内容简介

本书由爱立信5G标准化专家撰写，爱立信中国研发团队翻译，全书对5G NR标准技术规范进行了准确而详细的阐述，详细解读NR标准物理层结构、高层协议、射频和频谱等技术细节，同时也展示作者对5G NR标准的深刻理解——不仅阐述5G NR技术本身，还进一步揭示了该技术标准制定背后的成因。本书主要内容包括：
?5G技术的演进背景、3大应用场景和核心需求、用例和5G频谱；
?NR无线接口架构概述；
?对数据和控制信息的NR传输结构的详细描述；
?NR多天线传输技术和波束赋形功能；
?对NR初始接入信号和功能的详细描述，包括同步和系统信息、随机接入和寻呼信令；
?LTE和NR的互操作和共存；
?射频特性，特别解读了毫米波工作原理。

目       录

序言一 序言二 译者序 前言 致谢 第1章　5G概述 1 1.1　3GPP和移动通信的标准化 2 1.2　下一代无线接入技术——5G/NR 3 1.2.1　5G应用场景 3 1.2.2　LTE向5G演进 3 1.2.3　NR——新的5G无线接入技术 4 1.2.4　5GCN——新的5G核心网 4 第2章　5G标准化 5 2.1　标准化和监管概述 5 2.2　ITU-R从3G到5G的活动 7 2.2.1　ITU-R的角色 7 2.2.2　IMT-2000和IMT-Advanced 7 2.2.3　ITU-R ?WP5D的IMT-2020流程 8 2.3　5G和IMT-2020 10 2.3.1　IMT-2020使用场景 10 2.3.2　IMT-2020能力集 11 2.3.3　IMT-2020性能要求和评估 14 2.4　3GPP标准化 16 2.4.1　3GPP流程 16 2.4.2　作为IMT-2020候选技术的3GPP 5G规范 18 第3章　5G频谱 20 3.1　移动系统的频谱 20 3.1.1　ITU-R为IMT系统定义的频谱 20 3.1.2　5G的全球频谱状况 23 3.2　NR的频段 24 3.3　6GHz以上的射频暴露 28 第4章　LTE概述 30 4.1　LTE Release 8——基本的无线接入 30 4.2　LTE演进 32 4.3　频谱灵活性 34 4.3.1　载波聚合 34 4.3.2　授权辅助接入 35 4.4　多天线增强 36 4.4.1　扩展的多天线传输 36 4.4.2　多点协作和传输 36 4.4.3　增强的控制信道结构 37 4.5　密集度、微蜂窝和异构部署 37 4.5.1　中继 37 4.5.2　异构部署 38 4.5.3　微蜂窝开关 38 4.5.4　双连接 39 4.5.5　动态TDD 39 4.5.6　WLAN互通 39 4.6　终端增强 40 4.7　新场景 40 4.7.1　设备到设备通信 40 4.7.2　机器类型通信 41 4.7.3　降低时延——sTTI 42 4.7.4　V2V和V2X 42 4.7.5　飞行器 42 第5章　NR概览 43 5.1　高频操作和频谱灵活性 44 5.2　极简设计 45 5.3　向前兼容 45 5.4　传输方案、部分带宽和帧结构 46 5.5　双工方式 48 5.6　低时延支持 49 5.7　调度和数据传输 49 5.8　控制信道 50 5.9　以波束为中心的设计和多天线传输 51 5.10　初始接入 52 5.11　互通和与LTE共存 53 第6章　无线接口架构 55 6.1　系统总体架构 55 6.1.1　5G核心网 55 6.1.2　无线接入网 57 6.2　服务质量 59 6.3　无线协议架构 60 6.4　用户面协议 61 6.4.1　服务数据调整协议 63 6.4.2　分组数据汇聚协议 63 6.4.3　无线链路控制 64 6.4.4　媒体接入控制 65 6.4.5　物理层 73 6.5　控制面协议 74 6.5.1　RRC状态机 74 6.5.2　空闲态和非激活态的移动性 76 6.5.3　连接态的移动性 77 第7章　总体传输结构 79 7.1　传输机制 79 7.2　时域结构 81 7.3　频域结构 83 7.4　部分带宽 86 7.5　NR载波频域位置 88 7.6　载波聚合 89 7.7　补充上行 90 7.7.1　与载波聚合的关系 92 7.7.2　控制信令 92 7.8　双工方式 93 7.8.1　时分双工 94 7.8.2　频分双工 95 7.8.3　时隙格式和时隙格式指示 95 7.9　天线端口 99 7.10　准共址 100 第8章　信道探测 102 8.1　下行信道探测：CSI-RS 102 8.1.1　CSI-RS基本结构 103 8.1.2　CSI-RS配置的频域结构 106 8.1.3　CSI-RS配置的时域特性 106 8.1.4　CSI-IM干扰测量 107 8.1.5　零功率CSI-RS 108 8.1.6　CSI-RS资源集 108 8.1.7　跟踪参考信号 109 8.1.8　物理天线映射 109 8.2　下行测量和上报 110 8.2.1　上报数量 111 8.2.2　测量资源 111 8.2.3　上报类型 112 8.3　上行信道探测：SRS 112 8.3.1　SRS序列和Zadoff-Chu序列 114 8.3.2　多端口SRS 115 8.3.3　SRS时域结构 115 8.3.4　SRS资源集 115 8.3.5　物理天线映射 116 第9章　传输信道处理 117 9.1　概述 117 9.2　信道编码 118 9.2.1　每个传输块添加CRC 118 9.2.2　码块分段 118 9.2.3　信道编码 119 9.3　速率匹配和物理层HARQ功能 120 9.4　加扰 122 9.5　调制 122 9.6　层映射 123 9.7　上行DFT预编码 123 9.8　多天线预编码 123 9.8.1　下行预编码 124 9.8.2　上行预编码 125 9.9　资源映射 126 9.10　下行预留资源 128 9.11　参考信号 130 9.11.1　基于OFDM的上下行传输所使用的DM-RS 131 9.11.2　基于DFT预编码的OFDM上行传输所使用的DM-RS 137 9.11.3　相位跟踪参考信号 138 第10章　物理层控制信令 140 10.1　下行 140 10.1.1　物理下行控制信道 141 10.1.2　控制资源集 143 10.1.3　盲解码和搜索空间 148 10.1.4　下行调度分配：DCI格式1-0和1-1 151 10.1.5　上行调度授权：DCI格式0-0和0-1 154 10.1.6　时隙格式指示：DCI格式2-0 156 10.1.7　抢占指示：DCI格式2-1 