目錄

譯者序
前言
致謝

第1章 5G概述
11.1 移動通信的演進從1G到5G1
1.2 3GPP和移動通信的標準化2
1.3 下一代無線接入技術(shù)5G/NR3
1.3.1 5G應用場景3
1.3.2 LTE向5G演進3
1.3.3 NR新的5G無線接入技術(shù)4
1.3.4 5GCN新的5G核心網(wǎng)4

第2章5G標準化52.1標準化和監(jiān)管概述5
2.2 ITU-R從3G到6G的活動6
2.2.1 ITU-R的角色6
2.2.2 IMT-2000和IMT-Advanced7
2.2.3 ITU-R WP5D中的5G和IMT-20208
2.2.4 IMT-2030和面向6G的ITU-R工作9
2.3 5G和IMT-202010
2.3.1 IMT-2020的使用場景10
2.3.2 IMT-2020的能力集11
2.3.3 IMT-2020的性能要求14
2.3.4 IMT-2020的候選技術(shù)和評估16
2.4 3GPP標準化17
2.4.1 3GPP流程17
2.4.2 作為IMT-2020候選技術(shù)的3GPP 5G規(guī)范19

第3章 5G頻譜2
13.1 移動系統(tǒng)的頻譜21
3.1.1 ITU-R為IMT系統(tǒng)定義的頻譜21
3.1.2 5G的全球頻譜狀況24
3.2 NR的頻段25

第4章 LTE概述31
4.1 LTE Release 8基本的無線接入31
4.2 LTE演進33
4.3 頻譜靈活性35
4.3.1 載波聚合35
4.3.2 授權(quán)輔助接入36
4.4 多天線增強37
4.4.1 增強的多天線傳輸37
4.4.2 多點協(xié)作和傳輸37
4.4.3 增強的控制信道結(jié)構(gòu)38
4.5 高密度、微蜂窩和異構(gòu)部署38
4.5.1 中繼39
4.5.2 異構(gòu)部署39
4.5.3 微蜂窩開關39
4.5.4 雙連接40
4.5.5 動態(tài)TDD40
4.5.6 WLAN互通40
4.6 終端增強41
4.7 新場景41
4.7.1 機器類型通信41
4.7.2 降低時延42
4.7.3 終端到終端通信42
4.7.4 V2V和V2X43
4.7.5 飛行器43
4.7.6 多播/廣播44

第5章 NR概述455.1Release 15中的NR基礎知識46
5.1.1 高頻段操作和頻譜靈活性46
5.1.2 極簡設計47
5.1.3 向前兼容47
5.1.4 傳輸方案、部分帶寬和幀結(jié)構(gòu)48
5.1.5 雙工方式50
5.1.6 低時延支持51
5.1.7 調(diào)度和數(shù)據(jù)傳輸51
5.1.8 控制信道52
5.1.9 以波束為中心的設計和多天線傳輸52
5.1.10 初始接入54
5.1.11 互通和與LTE共存54
5.2 NR演進和5G-Advanced55
5.2.1 多天線增強56
5.2.2 載波聚合和雙連接增強57
5.2.3 移動性增強58
5.2.4 終端節(jié)能增強59
5.2.5 交叉鏈路干擾緩解和遠程干擾管理59
5.2.6 接入回傳一體化/網(wǎng)絡控制中繼器60
5.2.7 NR與非授權(quán)頻譜61
5.2.8 擴展到52.5GHz以上61
5.2.9 智能交通系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)和直通鏈路62
5.2.10 機器類型通信和物聯(lián)網(wǎng)62
5.2.11 定位64
5.2.12 非地面網(wǎng)絡65
5.2.13 廣播和多播65
5.2.14 覆蓋增強66
5.2.15 小于5MHz帶寬的NR66
5.2.16 擴展現(xiàn)實66
5.2.17 無人飛行器和無人機67
5.2.18 雙工靈活性67
5.2.19 網(wǎng)絡能效增強67
5.2.20 人工智能和機器學習68

第6章 無線接口架構(gòu)69
6.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)69
6.1.1 5G核心網(wǎng)69
6.1.2 無線接入網(wǎng)71
6.2 無線協(xié)議架構(gòu)73
6.2.1 服務數(shù)據(jù)適配協(xié)議SDAP76
6.2.2 分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議PDCP76
6.2.3 無線鏈路控制77
6.2.4 媒體接入控制78
6.2.5 物理層84
6.3 調(diào)度86
6.4 服務質(zhì)量88
6.5 無線資源控制89
6.5.1 RRC狀態(tài)機91
6.5.2 無線鏈路監(jiān)測92
6.6 移動性92
6.6.1 網(wǎng)絡控制的移動性93
6.6.2 條件切換96
6.6.3 雙激活協(xié)議棧97
6.6.4 L1/L2觸發(fā)的移動性97
6.6.5 空閑態(tài)移動性小區(qū)重選98
6.6.6 終端跟蹤98
6.6.7 尋呼99

