《5G移动通信系统设计与标准详解》王映民 孙韶辉 等

《5G移动通信系统设计与标准详解》王映民 孙韶辉 等


内容简介
本书是一本专门介绍5G系统设计与标准的图书，书中内容涵盖了5G系统从标准体系到接口、从物理层到高层、从基带到射频的各个方面，对需求、技术及标准分别进行了详细介绍。

作者简介
王映民 博士，教授级高工，博士生导师，*于西安电子科技大学。现任中国信科集团副总工程师、首 席科学家，大唐移动通信设备有限公司副总经理兼总工程师。主要研究方向为移动通信系统、通信信号处理和车联网等，担任IMT-2020（5G）*进组专家，科技部863计划5G重大项目总体组专家。曾获国家科技进步特等奖、中国专利金奖等多项奖励。 孙韶辉 西安电子科技大学博士，教授级高工，博士生导师。现任中国信科集团首 席专家，大唐移动通信设备有限公司副总经理。长期从事无线移动通信新技术研究与标准化工作，担任IMT-2020（5G）*进组3GPP标准工作组组长。曾获国家科技进步特等奖等多项奖励。


目录
第1章 5G发展概述 001
1.1　移动通信系统进展　001
1.1.1　移动通信技术发展回顾　001
1.1.2　5G发展趋势和驱动力　006
1.1.3　5G愿景　007
1.2　5G系统需求与性能指标　009
1.2.1　5G面临的需求和挑战　009
1.2.2　5G系统的性能指标　010
1.3　5G系统无线传输技术　012
1.4　小结　014
参考文献　014
第2章　系统架构与标准体系　016
2.1　5G标准化发展历程　016
2.1.1　ITU的5G标准化情况　016
2.1.2　3GPP的5G标准化情况　018
2.2　5G系统网络架构与功能划分　020
2.2.1　5G系统网络架构　020
2.2.2　5G网络功能划分　023
2.3　无线接口协议栈　025
2.3.1　物理层协议功能　026
2.3.2　数据链路层协议功能　027
2.3.3　RRC层协议功能　032
2.4　NR协议规范　032
2.5　小结　038
参考文献　038
第3章　5G接入网架构和接口　040
3.1　概述　040
3.2　5G接入网架构　041
3.2.1　NG-RAN架构　041
3.2.2　5G网络部署　044
3.3　NG-RAN接口模型　045
3.4　小结　047
参考文献　047
第4章　帧结构与物理信道　049
4.1　概述　049
4.2　波形和参数集设计　051
4.3　时频资源　054
4.3.1　时域资源的定义　054
4.3.2　频域资源的定义　056
4.4　物理信道和信号　058
4.4.1　物理信号　058
4.4.2　物理信道　063
4.5　小结　070
参考文献　070
第5章　系统初始接入与移动性管理设计　072
5.1　概述　072
5.2　NR同步块　074
5.2.1　SSB突发集　074
5.2.2　SSB突发集及SSB的结构　075
5.2.3　时间同步　076
5.2.4　SSB在半无线帧中的位置　076
5.2.5　SSB传输配置　078
5.2.6　实际传输SSB的指示　079
5.2.7　同步信号设计　080
5.3　PBCH传输　081
5.3.1　PBCH内容　082
5.3.2　PBCH传输过程　083
5.3.3　PBCH有效载荷　083
5.3.4　次加扰　083
5.3.5　PBCH传输块的信道编码和速率匹配　084
5.3.6　第二次加扰和调制　084
5.3.7　PBCH专用参考信号　085
5.4　广播信号传输　085
5.4.1　小区定义SSB和非小区定义SSB　086
5.4.2　SSB和CORESET#0的复用模式　087
5.4.3　CORESET#0配置的设计方法　089
5.4.4　NR所支持的CORESET#0配置　090
5.4.5　复用模式1的Type0-PDCCH公共搜索空间　093
5.4.6　复用模式2和模式3的Type0-PDCCH公共搜索空间　094
5.4.7　广播系统信息与SSB的QCL关系　095
5.4.8　NCD-SSB所携带的搜索CD-SSB信息　096
5.4.9　其他系统信息传递　096
5.5　随机接入设计　096
5.5.1　随机接入过程　097
5.5.2　随机接入Preamble格式　099
5.5.3　PRACH时频资源配置　104