156 10.1.8　上行功率控制命令：DCI格式2-2 156 10.1.9　SRS控制命令：DCI格式2-3 157 10.1.10　指示频域资源的信令 157 10.1.11　指示时域资源的信令 158 10.1.12　指示传输块大小的信令 160 10.2　上行 161 10.2.1　PUCCH基本结构 162 10.2.2　PUCCH格式0 163 10.2.3　PUCCH格式1 165 10.2.4　PUCCH格式2 166 10.2.5　PUCCH格式3 167 10.2.6　PUCCH格式4 168 10.2.7　PUCCH传输使用的资源和参数 169 10.2.8　通过PUSCH传输的上行控制信令 170 第11章　多天线传输 173 11.1　简介 173 11.2　下行多天线预编码 177 11.2.1　类型I CSI 178 11.2.2　类型II CSI 180 11.3　上行多天线预编码 180 11.3.1　基于码本的传输 181 11.3.2　基于非码本的预编码 183 第12章　波束管理 185 12.1　初始波束建立 186 12.2　波束调整 186 12.2.1　下行发送端波束调整 187 12.2.2　下行接收端波束调整 188 12.2.3　上行波束调整 188 12.2.4　波束指示和TCI 188 12.3　波束恢复 189 12.3.1　波束失败检测 190 12.3.2　新备选波束的认定 190 12.3.3　终端恢复请求和网络响应 190 第13章　重传协议 192 13.1　带软合并的HARQ 193 13.1.1　软合并 195 13.1.2　下行HARQ 196 13.1.3　上行HARQ 197 13.1.4　上行确认的定时 197 13.1.5　HARQ确认的复用 199 13.2　RLC 201 13.2.1　序列编号和分段 202 13.2.2　确认模式和RLC重传 203 13.3　PDCP 205 第14章　调度 207 14.1　动态下行调度 207 14.1.1　带宽自适应 209 14.1.2　下行抢占处理 210 14.2　动态上行调度 211 14.2.1　上行优先级处理 213 14.2.2　调度请求 215 14.2.3　缓存状态报告 216 14.2.4　功率余量报告 217 14.3　调度和动态TDD 218 14.4　无动态授权的传输 218 14.5　不连续接收 220 第15章　上行功率和定时控制 222 15.1　上行功率控制 222 15.1.1　功率控制基线 222 15.1.2　基于波束的功率控制 224 15.1.3　PUCCH功率控制 226 15.1.4　多个上行载波情况下的功率控制 226 15.2　上行定时控制 227 第16章　初始接入 229 16.1　小区搜索 229 16.1.1　SSB 229 16.1.2　SSB的频域位置 231 16.1.3　SSB的周期 231 16.1.4　SS突发集：时域上多个SSB 232 16.1.5　PSS、SSS和PBCH的详细说明 234 16.1.6　剩余系统信息 237 16.2　随机接入 237 16.2.1　前导码的发送 238 16.2.2　随机接入响应 243 16.2.3　消息3：竞争解决 244 16.2.4　消息4：竞争解决和连接建立 244 16.2.5　补充上行的随机接入 245 第17章　LTE/NR互通和共存 246 17.1　LTE/NR双连接 246 17.1.1　部署场景 247 17.1.2　架构选项 248 17.1.3　单发工作 248 17.2　LTE/NR共存 249 第18章　射频特性 252 18.1　频谱灵活性的影响 252 18.2　不同频率范围的射频要求 254 18.3　信道带宽和频谱利用率 255 18.4　终端射频要求的总体结构 257 18.5　基站射频要求的总体结构 257 18.5.1　NR基站射频传导要求和辐射要求 257 18.5.2　NR不同频率范围的基站类型 259 18.6　NR射频传导要求概述 260 18.6.1　发射机传导特性 260 18.6.2　接收机传导特性 261 18.6.3　区域性要求 262 18.6.4　通过网络信令通知特定频段的终端要求 262 18.6.5　基站等级 262 18.7　传导输出功率电平要求 263 18.7.1　基站输出功率和动态范围 263 18.7.2　终端输出功率和动态范围 263 18.8　发射信号质量 264 18.8.1　EVM和频率误差 264 18.8.2　终端带内发射 264 18.8.3　基站时间对齐 264 18.9　无用发射传导要求 265 18.9.1　实现因素 265 18.9.2　带外域的发射模板 265 18.9.3　邻道泄漏比 267 18.9.4　杂散发射 268 18.9.5　占用带宽 269 18.9.6　发射机互调 269 18.10　传导灵敏度和动态范围 269 18.11　接收机对干扰信号的敏感性 270 18.12　NR的射频辐射要求 271 18.12.1　FR2的终端辐射要求 272 18.12.2　FR1的基站辐射要求 272 18.12.3　FR2的基站辐射要求 273 18.13　研究中的NR射频要求 274 18.13.1　多标准无线基站 274 18.13.2　多频段能力基站 275 18.13.3　工作在非连续频谱 277 第19章　毫米波射频技术 279 19.1　ADC和DAC 279 19.2　本振和相位噪声 281 19.2.1　自由振荡器和锁相环的相位噪声特性 281 19.2.2　毫米波信号生成的挑战 283 19.3　功放效率和无用发射的关系 284 19.4　滤波器 286 19.4.1　模拟前端滤波器 287 19.4.2　插损和带宽 288 19.4.3　滤波器实现示例 289 19.5　接收机噪声系数、动态范围和带宽的关系 291 19.5.1　接收机和噪声系数模型 291 19.5.2　噪声因子和噪底 292 19.5.3　压缩点和增益 293 19.5.4　功率谱密度和动态范围 294 19.5.5　载波频率和毫米波技术 294 19.6　总结 296 第20章　5G的演进 297 20.1　接入和回传一体化 297 20.2　工作在非授权频谱 298 20.3　非正交多址接入 299 20.4　机器类型通信 299 20.5　设备到设备的通信 300 20.6　频谱和双工灵活性 300 20.7　结束语 302 术语表 303 参考文献 310