第7章 總體傳輸結(jié)構(gòu)101
7.1 傳輸機制101
7.2 時域結(jié)構(gòu)103
7.3 頻域結(jié)構(gòu)105
7.4 部分帶寬108
7.5 NR載波頻域位置110
7.6 載波聚合111
7.7 補充上行113
7.7.1 與載波聚合的關系114
7.7.2 上行控制信令115
7.8 雙工方式115
7.8.1 時分雙工116
7.8.2 頻分雙工118
7.8.3 時隙格式和時隙格式指示118
7.9 天線端口121
7.10 準共址123

第8章 信道測量125
8.1 信道狀態(tài)信息參考信號：CSI-RS125
8.1.1 CSI-RS的基本結(jié)構(gòu)125
8.1.2 CSI-RS配置的頻域結(jié)構(gòu)128
8.1.3 CSI-RS配置的時域特性128
8.1.4 CSI-IM干擾測量129
8.1.5 零功率CSI-RS129
8.1.6 CSI-RS資源集130
8.1.7 跟蹤參考信號130
8.1.8 物理天線映射131
8.2 終端測量和上報132
8.2.1 上報數(shù)量132
8.2.2 測量資源132
8.2.3 上報類型133
8.3 探測參考信號：SRS134
8.3.1 SRS序列和Zadoff-Chu序列135
8.3.2 多端口SRS136
8.3.3 SRS跳頻136
8.3.4 SRS時域結(jié)構(gòu)137
8.3.5 SRS資源集137
8.3.6 物理天線映射137

第9章 傳輸信道處理139
9.1 概述139
9.2 信道編碼140
9.2.1 為每個傳輸塊添加CRC140
9.2.2 碼塊分段140
9.2.3 NR信道編碼141
9.3 速率匹配和物理層HARQ功能142
9.4 加擾144
9.5 調(diào)制144
9.6 層映射144
9.7 上行DFT預編碼144
9.8 多天線預編碼145
9.8.1 下行預編碼145
9.8.2 上行預編碼146
9.9 資源塊映射147
9.10 下行預留資源149
9.11 參考信號151
9.11.1 基于OFDM的上下行傳輸所使用的DM-RS152
9.11.2 基于DFT預編碼的OFDM上行傳輸所使用的DM-RS156
9.11.3 相位跟蹤參考信號157

第10章 物理層控制信令158
10.1 下行158
10.1.1 物理下行控制信道159
10.1.2 控制資源集161
10.1.3 盲解碼和搜索空間166
10.1.4 下行調(diào)度分配：DCI格式1_0、1_1、1_2和1_3171
10.1.5 上行調(diào)度授權(quán)：DCI格式0_0、0_1、0_2和0_3175
10.1.6 時隙格式指示：DCI格式2_0179
10.1.7 搶占指示：DCI格式2_1179
10.1.8 上行功率控制命令：DCI格式2_2179
10.1.9 SRS控制命令：DCI格式2_3179
10.1.10 上行取消指示：DCI格式2_4179
10.1.11 軟資源指示：DCI格式2_5180
10.1.12 DRX激活：DCI格式2_6180
10.1.13 尋呼提前指示和動態(tài)TRS控制：DCI格式2_7180
10.1.14 Sidelink調(diào)度：DCI格式3_0和3_1180
10.1.15 多播/廣播調(diào)度：DCI格式4_0、4_1和4_2180
10.1.16 網(wǎng)絡控制中繼器的波束指示：DCI格式5_0180
10.1.17 指示頻域資源的信令180
10.1.18 指示時域資源的信令183
10.1.19 指示傳輸塊大小的信令18510.2上行186
10.2.1 PUCCH的基本結(jié)構(gòu)187
10.2.2 PUCCH格式0188
10.2.3 PUCCH格式1190
10.2.4 PUCCH格式2191
10.2.5 PUCCH格式3192
10.2.6 PUCCH格式4193
10.2.7 PUCCH傳輸使用的資源和參數(shù)194
10.2.8 通過PUSCH傳輸?shù)纳闲锌刂菩帕?95

