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5G技术核心与增强：从R15到R17（新时代·技术新未来）
出版社:清华大学出版社
作者:OPPO研究院组编，沈嘉杜忠达张治石聪杨宁唐海编著
出版时间:2023-12-01
热度:5912
上架时间:2025-03-08 06:13:50
价格:0.0

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内容介绍

产品特色

编辑推荐

中国工程院院士，北京邮电大学教授张平
西安电子科技大学通信工程学院前院长，教授沈八中
东南大学副校长，教授金石
中国移动集团首席专家，3GPP RAN1工作组副主席徐晓东
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内容简介

本书是OPPO研究院的5G技术专家和国际标准化代表共同编著的一本5G技术的书籍。本书不仅介绍了5G NR标准的基础版本—R15，也介绍了包含URLLC、非授权频谱通信、非地面网络、定位技术、广播多播等5G增强技术标准版本—R16和R17。本书的特色是深入地介绍了从无到有、由粗到细的5G技术方案遴选和标准形成的过程，不仅可以作为从事5G研发人员的工具书，也可以作为高校、企业中要投身5G-Advanced及6G研究的学生和研究人员的参考书。

作者简介

OPPO研究院成立于2018年3月，是引领前沿技术研究，代表OPPO公司在学术、标准和应用研究方面最高水平的组织。OPPO研究院总部位于中国深圳，包括分设于中国、美国、日本、以色列的六大研究所。在语音语义、计算机视觉、数据智能、情境智能、材料科学、电源科技、标准协议、软件架构、硬件架构九大技术领域开展前端研究。其使命是洞察用户未来生活方式，构建OPPO公司的核心技术能力，成就怦然心动的产品与服务体验。
OPPO研究院标准研究部成立于2015年，负责标准协议研究，研究方向涉及5G/5G-Advanced/6G、短距离技术、物联网平台技术、视频编解码等多个关键领域。累计向3GPP提交标准文稿超过9000篇，对5G国际标准制定做出了贡献。在全球四十多个国家和地区申请了超过5700族5G发明专利，在ETSI已声明了超过2900族5G标准专利。
杜忠达：OPPO研究院标准研究部蜂窝标准专家，高级工程师。自2005年开始参与4G、5G国际标准化工作。和他人合著的《5G无线系统设计与国际标准》一书获得中国工信出版传媒集团2020年优秀出版物专业类一等奖。

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目　　录

第１章概述沈嘉杜忠达刘文东
1.1 NR相比LTE的增强演进 2
1.2 NR对新技术的取舍 9
1.2.1 NR对新参数集的选择 9
1.2.2 NR对新波形技术的选择 10
1.2.3 NR对新编码方案的选择 11
1.2.4 NR对新多址技术的选择 12
1.3 5G技术、器件和设备成熟度 13
1.4 R16增强技术 15
1.4.1 MIMO增强 15
1.4.2 URLLC增强——物理层 16
1.4.3 URLLC增强——高层 17
1.4.4 UE节能增强 17

