5G 移動通信系統設計與標準詳解 5GNR 標準書籍

王映民博士

教授級高工，博士生導師，畢業於西安電子科技大學。
現任中國信科集團副總工程師、&席科學家，大唐移動通信設備有限公司副總經理兼總工程師。
主要研究方向為移動通信系統、通信信號處理和車聯網等，擔任IMT-2020（5G）推進組專家，
科技部“863”計劃5G重大項目總體組專家。
曾獲國家科技進步特等獎、中國專利金獎等多項獎勵。

孫韶輝

西安電子科技大學博士，教授級高工，博士生導師。
現任中國信科集團&席專家，大唐移動通信設備有限公司副總經理。
長期從事無線移動通信新技術研究與標準化工作，擔任IMT-2020（5G）推進組3GPP標準工作組組長。
曾獲國家科技進步特等獎等多項獎勵。

目錄
第1章5G發展概述001
1.1移動通信系統進展001
1.1.1移動通信技術發展回顧001
1.1.2 5G發展趨勢和驅動力006
1.1.3 5G願景007
1.2 5G系統需求與性能指標009
1.2.1 5G面臨的需求和挑戰009
1.2.2 5G系統的性能指標010
1.3 5G系統無線傳輸技術012
1.4小結014
參考文獻014

第2章系統架構與標準體系016
2.1 5G標準化發展歷程016
2.1.1 ITU的5G標準化情況016
2.1.2 3GPP的5G標準化情況018
2.2 5G系統網絡架構與功能劃分020
2.2.1 5G系統網絡架構020
2.2.2 5G網絡功能劃分023
2.3無線接口協議棧025
2.3.1物理層協議功能026
2.3.2數據鏈路層協議功能027
2.3.3 RRC層協議功能032
2.4 NR協議規範032
2.5小結038
參考文獻038

第3章5G接入網架構和接口040
3.1概述040
3.2 5G接入網架構041
3.2.1 NG-RAN架構041
3.2.2 5G網絡部署044
3.3 NG-RAN接口模型045
3.4小結047
參考文獻047

第4章幀結構與物理信道049
4.1概述049
4.2波形和參數集設計051
4.3時頻資源054
4.3.1時域資源的定義054
4.3.2頻域資源的定義056
4.4物理信道和信號058
4.4.1物理信號058
4.4.2物理信道063
4.5小結070
參考文獻070

第5章系統初始接入與移動性管理設計072
5.1概述072
5.2 NR同步塊074
5.2.1 SSB突發集074
5.2.2 SSB突發集及SSB的結構075
5.2.3時間同步076
5.2.4 SSB在半無線幀中的位置076
5.2.5 SSB傳輸配置078
5.2.6實際傳輸SSB的指示079
5.2.7同步信號設計080
5.3 PBCH傳輸081
5.3.1 PBCH內容082
5.3.2 PBCH傳輸過程083
5.3.3 PBCH有效載荷083
5.3.4第一次加擾083
5.3.5 PBCH傳輸塊的信道編碼和速率匹配084
5.3.6 *二次加擾和調製084
5.3.7 PBCH專用參考信號085
5.4廣播信號傳輸085
5.4.1小區定義SSB和非小區定義SSB 086
5.4.2 SSB和CORESET#0的複用模式087
5.4.3 CORESET#0配置的設計方法089
5.4.4 NR所支持的CORESET#0配置090
5.4.5復用模式1的Type0-PDCCH公共搜索空間093
5.4.6復用模式2和模式3的Type0-PDCCH公共搜索空間094
5.4.7廣播系統信息與SSB的QCL關係095
5.4.8 NCD-SSB所攜帶的搜索CD-SSB信息096
5.4.9其他系統信息傳遞096
5.5隨機接入設計096
5.5.1隨機接入過程097
5.5.2隨機接入Preamble格式099
5.5 .3 PRACH時頻資源配置104
5.5.4多波束接入過程設計106
5.6尋呼信道設計111
5.6.1尋呼方法112
5.6.2尋呼控制資源集和尋呼監聽時機112
5.6.3尋呼消息的傳輸112
5.6.4尋呼PDCCH/PDSCH的接收假設113
5.7移動性管理113
5.7.1移動性管理參考信號113
5.7.2基於SSB的RRM測量參數114
5.7.3基於CSI-RS的RRM測量參數116
5.7.4鄰小區CSI-RS測量方法116
5.7.5無線鏈路監測117
5.8小結119
參考文獻121