5.5.4　多波束接入过程设计　106
5.6　寻呼信道设计　111
5.6.1　寻呼方法　112
5.6.2　寻呼控制资源集和寻呼监听时机　112
5.6.3　寻呼消息的传输　112
5.6.4　寻呼PDCCH/PDSCH的接收假设　113
5.7　移动性管理　113
5.7.1　移动性管理参考信号　113
5.7.2　基于SSB的RRM测量参数　114
5.7.3　基于CSI-RS的RRM测量参数　116
5.7.4　邻小区CSI-RS测量方法　116
5.7.5　无线链路监测　117
5.8　小结　119
参考文献　121
第6章　控制信道设计与资源调度　123
6.1　概述　123
6.2　下行控制信道　124
6.2.1　信道结构　124
6.2.2　传输方案　128
6.2.3　搜索空间设计　130
6.2.4　控制信息内容与格式　133
6.2.5　组公共控制信道设计　134
6.3　上行控制信道　139
6.3.1　PＵＣCH传输方案　139
6.3.2　PＵＣCH格式　140
6.3.3　PＵＣCH资源分配　147
6.3.4　上行控制信息传输　150
6.4　资源分配和调度　167
6.4.1　传输块大小设计　167
6.4.2　资源分配　169
6.4.3　调度设计　173
6.4.4　免调度传输　175
6.4.5　CQI和MCS　177
6.4.6　CBG传输　177
6.4.7　HARQ和Buffer管理　179
6.5　速率匹配　179
6.5.1　RB-符号级速率匹配　180
6.5.2　对LTE CRS的速率匹配　182
6.5.3　零功率CSI-RS（ZP CSI-RS）　183
6.6　小结　183
参考文献　183
第7章　大规模多天线传输　185
7.1　概述　185
7.2　多天线传输方案　188
7.2.1　下行传输方案　188
7.2.2　上行传输方案　193
7.3　参考信号　193
7.3.1　解调参考信号（DM-RS）　194
7.3.2　信道状态信息参考信号（CSI-RS）　198
7.3.3　相位跟踪参考信号（PT-RS）　208
7.3.4　上行探测参考信号（SRS）　214
7.4　信道状态信息反馈　219
7.4.1　框架设计　219
7.4.2　码本设计　223
7.4.3　测量机制　239
7.4.4　反馈机制　241
7.4.5　信道互易性　246
7.5　模拟波束管理　247
7.5.1　波束管理过程　248
7.5.2　波束测量和波束上报　249
7.5.3　波束指示　253
7.5.4　波束失效恢复过程　255
7.6　上行多天线技术　259
7.6.1　基于码本的传输方案　259
7.6.2　非码本传输方案　265
7.7　准共站址（QCL）　268
7.7.1　QCL的定义　268
7.7.2　QCL关系配置　270
7.7.3　参考信号间的QCL关系　272
7.8　小结　274
参考文献　274
第8章　信道编码设计　276
8.1　概述　276
8.2　LDPC编码方案　277
8.2.1　LDPC码的基本原理　277
8.2.2　NR LDPC码的设计　279
8.2.3　循环冗余校验比特添加　292
8.2.4　码块分段　293
8.2.5　速率匹配　295
8.2.6　交织器　296
8.3　Polar码的编码方案　298
8.3.1　Polar码的基本原理　298
8.3.2　NR Polar码的设计　299
8.3.3　速率匹配　307
8.3.4　交织器　308
8.3.5　ＵＣI分段方案　308
8.4　其他编码技术　309
8.4.1　CRC码　309
8.4.2　RM码　310
8.5　小结　312
参考文献　313
第9章　NR与LTE共存　316
9.1　概述　316
9.2　邻频共存　317
9.3　同频共存　317
9.4　补充上行载波　319
9.5　上行单发传输　320
9.6　功率共享　323
9.7　终端自干扰消除　324
9.8　小结　325
参考文献　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　上行功率控制技术的原理　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　小结　334
