5G移動(dòng)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)詳解

第1章 5G發(fā)展概述\t001
1．1　移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)展　001
1．1．1　移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展回顧　001
1．1．2　5G發(fā)展趨勢(shì)和驅(qū)動(dòng)力　006
1．1．3　5G愿景　007
1．2　5G系統(tǒng)需求與性能指標(biāo)　009
1．2．1　5G面臨的需求和挑戰(zhàn)　009
1．2．2　5G系統(tǒng)的性能指標(biāo)　010
1．3　5G系統(tǒng)無(wú)線傳輸技術(shù)　012
1．4　小結(jié)　014
參考文獻(xiàn)　014
第2章　系統(tǒng)架構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)體系　016
2．1　5G標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展歷程　016
2．1．1　ITU的5G標(biāo)準(zhǔn)化情況　016
2．1．2　3GPP的5G標(biāo)準(zhǔn)化情況　018
2．2　5G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與功能劃分　020
2．2．1　5G系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)　020
2．2．2　5G網(wǎng)絡(luò)功能劃分　023
2．3　無(wú)線接口協(xié)議棧　025
2．3．1　物理層協(xié)議功能　026
2．3．2　數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議功能　027
2．3．3　RRC層協(xié)議功能　032
2．4　NR協(xié)議規(guī)范　032
2．5　小結(jié)　038
參考文獻(xiàn)　038
第3章　5G接入網(wǎng)架構(gòu)和接口　040
3．1　概述　040
3．2　5G接入網(wǎng)架構(gòu)　041
3．2．1　NG-RAN架構(gòu)　041
3．2．2　5G網(wǎng)絡(luò)部署　044
3．3　NG-RAN接口模型　045
3．4　小結(jié)　047
參考文獻(xiàn)　047
第4章　幀結(jié)構(gòu)與物理信道　049
4．1　概述　049
4．2　波形和參數(shù)集設(shè)計(jì)　051
4．3　時(shí)頻資源　054
4．3．1　時(shí)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(hào)　058
4．4．1　物理信號(hào)　058
4．4．2　物理信道　063
4．5　小結(jié)　070
參考文獻(xiàn)　070
第5章　系統(tǒng)初始接入與移動(dòng)性管理設(shè)計(jì)　072
5．1　概述　072
5．2　NR同步塊　074
5．2．1　SSB突發(fā)集　074
5．2．2　SSB突發(fā)集及SSB的結(jié)構(gòu)　075
5．2．3　時(shí)間同步　076
5．2．4　SSB在半無(wú)線幀中的位置　076
5．2．5　SSB傳輸配置　078
5．2．6　實(shí)際傳輸SSB的指示　079
5．2．7　同步信號(hào)設(shè)計(jì)　080
5．3　PBCH傳輸　081
5．3．1　PBCH內(nèi)容　082
5．3．2　PBCH傳輸過(guò)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(diào)制　084
5．3．7　PBCH專(zhuān)用參考信號(hào)　085
5．4　廣播信號(hào)傳輸　085
5．4．1　小區(qū)定義SSB和非小區(qū)定義SSB　086
5．4．2　SSB和CORESET#0的復(fù)用模式　087
5．4．3　CORESET#0配置的設(shè)計(jì)方法　089
5．4．4　NR所支持的CORESET#0配置　090
5．4．5　復(fù)用模式1的Type0-PDCCH公共搜索空間　093
5．4．6　復(fù)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(tǒng)信息與SSB的QCL關(guān)系　095
5．4．8　NCD-SSB所攜帶的搜索CD-SSB信息　096
5．4．9　其他系統(tǒng)信息傳遞　096
5．5　隨機(jī)接入設(shè)計(jì)　096
5．5．1　隨機(jī)接入過(guò)程　097
5．5．2　隨機(jī)接入Preamble格式　099
