【资料名称】：(LTE新书之一)《LTE, The UMTS Long Term Evolut

【资料作者】：Stefania Sesia, etc

【资料日期】：2009

【资料语言】：英文

【资料格式】：PDF

【资料目录和简介】：

(LTE新书之一)《LTE, The UMTS Long Term Evolution: From Theory to Practice》

【资料名称】：LTE, The UMTS Long Term Evolution: From Theory to Practice (Wiley)
【作者】：Stefania Sesia, etc
【语言】：English
【页数】：626
【格式】：PDF
【发表时间】：April 13, 2009
【内容简介】：向大家推荐这本书，对协议开发熟悉的朋友可能有这样的体会：与IETF的RFC文档的叙述风格有所不同，3GPP协议的风格是：逐条说明各个逻辑结点、接口、消息和过程的细节，但是没有说明为什么要这样做，因此对于初次接触者来说，会显得很晦涩。而本书正是对这些协议后面的原理进行了较好的解释和说明，因此这本书对于刚接触LTE的学生或开发人员应该有不少帮助。总之，我非常喜欢这本书。
p.s:
1.之前由其他网友提供的《Evolved Packet System (EPS) The LTE and SAE Evolution of 3G UMTS》，我也感觉非常不错（虽然里面的语法错误比较多，毕竟是法国人写的:-)）；
2. 《3G EVOLUTION : HSPA AND LTE FOR MOBILE BROADBAND》（2nd Editiion）的LTE部分也写得很好；
3. 还是尽量看原版电子书吧，国内出的LTE的书真的很垃圾，全是对协议的罗列和翻译，bs这些所谓的“作者”。
【目录】：
1 Introduction and Background 1
Thomas Sälzer and Matthew Baker
1.1 TheContext for theLongTermEvolutionofUMTS . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.1 HistoricalContext . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.2 LTEintheMobileRadioLandscape . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.1.3 TheStandardizationProcess in3GPP . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2 RequirementsandTargets for theLongTermEvolution . . . . . . . . . . . . 7
1.2.1 SystemPerformanceRequirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.2.2 Deployment Cost and Interoperability . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3 Technologies for the Long Term Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3.1 Multicarrier Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3.2 Multiple Antenna Technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.3.3 Packet-SwitchedRadioInterface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.3.4 User Equipment Capabilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4 FromTheorytoPractice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Part I Network Architecture and Protocols 21
2 Network Architecture 23
Sudeep Palat and Philippe Godin
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.2 OverallArchitecturalOverview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.1 TheCoreNetwork . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.2 The Access Network . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2.3 RoamingArchitecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.4 Inter-Workingwith otherNetworks . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3 ProtocolArchitecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.1 UserPlane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3.2 ControlPlane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.4 Quality of Service and EPS Bearers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4.1 BearerEstablishmentProcedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.5 The E-UTRAN Network Interfaces: S1 Interface . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.5.1 ProtocolStructureOverS1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.5.2 Initiation Over S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.5.3 ContextManagementOverS1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.5.4 BearerManagementOverS1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.5.5 PagingOverS1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.5.6 Mobility Over S1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.5.7 LoadManagementOverS1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.6 The E-UTRAN Network Interfaces: X2 Interface . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.6.1 ProtocolStructureOverX2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.6.2 Initiation Over X2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.6.3 Mobility Over X2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.6.4 LoadandInterferenceManagementOverX2 . . . . . . . . . . . . . 48
2.6.5 UEHistorical InformationOverX2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3 Control Plane Protocols 51
Himke van der Velde
3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
3.2 Radio Resource Control (RRC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.2.2 SystemInformation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.2.3 ConnectionControlwithinLTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.2.4 Connected Mode Inter-RAT Mobility . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.2.5 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.2.6 Other RRC Signalling Aspects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.3 PLMNandCellSelection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.3.2 PLMNSelection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.3.3 Cell Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.3.4 CellReselection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.4 Paging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4 User Plane Protocols 79
Patrick Fischer, SeungJune Yi, SungDuck Chun and YoungDae Lee
4.1 Introduction to the User Plane Protocol Stack . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
4.2 PacketDataConvergenceProtocol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.2.1 FunctionsandArchitecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.2.2 HeaderCompression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.2.3 Security . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