第11章 多天線傳輸197
11.1 簡介197
11.2 NR下行多天線預編碼200
11.2.1 類型Ⅰ CSI202
11.2.2 類型 Ⅱ CSI （Release 15部分）203
11.2.3 Release 16增強的類型Ⅱ CSI204
11.2.4 端口選擇206
11.3 上行多天線預編碼207
11.3.1 基于碼本的傳輸207
11.3.2 基于非碼本的預編碼209

第12章 波束管理212
12.1 初始波束建立213
12.2 波束調(diào)整213
12.2.1 下行發(fā)送端波束調(diào)整213
12.2.2 下行接收端波束調(diào)整214
12.2.3 上行波束調(diào)整215
12.3 波束指示和TCI215
12.3.1 Release 15/16關于TCI狀態(tài)的定義215
12.3.2 Release 17統(tǒng)一TCI框架216
12.4 波束恢復218
12.4.1 波束失敗檢測219
12.4.2 新備選波束的認定219
12.4.3 終端恢復請求和網(wǎng)絡響應219
12.5 多收發(fā)節(jié)點傳輸220
12.5.1 非相干聯(lián)合傳輸221
12.5.2 用于URLLC的下行Multi-TRP222
12.5.3 用于URLLC的上行Multi-TRP225

第13章 重傳協(xié)議226
13.1 帶軟合并的HARQ227
13.1.1 軟合并230
13.1.2 下行HARQ231
13.1.3 上行HARQ232
13.1.4 上行確認的定時232
13.1.5 HARQ確認的復用233
13.2 RLC236
13.2.1 序列編號和分段236
13.2.2 確認模式和RLC重傳239
13.3 PDCP243

第14章 調(diào)度245
14.1 動態(tài)下行調(diào)度245
14.1.1 載波聚合246
14.1.2 下行搶占處理247
14.2 動態(tài)上行調(diào)度248
14.2.1 上行優(yōu)先級處理和邏輯信道復用250
14.2.2 調(diào)度請求253
14.2.3 緩存狀態(tài)報告253
14.2.4 功率余量報告254
14.3 調(diào)度和動態(tài)TDD255
14.4 無動態(tài)授權(quán)的傳輸半持續(xù)調(diào)度和配置授權(quán)256
14.5 節(jié)能機制257
14.5.1 不連續(xù)接收258
14.5.2 喚醒信號259
14.5.3 從節(jié)能角度考慮的跨時隙調(diào)度260
14.5.4 小區(qū)休眠260
14.5.5 帶寬自適應262
14.5.6 PDCCH監(jiān)聽控制263
14.5.7 尋呼提前指示265

第15章 上行功率和定時控制267
15.1 上行功率控制267
15.1.1 功率控制基線267
15.1.2 基于波束的功率控制269
15.1.3 PUCCH功率控制270
15.1.4 多個上行載波情況下的功率控制271
15.2 上行定時控制271

第16章 小區(qū)搜索和系統(tǒng)信息274
16.1 SSB274
16.1.1 基本結(jié)構(gòu)274
16.1.2 頻域位置276
16.1.3 SSB的周期276
16.1.4 PSS和SSS的詳細結(jié)構(gòu)276
16.2 SS突發(fā)集時域上多個SSB278
16.3 PBCH和MIB280
16.4 小區(qū)定義和非小區(qū)定義的SSB281
16.5 剩余系統(tǒng)信息282

第17章 隨機接入285
17.1 步驟1前導碼的發(fā)送286
17.1.1 RACH配置和RACH資源286
17.1.2 前導碼的基本結(jié)構(gòu)288
17.1.3 長前導碼和短前導碼289
17.1.4 SSB索引到RACH時機和前導碼的映射291
17.1.5 前導碼的功率控制和功率抬升292
17.1.6 NTN的前導碼發(fā)送292
17.2 步驟2隨機接入響應292
17.3 步驟3/4競爭解決293
17.3.1 消息3293
17.3.2 消息4294
17.4 補充上行的隨機接入294
17.5 初始接入之后的隨機接入295
17.5.1 切換中的隨機接入295
17.5.2 SI請求的隨機接入295
17.5.3 通過PDCCH Order重新建立同步296
17.6 兩步RACH296
17.6.1 兩步RACH步驟A297
17.6.2 兩步RACH步驟B299
17.6.3 選擇兩步RACH還是四步RACH300

第18章 LTE/NR互通和共存301
18.1 LTE/NR雙連接301
18.1.1 部署場景302
18.1.2 架構(gòu)選項303
18.1.3 單發(fā)工作303
18.2 LTE/NR共存304

第19章 TDD網(wǎng)絡中的干擾處理307
19.1 遠程干擾管理308
19.1.1 集中式和分布式干擾處理310
19.1.2 RIM參考信號312
19.1.3 RIM-RS的資源312
19.2 交叉鏈路干擾313
19.2.1 終端側(cè)干擾測量314
19.2.2 小區(qū)間協(xié)調(diào)314