5．5．3　PRACH時(shí)頻資源配置　104
5．5．4　多波束接入過(guò)程設(shè)計(jì)　106
5．6　尋呼信道設(shè)計(jì)　111
5．6．1　尋呼方法　112
5．6．2　尋呼控制資源集和尋呼監(jiān)聽(tīng)時(shí)機(jī)　112
5．6．3　尋呼消息的傳輸　112
5．6．4　尋呼PDCCH/PDSCH的接收假設(shè)　113
5．7　移動(dòng)性管理　113
5．7．1　移動(dòng)性管理參考信號(hào)　113
5．7．2　基于SSB的RRM測(cè)量參數(shù)　114
5．7．3　基于CSI-RS的RRM測(cè)量參數(shù)　116
5．7．4　鄰小區(qū)CSI-RS測(cè)量方法　116
5．7．5　無(wú)線鏈路監(jiān)測(cè)　117
5．8　小結(jié)　119
參考文獻(xiàn)　121
第6章　控制信道設(shè)計(jì)與資源調(diào)度　123
6．1　概述　123
6．2　下行控制信道　124
6．2．1　信道結(jié)構(gòu)　124
6．2．2　傳輸方案　128
6．2．3　搜索空間設(shè)計(jì)　130
6．2．4　控制信息內(nèi)容與格式　133
6．2．5　組公共控制信道設(shè)計(jì)　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(diào)度　167
6．4．1　傳輸塊大小設(shè)計(jì)　167
6．4．2　資源分配　169
6．4．3　調(diào)度設(shè)計(jì)　173
6．4．4　免調(diào)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(hào)級(jí)速率匹配　180
6．5．2　對(duì)LTE CRS的速率匹配　182
6．5．3　零功率CSI-RS（ZP CSI-RS）　183
6．6　小結(jié)　183
參考文獻(xiàn)　183
第7章　大規(guī)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(hào)　193
7．3．1　解調(diào)參考信號(hào)（DM-RS）　194
7．3．2　信道狀態(tài)信息參考信號(hào)（CSI-RS）　198
7．3．3　相位跟蹤參考信號(hào)（PT-RS）　208
7．3．4　上行探測(cè)參考信號(hào)（SRS）　214
7．4　信道狀態(tài)信息反饋　219
7．4．1　框架設(shè)計(jì)　219
7．4．2　碼本設(shè)計(jì)　223
7．4．3　測(cè)量機(jī)制　239
7．4．4　反饋機(jī)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(guò)程　248
7．5．2　波束測(cè)量和波束上報(bào)　249
7．5．3　波束指示　253
7．5．4　波束失效恢復(fù)過(guò)程　255
7．6　上行多天線技術(shù)　259
7．6．1　基于碼本的傳輸方案　259
7．6．2　非碼本傳輸方案　265
7．7　準(zhǔn)共站址（QCL）　268
7．7．1　QCL的定義　268
7．7．2　QCL關(guān)系配置　270
7．7．3　參考信號(hào)間的QCL關(guān)系　272
7．8　小結(jié)　274
參考文獻(xiàn)　274
第8章　信道編碼設(shè)計(jì)　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(shè)計(jì)　279
8．2．3　循環(huán)冗余校驗(yàn)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(shè)計(jì)　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(shù)　309
8．4．1　CRC碼　309
8．4．2　RM碼　310
8．5　小結(jié)　312
參考文獻(xiàn)　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(bǔ)充上行載波　319
9．5　上行單發(fā)傳輸　320
9．6　功率共享　323
9．7　終端自干擾消除　324
9．8　小結(jié)　325
參考文獻(xiàn)　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(shù)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(jié)　334
參考文獻(xiàn)　335
第11章　大規(guī)模天線無(wú)線信道建模　336
11．1　概述　336
11．2　部署場(chǎng)景　337
11．3　場(chǎng)景建?！?39
11．3．1　3D信道場(chǎng)景　339