4.2.4 Handover . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.2.5 DiscardofDataPackets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.2.6 PDCPPDUFormats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
4.3 RadioLinkControl (RLC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.3.1 RLC Entities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.3.2 RLCPDUFormats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.4 Medium Access Control (MAC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.4.1 MACArchitecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.4.2 MACFunctions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.5 Summaryof theUserPlaneProtocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
Part II Physical Layer for Downlink 111
5 Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) 113
Andrea Ancora, Issam Toufik, Andreas Bury and Dirk Slock
5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.1.1 HistoryofOFDMDevelopment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.2 OFDM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.2.1 OrthogonalMultiplexing Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.2.2 Peak-to-AveragePowerRatio andSensitivitytoNonlinearity . . . . . 121
5.2.3 Sensitivity to Carrier Frequency Offset and Time-Varying Channels . 123
5.2.4 TimingOffset andCyclicPrefixDimensioning . . . . . . . . . . . . 125
5.3 OFDMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.3.1 ParameterDimensioning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.3.2 PhysicalLayerParameters forLTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6 Introduction to Downlink Physical Layer Design 135
Matthew Baker
6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.2 TransmissionResourceStructure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
6.3 SignalStructure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
6.4 Introduction to Downlink Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
7 Synchronization and Cell Search 141
Fabrizio Tomatis and Stefania Sesia
7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
7.2 SynchronizationSequencesandCell SearchinLTE . . . . . . . . . . . . . . 141
7.2.1 Zadoff–ChuSequences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
7.2.2 Primary Synchronization Signal (PSS) Sequences . . . . . . . . . . . 147
7.2.3 Secondary Synchronization Signal (SSS) Sequences . . . . . . . . . 150
7.2.4 Cell SearchPerformance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
7.3 CoherentVersusNon-CoherentDetection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
7.3.1 CoherentDetection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
7.3.2 Non-CoherentDetection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
8 Reference Signals and Channel Estimation 159
Andrea Ancora and Stefania Sesia
8.1 Introduction to Channel Estimation and Reference Signals . . . . . . . . . . 159
8.2 DesignofReferenceSignals inLTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
8.2.1 Cell-SpecificReferenceSignals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
8.2.2 UE-SpecificReferenceSignals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
8.3 RS-Aided Channel Modelling and Estimation . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
8.3.1 Time-Frequency Domain Correlation: TheWSSUS Channel Model . 166
8.3.2 SpatialDomainCorrelation:TheKroneckerModel . . . . . . . . . . 168
8.4 FrequencyDomainChannelEstimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
8.4.1 ChannelEstimationbyInterpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170
8.4.2 GeneralApproachtoLinearChannelEstimation . . . . . . . . . . . 171
8.4.3 PerformanceComparison. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
8.5 Time-DomainChannelEstimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
8.5.1 Finite andInfiniteLengthMMSE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
8.5.2 NormalizedLeast-Mean-Square . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
8.6 SpatialDomainChannelEstimation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
8.7 AdvancedTechniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
9 Downlink Physical Data and Control Channels 181
Matthew Baker and Tim Moulsley
9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
9.2 DownlinkData-TransportingChannels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
9.2.1 PhysicalBroadcastChannel (PBCH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
9.2.2 PhysicalDownlinkSharedChannel (PDSCH) . . . . . . . . . . . . . 184
9.2.3 PhysicalMulticastChannel (PMCH) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
9.3 DownlinkControlChannels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
9.3.1 Requirements forControlChannelDesign . . . . . . . . . . . . . . . 189
9.3.2 ControlChannelStructureandContents . . . . . . . . . . . . . . . . 191
9.3.3 ControlChannelOperation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
9.3.4 SchedulingProcess fromaControlChannelViewpoint . . . . . . . . 205
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
10 Channel Coding and Link Adaptation 207
Brian Classon, Ajit Nimbalker, Stefania Sesia and Issam Toufik
10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
10.2 LinkAdaptationandFeedbackComputation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
10.2.1 CQIFeedbackinLTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
10.3 ChannelCoding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
10.3.1 TheoreticalAspects ofChannelCoding . . . . . . . . . . . . . . . . 214