第20章 NR非授權(quán)頻譜技術(shù)316
20.1 NR的非授權(quán)頻譜317
20.1.1 5GHz頻段317
20.1.2 6GHz頻段318
20.1.3 60GHz頻段319
20.2 非授權(quán)頻譜的技術(shù)組件319
20.3 非授權(quán)頻譜中的信道接入320
20.3.1 動態(tài)信道接入流程（LBE）321
20.3.2 半靜態(tài)信道接入流程（FBE）326
20.3.3 載波聚合和寬帶操作327
20.4 下行數(shù)據(jù)傳輸329
20.4.1 下行HARQ330
20.4.2 參考信號332
20.5 上行數(shù)據(jù)傳輸332
20.5.1 FR1中的交織傳輸332
20.5.2 上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膭討B(tài)調(diào)度333
20.5.3 上行數(shù)據(jù)傳輸?shù)念A配置調(diào)度授權(quán)334
20.5.4 上行探測參考信號335
20.6 下行控制信令336
20.6.1 CORESET336
20.6.2 PDCCH盲檢和搜索空間組336
20.6.3 下行調(diào)度分配DCI格式1_0至1_3337
20.6.4 上行調(diào)度授權(quán)DCI格式0_0、0_1、0_2和0_3338
20.6.5 下行反饋信息DCI格式0_1340
20.6.6 時隙格式指示DCI格式2_0341
20.7 上行控制信令341
20.7.1 PUCCH承載上行控制信令341
20.7.2 PUSCH承載上行控制信令344
20.8 初始接入344
20.8.1 動態(tài)頻率選擇344
20.8.2 小區(qū)搜索、發(fā)現(xiàn)突發(fā)和獨立模式344
20.8.3 隨機接入346

第21章 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和URLLC增強348
21.1 上行搶占349
21.1.1 上行取消350
21.1.2 用于動態(tài)調(diào)度的上行功率提升350
21.2 上行沖突解決351
21.3 配置授權(quán)和半持續(xù)調(diào)度352
21.4 PUSCH資源分配增強353
21.5 下行控制信道354
21.6 反饋增強355
21.7 具備PDCP復制的多連接356
21.8 非授權(quán)頻譜中的IIoT和URLLC357
21.9 時間敏感網(wǎng)絡的時間同步357

第22章 RedCap和小數(shù)據(jù)傳輸360
22.1 RedCap終端360
22.1.1 減少帶寬和初始接入361
22.1.2 單通路接收天線362
22.1.3 半雙工FDD362
22.1.4 降低高層復雜度363
22.1.5 DRX增強及鄰區(qū)測量363
22.2 小數(shù)據(jù)傳輸364
22.2.1 SDT的觸發(fā)364
22.2.2 隨機接入的SDT364
22.2.3 配置授權(quán)的SDT365

第23章 多播和廣播業(yè)務367
23.1 單播、多播、廣播367
23.2 信道結(jié)構(gòu)368
23.3 下行數(shù)據(jù)傳輸370
23.3.1 單頻網(wǎng)371
23.3.2 公共MBS頻率資源371
23.4 HARQ重傳372
23.5 下行控制信令373
23.6 調(diào)度375
23.6.1 調(diào)度多播業(yè)務375
23.6.2 調(diào)度廣播業(yè)務375
23.6.3 調(diào)度廣播控制信息376
23.6.4 單播、多播和廣播的復用376
23.7 移動性377

第24章 接入回傳一體化378
24.1 IAB架構(gòu)379
24.2 IAB頻譜381
24.3 IAB節(jié)點的初始接入382
24.4 IAB節(jié)點傳輸定時382
24.4.1 MT傳輸定時382
24.4.2 DU發(fā)送定時和OTA定時對齊384
24.5 DU/MT交互385
24.5.1 MT資源配置386
24.5.2 DU/MT靈活協(xié)調(diào)387
24.6 IAB的移動性390
24.7 網(wǎng)絡控制中繼器391
24.7.1 NCR發(fā)送定時392
24.7.2 NCR波束管理和接入鏈路波束指示392
24.7.3 選擇性轉(zhuǎn)發(fā)393

