內容簡介

《5G 技術核心與增強: 從R15到R16》是OPPO研究院的5G 技術專家和國際標準化代表共同編著的一本5G技術圖書。與市面上已出版的5G書籍不同, 本書不僅介紹了5G NR標準的基礎版本——R15版本,也介紹了包含URLLC、NR V2X、非授權頻譜通信等5G重要組成部分的5G 增強技術標準——R16版本。

本書的特色是深入介紹從無到有、由粗到細的5G技術方案遴選和標準形成的過程, 不僅可以作為從事5G研發人員的工具書, 也可以作為高校、企業中將要投身未來B5G及6G研究的學生和年輕研究人員學習5G的參考書。

作者介紹

OPPO研究院簡介
OPPO研究院成立於2018年3月，是引領前沿技術研究，代表OPPO公司在學術、標準和應用研究方面最高水準的組織。OPPO研究院總部位於中國深圳，包括分設於中國、美國、日本、以色列的六大研究所。在語音語義、電腦視覺、資料智慧、情境智慧、材料科學、電源科技、標準協定、軟體架構、硬體架構九大技術領域開展前端研究。其使命是洞察用戶未來生活方式，構建OPPO公司的核心技術能力，成就怦然心動的產品與服務體驗。

OPPO研究院標準研究部是OPPO研究院的二級部門，負責標準協議研究，方向涉及5G/B5G/6G、短距離技術、物聯網平臺技術、視頻編解碼等多個關鍵領域。累計向3GPP提交標準文稿超過5000篇，對5G國際標準制定做出了貢獻。在全球20多個國家和地區申請了超過3300族5G發明專利，在ETSI已聲明瞭超過1000族5G標準專利。

沈嘉
OPPO研究院標準研究部資深研究員。自2005年開始參與4G、5G國際標準化工作，作為主要完成人之一的項目《第四代移動通信系統（TD-LTE）關鍵技術與應用》獲2016年度國家科技進步獎特等獎，出版有《3GPP長期演進（LTE）技術原理與系統設計》一書。

杜忠達
OPPO研究院標準研究部資深研究員，高級工程師。自2005年開始參與4G、5G國際標準化工作。和他人合著的《5G無線系統設計與國際標準》一書獲中國工信出版傳媒集團2020年優秀出版物專業類一等獎。

張治
OPPO研究院標準研究部資深研究員。香港大學博士，有超過10年的3GPP 標準化和研究工作經驗，作為OPPO公司的主要代表全程參與了5G NR RAN1、RAN4標準化過程。

楊寧
OPPO研究院標準研究部部長。北京郵電大學博士，高級工程師，從事5G核心標準以及相應增強技術的研究工作，輸出數百項專利及標準化提案。

唐海
OPPO研究院副院長。曾就職於大型運營商和通信網路設備商，自2005年開始參與4G、5G國際標準化工作，曾任3GPP RAN全會副主席。

第1章概述蘇進喜沈嘉編著
1.1NR相比LTE的增強演進2
1.2NR對新技術的取捨9
1.2.1NR對新參數集的選擇9
1.2.2NR對新波形技術的選擇10
1.2.3NR對新編碼方案的選擇11
1.2.4NR對新多址技術的選擇12
1.35G技術、器件和設備成熟度13
1.4R16增強技術15
1.4.1MIMO增強16
1.4.2URLLC增強——實體層17
1.4.3高可靠低時延通信（URLLC）——高層17
1.4.4UE節能增強17
1.4.5兩步RACH接入18
1.4.6上行頻譜切換發送18
1.4.7移動性增強18
1.4.8MRDC增強19
1.4.9NR V2X19
1.4.10NR非授權頻譜接入20
1.5小結20
參考文獻20

第2章5G系統的業務需求與應用場景田文強編著
2.1業務需求與驅動力22
2.1.1永恆不變的高速率需求22
2.1.2垂直行業帶來的新變化23
2.25G系統的應用場景24
2.2.1增強型移動寬頻通信25
2.2.2高可靠低時延通信25
2.2.3大規模機器類通信26
2.35G系統的性能指標26
2.4小結29
參考文獻29

第3章5G系統架構劉建華楊寧編著
3.15G系統側網路架構30
3.1.15G網路架構演進30
3.1.25G網路架構和功能實體31
3.1.35G端到端協議棧33
3.1.4支持非3GPP接入5G34
3.1.55G和4G網路交交互操作35
3.2無線側網路架構36
3.3小結43
參考文獻43