10.3.2 ChannelCodingforDataChannels inLTE . . . . . . . . . . . . . . 225
10.3.3 CodingforControlChannels inLTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
10.4 ConcludingRemarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
11 Multiple Antenna Techniques 243
David Gesbert, Cornelius van Rensburg, Filippo Tosato and Florian Kaltenberger
11.1 Fundamentals of Multiple Antenna Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
11.1.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
11.1.2 MIMOSignalModel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
11.1.3 Single-UserMIMOTechniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
11.1.4 Multi-User Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
11.2 MIMOSchemes inLTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
11.2.1 PracticalConsiderations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
11.2.2 Single-UserSchemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
11.2.3 Multi-User Schemes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
11.2.4 Physical-LayerMIMOPerformance . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
11.3 ConcludingRemarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
12 Multi-User Scheduling and Interference Coordination 285
Issam Toufik and Raymond Knopp
12.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
12.2 GeneralConsiderations forResourceAllocationStrategies . . . . . . . . . . 286
12.3 SchedulingAlgorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
12.3.1 Ergodic Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
12.3.2 Delay-LimitedCapacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291
12.3.3 PerformanceofSchedulingStrategies . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
12.4 Considerations forResourceSchedulinginLTE . . . . . . . . . . . . . . . . 293
12.5 InterferenceCoordinationandFrequencyReuse . . . . . . . . . . . . . . . . 294
12.6 ConcludingRemarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
13 Radio Resource Management 301
Francesc Boixadera
13.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
13.2 Overview of UE Mobility Activities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
13.3 CellSearch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
13.3.1 LTECellSearch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
13.3.2 UMTSCellSearch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
13.3.3 GSMCellSearch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
13.4 MeasurementswhenCampedonLTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
13.4.1 LTEMeasurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
13.4.2 UMTSFDDMeasurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
13.4.3 UMTSTDDMeasurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
13.4.4 GSMMeasurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
13.4.5 CDMA2000 Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
13.5 LTE Mobility in RRC_IDLE – Neighbour Cell Monitoring and Cell Reselection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
13.5.1 Priority-BasedCellReselection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
13.5.2 Measurements in IdleMode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
13.6 LTE Mobility in RRC_CONNECTED – Handover . . . . . . . . . . . . . . 312
13.6.1 MonitoringGapPatternCharacteristics . . . . . . . . . . . . . . . . 313
13.6.2 MeasurementReporting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
13.6.3 Handover toLTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
13.6.4 Handover toUMTS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
13.6.5 Handover toGSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
13.7 ConcludingRemarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
14 Broadcast Operation 323
Olivier Hus and Matthew Baker
14.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
14.2 BroadcastModes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
14.2.1 Broadcast andMulticast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
14.2.2 UMTSRelease 6MBMSService andDeliverySystem . . . . . . . . 325
14.3 MBMSinLTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
14.3.1 SingleFrequencyNetworkforMBMS . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
14.3.2 MBMSDeployment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
14.3.3 MBMSArchitectureandProtocols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
14.4 UE Capabilities for MBMS Reception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338
14.4.1 Dual Receiver Capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
14.4.2 Support of Emergency Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
14.5 ComparisonofMobileBroadcastModes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
14.5.1 DeliverybyCellularNetworks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
14.5.2 DeliverybyBroadcastNetworks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
14.5.3 Services andApplications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
Part III Physical Layer for Uplink 343
15 Uplink Physical Layer Design 345
Robert Love and Vijay Nangia
15.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
15.2 SC-FDMAPrinciples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
15.2.1 SC-FDMATransmissionStructure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
15.2.2 Time-DomainSignalGeneration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
15.2.3 Frequency-DomainSignalGeneration(DFT-S-OFDM) . . . . . . . . 348
