内容简介

本书继作者关于3G、4G的著名书籍之后，对5G NR提供了新的见解和阐述。在初步讨论了5G的背景后，详细描述了NR第一阶段的所有技术特征，包括NR物理层结构和高层协议、射频和频谱以及与LTE的共存和互通。第3版对5G-Advanced NR增强标准Release 17和Release 18版本的NR技术组件做了详细的阐述，还对6G进行了展望。与第2版相比新增了三章，包括:第22章，描述物联网应用的NR缩减能力和小数据传输；第23章，描述NR多播和广播操作；第25章，讨论NR空口中为支持NTN卫星通信操作而引入的更改（例如，上下行定时关系、HARQ增强）。本书可供从业工程师、专家和学者了解5G及6G标准新演进内容，大学相关专业学生、研究生也可参考使用。

目录

目录

译者序

前言

致谢

第1章 5G概述

11.1 移动通信的演进——从1G到5G1

1.2 3GPP和移动通信的标准化2

1.3 下一代无线接入技术——5G/NR3

1.3.1 5G应用场景3

1.3.2 LTE向5G演进3

1.3.3 NR——新的5G无线接入技术4

1.3.4 5GCN——新的5G核心网4

第2章5G标准化52.1标准化和监管概述5

2.2 ITU-R从3G到6G的活动6

2.2.1 ITU-R的角色6

2.2.2 IMT-2000和IMT-Advanced7

2.2.3 ITU-R WP5D中的5G和IMT-20208

2.2.4 IMT-2030和面向6G的ITU-R工作9

2.3 5G和IMT-202010

2.3.1 IMT-2020的使用场景10

2.3.2 IMT-2020的能力集11

2.3.3 IMT-2020的性能要求14

2.3.4 IMT-2020的候选技术和评估16

2.4 3GPP标准化17

2.4.1 3GPP流程17

2.4.2 作为IMT-2020候选技术的3GPP 5G规范19

第3章 5G频谱2

13.1 移动系统的频谱21

3.1.1 ITU-R为IMT系统定义的频谱21

3.1.2 5G的全球频谱状况24

3.2 NR的频段25

第4章 LTE概述31

4.1 LTE Release 8——基本的无线接入31

4.2 LTE演进33

4.3 频谱灵活性35

4.3.1 载波聚合35

4.3.2 授权辅助接入36

4.4 多天线增强37

4.4.1 增强的多天线传输37

4.4.2 多点协作和传输37

4.4.3 增强的控制信道结构38

4.5 高密度、微蜂窝和异构部署38

4.5.1 中继39

4.5.2 异构部署39

4.5.3 微蜂窝开关39

4.5.4 双连接40

4.5.5 动态TDD40

4.5.6 WLAN互通40

4.6 终端增强41

4.7 新场景41

4.7.1 机器类型通信41

4.7.2 降低时延42

4.7.3 终端到终端通信42

4.7.4 V2V和V2X43

4.7.5 飞行器43

4.7.6 多播/广播44

第5章 NR概述455.1Release 15中的NR基础知识46

5.1.1 高频段操作和频谱灵活性46

5.1.2 极简设计47

5.1.3 向前兼容47

5.1.4 传输方案、部分带宽和帧结构48

5.1.5 双工方式50

5.1.6 低时延支持51

5.1.7 调度和数据传输51

5.1.8 控制信道52

5.1.9 以波束为中心的设计和多天线传输52

5.1.10 初始接入54

5.1.11 互通和与LTE共存54

5.2 NR演进和5G-Advanced55

5.2.1 多天线增强56

5.2.2 载波聚合和双连接增强57

5.2.3 移动性增强58

5.2.4 终端节能增强59

5.2.5 交叉链路干扰缓解和远程干扰管理59

5.2.6 接入回传一体化/网络控制中继器60

5.2.7 NR与非授权频谱61

5.2.8 扩展到52.5GHz以上61

5.2.9 智能交通系统、车联网和直通链路62

5.2.10 机器类型通信和物联网62

5.2.11 定位64

5.2.12 非地面网络65

5.2.13 广播和多播65

5.2.14 覆盖增强66

5.2.15 小于5MHz带宽的NR66

5.2.16 扩展现实66

5.2.17 无人飞行器和无人机67

5.2.18 双工灵活性67

5.2.19 网络能效增强67

5.2.20 人工智能和机器学习68

第6章 无线接口架构69

6.1 系统总体架构69