第4章頻寬分段（BWP）沈嘉編著
4.1BWP（頻寬分段）的基本概念45
4.1.1從多子載波間隔資源配置角度
引入BWP概念的想法46
4.1.2從終端能力和省電角度引入BWP概念的想法47
4.1.3BWP基本概念的形成49
4.1.4BWP的應用範圍50
4.1.5BWP是否包含SS/PBCH Block？51
4.1.6同時啟動的BWP的數量52
4.1.7BWP與載波聚合的關係53
4.2BWP的配置方法55
4.2.1Common RB的引入55
4.2.2Common RB的顆細微性56
4.2.3參考點Point A57
4.2.4Common RB的起點RB 061
4.2.5載波起點的指示方法61
4.2.6BWP指示方法62
4.2.7BWP的基本配置方法小結62
4.2.8BWP配置的數量64
4.2.9TDD系統的BWP配置65
4.3BWP切換66
4.3.1動態切換和半靜態切換66
4.3.2基於DCI的BWP啟動方式的引入67
4.3.3觸發BWP Switching的DCI設計——DCI格式68
4.3.4觸發BWP Switching的DCI設計——顯性觸發和隱性觸發70
4.3.5觸發BWP Switching的DCI設計——BWP指示符71
4.3.6基於Timer的BWP回落的引入73
4.3.7是否重用DRX Timer實現BWP回落？76
4.3.8bwpInactivityTimer的設計78
4.3.9Timerbased上行BWP切換81
4.3.10基於Time Pattern的BWP切換的取捨82
4.3.11BWP的自動切換84
4.3.12BWP切換時延86
4.4初始接入過程中的BWP88
4.4.1下行初始BWP的引入88
4.4.2上行初始BWP的引入90
4.4.3下行初始BWP的配置92
4.4.4下行初始BWP與下行缺省BWP的關係94
4.4.5載波聚合中的初始BWP96
4.5BWP對其他實體層設計的影響97
4.5.1BWP切換時延的影響97
4.5.2BWP dedicated與BWP common
參數配置97
4.6小結98
參考文獻98

第5章5G靈活調度設計林亞男沈嘉趙振山編著
5.1靈活調度的基本思想101
5.1.1LTE系統調度設計的限制101
5.1.2引入頻域靈活調度的考慮102
5.1.3引入時域靈活調度的考慮104
5.25G NR的資源配置設計107
5.2.1頻域資源配置類型的優化107
5.2.2頻域資源配置顆細微性110
5.2.3BWP切換過程中的頻域資源指示問題112
5.2.4BWP內的跳頻資源確定問題115
5.2.5通道“起點長度”調度方法的提出117
5.2.6起始符號指示參考點的確定118
5.2.7指示K0與K2的參考子載波間隔問題121
5.2.8Type A與Type B映射類型121
5.2.9時域資源配置信令設計123
5.2.10多時隙符號級調度128
5.3碼塊組（CBG）傳輸131
5.3.1CBG傳輸方式的引入131
5.3.2CBG的劃分132
5.3.3重傳CBG確定方法132
5.3.4DCI中CBG相關資訊域133
5.3.5基於CBG的回饋設計134
5.4NR下行控制通道（PDCCH）設計136
5.4.1NR PDCCH的設計考慮136
5.4.2控制資源集（CORESET）138
5.4.3搜索空間集（Search Space Set）145
5.4.4下行控制資訊（DCI）設計的改進148
5.5上行控制通道（PUCCH）設計152
5.5.1長、短PUCCH格式的引入152
5.5.2短PUCCH結構設計153
5.5.3長PUCCH結構設計155
5.5.4PUCCH資源配置158
5.5.5PUCCH與其他上行通道衝突解決159
5.6靈活TDD161
5.6.1靈活時隙概念161
5.6.2半靜態上下行配置163
5.6.3動態上下行指示（SFI）164
5.7PDSCH速率匹配165
5.7.1引入速率匹配的考慮165
5.7.2速率匹配設計167
5.8小結170
參考文獻171

