5G-ADVANCED NR增强标准：下一代无线通信技术（原书第3版）

第3版新增了Release 17和Release 18的关键特性：
·频谱扩展到52.6GHz以上
·网络控制中继器和对IAB的增强
·缩减能力终端（RedCap）
·Sidelink增强
·定位增强
·MIMO增强
·非地面网络（NTN）
·对广播/多播业务的支持
·移动性增强
·节能增强
·双工增强
·3GPP中的AI/ML研究

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<br /><br />译者序<br />前言<br />致谢<br /><br />第1章 5G概述<br />11.1 移动通信的演进——从1G到5G1<br />1.2 3GPP和移动通信的标准化2<br />1.3 下一代无线接入技术——5G/NR3<br />1.3.1 5G应用场景3<br />1.3.2 LTE向5G演进3<br />1.3.3 NR——新的5G无线接入技术4<br />1.3.4 5GCN——新的5G核心网4<br /><br />第2章5G标准化52.1标准化和监管概述5<br />2.2 ITU-R从3G到6G的活动6<br />2.2.1 ITU-R的角色6<br />2.2.2 IMT-2000和IMT-Advanced7<br />2.2.3 ITU-R WP5D中的5G和IMT-20208<br />2.2.4 IMT-2030和面向6G的ITU-R工作9<br />2.3 5G和IMT-202010<br />2.3.1 IMT-2020的使用场景10<br />2.3.2 IMT-2020的能力集11<br />2.3.3 IMT-2020的性能要求14<br />2.3.4 IMT-2020的候选技术和评估16<br />2.4 3GPP标准化17<br />2.4.1 3GPP流程17<br />2.4.2 作为IMT-2020候选技术的3GPP 5G规范19<br /><br />第3章 5G频谱2<br />13.1 移动系统的频谱21<br />3.1.1 ITU-R为IMT系统定义的频谱21<br />3.1.2 5G的全球频谱状况24<br />3.2 NR的频段25<br /><br />第4章 LTE概述31<br />4.1 LTE Release 8——基本的无线接入31<br />4.2 LTE演进33<br />4.3 频谱灵活性35<br />4.3.1 载波聚合35<br />4.3.2 授权辅助接入36<br />4.4 多天线增强37<br />4.4.1 增强的多天线传输37<br />4.4.2 多点协作和传输37<br />4.4.3 增强的控制信道结构38<br />4.5 高密度、微蜂窝和异构部署38<br />4.5.1 中继39<br />4.5.2 异构部署39<br />4.5.3 微蜂窝开关39<br />4.5.4 双连接40<br />4.5.5 动态TDD40<br />4.5.6 WLAN互通40<br />4.6 终端增强41<br />4.7 新场景41<br />4.7.1 机器类型通信41<br />4.7.2 降低时延42<br />4.7.3 终端到终端通信42<br />4.7.4 V2V和V2X43<br />4.7.5 飞行器43<br />4.7.6 多播/广播44<br /><br />第5章 NR概述455.1Release 15中的NR基础知识46<br />5.1.1 高频段操作和频谱灵活性46<br />5.1.2 极简设计47<br />5.1.3 向前兼容47<br />5.1.4 传输方案、部分带宽和帧结构48<br />5.1.5 双工方式50<br />5.1.6 低时延支持51<br />5.1.7 调度和数据传输51<br />5.1.8 控制信道52<br />5.1.9 以波束为中心的设计和多天线传输52<br />5.1.10 初始接入54<br />5.1.11 互通和与LTE共存54<br />5.2 NR演进和5G-Advanced55<br />5.2.1 多天线增强56<br />5.2.2 载波聚合和双连接增强57<br />5.2.3 移动性增强58<br />5.2.4 终端节能增强59<br />5.2.5 交叉链路干扰缓解和远程干扰管理59<br />5.2.6 接入回传一体化/网络控制中继器60<br />5.2.7 NR与非授权频谱61<br />5.2.8 扩展到52.5GHz以上61<br />5.2.9 智能交通系统、车联网和直通链路62<br />5.2.10 机器类型通信和物联网62<br />5.2.11 定位64<br />5.2.12 非地面网络65<br />5.2.13 广播和多播65<br />5.2.14 覆盖增强66<br />5.2.15 小于5MHz带宽的NR66<br />5.2.16 扩展现实66<br />5.2.17 无人飞行器和无人机67<br />5.2.18 双工灵活性67<br />5.2.19 网络能效增强67<br />5.2.20 人工智能和机器学习68<br /><br />第6章 无线接口架构69<br />6.1 系统总体架构69<br />6.1.1 5G核心网69<br />6.1.2 无线接入网71<br />6.2 无线协议架构73<br />6.2.1 服务数据适配协议——SDAP76<br />6.2.2 分组数据汇聚协议——PDCP76<br />6.2.3 