第１章 概述沈嘉 杜忠达 刘文东 1.1 NR相比LTE的增强演进 2 1.2 NR对新技术的取舍 9 1.2.1 NR对新参数集的选择 9 1.2.2 NR对新波形技术的选择 10 1.2.3 NR对新编码方案的选择 11 1.2.4 NR对新多址技术的选择 12 1.3 5G技术、器件和设备成熟度 13 1.4 R16增强技术 15 1.4.1 MIMO增强 15 1.4.2 URLLC增强——物理层 16 1.4.3 URLLC增强——高层 17 1.4.4 UE节能增强 17 1.4.5 两步RACH接入 17 1.4.6 上行频段切换发送 18 1.4.7 移动性增强  18 1.4.8 MR-DC增强  18 1.4.9 NR-V2X 19 1.4.10 NR非授权频谱接入  19 1.5 R17增强技术 20 1.6 小结 25 参考文献 25 第2章 5G系统的业务需求与应用场景田文强 2.1 业务需求与驱动力 27 2.1.1 永恒不变的高速率需求 27 2.1.2 垂直行业带来的新变化 28 2.2 5G系统的应用场景 29 2.2.1 增强型移动宽带通信 30 2.2.2 超高可靠低时延通信 30 2.2.3 大规模机器类通信 31 2.3 5G系统的性能指标 31 2.4 小结 34 参考文献 34 第3章 5G系统架构杨宁 甘露 熊丽辉 3.1 5G系统侧网络架构 35 3.1.1 5G网络架构演进 35 3.1.2 5G网络架构和功能实体 36 3.1.3 5G端到端协议栈 38 3.1.4 支持非3GPP接入5G 39 3.1.5 5G和4G网络互操作 40 3.2 无线侧网络架构 41 3.3 5G安全架构 48 3.4 小结 51 参考文献 52 第4章 带宽分段（BWP）沈嘉 赵楠德 4.1 BWP（带宽分段）的基本概念 53 4.1.1 从多子载波间隔资源分配角度引入    BWP概念的想法 54 4.1.2 从终端能力和省电的角度引入BWP    概念的想法 55 4.1.3 BWP基本概念的形成 57 4.1.4 BWP的应用范围 58 4.1.5 BWP是否包含SS/PBCH Block？ 59 4.1.6 同时激活的BWP数量 60 4.1.7 BWP与载波聚合的关系 61 4.2 BWP的配置方法 63 4.2.1 Common RB的引入 63 4.2.2 Common RB的颗粒度 64 4.2.3 参考点Point A 65 4.2.4 Common RB的起点RB 0 69 4.2.5 载波起点的指示方法 70 4.2.6 BWP指示方法 70 4.2.7 BWP的基本配置方法小结 71 4.2.8 BWP配置的数量 72 4.2.9 TDD系统的BWP配置 73 4.3 BWP切换 75 4.3.1 动态切换 vs 半静态切换 75 4.3.2 基于DCI的BWP激活方式的引入 75 4.3.3 触发BWP Switching的DCI    设计—DCI格式 76
4.3.4 触发BWP Switching的DCI    设计—显性触发和隐性触发 78 4.3.5 触发BWP Switching的DCI    设计—BWP指示符 80 4.3.6 基于Timer的BWP回落的引入 82 4.3.7 是否重用DRX Timer实现BWP    回落？ 85 4.3.8 BWP Inactivity Timer的设计 87 4.3.9 Timer-based上行BWP切换 90 4.3.10 基于Time Pattern的BWP    切换的取舍 91 4.3.11 BWP的自动切换 93 4.3.12 BWP切换时延 95 4.4 初始接入过程中的BWP 97 4.4.1 下行初始BWP的引入 97 4.4.2 上行初始BWP的引入 100 4.4.3 下行初始BWP的配置 102 4.4.4 下行初始BWP与下行缺省    BWP的关系 105 4.4.5 载波聚合中的初始BWP 106 4.5 BWP对其他物理层设计的影响 107 4.5.1 BWP切换时延的影响 107 4.5.2 BWP-dedicated与BWP-common    参数配置 108 4.6 小结 109 参考文献 109 第5章 5G灵活调度设计林亚男 沈嘉 赵振山 梁彬 5.1 灵活调度的基本思想 112 5.1.1 LTE系统调度设计的限制 112 5.1.2 引入频域灵活调度的考虑 113 5.1.3 引入时域灵活调度的考虑 115 5.2 5G NR的资源分配设计 118 5.2.1 频域资源分配类型的优化 118 5.2.2 频域资源分配颗粒度 121 5.2.3 BWP切换过程中的频域资源    指示问题 123 5.2.4 BWP内的跳频资源确定问题 126 5.2.5 信道“起点 长度”调度方法的    提出 130 5.2.6 