第6章控制信道設計與資源調度123
6.1概述123
6.2下行控制信道124
6.2.1信道結構124
6.2.2傳輸方案128
6.2.3搜索空間設計130
6.2.4控制信息內容與格式133
6.2.5組公共控制信道設計134
6.3上行控制信道139
6.3.1 PUCCH傳輸方案139
6.3.2 PUCCH格式140
6.3.3 PUCCH資源分配147
6.3.4上行控制信息傳輸150
6.4資源分配和調度167
6.4.1傳輸塊大小設計167
6.4.2資源分配169
6.4.3調度設計173
6.4.4免調度傳輸175
6.4.5 CQI和MCS 177
6.4. 6 CBG傳輸177
6.4.7 HARQ和Buffer管理179
6.5速率匹配179
6.5.1 RB-符號級速率匹配180
6.5.2對LTE CRS的速率匹配182
6.5.3零功率CSI-RS（ZP CSI-RS） 183
6.6小結183
參考文獻183

第7章大規模多天線傳輸185
7.1概述185
7.2多天線傳輸方案188
7.2.1下行傳輸方案188
7.2.2上行傳輸方案193
7.3參考信號193
7.3.1解調參考信號（DM-RS） 194
7.3.2信道狀態信息參考信號（CSI-RS） 198
7.3.3相位跟踪參考信號（PT-RS） 208
7.3.4上行探測參考信號（SRS） 214
7.4信道狀態信息反饋219
7.4.1框架設計219
7.4.2碼本設計223
7.4.3測量機制239
7.4.4反饋機制241
7.4.5信道互易性246
7.5模擬波束管理247
7.5.1波束管理過程248
7.5.2波束測量和波束上報249
7.5.3波束指示253
7.5.4波束失效恢復過程255
7.6上行多天線技術259
7.6.1基於碼本的傳輸方案259
7.6.2非碼本傳輸方案265
7.7準共站址（QCL） 268
7.7.1 QCL的定義268
7.7.2 QCL關係配置270
7.7.3參考信號間的QCL關係272
7.8小結274
參考文獻274

第8章信道編碼設計276
8.1概述276
8.2 LDPC編碼方案277
8.2.1 LDPC碼的基本原理277
8.2.2 NR LDPC碼的設計279
8.2.3循環冗餘校驗比特添加292
8.2.4碼塊分段293
8.2.5速率匹配295
8.2.6交織器296
8.3 Polar碼的編碼方案298
8.3.1 Polar碼的基本原理298
8.3.2 NR Polar碼的設計299
8.3.3速率匹配307
8.3.4交織器308
8.3.5 UCI分段方案308
8.4其他編碼技術309
8.4.1 CRC碼309
8.4.2 RM碼310
8.5小結312
參考文獻313

第9章NR與LTE共存316
9.1概述316
9.2鄰頻共存317
9.3同頻共存317
9.4補充上行載波319
9.5上行單發傳輸320
9.6功率共享323
9.7終端自乾擾消除324
9.8小結325
參考文獻325

第10章功率控制326
10.1概述326
10.2上行功率控制327
10.2.1上行功率控制技術的原理327
10.2.2上行信道功率控制方案329
10.3下行功率分配334
10.4小結334
參考文獻335

第11章大規模天線無線信道建模336
11.1概述336
11.2部署場景337
11.3場景建模339
11.3.1 3D信道場景339
11.3.2 UMa場景和UMi場景340
11.3.3 InH場景341
11.4坐標系模型341
11.4.1坐標系的定義341
11.4.2坐標系間的轉換342
11.4.3簡化坐標系轉換345
11.5天線模型346
11.5.1雙極化天線模型347
11.5.2 UE方向及天線模型348
11.6大尺度信道建模349
11.6.1 3D距離的定義349
11.6.2 LOS概率的定義350
11.6.3路徑損耗計算模型353
11.6.4穿透損耗計算模型356
11.7小尺度信道建模357
11.7.1垂直角度參數模型357
11.7.2多徑分量統計互相關矩陣的定義359
11.7.3 ZSD/ZSA隨機分佈參數的定義360
11.7.4 ZOD/ZOA的生成方法361
11.8信道建模流程363
11.9小結370
參考文獻370

第12章高層協議基本過程378
12.1隨機接入378
12.1.1概述378
12.1.2各場景下的隨機接入基本過程379
12.2系統廣播385
12.2.1概述385
12.2.2系統信息內容分類385
12.2.3系統信息傳輸機制388
12.2.4系統信息更新機制393
12.2.5核心系統信息缺失處理394
12.3尋呼394
12.3.1概述394
12.3.2尋呼傳輸過程395
12.3.3尋呼接收過程396
12.4非激活態398
12.4.1概述398
12.4.2狀態轉移399
12.4.3 RNA更新402
12.4.4非激活態安全403
12.5重複傳輸404
12.5.1概述404
12.5.2重複傳輸系統架構405
12.5.3重複傳輸對協議的影響406
12.6波束失敗恢復408
12.6.1概述408
12.6.2波束失敗檢測408
12.6.3波束失敗恢復410
12.7部分帶寬傳輸411
12.7.1概述411
12.7.2控制平面影響412
12.7.3用戶平面影響414
12.8移動性管理417
12.8.1概述417
12.8.2小區選擇/重選417
12.8.3切換422
12.9測量427
12.9.1概述427
12.9.2測量配置427
12.9.3測量執行429
12.9.4測量上報431
12.10接入控制433
12.10.1概述433
12.10.2接入控制模型434
12.11接入網安全機制435
12.11.1概述435
12.11.2安全性激活流程436
12.11.3 5G安全機制438
12.11.4狀態轉換與移動性過程的密鑰及安全算法生成442
12.12小結445
參考文獻445