无线链路控制77<br />6.2.4 媒体接入控制78<br />6.2.5 物理层84<br />6.3 调度86<br />6.4 服务质量88<br />6.5 无线资源控制89<br />6.5.1 RRC状态机91<br />6.5.2 无线链路监测92<br />6.6 移动性92<br />6.6.1 网络控制的移动性93<br />6.6.2 条件切换96<br />6.6.3 双激活协议栈97<br />6.6.4 L1/L2触发的移动性97<br />6.6.5 空闲态移动性——小区重选98<br />6.6.6 终端跟踪98<br />6.6.7 寻呼99<br /><br />第7章 总体传输结构101<br />7.1 传输机制101<br />7.2 时域结构103<br />7.3 频域结构105<br />7.4 部分带宽108<br />7.5 NR载波频域位置110<br />7.6 载波聚合111<br />7.7 补充上行113<br />7.7.1 与载波聚合的关系114<br />7.7.2 上行控制信令115<br />7.8 双工方式115<br />7.8.1 时分双工116<br />7.8.2 频分双工118<br />7.8.3 时隙格式和时隙格式指示118<br />7.9 天线端口121<br />7.10 准共址123<br /><br />第8章 信道测量125<br />8.1 信道状态信息参考信号：CSI-RS125<br />8.1.1 CSI-RS的基本结构125<br />8.1.2 CSI-RS配置的频域结构128<br />8.1.3 CSI-RS配置的时域特性128<br />8.1.4 CSI-IM干扰测量129<br />8.1.5 零功率CSI-RS129<br />8.1.6 CSI-RS资源集130<br />8.1.7 跟踪参考信号130<br />8.1.8 物理天线映射131<br />8.2 终端测量和上报132<br />8.2.1 上报数量132<br />8.2.2 测量资源132<br />8.2.3 上报类型133<br />8.3 探测参考信号：SRS134<br />8.3.1 SRS序列和Zadoff-Chu序列135<br />8.3.2 多端口SRS136<br />8.3.3 SRS跳频136<br />8.3.4 SRS时域结构137<br />8.3.5 SRS资源集137<br />8.3.6 物理天线映射137<br /><br />第9章 传输信道处理139<br />9.1 概述139<br />9.2 信道编码140<br />9.2.1 为每个传输块添加CRC140<br />9.2.2 码块分段140<br />9.2.3 NR信道编码141<br />9.3 速率匹配和物理层HARQ功能142<br />9.4 加扰144<br />9.5 调制144<br />9.6 层映射144<br />9.7 上行DFT预编码144<br />9.8 多天线预编码145<br />9.8.1 下行预编码145<br />9.8.2 上行预编码146<br />9.9 资源块映射147<br />9.10 下行预留资源149<br />9.11 参考信号151<br />9.11.1 基于OFDM的上下行传输所使用的DM-RS152<br />9.11.2 基于DFT预编码的OFDM上行传输所使用的DM-RS156<br />9.11.3 相位跟踪参考信号157<br /><br />第10章 物理层控制信令158<br />10.1 下行158<br />10.1.1 物理下行控制信道159<br />10.1.2 控制资源集161<br />10.1.3 盲解码和搜索空间166<br />10.1.4 下行调度分配：DCI格式1_0、1_1、1_2和1_3171<br />10.1.5 上行调度授权：DCI格式0_0、0_1、0_2和0_3175<br />10.1.6 时隙格式指示：DCI格式2_0179<br />10.1.7 抢占指示：DCI格式2_1179<br />10.1.8 上行功率控制命令：DCI格式2_2179<br />10.1.9 SRS控制命令：DCI格式2_3179<br />10.1.10 上行取消指示：DCI格式2_4179<br />10.1.11 软资源指示：DCI格式2_5180<br />10.1.12 DRX激活：DCI格式2_6180<br />10.1.13 寻呼提前指示和动态TRS控制：DCI格式2_7180<br />10.1.14 Sidelink调度：DCI格式3_0和3_1180<br />10.1.15 多播/广播调度：DCI格式4_0、4_1和4_2180<br />10.1.16 网络控制中继器的波束指示：DCI格式5_0180<br />10.1.17 指示频域资源的信令180<br />10.1.18 指示时域资源的信令183<br />10.1.19 指示传输块大小的信令18510.2上行186<br />10.2.1 PUCCH的基本结构187<br />10.2.2 PUCCH格式0188<br />10.2.3 PUCCH格式1190<br />10.2.4 PUCCH格式2191<br />10.2.5 PUCCH格式3192<br />10.2.6 PUCCH格式4193<br />10.2.7 PUCCH传输使用的资源和参数194<br />10.2.8 通过PUSCH传输的上行控制信令195<br /><br />第11章 多天线传输197<br />11.1 简介197<br />11.2 NR下行多天线预编码200<br />11.2.1 类型Ⅰ CSI202<br />11.2.2 类型 Ⅱ CSI （Release 15部分）203<br />11.2.3 Release 16增强的类型Ⅱ CSI204<br />11.2.4 端口选择206<br />11.3 上行多天线预编码207<br />11.3.1 基于码本的传输207<br />11.3.2 基于非码本的预编码209<br /><br />第12章 波束管理212<br />12.1 初始波束建立213<br />12.2 波束调整213<br />12.2.1 下行发送端波束调整213<br />12.2.2 下行接收端波束调整214<br />12.2.3 上行波束调整215<br />12.3 波束指示和TCI215<br />12.3.1 Release 15/16关于TCI状态的定义215<br />12.3.2 Release 17统一TCI框架216<br />12.4 波束恢复218<br />12.4.1 波束失败检测219<br />12.4.2 新备选波束的认定219<br />12.4.3 终端恢复请求和网络响应219<br />12.5 多收发节点传输220<br />12.5.1 非相干联合传输221<br />12.5.2 用于URLLC的下行Multi-TRP222<br />12.5.3 用于URLLC的上行Multi-TRP225<br /><br />第13章 重传协议226<br />13.1 带软合并的HARQ227<br />13.1.1 软合并230<br />13.1.2 下行HARQ231<br />13.1.3 上行HARQ232<br />13.1.4 上行确认的定时232<br />13.1.5 HARQ确认的复用233<br />13.2 RLC236<br />13.2.1 序列编号和分段236<br />13.2.2 确认模式和RLC重传239<br />13.3 PDCP243<br /><br />第14章 调度245<br />14.1 动态下行调度245<br />14.1.1 载波聚合246<br />14.1.2 下行抢占处理247<br />14.2 动态上行调度248<br />14.2.1 上行优先级处理和逻辑信道复用250<br />14.2.2 调度请求253<br />14.2.3 缓存状态报告253<br />14.2.4 功率余量报告254<br />14.3 调度和动态TDD255<br />14.4 无动态授权的传输——半持续调度和配置授权256<br />14.5 节能机制257<br />14.5.1 不连续接收258<br />14.5.2 唤醒信号259<br />14.5.3 从节能角度考虑的跨时隙调度260<br />14.5.4 小区休眠260<br />14.5.5 带宽自适应262<br />14.5.6 PDCCH监听控制263<br />14.5.7 寻呼提前指示265<br /><br />第15章 上行功率和定时控制267<br />15.1 上行功率控制267<br />15.1.1 功率控制基线267<br />15.1.2 基于波束的功率控制269<br />15.1.3 PUCCH功率控制270<br />15.1.4 多个上行载波情况下的功率控制271<br />15.2 上行定时控制271<br /><br />第16章 小区搜索和系统信息274<br />16.1 SSB274<br />16.1.1 基本结构274<br />16.1.2 频域位置276<br />16.1.3 SSB的周期276<br />16.1.4 PSS和SSS的详细结构276<br />16.2 SS突发集——时域上多个SSB278<br />16.3 PBCH和MIB280<br />16.4 小区定义和非小区定义的SSB281<br />16.5 剩余系统信息282<br /><br />第17章 随机接入285<br />17.1 步骤1——前导码的发送286<br />17.1.1 RACH配置和RACH资源286<br />17.1.2 前导码的基本结构288<br />17.1.3 长前导码和短前导码289<br />17.1.4 SSB索引到RACH时机和前导码的映射291<br />17.1.5 前导码的功率控制和功率抬升292<br />17.1.6 NTN的前导码发送292<br />17.2 步骤2——随机接入响应292<br />17.3 步骤3/4——竞争解决293<br />17.3.1 消息3293<br />17.3.2 消息4294<br />17.4 补充上行的随机接入294<br />17.5 初始接入之后的随机接入295<br />17.5.1 切换中的随机接入295<br />17.5.2 SI请求的随机接入295<br />17.5.3 通过PDCCH Order重新建立同步296<br />17.6 两步RACH296<br />17.6.1 两步RACH——步骤A297<br />17.6.2 两步RACH——步骤B299<br />17.6.3 选择两步RACH还是四步RACH300<br /><br />第18章 LTE/NR互通和共存301<br />18.1 LTE/NR双连接301<br />18.1.1 部署场景302<br />18.1.2 架构选项303<br />18.1.3 