6.1.1 5G核心网69

6.1.2 无线接入网71

6.2 无线协议架构73

6.2.1 服务数据适配协议——SDAP76

6.2.2 分组数据汇聚协议——PDCP76

6.2.3 无线链路控制77

6.2.4 媒体接入控制78

6.2.5 物理层84

6.3 调度86

6.4 服务质量88

6.5 无线资源控制89

6.5.1 RRC状态机91

6.5.2 无线链路监测92

6.6 移动性92

6.6.1 网络控制的移动性93

6.6.2 条件切换96

6.6.3 双激活协议栈97

6.6.4 L1/L2触发的移动性97

6.6.5 空闲态移动性——小区重选98

6.6.6 终端跟踪98

6.6.7 寻呼99

第7章 总体传输结构101

7.1 传输机制101

7.2 时域结构103

7.3 频域结构105

7.4 部分带宽108

7.5 NR载波频域位置110

7.6 载波聚合111

7.7 补充上行113

7.7.1 与载波聚合的关系114

7.7.2 上行控制信令115

7.8 双工方式115

7.8.1 时分双工116

7.8.2 频分双工118

7.8.3 时隙格式和时隙格式指示118

7.9 天线端口121

7.10 准共址123

第8章 信道测量125

8.1 信道状态信

前言/序言

前言

基于3GPP NR（New Radio，新空口）技术的5G无线接入网的部署目前正在顺利进行。与基于LTE技术的4G网络相比，5G提供了更好的移动宽带性能，包括高达10Gbit/s的数据速率和更低的时延。5G远不止于此，它还提供具有新的可靠性水平和极低时延的服务。5G的发展还包括对各种垂直领域和新部署场景的广泛支持。

本书描述了截至2023年春季NR的有关信息。第1章提供了简要的介绍，第2章描述了标准化过程和相关组织，比如众所周知的3GPP和ITU。第3章介绍了可用于移动通信的频段，并讨论了寻找新频段的过程。

有关LTE及其演进的概述见第4章。尽管本书的重点是NR，但对LTE的简要概述作为后续章节的背景介绍是必要的。原因之一是LTE和NR都是由3GPP开发的，因此具有共同的背景并共享一些技术组件。NR中的许多设计选择也是基于LTE的经验做出的。此外，LTE对整个5G无线接入仍然很重要，不仅是某些物联网应用的重要组成部分，而且在双连接场景中与5G/NR协同工作方面也是如此。

第5章提供了NR的概述。可以单独阅读，以获得对NR的高层次理解，也可以作为对后续章节的概要介绍。

第6章概述了NR中的总体协议结构，然后在第7章中描述了NR的总体时/频域结构。

多天线处理和波束赋形是NR的重要组成部分。第8章概述了支持这些功能的信道测量工具，第9章介绍了整体传输信道处理，第10章介绍了相关控制信令。如何使用这些功能来支持不同的多天线方案和波束赋形功能是第11章和第12章的主题。

重传功能和调度分别是第13章和第14章的主题，随后是第15章的功率控制和第16章的小区搜索以及第17章的随机接入。

与LTE共存和互通是NR的重要组成部分，尤其是在依赖LTE进行移动和初始接入的非独立部署场景中，第18章对此做了介绍。

第19~27章重点介绍了NR在Release 16、Release 17和Release 18中的演进所带来的一些主要新功能。第19章讨论了TDD网络对远程干扰的管理。接入非授权频谱的内容见第20章。第21章和第22章讨论了机器类型通信的增强功能，第21章侧重于超可靠、低时延通信和工业物联网，第22章介绍了RedCap终端和小数据传输。第23章介绍了多播和广播业务的增强功能。第24章描述了接入回传一体化，其中NR不仅用于接入链路，还用于回传。第25章介绍了NR对所谓的非地面网络的支持，在实践中通过卫星和高空平台接入5G。车载通信和NR Sidelink设计是第26章的主题。定位功能见第27章。

第28章的主题是射频（RF）要求，涉及大频率范围和多标准无线设备的频谱灵活性。第29章讨论了毫米波范围内较高频段的RF实现。

最后，第30章展望了未来NR的发布和即将推出的6G技术。

致谢

感谢所有为本书的写作提供帮助的爱立信公司的同事，包括对本书有关内容直接提供建议和意见，以及参与开发NR和5G这一宏大的下一代无线接入项目。

标准化过程涉及来自全球各地的工作者，在此感谢无线通信业的所有同人，特别是3GPP RAN工作组的努力。没有他们的工作和对标准化的贡献，这本书就不可能存在。

最后，非常感谢家人在撰写本书的漫长过程中给予我们的宽容和支持。