15.3 SC-FDMADesigninLTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
15.3.1 TransmitProcessingforLTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
15.3.2 SC-FDMAParameters forLTE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
15.3.3 d.c.Subcarrier inSC-FDMA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
15.3.4 PulseShaping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
15.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
16 Uplink Reference Signals 359
Robert Love and Vijay Nangia
16.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
16.2 RSSignalSequenceGeneration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
16.2.1 Base RS Sequences and Sequence Grouping . . . . . . . . . . . . . . 361
16.2.2 Orthogonal RS via Cyclic Time-Shifts of a Base Sequence . . . . . . 362
16.3 Sequence-Group Hopping and Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
16.3.1 Sequence-Group Hopping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
16.3.2 Sequence-GroupPlanning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
16.4 Cyclic Shift Hopping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
16.5 Demodulation Reference Signals (DM RS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
16.5.1 RSSymbolDuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
16.6 Uplink Sounding Reference Signals (SRS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
16.6.1 SRS Subframe Configuration and Position . . . . . . . . . . . . . . . 370
16.6.2 DurationandPeriodicityofSRSTransmissions . . . . . . . . . . . . 371
16.6.3 SRSSymbolStructure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
16.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
17 Uplink Physical Channel Structure 377
Robert Love and Vijay Nangia
17.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377
17.2 UplinkSharedDataChannelStructure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
17.2.1 Scheduling Supported in LTE SC-FDMA Uplink . . . . . . . . . . . 379
17.3 UplinkControlChannelDesign . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
17.3.1 PhysicalUplinkControlChannel (PUCCH)Structure . . . . . . . . . 382
17.3.2 Channel Quality Indicator Transmission on PUCCH (Format 2) . . . 386
17.3.3 Multiplexing of CQI and HARQ ACK/NACK from a UE on PUCCH 388
17.3.4 HARQ ACK/NACK Transmission on PUCCH (Format 1a/1b) . . . . 390
17.3.5 Multiplexing of CQI and HARQ ACK/NACK in the Same PUCCH RB(MixedPUCCHRB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
17.3.6 Scheduling Request (SR) Transmission on PUCCH (Format 1) . . . . 397
17.4 Multiplexing of Control Signalling and UL-SCH Data on PUSCH . . . . . . 398
17.5 Multiple-Antenna Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
17.5.1 Closed-LoopSwitchedAntennaDiversity . . . . . . . . . . . . . . . 400
17.5.2 Multi-User ‘Virtual’ MIMO or SDMA . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
17.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
18 Uplink Capacity and Coverage 405
Robert Love and Vijay Nangia
18.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
18.2 UplinkCapacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405
18.2.1 FactorsAffectingUplinkCapacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406
18.2.2 LTEUplinkCapacityEvaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413
18.3 LTE Uplink Coverage and Link Budget . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415
18.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
19 Random Access 421
Pierre Bertrand and Jing Jiang
19.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421
19.2 Random Access Usage and Requirements in LTE . . . . . . . . . . . . . . . 421
19.3 Random Access Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
19.3.1 Contention-Based Random Access Procedure . . . . . . . . . . . . . 423
19.3.2 Contention-Free Random Access Procedure . . . . . . . . . . . . . . 426
19.4 Physical Random Access Channel Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426
19.4.1 Multiplexing of PRACH with PUSCH and PUCCH . . . . . . . . . . 427
19.4.2 ThePRACHStructure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427
19.4.3 PreambleSequenceTheoryandDesign . . . . . . . . . . . . . . . . 434
19.5 PRACHImplementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447
19.5.1 UE Transmitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447
19.5.2 eNodeB PRACH Receiver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449
19.6 TimeDivisionDuplex(TDD)PRACH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454
19.6.1 PreambleFormat4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
19.7 ConcludingRemarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456
20 Uplink Transmission Procedures 459
Matthew Baker
20.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
20.2 UplinkTimingControl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
20.2.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
20.2.2 TimingAdvanceProcedure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460
20.3 PowerControl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463
20.3.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463
20.3.2 DetailedPowerControlBehaviour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
20.3.3 UEPowerHeadroomReporting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
20.3.4 SummaryofUplinkPowerControlStrategies . . . . . . . . . . . . . 471
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471

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