第6章NR初始接入徐偉傑賀傳峰田文強胡榮貽編著
6.1社區搜索173
6.1.1同步柵格與通道柵格173
6.1.2SSB的設計178
6.1.3SSB的傳輸特徵181
6.1.4SSB的實際傳輸位置及其指示184
6.1.5社區搜索過程186
6.2初始接入相關的公共控制通道189
6.2.1SSB與CORESET#0的複用圖樣190
6.2.2CORESET#0介紹191
6.2.3Type0PDCCH Search Space194
6.3NR隨機接入196
6.3.1NR PRACH通道的設計196
6.3.2NR PRACH資源的配置199
6.3.3SSB與PRACH Occasion的映射201
6.3.4RACH過程的功率控制203
6.4RRM測量204
6.4.1RRM測量參考信號204
6.4.2NR測量間隔206
6.4.3NR的同頻測量與異頻測量212
6.4.4RRM測量帶來的調度限制217
6.5RLM測量218
6.5.1RLM參考信號218
6.5.2RLM過程219
6.6小結219
參考文獻220

第7章通道編碼陳文洪黃瑩沛崔勝江編著
7.1NR通道編碼方案概述221
7.1.1通道編碼方案介紹221
7.1.2資料通道的通道編碼方案223
7.1.3控制通道的通道編碼方案225
7.1.4其他資訊的通道編碼方案226
7.2Polar碼227
7.2.1Polar碼的基本原理227
7.2.2序列設計229
7.2.3級聯碼229
7.2.4碼長和碼率230
7.2.5速率匹配與交織230
7.3LDPC碼232
7.3.1LDPC碼的基本原理232
7.3.2同位矩陣設計233
7.3.3置換矩陣設計235
7.3.4基礎圖設計236
7.3.5提升值設計238
7.3.6分割與CRC校驗240
7.3.7速率匹配與HARQ243
7.4小結247
參考文獻247

第8章多天線增強和波束管理史志華陳文洪黃瑩沛田傑嬌方昀尤心編著
8.1NR MIMO回饋增強253
8.1.1NR的CSI回饋增強253
8.1.2R15 Type Ⅰ碼本257
8.1.3R15 Type Ⅱ碼本258
8.2R16碼本增強263
8.2.1eType Ⅱ碼本概述263
8.2.2頻域矩陣設計265
8.2.3係數矩陣設計266
8.2.4Rank=2碼本設計268
8.2.5高Rank碼本設計269
8.2.6eType Ⅱ碼本運算式270
8.3波束管理270
8.3.1模擬波束賦形概述271
8.3.2下行波束管理基本流程272
8.3.3下行波束測量與上報274
8.3.4下行波束指示278
8.3.5上行波束管理基本流程280
8.3.6上行波束測量282
8.3.7上行波束指示282
8.4主社區波束失敗恢復283
8.4.1基本流程284
8.4.2波束失敗檢測285
8.4.3新波束選擇286
8.4.4波束失敗恢復請求287
8.4.5網路側回應288
8.5輔社區波束失敗恢復288
8.5.1波束失敗檢測289
8.5.2新波束選擇290
8.5.3波束恢復請求291
8.5.4網路側回應293
8.6多TRP協作傳輸293
8.6.1基本原理293
8.6.2基於單DCI的NCJT傳輸294
8.6.3基於多DCI的NCJT傳輸296
8.6.4基於多TRP的分集傳輸300
8.7小結303
參考文獻304

第9章5G射頻設計邢金強張治劉啟飛詹文浩邵帥編著
9.1新頻譜及新頻譜308
9.1.1頻譜劃分308
9.1.2頻譜組合310
9.2FR1射頻技術312
9.2.1高功率終端312
9.2.2接收機靈敏度315
9.2.3互幹擾316
9.3FR2射頻及天線技術318
9.3.1射頻天線架構318
9.3.2功率等級318
9.3.3接收機靈敏度322
9.3.4波束對應性324
9.3.5MPE325
9.4NR測試技術326
9.4.1SA FR1射頻測試327
9.4.2SA FR2射頻測試327
9.4.3ENDC射頻測試330
9.4.4MIMO OTA測試331
9.5NR射頻實現與挑戰334
9.5.1NR射頻前端334
9.5.2幹擾與共存336
9.5.3SRS 射頻前端設計337
9.5.4其他NR挑戰338
9.6小結339
參考文獻339

第10章使用者面協定設計石聰尤心林雪編著
10.1使用者面協定概述341
10.2SDAP層343
10.3PDCP層344
10.4RLC層346
10.5MAC層347
10.6小結354
參考文獻354

