國之重器出版工程 5G空口特性與關鍵技術

郭銘
IEEE高級會員，在移動通信領域具有豐富的經驗。本科畢業於浙江大學，碩士和博士分別就讀於北京郵電大學和紐約石溪大學。曾任職於美國加州的高通、休斯等公司，從事無線通信系統及芯片的研究設計工作。2010—2017年就職於諾基亞，從事LTE和5G的研發和產品管理工作，並擔任5G產品中國區業務發展總監。

文志成
高級工程師，現任上海諾基亞貝爾有限公司5G產品經理。曾在西門子合資公司從事市話交換機的開通和培訓工作，並在摩托羅拉以及諾基亞從事2G、2.5G、3G、4G和5G移動系統的網絡設計、網絡規劃和優化、算法測試和產品管理等工作。出版2本GPRS圖書，及4本WCDMA/LTE原理和信令圖書，並參與《射頻和無線技術》一書的翻譯工作。

劉向東
北京郵電大學碩士畢業。現任愛立信中國研發部高級工程師。曾在摩托羅拉，諾基亞西門子及華為等多個通信設備公司任職，從事2G、3G、4G、5G移動通信無線接入網與核心網的端到端系統研發、測試與技術支持工作。早期曾參與中國教育科研網CERNET及163網等IP骨幹網建設，並擁有CCIE認證證書#13321。 