第13章空中接口高層協議448
13.1用戶平面協議448
13.1.1媒體接入控制層448
13.1.2無線鏈路控制層464
13.1.3分組數據匯聚協議層474
13.1.4業務數據適配層481
13.2控制平面協議484
13.2.1連接管理485
13.2.2異系統移動性控制491
13.3小結497
參考文獻498

第14章NG協議接口500
14.1概述500
14.2 NG接口協議棧500
14.2.1 NG接口控制平面500
14.2.2 NG接口用戶平面502
14.3 NG接口主要功能502
14.3.1 PDU會話資源管理505
14.3.2 UE上下文管理508
14.3.3移動性管理511
14.3.4尋呼517
14.3.5 NAS傳輸517
14.3.6接口管理519
14.3.7告警信息傳輸524
14.3.8定位NRPPa傳輸過程526
14.3.9跟踪過程527
14.3.10 UE位置報告529
14.3.11 RAN配置傳輸530
14.3.12 UE能力管理531
14.4小結532
參考文獻532

第15章Xn協議接口534
15.1概述534
15.2 Xn接口協議棧534
15.2.1 Xn接口控制平面535
15.2.2 Xn接口用戶平面535
15.3 Xn接口主要功能536
15.3.1移動性管理537
15.3.2雙連接管理541
15.3.3接口管理546
15.3.4節能管理548
15.3.5流量控制管理549
15.4小結550
參考文獻550

第16章F1協議接口552
16.1概述552
16.2 F1接口協議棧552
16.2.1 F1接口控制平面553
16.2.2 F1接口用戶平面553
16.3 F1接口主要功能553
16.3.1接口管理555
16.3.2 UE上下文管理557
16.3.3 RRC消息傳遞560
16.3.4告警信息傳遞561
16.3.5系統信息562
16.3.6尋呼563
16.4小結563
參考文獻563

第17章E1協議接口564
17.1概述564
17.2 E1接口協議棧564
17.3 E1接口主要功能565
17.3. 1 E1接口管理566
17.3.2承載上下文管理570
17.3.3用戶平面狀態信息管理576
17.4小結578
參考文獻579

第18章5G工作頻段與信道安排580
18.1工作頻段概述580
18.2信道帶寬581
18.3信道安排582
18.3.1信道柵格582
18.3.2同步柵格583
18.3.3信道間距585
18.4小結585
參考文獻585

第19章基站射頻指標587
19.1概述587
19.2輸出功率588
19.3輸出功率動態589
19.4發射機開關時間模板590
19.5發射信號質量591
19.6發射機無用輻射592
19.7發射互調595
19.8接收機靈敏度596
19.9接收機動態範圍599
19.10接收機選擇性601
19.11接收機阻塞特性602
19.11.1帶內阻塞602
19.11. 2帶外阻塞604
19.12接收機雜散605
19.13接收機互調606
19.14帶內選擇性609
19.15小結610
參考文獻610

第20章終端射頻指標611
20.1概述611
20.2終端（UE）功率等級611
20.2.1 *大輸出功率611
20.2.2 *大功率回退613
20.2.3配置*大發射功率614
20.3輸出功率動態614
20.3.1 *小輸出功率614
20.3.2發射關功率615
20.3.3發射開/關時間模板615
20.3.4功率控制616
20.4發射信號質量617
20.4.1頻率誤差617
20.4.2發射調製質量617
20.5射頻輸出頻譜發射619
20.6接收機靈敏度621
20.7 *大輸入電平623
20.8鄰信道選擇性624
20.9接收機阻塞特性625
20.10接收機雜散響應626
20.11接收機互調627
20.12接收機雜散輻射628
20.13小結628
參考文獻629

第21章無線資源管理指標630
21.1概述630
21.2小區搜索性能要求631
21.2.1同頻小區搜索631
21.2.2異頻小區搜索632
21.2.3跨接入技術間的小區搜索633
21.3移動性測量性能要求633
21.3.1 SS-RSRP測量634
21.3.2 SS-RSRQ測量634
21.3.3 SS-SINR測量635
21.4移動性過程性能要求635
21.4.1空閒態移動性要求635
21.4.2連接狀態移動性要求637
21.5無線鏈路監測性能要求639
21.5.1 in-sync和out-of-sync閾值640
21.5.2 in-sync和out-of -sync評估要求640
21.5.3 DRX轉換間的評估要求640
21.6小結640
參考文獻641
縮略語642