参考文献　335
第11章　大规模天线无线信道建模　336
11.1　概述　336
11.2　部署场景　337
11.3　场景建模　339
11.3.1　3D信道场景　339
11.3.2　UMa场景和UMi场景　340
11.3.3　InH场景　341
11.4　坐标系模型　341
11.4.1　坐标系的定义　341
11.4.2　坐标系间的转换　342
11.4.3　简化坐标系转换　345
11.5　天线模型　346
11.5.1　双极化天线模型　347
11.5.2　UE方向及天线模型　348
11.6　大尺度信道建模　349
11.6.1　3D距离的定义　349
11.6.2　LOS概率的定义　350
11.6.3　路径损耗计算模型　353
11.6.4　穿透损耗计算模型　356
11.7　小尺度信道建模　357
11.7.1　垂直角度参数模型　357
11.7.2　多径分量统计互相关矩阵的定义　359
11.7.3　ZSD/ZSA随机分布参数的定义　360
11.7.4　ZOD/ZOA的生成方法　361
11.8　信道建模流程　363
11.9　小结　370
参考文献　370
第12章　高层协议基本过程　378
12.1　随机接入　378
12.1.1　概述　378
12.1.2　各场景下的随机接入基本过程　379
12.2　系统广播　385
12.2.1　概述　385
12.2.2　系统信息内容分类　385
12.2.3　系统信息传输机制　388
12.2.4　系统信息更新机制　393
12.2.5　核心系统信息缺失处理　394
12.3　寻呼　394
12.3.1　概述　394
12.3.2　寻呼传输过程　395
12.3.3　寻呼接收过程　396
12.4　非激活态　398
12.4.1　概述　398
12.4.2　状态转移　399
12.4.3　RNA更新　402
12.4.4　非激活态安全　403
12.5　重复传输　404
12.5.1　概述　404
12.5.2　重复传输系统架构　405
12.5.3　重复传输对协议的影响　406
12.6　波束失败恢复　408
12.6.1　概述　408
12.6.2　波束失败检测　408
12.6.3　波束失败恢复　410
12.7　部分带宽传输　411
12.7.1　概述　411
12.7.2　控制平面影响　412
12.7.3　用户平面影响　414
12.8　移动性管理　417
12.8.1　概述　417
12.8.2　小区选择/重选　417
12.8.3　切换　422
12.9　测量　427
12.9.1　概述　427
12.9.2　测量配置　427
12.9.3　测量执行　429
12.9.4　测量上报　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　接入网安全机制　435
12.11.1　概述　435
12.11.2　安全性激活流程　436
12.11.3　5G安全机制　438
12.11.4　状态转换与移动性过程的密钥及安全算法生成　442
12.12　小结　445
参考文献　445
第13章　空中接口高层协议　448
13.1　用户平面协议　448
13.1.1　媒体接入控制层　448
13.1.2　无线链路控制层　464
13.1.3　分组数据汇聚协议层　474
13.1.4　业务数据适配层　481
13.2　控制平面协议　484
13.2.1　连接管理　485
13.2.2　异系统移动性控制　491
13.3　小结　497
参考文献　498
第14章　NG协议接口　500
14.1　概述　500
14.2　NG接口协议栈　500
14.2.1　NG接口控制平面　500
14.2.2　NG接口用户平面　502
14.3　NG接口主要功能　502
14.3.1　PDU会话资源管理　505
14.3.2　UE上下文管理　508
14.3.3　移动性管理　511
14.3.4　寻呼　517
14.3.5　NAS传输　517
14.3.6　接口管理　519
14.3.7　告警信息传输　524
14.3.8　定位NRPPa传输过程　526
14.3.9　跟踪过程　527
14.3.10　UE位置报告　529
14.3.11　RAN配置传输　530
14.3.12　UE能力管理　531