11．3．2　UMa場(chǎng)景和UMi場(chǎng)景　340
11．3．3　InH場(chǎng)景　341
11．4　坐標(biāo)系模型　341
11．4．1　坐標(biāo)系的定義　341
11．4．2　坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換　342
11．4．3　簡(jiǎn)化坐標(biāo)系轉(zhuǎn)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?！?49
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(jì)算模型　353
11．6．4　穿透損耗計(jì)算模型　356
11．7　小尺度信道建?！?57
11．7．1　垂直角度參數(shù)模型　357
11．7．2　多徑分量統(tǒng)計(jì)互相關(guān)矩陣的定義　359
11．7．3　ZSD/ZSA隨機(jī)分布參數(shù)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(jié)　370
參考文獻(xiàn)　370
第12章　高層協(xié)議基本過(guò)程　378
12．1　隨機(jī)接入　378
12．1．1　概述　378
12．1．2　各場(chǎng)景下的隨機(jī)接入基本過(guò)程　379
12．2　系統(tǒng)廣播　385
12．2．1　概述　385
12．2．2　系統(tǒng)信息內(nèi)容分類(lèi)　385
12．2．3　系統(tǒng)信息傳輸機(jī)制　388
12．2．4　系統(tǒng)信息更新機(jī)制　393
12．2．5　核心系統(tǒng)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(guò)程　395
12．3．3　尋呼接收過(guò)程　396
12．4　非激活態(tài)　398
12．4．1　概述　398
12．4．2　狀態(tài)轉(zhuǎn)移　399
12．4．3　RNA更新　402
12．4．4　非激活態(tài)安全　403
12．5　重復(fù)傳輸　404
12．5．1　概述　404
12．5．2　重復(fù)傳輸系統(tǒng)架構(gòu)　405
12．5．3　重復(fù)傳輸對(duì)協(xié)議的影響　406
12．6　波束失敗恢復(fù)　408
12．6．1　概述　408
12．6．2　波束失敗檢測(cè)　408
12．6．3　波束失敗恢復(fù)　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(hù)平面影響　414
12．8　移動(dòng)性管理　417
12．8．1　概述　417
12．8．2　小區(qū)選擇/重選　417
12．8．3　切換　422
12．9　測(cè)量　427
12．9．1　概述　427
12．9．2　測(cè)量配置　427
12．9．3　測(cè)量執(zhí)行　429
12．9．4　測(cè)量上報(bào)　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(wǎng)安全機(jī)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(jī)制　438
12．11．4　狀態(tài)轉(zhuǎn)換與移動(dòng)性過(guò)程的密鑰及安全算法生成　442
12．12　小結(jié)　445
參考文獻(xiàn)　445
第13章　空中接口高層協(xié)議　448
13．1　用戶(hù)平面協(xié)議　448
13．1．1　媒體接入控制層　448
13．1．2　無(wú)線鏈路控制層　464
13．1．3　分組數(shù)據(jù)匯聚協(xié)議層　474
13．1．4　業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)適配層　481
13．2　控制平面協(xié)議　484
13．2．1　連接管理　485
13．2．2　異系統(tǒng)移動(dòng)性控制　491
13．3　小結(jié)　497
參考文獻(xiàn)　498
第14章　NG協(xié)議接口　500
14．1　概述　500
14．2　NG接口協(xié)議棧　500
14．2．1　NG接口控制平面　500
14．2．2　NG接口用戶(hù)平面　502
14．3　NG接口主要功能　502
14．3．1　PDU會(huì)話(huà)資源管理　505
14．3．2　UE上下文管理　508
14．3．3　移動(dòng)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(guò)程　526
14．3．9　跟蹤過(guò)程　527
14．3．10　UE位置報(bào)告　529
14．3．11　RAN配置傳輸　530
14．3．12　UE能力管理　531
