理多個系統對象378

9.10.4多幀和大數據長度380

9.10.5使用單精度數據類型383

9.11本章小結385

10基於C/C++代碼的原型構建387

10.1套用範圍387

10.2 動機388

10.3 要求388

10.4 MATLAB代碼的構思389

10.5 如何創建代碼389

10.5.1實例研究：頻域均衡389

10.5.2使用MATLAB命令390

10.5.3使用MATLAB代碼轉換器工程392

10.6轉換的C代碼的結構397

10.7 支持的MATLAB子集398

10.7.1代碼轉換準備398

10.7.2實例研究：插入導頻信號399

10.8複數和本地C類型400

10.9 系統工具箱支持403

10.9.1實例研究：FFT和反FFT403

10.10 定點型數據支持408

10.10.1實例研究：FFT函式409

10.11可變長度數據支持412

10.11.1實例研究：自適應性調製412

10.11.2 定長代碼轉換413

10.11.3有界變長數據417

10.11.4 無界變長數據419

10.12集成外部C/C++代碼421

10.12.1 算法421

10.12.2執行MATLAB測試平台423

10.12.3 生成C代碼425

10.12.4接口函式C代碼426

10.12.5主函式C代碼429

10.12.6編譯和連線430

10.12.7執行C測試平台432

10.13 本章小結433

參考文獻433

11總結434

11.1 建模434

11.1.1 理論構思434

11.1.2標準規範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實現437

11.3 未來工作的方向438

11.3.1 用戶層面438

11.3.2 控制層面處理439

11.3.3 混合自動重傳請求439

11.3.4 系統接入模型439

11.4結語440

譯後記441

專業辭彙縮略語表專業辭彙縮略語表

2.18上行鏈路數據處理40

2.18.1SC-FDM41

2.18.2MU-MIMO42

2.19本章小結43

參考文獻43

3MATLAB通信系統設計44

3.1系統開發流程44

3.2挑戰和能力44

3.3關注點45

3.4目標45

3.5MATLAB的物理層模型46

3.6MATLAB46

3.7MATLAB工具箱47

3.8Simulink組件47

3.9建模與仿真48

3.9.1DSP系統工具箱48

3.9.2通信系統工具箱48

3.9.3並行計算工具箱49

3.9.4定點型設計器49

3.10原型建模與實現49

3.10.1MATLAB 代碼生成器50

3.10.2硬體實現50

3.11系統對象介紹51

3.11.1通信系統工具箱的系統對象51

3.11.2系統對象的測試平台52

3.11.3系統對象函式54

3.11.4字元誤碼率仿真56

3.12MATLAB信道編碼實例57

3.12.1糾錯與檢錯57

3.12.2卷積碼58

3.12.3硬判決Viterbi解碼58

3.12.4軟判決Viterbi解碼60

3.12.5Turbo編碼62

3.13本章小結64

參考文獻65

4調製和編碼66

4.1LTE調製方案66

4.1.1MATLAB實例68

4.1.2BER測量72

4.2比特級繞碼74

4.2.1MATLAB實例75

4.2.2BER測量78

4.3信道編碼79

4.4Turbo編碼79

4.4.1Turbo 編碼器80

4.4.2Turbo解碼器81

4.4.3MATLAB實例81

4.4.4BER測量83

4.5早期終止機制87

4.5.1MATLAB實例87

4.5.2BER測量88

4.5.3計時測量91

4.6碼率匹配91

4.6.1MATLAB實例92

4.6.2BER測量95

4.7碼塊分段97

4.7.1MATLAB實例97

4.8LTE傳輸信道處理99

4.8.1MATLAB實例99

4.8.2BER測量101

4.9本章小結103

參考文獻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多徑衰落效應105

5.1.3都卜勒效應105

5.1.4MATLAB實例105

5.2討論範圍110

5.3工作流程110

5.4OFDM和多徑衰落110

5.5OFDM和信道回響估計111

5.6頻域均衡112

5.7LTE資源格線112

5.8配置資源格線114

5.8.1CSR符號114

5.8.2DCI符號115

5.8.3BCH符號115

5.8.4同步符號116

5.8.5用戶數據符號116

5.9參考信號生成118

5.10資源元素映射120

5.11OFDM信號生成124

5.12信道建模125

5.13OFDM接收端127

5.14資源元素反映射129

5.15信道估計131

5.16均衡器增益計算133

5.17信道可視化134

5.18下行鏈路傳輸模式1135

5.18.1SISO模型135

5.18.2SIMO模型142

5.19本章小結150

參考文獻151

6MIMO152

6.1MIMO定義152

6.2MIMO的動機153

6.3MIMO的種類153

6.3.1接收端合併技術153

6.3.2發射分集154

6.3.3空分復用154

6.4MIMO的覆蓋範圍154

6.5MIMO信道154

6.5.1MATLAB實現155

6.5.2LTE特徵信道模型157

6.5.3MATLAB實現159

6.5.4MIMO信道初始化160

6.5.5添加AWGN161

6.6MIMO的一般特徵161

6.6.1MIMO資源格線結構162

6.6.2資源元素映射163

6.6.3資源元素反映射166

6.6.4基於CSR的信道估計170

6.6.5信道估計函式171

6.6.6信道估計擴展173

6.6.7理想信道估計177

