5G移動通信系統設計與標準詳解（簡體書）

本書是一本專門介紹5G系統設計與標準的圖書，書中內容涵蓋了5G系統從標準體系到接口、從物理層到高層、從基帶到射頻的各個方面，對需求、技術及標準分別進行了詳細介紹。

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、首 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。現任中國信科集團首 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。

5G移動通信系統設計與標準詳解 基於3GPP R15 NR 2018年9月版本，是對5G技術、標準及系統的全面介紹。內容涵蓋5G系統從標準體系到接口、從物理層到高層、從基帶到射頻的方方面面，對需求、技術及標準分別進行了全面的分析和詳細的描述。
大唐電信科技產業集團是移動通信TD-SCDMA國際標準的提出者和TD-LTE國際標準的重要貢獻者，在5G的技術研究和標準化推進中做了大量實質性工作和創造性貢獻。本書 的作者是大唐移動通信設備有限公司（原大唐無線移動創新中心）從事LTE和5G技術研究和標準化工作的工程師團隊，他們親身參與了LTE和5G國際標準化的過程，對技術和標準化有著自己獨到而深入的認識和理解。本書內容涵蓋了5G系統從標準體系到接口、從物理層到高層、從基帶到射頻的方方面面，對需求、技術及標準都進行了詳細介紹。本書對 5G 技術和系統的介紹總體概念突出，創新思路明確，內容條理清晰，論述深淺得當，兼有新穎性、專業性、實用性和可讀性。

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　第二次加擾和調制　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的復用模式　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　相位跟蹤參考信號（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　循環冗余校驗比特添加　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　終端自干擾消除　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隨機分布參數的定義　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　重復傳輸　404
12．5．1　概述　404
12．5．2　重復傳輸系統架構　405
12．5．3　重復傳輸對協議的影響　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　跟蹤過程　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　最大輸出功率　611
20．2．2　最大功率回退　613
20．2．3　配置最大發射功率　614
20．3　輸出功率動態　614
20．3．1　最小輸出功率　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　發射調制質量　617
20．5　射頻輸出頻譜發射　619
20．6　接收機靈敏度　621
20．7　最大輸入電平　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　空閑態移動性要求　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