第1章移動通信及5G標準化進程概述001 

1.1從1G到5G——移動通信系統演進002 

1.1.1 1G（1979—） 004 

1.1.2 2G（1991—） 004 

1.1.3 3G（1999—） 006 

1.1.4 4G（2009—） 007

1.1.5 5G（2019—） 008 

1.2 5G標準化進程011 

1.3 5G頻譜分配012 

1.3.1 5G不同業務的頻譜需求012 

1.3.2頻譜分配現狀013 

第2章5G新空口關鍵技術015 

2.1 5G波形設計016 

2.1.1 5G主要候選波形018 

2.1.2波形實現方式總結025 

2.1.3波形的幾項主要指標對比026 

2.1.4主要波形提案綜合比較總結028 

2.1.5 3GPP對波形規範的討論過程030 

2.1. 6 R15中的5G波形規範031 

2.2 5G多址接入032 

2.2.1主要正交多扯接入方式回顧032 

2.2.2主要非正交多址接入方案選項034 

2.2.3 3GPP對多址接入規範的討論過程045 

2.2.4 R15中的多址接入規範047 

2.3 5G信道編碼048 

2.3.1信道編碼概述048 

2.3.2 Turbo、LDPC和Polar碼的綜合分析對比050 

2.3.3 5G NR編碼方案選項的綜合比較055 

2.3.4 3GPP對信道編解碼方案的討論過程056 

2.3.5 R15中的信道編碼058

2.4 5G幀結構061 

2.4.1 5G參數集（Numerology） 061 

2.4.2 5G子載波間隔討論背景062 

2.4.3 R15中5G幀結構的分析和說明065 

2.4.4時隙配置及調度070 

2.4.5幀結構實際配置舉例071 

第3章5G物理資源075 

3.1頻段及帶寬特性076 

3.1.1 5G頻段定義076 

3.1.2基站信道帶寬076 

3.1.3傳輸帶寬配置077 

3.1.4絕對頻點和信道柵格079 

3.1.5信道柵格到資源粒子的映射083 

3.2資源塊084 

3.3 RB柵格的公共參考點085 

3.4資源柵格087 

3.5資源粒子088 

3.6帶寬部分（BWP） 089 

3.6.1 BWP的定義089 

3.6 .2 BWP的位置090 

3.6.3 BWP自適應091 

3.6.4 BWP的配置參數092 

3.6.5 BWP的種類092 

3.6.6 BWP工作過程093 

3.6.7 BWP激活和轉換094 

3.7物理資源塊095 

3.8天線端口095

第4章信道與信號的設計與處理097 

4.1 5G信道與信號概述098 

4.2基礎序列102 

4.2.1偽隨機序列102 

4.2.2低峰均比序列103 

4.3上行信道104 

4.3.1 PRACH設計與處理104 

4.3.2 PUCCH設計與處理121 

4.3.3 PUSCH設計與處理138 

4.4下行信道149 

4.4.1 PDCCH信道設計與處理149 

4.4.2 PDSCH信道設計與處理168 

4.4.3 PBCH設計處理178 

4.5參考信號181 

4.5 .1 DMRS詳解181 

4.5.2 PTRS詳解195 

4.5.3 SRS設計與處理205 

4.5.4 SSB設計與處理215 

4.5.5 CSI-RS設計與處理224 

第5章5G新空口關鍵過程239 

5.1小區搜索240 

5.1.1小區搜索概述241 

5.1.2同步信號的構成和搜索過程241 

5.1.3後續處理244 

5.2隨機接入245 

5.2.1隨機接入過程概述245

5.2.2基於競爭的隨機接入過程246 

5.2.3基於非競爭的隨機接入過程253 

5.3上行功率控制253 

5.3.1上行功率控制概述253 

5.3.2 PUSCH功率控制254 

5.3.3 PUCCH功率控制258 

5.3.4 SRS功率控制261 

5.3.5 PRACH功率控制相關過程262 

5.3.6功率餘量263 

5.3.7功率降低優先級266 

5.3.8雙連接EN-DC模式下的功率控制266 

5.4上下行調度與資源分配267 

5.4.1調度特性267 

5.4.2時域資源分配273 

5.4.3頻域資源分配284 

5.5鏈路自適應292 

5.5.1鏈路自適應工作過程292 

5.5.2 CQI測量和上報293 

5.5 .3 MCS作用過程297 

5.5.4下行TBS選擇302 

5.5.5上行MCS及TBS選擇308 

5.6大規模天線及波束賦形308 

5.6.1多天線技術及其分類308 

5.6.2 MIMO分類311 

5.6.3 MIMO的演進314

5.6.4 5G NR中的mMIMO技術概述322 

5.6.5下行準同站和傳輸配置指示334 

5.6.6波束管理340 

5.6.7下行傳輸模式365 

5.6.8上行傳輸模式369 

第6章5G部署方案及相關架構和流程371 

6.1 NSA/SA方案及架構選擇概述372 

6.1.1非獨立組網（NSA）和獨立組網（SA） 372 

6.1.2 SA/NSA系統架構選項374 

6.1.3 SA和NSA特性對比377 

6.2 5G部署選項介紹378 

6.2.1 5G非獨立組網下的架構選擇378 

6.2.2 5G獨立組網下的架構選擇381 

6.2.3 5G網絡部署演進方案舉例382 

6.3雙連接方案及協議385 

6.3.1雙連接基本概念385 

6.3.2多系統雙連接387 

6.3.3空中接口控制面處理388 

6.3.4空中接口用戶面的處理389 

6.4 NSA主要流程391 

6.4.1 EN-DC網絡結構和協議392 

6.4.2 EN-DC主要流程395 

6.4.3 EN-DC幾個主要處理流程分析（當前主要是3X場景） 416 

第7章5G頻譜和射頻特性423

7.1 5G頻譜和射頻概述424 

7.2頻譜分配和帶寬配置425 

7.3頻率點和信道柵格427 

7.4射頻規範概述428 

7.4.1發射機特性428 

7.4.2接收機特性429 

7.4.3基站傳導要求和OTA參考點429 

7.4.4基站類型431 

7.5發射功率要求431 

7.5.1基站發射功率431 

7.5.2基站發射功率動態範圍431 

7.5.3終端發射功率432 

7.5.4終端發射功率動態範圍432 

7.6發射信號質量433 

7.6.1頻率誤差433 

7.6.2誤差矢量幅度（EVM） 433 

7.6.3終端帶內輻射和載波洩漏434 

7.6.4基站端口時間對齊誤差434 

7.7非期望輻射435 

7.7.1佔用帶寬435 

7.7.2鄰信道洩漏比435 

7.7.3頻譜發射模板436 

7.7.4發射機雜散輻射437 

7.8發射機互調437 

7.9接收機參考靈敏度438 

7.10接收機動態範圍438 

7.11接收機抗干擾性438

7.11.1信道內選擇性439 

7.11.2鄰信道選擇性439 

7.11.3阻塞439 

7.11.4接收機互調響應抑制439 

7.12接收機雜散輻射439 

參考文獻441 

縮略語447