第11章控制面協議設計杜忠達王淑坤李海濤尤心編著
11.1系統消息廣播355
11.1.1系統消息內容355
11.1.2系統消息的廣播和更新357
11.1.3系統消息的獲取和有效性358
11.2尋呼360
11.3RRC連接控制362
11.3.1接入控制362
11.3.2RRC連接控制363
11.4RRM測量和移動性管理370
11.4.1RRM測量370
11.4.2移動性管理374
11.5小結380
參考文獻380

第12章網路切片楊皓睿許陽編著
12.1網路切片的基本概念381
12.1.1引入網路切片的背景381
12.1.2如何標識網路切片382
12.2網路切片的業務支援383
12.2.1網路切片的註冊383
12.2.2網路切片的業務通路385
12.3網路切片擁塞控制388
12.4漫遊場景下的切片使用389
12.5小結389
參考文獻389

第13章QoS控制郭雅莉編著
13.15G QoS模型的確定390
13.2端到端的QoS控制392
13.2.1端到端的QoS控制思路介紹392
13.2.2PCC規則的確定394
13.2.3QoS流的產生和配置395
13.2.4UE側使用的QoS規則396
13.3QoS參數396
13.3.15QI及對應的QoS特徵396
13.3.2ARP399
13.3.3碼率控制參數399
13.4反向映射QoS400
13.4.1為什麼引入反向映射QoS400
13.4.2反向映射QoS的控制機制401
13.5QoS通知控制402
13.5.1QoS通知控制介紹402
13.5.2候選QoS配置的引入403
13.6小結404
參考文獻404

第14章5G語音許陽劉建華編著
14.1IMS介紹406
14.1.1IMS註冊406
14.1.2IMS呼叫建立408
14.1.3異常場景處理409
14.25G語音方案及使用場景410
14.2.1VoNR410
14.2.2EPS Fallback/RAT Fallback413
14.2.3Fast Return（快速返回）415
14.2.4語音業務連續性415
14.3緊急呼叫416
14.4小結416
參考文獻417

第15章高可靠低時延通信（URLLC）徐婧林亞男梁彬沈嘉編著
15.1下行控制通道增強419
15.1.1壓縮的控制通道格式引入背景419
15.1.2壓縮的控制通道格式方案419
15.1.3基於監測範圍的PDCCH監測能力定義421
15.1.4多種PDCCH監測能力共存422
15.1.5PDCCH丟棄規則增強423
15.1.6多載波下PDCCH監測能力424
15.2上行控制資訊增強425
15.2.1多次HARQACK回饋與子時隙（Sub slot）PUCCH425
15.2.2多HARQACK碼本431
15.2.3優先順序指示432
15.2.4使用者內上行多通道衝突433
15.3終端處理能力435
15.3.1處理時間引入背景與定義435
15.3.2處理時間的確定435
15.3.4處理時間約束437
15.3.5處理亂序437
15.4資料傳輸增強439
15.4.1CQI和MCS439
15.4.2上行傳輸增強441
15.4.3上行傳輸增強的時域資源確定方式442
15.4.4上行傳輸增強的頻域資源確定方式444
15.4.5上行傳輸增強的控制資訊複用機制445
15.5免調度傳輸技術446
15.5.1靈活傳輸起點447
15.5.2資源配置機制448
15.5.3多套免調度傳輸450
15.5.4容量提升技術451
15.6半持續傳輸技術454
15.6.1半持續傳輸增強454
15.6.2HARQACK回饋增強454
15.7用戶間傳輸衝突456
15.7.1衝突解決方案456
15.7.2搶佔信令設計458
15.7.3搶佔資源指示460
15.7.4上行功率控制461
15.8小結462
參考文獻462

第16章高可靠低時延通信（URLLC）——高層付喆劉洋盧前溪編著
16.1工業乙太網時間同步465
16.2用戶內上行資源優先順序處理467
16.2.1資料和資料之間的衝突467
16.2.2資料和調度請求之間的衝突470
16.3週期性資料包相關的調度增強470
16.3.1支援更短的半靜態調度週期471
16.3.2配置多組啟動的半靜態調度資源472
16.3.3半靜態調度資源時域位置計算公式增強473
16.3.4重新定義混合自動重傳請求 ID474
16.4PDCP資料包複製傳輸增強474
16.4.1R15 NR 資料包複製傳輸474
16.4.2基於網路設備指令的複製傳輸增強476
16.4.3基於終端自主的複製傳輸增強構想477
16.5乙太網包頭壓縮478
16.6小結480
參考文獻480