6.6.8信道回響提取179

6.7MIMO的特殊特徵180

6.7.1 發射分集180

6.7.2收發器啟動函式188

6.7.3下行鏈路傳輸模式2197

6.7.4空分復用204

6.7.5空分復用中的MIMO操作207

6.7.6下行鏈路傳輸模式4215

6.7.7開環空分復用229

6.7.8下行鏈路傳輸模式3233

6.8本章小結240

參考文獻241

第7章鏈路自適應242

7.1系統模型243

7.2LTE中的鏈路自適應244

7.2.1信道質量估計244

7.2.2預編碼矩陣估計245

7.2.3秩估計245

7.3MATLAB實例245

7.3.1CQI估計245

7.3.2PMI估計248

7.3.3RI估計249

7.4子幀間的鏈路自適應252

7.4.1收發端模型結構253

7.4.2更新收發端參數結構體254

7.5自適應調製255

7.5.1無自適應255

7.5.2隨機變更調製方案256

7.5.3基於CQI的自適應256

7.5.4收發端性能驗證257

7.5.5結論259

7.6自適應調製與編碼率260

7.6.1無自適應260

7.6.2隨機變更調製方案261

7.6.3基於CQI的自適應261

7.6.4收發端性能驗證262

7.6.5結論262

7.7自適應預編碼264

7.7.1基於PMI的自適應266

7.7.2收發端性能驗證267

7.7.3結論268

7.8自適應MIMO268

7.8.1基於RI的自適應270

7.8.2收發端性能驗證271

7.8.3結論272

7.9下行鏈路控制信息272

7.9.1MCS272

7.9.2自適應率275

7.9.3DCI處理275

7.10本章小結279

參考文獻280

8系統級建模281

8.1系統模型281

8.1.1發射端模型282

8.1.2發射端模型的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構建的系統模型289

8.3定量評估291

8.3.1傳輸模式的影響291

8.3.2BER與SNR的函式關係293

8.3.3信道估計技術的影響295

8.3.4信道模型的影響295

8.3.5信道時延擴散與循環前綴的影響296

8.3.6MIMO接收器算法的影響297

8.4吞吐量分析298

8.5用Simulink進行系統建模299

8.5.1構建一個Simulink模型301

8.5.2Simulink集成MATLAB算法302

8.5.3參數初始化309

8.5.4運行仿真311

8.5.5引入參數對話框313

8.6定量評估321

8.6.1聲音信號傳輸321

8.6.2主觀聲音質量測試322

8.7本章小結323

參考文獻323

9仿真324

9.1提升MATLAB仿真速度324

9.2工作流程325

9.3實例研究：LTE PDCCH處理326

9.4基準算法327

9.5MATLAB代碼剖析329

9.6MATLAB代碼最佳化331

9.6.1向量化331

9.6.2預分配337

9.6.3系統對象340

9.7使用加速功能351

9.7.1MATLAB—C代碼生成352

9.7.2並行運算353

9.8使用Simulink模型355

9.8.1創建Simulink模型355

9.8.2驗證數值等價性356

9.8.3Simulink基準模型357

9.8.4最佳化Simulink模型358

9.9GPU輔助運算366

9.9.1在MATLAB中啟動GPU功能367

9.9.2GPU最佳化系統對象367

9.9.3使用單一GPU系統對象368

9.9.4GPU參與並行計算370

9.10實例研究：在GPU上進行Turbo編碼374

9.10.1基於CPU處理基準算法374

9.10.2基於GPU處理Turbo解碼器377

9.10.3基於GPU處理多個系統對象378

9.10.4多幀和大數據長度380

9.10.5使用單精度數據類型383

9.11本章小結385

10基於C/C++代碼的原型構建387

10.1套用範圍387

10.2 動機388

10.3 要求388

10.4 MATLAB代碼的構思389

10.5 如何創建代碼389

10.5.1實例研究：頻域均衡389

10.5.2使用MATLAB命令390

10.5.3使用MATLAB代碼轉換器工程392

10.6轉換的C代碼的結構397

10.7 支持的MATLAB子集398

10.7.1代碼轉換準備398

10.7.2實例研究：插入導頻信號399

10.8複數和本地C類型400

10.9 系統工具箱支持403

10.9.1實例研究：FFT和反FFT403

10.10 定點型數據支持408

10.10.1實例研究：FFT函式409

10.11可變長度數據支持412

10.11.1實例研究：自適應性調製412

10.11.2 定長代碼轉換413

10.11.3有界變長數據417

10.11.4 無界變長數據419

10.12集成外部C/C++代碼421

10.12.1 算法421

10.12.2執行MATLAB測試平台423

10.12.3 生成C代碼425

10.12.4接口函式C代碼426

10.12.5主函式C代碼429

10.12.6編譯和連線430

10.12.7執行C測試平台432

10.13 本章小結433

參考文獻433

11總結434

11.1 建模434

11.1.1 理論構思434

11.1.2標準規範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實現437

11.3 未來工作的方向438

11.3.1 用戶層面438

11.3.2 控制層面處理439

11.3.3 混合自動重傳請求439

11.3.4 系統接入模型439

11.4結語440

譯後記441

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