起始符号指示参考点的确定 131 5.2.7 指示K0与K2的参考子载波    间隔问题 133 5.2.8 Type A与Type B映射类型 134 5.2.9 时域资源分配信令设计 136 5.2.10 多时隙符号级调度 140 5.3 码块组（CBG）传输 143 5.3.1 CBG传输方式的引入 143 5.3.2 CBG的划分 144 5.3.3 重传CBG确定方法 145 5.3.4 DCI中CBG相关信息域 146 5.3.5 基于CBG的反馈设计 146 5.4 NR下行控制信道（PDCCH）设计 148 5.4.1 NR PDCCH的设计考虑 148 5.4.2 控制资源集（CORESET） 151 5.4.3 搜索空间集（Search Space Set） 157 5.4.4 下行控制信息（DCI）设计的改进 160 5.5 上行控制信道（PUCCH）设计 165 5.5.1 长、短PUCCH格式的引入 165 5.5.2 短PUCCH结构设计 166 5.5.3 长PUCCH结构设计 168 5.5.4 PUCCH资源分配 170 5.5.5 PUCCH与其他上行信道冲突解决 172 5.6 灵活TDD 174 5.6.1 灵活时隙概念 174 5.6.2 半静态上下行配置 176 5.6.3 动态上下行指示（SFI） 178 5.7 PDSCH速率匹配（Rate Matching） 179 5.7.1 引入速率匹配的考虑 179 5.7.2 速率匹配设计 181 5.8 灵活跨载波调度 184 5.8.1 灵活跨载波调度关系 185 5.8.2 灵活跨载波调度的PDCCH    配置与检测 185 5.9 小结 188 参考文献 188 第6章 NR初始接入徐伟杰 贺传峰 田文强 胡荣贻 6.1 小区搜索 191 6.1.1 同步栅格与信道栅格 192 6.1.2 SSB的设计 196 6.1.3 SSB的传输特征 199 6.1.4 SSB的实际传输位置及其指示 202 6.1.5 小区搜索过程 204 6.2 初始接入相关的公共控制信道 207 6.2.1 SSB与CORESET#0的复用图样 208 6.2.2 CORESET#0介绍 209 6.2.3 Type0-PDCCH Search space 212 6.3 NR随机接入 214 6.3.1 NR PRACH信道的设计 214 6.3.2 NR PRACH资源的配置 218 6.3.3 SSB与PRACH Occasion的映射 220 6.3.4 RACH过程的功率控制 221 6.4 RRM测量 223 6.4.1 RRM测量参考信号 223 6.4.2 NR测量间隔 225 6.4.3 NR的同频测量与异频测量 230 6.4.4 RRM测量带来的调度限制 235 6.5 RLM测量 236 6.5.1 RLM参考信号 236 6.5.2 RLM过程 237 6.6 小结 237 参考文献 237 第7章 信道编码陈文洪 黄莹沛 崔胜江 7.1 NR信道编码方案概述 239 7.1.1 信道编码方案介绍 239 7.1.2 数据信道的信道编码方案 241 7.1.3 控制信道的信道编码方案 243 7.1.4 其他信息的信道编码方案 244 7.2 Polar码 245 7.2.1 Polar码的基本原理 245 7.2.2 序列设计 247 7.2.3 级联码 248 7.2.4 码长和码率 248 7.2.5 速率匹配与交织 249 7.3 LDPC码 250 7.3.1 LDPC码的基本原理 250 7.3.2 奇偶校验矩阵设计 252 7.3.3 置换矩阵设计 254 7.3.4 基础图设计 254 7.3.5 提升值设计 257 7.3.6 分割与CRC校验 258 7.3.7 速率匹配与HARQ 261 7.4 小结 266 参考文献 266 第8章 多天线增强和波束管理史志华 陈文洪 黄莹沛 方昀 尤心 曹建飞 郭力 8.1 NR MIMO反馈增强 272 8.1.1 NR的CSI反馈增强 273 8.1.2 R15 Type I码本 276 8.1.3 R15 Type II码本 277 8.2 eType II码本增强 282 8.2.1 eType II码本概述 283 8.2.2 频域矩阵设计 284 8.2.3 系数矩阵设计 286 8.2.4 Rank=2码本设计 288 8.2.5 高Rank码本设计 289 8.2.6 eType II码本表达式 290 8.2.7 eType II端口选择码本 291 8.3 波束管理 292 8.3.1 模拟波束赋形概述 293 8.3.2 下行波束管理基本流程 294 8.3.3 下行波束测量与上报 296 8.3.4 下行波束指示 301 8.3.5 上行波束管理基本流程 303 8.3.6 上行波束测量 304 