第17章5G V2X趙振山張世昌丁伊盧前溪編著
17.1NR V2X時隙結構和物理通道481
17.1.1基礎參數481
17.1.2側行鏈路時隙結構483
17.1.3側行鏈路物理通道和側行鏈路
信號485
17.2側行鏈路資源配置494
17.2.1時域和頻域資源配置494
17.2.2模式1動態資源配置495
17.2.3模式1側行免授權資源配置497
17.2.4模式2資源配置499
17.3側行鏈路物理過程505
17.3.1側行鏈路HARQ回饋505
17.3.2側行HARQ回饋資訊上報507
17.3.3側行鏈路測量和回饋508
17.3.4側行鏈路功率控制509
17.4高層相關過程511
17.4.1側行鏈路協議棧總覽511
17.4.2能力交互512
17.4.3接入層參數配置513
17.4.4測量配置與報告過程515
17.4.5RLM/RLF515
17.5小結516
參考文獻517

第18章5G非授權頻譜通信林浩吳作敏賀傳峰石聰編著
18.1簡介518
18.2通道監聽518
18.2.1通道監聽概述519
18.2.2動態通道監聽522
18.2.3半靜態通道監聽527
18.2.4持續上行LBT檢測及恢復機制529
18.3初始接入531
18.3.1SS/PBCH Block （同步信號廣播信
道塊）傳輸531
18.3.2主區塊（MIB）535
18.3.3RMSI監聽537
18.3.4隨機接入540
18.4資源塊集合概念和控制通道542
18.4.1NRU系統中寬頻傳輸增強542
18.4.2下行控制通道和偵測增強545
18.4.3上行控制通道增強552
18.5HARQ與調度557
18.5.1HARQ機制557
18.5.2HARQACK碼本560
18.5.3連續PUSCH調度568
18.6NRU系統中免調度授權上行569
18.6.1免調度授權傳輸資源配置569
18.6.2CGUCI和CG連續重複傳輸571
18.6.3下行回饋通道CGDFI設計573
18.6.4CG重傳計時器574
18.7小結575
參考文獻575

第19章5G終端節能技術（Power Saving）左志松徐偉傑胡奕編著
19.15G終端節能技術的需求和評估577
19.1.15G終端節能技術需求577
19.1.2節能候選技術578
19.1.3節能技術的評估方法583
19.1.4評估結果與選擇的技術585
19.2節能喚醒信號設計及其對DRX的影響587
19.2.1節能喚醒信號的技術原理587
19.2.2R16採用的節能喚醒信號588
19.2.3節能喚醒信號對DRX的作用591
19.3跨Slot調度技術593
19.3.1跨Slot調度的技術原理593
19.3.2靈活調度機制用於跨Slot調度595
19.3.3動態指示跨Slot調度的處理596
19.3.4跨Slot調度的作用時間機制597
19.3.5跨Slot調度的錯誤處理598
19.3.6跨Slot調度對上下行測量的影響598
19.3.7 BWP 切換與跨Slot調度598
19.4多天線層數限制600
19.4.1發射側和接收側天線數影響能耗600
19.4.2下行MIMO層數限制601
19.4.3上行MIMO層數限制601
19.5輔社區（載波）休眠601
19.5.1載波聚合下的多載波節能601
19.5.2輔社區（載波）節能機制602
19.5.3啟動時間外的輔社區（載波）休眠觸發603
19.5.4啟動時間內的輔社區（載波）休眠觸發603
19.6RRM測量增強604
19.6.1非連接態終端的節能需求604
19.6.2非連接態終端RRM測量放鬆的斷準則605
19.6.3非連接態終端的RRM測量放鬆的方法606
19.7終端側輔助節能資訊上報607
19.7.1終端輔助節能資訊上報的過程607
19.7.2終端輔助節能資訊上報的內容608
19.8小結609
參考文獻609

第20章R17與B5G/6G展望杜忠達沈嘉編著
20.1Release 17簡介611
20.2B5G/6G展望616
20.3小結627
參考文獻627
縮略語629

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