单发工作303<br />18.2 LTE/NR共存304<br /><br />第19章 TDD网络中的干扰处理307<br />19.1 远程干扰管理308<br />19.1.1 集中式和分布式干扰处理310<br />19.1.2 RIM参考信号312<br />19.1.3 RIM-RS的资源312<br />19.2 交叉链路干扰313<br />19.2.1 终端侧干扰测量314<br />19.2.2 小区间协调314<br /><br />第20章 NR非授权频谱技术316<br />20.1 NR的非授权频谱317<br />20.1.1 5GHz频段317<br />20.1.2 6GHz频段318<br />20.1.3 60GHz频段319<br />20.2 非授权频谱的技术组件319<br />20.3 非授权频谱中的信道接入320<br />20.3.1 动态信道接入流程（LBE）321<br />20.3.2 半静态信道接入流程（FBE）326<br />20.3.3 载波聚合和宽带操作327<br />20.4 下行数据传输329<br />20.4.1 下行HARQ330<br />20.4.2 参考信号332<br />20.5 上行数据传输332<br />20.5.1 FR1中的交织传输332<br />20.5.2 上行数据传输的动态调度333<br />20.5.3 上行数据传输的预配置调度授权334<br />20.5.4 上行探测参考信号335<br />20.6 下行控制信令336<br />20.6.1 CORESET336<br />20.6.2 PDCCH盲检和搜索空间组336<br />20.6.3 下行调度分配——DCI格式1_0至1_3337<br />20.6.4 上行调度授权——DCI格式0_0、0_1、0_2和0_3338<br />20.6.5 下行反馈信息——DCI格式0_1340<br />20.6.6 时隙格式指示——DCI格式2_0341<br />20.7 上行控制信令341<br />20.7.1 PUCCH承载上行控制信令341<br />20.7.2 PUSCH承载上行控制信令344<br />20.8 初始接入344<br />20.8.1 动态频率选择344<br />20.8.2 小区搜索、发现突发和独立模式344<br />20.8.3 随机接入346<br /><br />第21章 工业物联网和URLLC增强348<br />21.1 上行抢占349<br />21.1.1 上行取消350<br />21.1.2 用于动态调度的上行功率提升350<br />21.2 上行冲突解决351<br />21.3 配置授权和半持续调度352<br />21.4 PUSCH资源分配增强353<br />21.5 下行控制信道354<br />21.6 反馈增强355<br />21.7 具备PDCP复制的多连接356<br />21.8 非授权频谱中的IIoT和URLLC357<br />21.9 时间敏感网络的时间同步357<br /><br />第22章 RedCap和小数据传输360<br />22.1 RedCap终端360<br />22.1.1 减少带宽和初始接入361<br />22.1.2 单通路接收天线362<br />22.1.3 半双工FDD362<br />22.1.4 降低高层复杂度363<br />22.1.5 DRX增强及邻区测量363<br />22.2 小数据传输364<br />22.2.1 SDT的触发364<br />22.2.2 随机接入的SDT364<br />22.2.3 配置授权的SDT365<br /><br />第23章 多播和广播业务367<br />23.1 单播、多播、广播367<br />23.2 信道结构368<br />23.3 下行数据传输370<br />23.3.1 单频网371<br />23.3.2 公共MBS频率资源371<br />23.4 HARQ重传372<br />23.5 下行控制信令373<br />23.6 调度375<br />23.6.1 调度多播业务375<br />23.6.2 调度广播业务375<br />23.6.3 调度广播控制信息376<br />23.6.4 单播、多播和广播的复用376<br />23.7 移动性377<br /><br />第24章 接入回传一体化378<br />24.1 IAB架构379<br />24.2 IAB频谱381<br />24.3 IAB节点的初始接入382<br />24.4 IAB节点传输定时382<br />24.4.1 MT传输定时382<br />24.4.2 DU发送定时和OTA定时对齐384<br />24.5 DU/MT交互385<br />24.5.1 MT资源配置386<br />24.5.2 DU/MT灵活协调387<br />24.6 IAB的移动性390<br />24.7 网络控制中继器391<br />24.7.1 NCR发送定时392<br />24.7.2 NCR波束管理和接入链路波束指示392<br />24.7.3 选择性转发393<br /><br />第25章 非地面NR接入394<br />25.1 卫星基础知识395<br />25.1.1 卫星轨道及其特性395<br />25.1.2 星历数据和开普勒元素396<br />25.1.3 透明和可再生载荷397<br />25.1.4 固定波束和可控波束398<br />25.2 基于NR的NTN398<br />25.2.1 NTN频谱398<br />25.2.2 上下行时间对齐的扩展399<br />25.2.3 上下行传输之间的时序关系400<br />25.2.4 HARQ操作和HARQ进程数402<br />25.2.5 非地面网络中的移动性403<br />25.3 Release 18中的NTN扩展404<br />25.3.1 毫米波频段的NTN404<br />25.3.2 覆盖增强404<br />25.3.3 网络验证的UE（终端）位置405<br /><br />第26章 Sidelink通信406<br />26.1 NR Sidelink——发送和部署场景406<br />26.2 Sidelink通信的资源408<br />26.3 Sidelink物理信道410<br />26.3.1 PSSCH/PSCCH411<br />26.3.2 PSFCH412<br />26.4 资源分配413<br />26.4.1 资源分配模式1413<br />26.4.2 资源分配模式2414<br />26.5 Sidelink HARQ419<br />26.5.1 HARQ反馈419<br />26.5.2 HARQ重传420<br />26.6 其他Sidelink过程421<br />26.6.1 Sidelink功率控制421<br />26.6.2 Sidelink信道探测和CSI报告421<br />26.7 Sidelink同步422<br />26.7.1 Sidelink SS/PSBCH块422<br />26.7.2 同步过程424<br />26.8 Sidelink进一步增强425<br />26.8.1 毫米波频谱（FR2）的增强425<br />26.8.2 非授权频谱的支持426<br />26.8.3 载波聚合426<br /><br />第27章 定位427<br />27.1基于下行的定位428<br />27.2 基于上行的定位430<br /><br />第28章 射频特性432<br />28.1 频谱灵活性的影响432<br />28.2 不同频率范围的射频要求434<br />28.3 信道带宽和频谱利用率435<br />28.4 终端射频要求的总体结构437<br />28.5 基站射频要求的总体结构438<br />28.5.1 NR基站射频传导要求和辐射要求438<br />28.5.2 NR不同频率范围的基站类型439<br />28.6 NR射频传导要求概述439<br />28.6.1 发射机传导特性440<br />28.6.2 接收机传导特性441<br />28.6.3 区域性要求441<br />28.6.4 通过网络信令通知特定频段的终端要求442<br />28.6.5 基站类型1-C和1-H的基站等级442<br />28.7 传导输出功率电平要求443<br />28.7.1 基站输出功率和动态范围443<br />28.7.2 终端输出功率和动态范围443<br />28.8 发射信号质量444<br />28.8.1 EVM和频率误差444<br />28.8.2 终端带内发射444<br />28.8.3 基站时间对齐444<br />28.9 无用发射要求444<br />28.9.1 实现因素445<br />28.9.2 带外域的发射模板445<br />28.9.3 邻道泄漏比447<br />28.9.4 杂散发射448<br />28.9.5 占用带宽449<br />28.9.6 发射机互调449<br />28.10 传导灵敏度和动态范围449<br />28.11 接收机对干扰信号的敏感度449<br />28.12 NR的射频辐射要求451<br />28.12.1 基站类型1-O和2-O的基站等级451<br />28.12.2 FR2的终端辐射要求452<br />28.12.3 FR1的基站辐射要求452<br />28.12.4 FR2的基站辐射要求453<br />28.13 多标准无线基站454<br />28.14 工作在非连续频谱456<br />28.15 多频段能力基站457<br /><br />第29章 毫米波射频技术460<br />29.1 ADC和DAC460<br />29.2 本振和相位噪声461<br />29.2.1 自由振荡器和锁相环的相位噪声特性462<br />29.2.2 毫米波信号生成的挑战463<br />29.3 功放效率和无用发射的关系465<br />29.4 滤波器467<br />29.4.1 模拟前端滤波器467<br />29.4.2 插损和带宽468<br />29.4.3 滤波器实现示例468<br />29.5 接收机噪声系数、动态范围和带宽的影响471<br />29.5.1 接收机和噪声系数模型471<br />29.5.2 噪声因子和噪底472<br />29.5.3 压缩点和增益473<br />29.5.4 功率谱密度和动态范围473<br />29.5.5 载波频率和毫米波技术474<br />29.6 总结476<br /><br />第30章 5G持续演进及迈向6G的第一步477<br />30.1 NR一般增强477<br />30.2 双工演进478<br />30.3AI/ML478<br />30.4网络能效479<br />30.5零能耗终端和环境物联网479<br />30.6通信感知一体化479<br />30.7通往6G之路480<br />30.8结束语482参考文献483附录技术术语表488