14.4　小结　532
参考文献　532
第15章　Xn协议接口　534
15.1　概述　534
15.2　Xn接口协议栈　534
15.2.1　Xn接口控制平面　535
15.2.2　Xn接口用户平面　535
15.3　Xn接口主要功能　536
15.3.1　移动性管理　537
15.3.2　双连接管理　541
15.3.3　接口管理　546
15.3.4　节能管理　548
15.3.5　流量控制管理　549
15.4　小结　550
参考文献　550
第16章　F1协议接口　552
16.1　概述　552
16.2　F1接口协议栈　552
16.2.1　F1接口控制平面　553
16.2.2　F1接口用户平面　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消息传递　560
16.3.4　告警信息传递　561
16.3.5　系统信息　562
16.3.6　寻呼　563
16.4　小结　563
参考文献　563
第17章　E1协议接口　564
17.1　概述　564
17.2　E1接口协议栈　564
17.3　E1接口主要功能　565
17.3.1　E1接口管理　566
17.3.2　承载上下文管理　570
17.3.3　用户平面状态信息管理　576
17.4　小结　578
参考文献　579
第18章　5G工作频段与信道安排　580
18.1　工作频段概述　580
18.2　信道带宽　581
18.3　信道安排　582
18.3.1　信道栅格　582
18.3.2　同步栅格　583
18.3.3　信道间距　585
18.4　小结　585
参考文献　585
第19章　基站射频指标　587
19.1　概述　587
19.2　输出功率　588
19.3　输出功率动态　589
19.4　发射机开关时间模板　590
19.5　发射信号质量　591
19.6　发射机无用辐射　592
19.7　发射互调　595
19.8　接收机灵敏度　596
19.9　接收机动态范围　599
19.10　接收机选择性　601
19.11　接收机阻塞特性　602
19.11.1　带内阻塞　602
19.11.2　带外阻塞　604
19.12　接收机杂散　605
19.13　接收机互调　606
19.14　带内选择性　609
19.15　小结　610
参考文献　610
第20章　终端射频指标　611
20.1　概述　611
20.2　终端（UE）功率等级　611
20.2.1　输出功率　611
20.2.2　功率回退　613
20.2.3　配置发射功率　614
20.3　输出功率动态　614
20.3.1　小输出功率　614
20.3.2　发射关功率　615
20.3.3　发射开/关时间模板　615
20.3.4　功率控制　616
20.4　发射信号质量　617
20.4.1　频率误差　617
20.4.2　发射调制质量　617
20.5　射频输出频谱发射　619
20.6　接收机灵敏度　621
20.7　输入电平　623
20.8　邻信道选择性　624
20.9　接收机阻塞特性　625
20.10　接收机杂散响应　626
20.11　接收机互调　627
20.12　接收机杂散辐射　628
20.13　小结　628
参考文献　629
第21章　无线资源管理指标　630
21.1　概述　630
21.2　小区搜索性能要求　631
21.2.1　同频小区搜索　631
21.2.2　异频小区搜索　632
21.2.3　跨接入技术间的小区搜索　633
21.3　移动性测量性能要求　633
21.3.1　SS-RSRP测量　634
21.3.2　SS-RSRQ测量　634
21.3.3　SS-SINR测量　635
21.4　移动性过程性能要求　635
21.4.1　空闲态移动性要求　635
21.4.2　连接状态移动性要求　637
21.5　无线链路监测性能要求　639
21.5.1　in-sync和out-of-sync阈值　640
21.5.2　in-sync和out-of-sync评估要求　640
21.5.3　DRX转换间的评估要求　640
21.6　小结　640
参考文献　641
缩略语　642


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