14．4　小結(jié)　532
參考文獻(xiàn)　532
第15章　Xn協(xié)議接口　534
15．1　概述　534
15．2　Xn接口協(xié)議?！?34
15．2．1　Xn接口控制平面　535
15．2．2　Xn接口用戶(hù)平面　535
15．3　Xn接口主要功能　536
15．3．1　移動(dòng)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(jié)能管理　548
15．3．5　流量控制管理　549
15．4　小結(jié)　550
參考文獻(xiàn)　550
第16章　F1協(xié)議接口　552
16．1　概述　552
16．2　F1接口協(xié)議?！?52
16．2．1　F1接口控制平面　553
16．2．2　F1接口用戶(hù)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(tǒng)信息　562
16．3．6　尋呼　563
16．4　小結(jié)　563
參考文獻(xiàn)　563
第17章　E1協(xié)議接口　564
17．1　概述　564
17．2　E1接口協(xié)議?！?64
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(hù)平面狀態(tài)信息管理　576
17．4　小結(jié)　578
參考文獻(xiàn)　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(jié)　585
參考文獻(xiàn)　585
第19章　基站射頻指標(biāo)　587
19．1　概述　587
19．2　輸出功率　588
19．3　輸出功率動(dòng)態(tài)　589
19．4　發(fā)射機(jī)開(kāi)關(guān)時(shí)間模板　590
19．5　發(fā)射信號(hào)質(zhì)量　591
19．6　發(fā)射機(jī)無(wú)用輻射　592
19．7　發(fā)射互調(diào)　595
19．8　接收機(jī)靈敏度　596
19．9　接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍　599
19．10　接收機(jī)選擇性　601
19．11　接收機(jī)阻塞特性　602
19．11．1　帶內(nèi)阻塞　602
19．11．2　帶外阻塞　604
19．12　接收機(jī)雜散　605
19．13　接收機(jī)互調(diào)　606
19．14　帶內(nèi)選擇性　609
19．15　小結(jié)　610
參考文獻(xiàn)　610
第20章　終端射頻指標(biāo)　611
20．1　概述　611
20．2　終端（UE）功率等級(jí)　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(fā)射功率　614
20．3　輸出功率動(dòng)態(tài)　614
20．3．1　最小輸出功率　614
20．3．2　發(fā)射關(guān)功率　615
20．3．3　發(fā)射開(kāi)/關(guān)時(shí)間模板　615
20．3．4　功率控制　616
20．4　發(fā)射信號(hào)質(zhì)量　617
20．4．1　頻率誤差　617
20．4．2　發(fā)射調(diào)制質(zhì)量　617
20．5　射頻輸出頻譜發(fā)射　619
20．6　接收機(jī)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(jī)阻塞特性　625
20．10　接收機(jī)雜散響應(yīng)　626
20．11　接收機(jī)互調(diào)　627
20．12　接收機(jī)雜散輻射　628
20．13　小結(jié)　628
參考文獻(xiàn)　629
第21章　無(wú)線資源管理指標(biāo)　630
21．1　概述　630
21．2　小區(qū)搜索性能要求　631
21．2．1　同頻小區(qū)搜索　631
21．2．2　異頻小區(qū)搜索　632
21．2．3　跨接入技術(shù)間的小區(qū)搜索　633
21．3　移動(dòng)性測(cè)量性能要求　633
21．3．1　SS-RSRP測(cè)量　634
21．3．2　SS-RSRQ測(cè)量　634
21．3．3　SS-SINR測(cè)量　635
21．4　移動(dòng)性過(guò)程性能要求　635
21．4．1　空閑態(tài)移動(dòng)性要求　635
21．4．2　連接狀態(tài)移動(dòng)性要求　637
21．5　無(wú)線鏈路監(jiān)測(cè)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(píng)估要求　640
21．5．3　DRX轉(zhuǎn)換間的評(píng)估要求　640
21．6　小結(jié)　640
參考文獻(xiàn)　641
縮略語(yǔ)　642