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前       言

LTE已成为迄今为止全球最成功的、服务于数十亿用户的移动宽带技术。毫无疑问，移动宽带现在是，将来也是移动..

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作者简介

埃里克·达尔曼（Erik Dahlman）、斯特凡·巴克浮（Stefan Parkvall）、约翰·舍尔德（Johan Sköld）就职于爱立信公司研究院，他们作为全球移动通信领域的领导者，都曾深度参与3G、4G的研发和标准制定工作，目前一直在积极参与3GPP 5G标准化工作。他们也出版了多部关于3G和4G无线接入技术的畅销书，均得到了业内外读者的广泛认可，成为了解无线通信的技术宝典，例如：《3G Evolution: HSPA and LTE for Mobile Broadband》、《4G: LTE/LTE-Advanced for Mobile Broadband》、《4G, LTE-Advanced Pro and The Road to 5G》。

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编辑荐语

1.本书是以3GPP 2018年9月制定R15版5G商用标准为基础，详解5G NR标准技术规范的权*指南。全书涵盖NR物理层结构、高层协议、射频和频谱等内容。
2.本书由爱立信研究院参与3GPP 5G标准制定的专家撰写，他们共同出版了《3G Evolution: HSPA and LTE for Mobile Broadband》、《4G, LTE-Advanced Pro and The Road to 5G》等多部经典技术专著。
3.IMT-2020（5G）推进组组长王志勤、爱立信（中国）通信有限公司CTO彭俊江共同作序。

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