第25章 非地面NR接入394
25.1 衛(wèi)星基礎知識395
25.1.1 衛(wèi)星軌道及其特性395
25.1.2 星歷數(shù)據(jù)和開普勒元素396
25.1.3 透明和可再生載荷397
25.1.4 固定波束和可控波束398
25.2 基于NR的NTN398
25.2.1 NTN頻譜398
25.2.2 上下行時間對齊的擴展399
25.2.3 上下行傳輸之間的時序關系400
25.2.4 HARQ操作和HARQ進程數(shù)402
25.2.5 非地面網(wǎng)絡中的移動性403
25.3 Release 18中的NTN擴展404
25.3.1 毫米波頻段的NTN404
25.3.2 覆蓋增強404
25.3.3 網(wǎng)絡驗證的UE（終端）位置405

第26章 Sidelink通信406
26.1 NR Sidelink發(fā)送和部署場景406
26.2 Sidelink通信的資源408
26.3 Sidelink物理信道410
26.3.1 PSSCH/PSCCH411
26.3.2 PSFCH412
26.4 資源分配413
26.4.1 資源分配模式1413
26.4.2 資源分配模式2414
26.5 Sidelink HARQ419
26.5.1 HARQ反饋419
26.5.2 HARQ重傳420
26.6 其他Sidelink過程421
26.6.1 Sidelink功率控制421
26.6.2 Sidelink信道探測和CSI報告421
26.7 Sidelink同步422
26.7.1 Sidelink SS/PSBCH塊422
26.7.2 同步過程424
26.8 Sidelink進一步增強425
26.8.1 毫米波頻譜（FR2）的增強425
26.8.2 非授權(quán)頻譜的支持426
26.8.3 載波聚合426

第27章 定位427
27.1基于下行的定位428
27.2 基于上行的定位430

第28章 射頻特性432
28.1 頻譜靈活性的影響432
28.2 不同頻率范圍的射頻要求434
28.3 信道帶寬和頻譜利用率435
28.4 終端射頻要求的總體結(jié)構(gòu)437
28.5 基站射頻要求的總體結(jié)構(gòu)438
28.5.1 NR基站射頻傳導要求和輻射要求438
28.5.2 NR不同頻率范圍的基站類型439
28.6 NR射頻傳導要求概述439
28.6.1 發(fā)射機傳導特性440
28.6.2 接收機傳導特性441
28.6.3 區(qū)域性要求441
28.6.4 通過網(wǎng)絡信令通知特定頻段的終端要求442
28.6.5 基站類型1-C和1-H的基站等級442
28.7 傳導輸出功率電平要求443
28.7.1 基站輸出功率和動態(tài)范圍443
28.7.2 終端輸出功率和動態(tài)范圍443
28.8 發(fā)射信號質(zhì)量444
28.8.1 EVM和頻率誤差444
28.8.2 終端帶內(nèi)發(fā)射444
28.8.3 基站時間對齊444
28.9 無用發(fā)射要求444
28.9.1 實現(xiàn)因素445
28.9.2 帶外域的發(fā)射模板445
28.9.3 鄰道泄漏比447
28.9.4 雜散發(fā)射448
28.9.5 占用帶寬449
28.9.6 發(fā)射機互調(diào)449
28.10 傳導靈敏度和動態(tài)范圍449
28.11 接收機對干擾信號的敏感度449
28.12 NR的射頻輻射要求451
28.12.1 基站類型1-O和2-O的基站等級451
28.12.2 FR2的終端輻射要求452
28.12.3 FR1的基站輻射要求452
28.12.4 FR2的基站輻射要求453
28.13 多標準無線基站454
28.14 工作在非連續(xù)頻譜456
28.15 多頻段能力基站457

第29章 毫米波射頻技術(shù)460
29.1 ADC和DAC460
29.2 本振和相位噪聲461
29.2.1 自由振蕩器和鎖相環(huán)的相位噪聲特性462
29.2.2 毫米波信號生成的挑戰(zhàn)463
29.3 功放效率和無用發(fā)射的關系465
29.4 濾波器467
29.4.1 模擬前端濾波器467
29.4.2 插損和帶寬468
29.4.3 濾波器實現(xiàn)示例468
29.5 接收機噪聲系數(shù)、動態(tài)范圍和帶寬的影響471
29.5.1 接收機和噪聲系數(shù)模型471
29.5.2 噪聲因子和噪底472
29.5.3 壓縮點和增益473
29.5.4 功率譜密度和動態(tài)范圍473
29.5.5 載波頻率和毫米波技術(shù)474
29.6 總結(jié)476

第30章 5G持續(xù)演進及邁向6G的第一步477
30.1 NR一般增強477
30.2 雙工演進478
30.3AI/ML478
30.4網(wǎng)絡能效479
30.5零能耗終端和環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)479
30.6通信感知一體化479
30.7通往6G之路480
30.8結(jié)束語482參考文獻483附錄技術(shù)術(shù)語