8.3.7 上行波束指示 305 8.3.8 统一TCI 框架 306 8.4 主小区波束失败恢复 309 8.4.1 基本流程 310 8.4.2 波束失败检测 310 8.4.3 新波束选择 312 8.4.4 波束失败恢复请求  313 8.4.5 网络侧响应 314 8.5 辅小区波束失败恢复 314 8.5.1 波束失败检测 315 8.5.2 新波束选择 316 8.5.3 波束恢复请求 316 8.5.4 网络侧响应 318 8.6 多TRP协作传输 319 8.6.1 基本原理 319 8.6.2 基于单DCI的PDSCH NC-JT传输 320 8.6.3 基于多DCI的多TRP PDSCH传输 322 8.6.4 基于多TRP的PDSCH重复传输 327 8.6.5 基于多TRP的PDCCH重复传输 330 8.6.6 基于多TRP的PUCCH重复传输 338 8.6.7 基于多TRP的PUSCH重复传输 340 8.6.8 基于多TRP的SFN传输 345 8.6.9 基于多TRP的BFR过程 348 8.7 小结 350 参考文献 350 第9章 5G射频设计邢金强 张治 刘启飞 郭志瑜 童鑫 9.1 新频谱及新频段 356 9.1.1 ITU与频谱研究 356 9.1.2 频谱划分 361 9.1.3 频段组合 362 9.2 FR1射频技术 365 9.2.1 高功率终端 365 9.2.2 接收机灵敏度 369 9.2.3 互干扰 370 9.2.4 R16/R17 CA增强 371 9.2.5 R16/R17上行切换发射 375 9.2.6 R16 MIMO增强 376 9.3 FR2射频及天线技术 377 9.3.1 射频天线架构 377 9.3.2 功率等级 377 9.3.3 接收机灵敏度 382 9.3.4 波束对应性 384 9.3.5 MPE 385 9.3.6 R16/R17 CA增强 387 9.3.7 R17人体检测窗口 388 9.4 NR测试技术 389 9.4.1 SA FR1射频测试 390 9.4.2 SA FR2射频测试 391 9.4.3 EN-DC射频测试 395 9.4.4 FR1 SISO OTA测试 396 9.4.5 MIMO OTA测试 396 9.5 NR射频实现与挑战 400 9.5.1 NR射频前端 400 9.5.2 干扰与共存 402 9.5.3 SRS 射频前端设计 403 9.5.4 其他NR挑战 404 9.6 小结 405 参考文献 405 第10章 用户面协议设计 石聪 尤心 林雪 10.1 用户面协议概述 407 10.2 SDAP层 409 10.3 PDCP层 410 10.4 RLC层 413 10.5 MAC层 414 10.6 小结 420 参考文献 420 第11章 控制面协议设计 杜忠达 王淑坤 李海涛 尤心 时咏晟 11.1 系统消息广播 421 11.1.1 系统消息内容 421 11.1.2 系统消息的广播和更新  423 11.1.3 系统消息的获取和有效性 424 11.2 寻呼 426 11.3 RRC连接控制 429 11.3.1 接入控制 429 11.3.2 RRC连接控制 430 11.4 RRM测量和移动性管理 436 11.4.1 RRM测量 436 11.4.2 移动性管理 439 11.5 小结 446 参考文献 446 第12章 网络切片 杨皓睿 许阳 付喆 12.1 网络切片的基本概念 447 12.1.1 引入网络切片的背景 447 12.1.2 如何标识网络切片 448 12.2 网络切片的业务支持 449 12.2.1 网络切片的注册 449 12.2.2 网络切片的业务通路 451 12.3 网络切片拥塞控制 454 12.4 漫游场景下的切片使用 455 12.5 网络切片的准入控制 455 12.5.1 最大UE数量控制 455 12.5.2 最大会话数量控制 455 12.5.3 与EPS的互操作 456 12.6 网络切片的同时注册限制 456 12.7 RAN侧网络切片增强 456 12.7.1 基于切片的小区重选 457 12.7.2 基于切片的随机接入 458 12.8 小结 458 参考文献 458 第13章 QoS控制 郭雅莉 郭伯仁 13.1 5G QoS模型的确定 460 13.2 端到端的QoS控制 462 13.2.1 端到端的QoS控制思路介绍 462 13.2.2 PCC规则的确定 464 13.2.3 QoS流的产生和配置 465 13.2.4 UE侧使用的QoS规则 466 13.3 QoS参数 466 13.3.1 5QI及对应的QoS特征 466 13.3.2 ARP 469 13.3.3 码率控制参数 469 13.4 反向映射QoS 470 13.4.1 为什么引入反向映射QoS 470 13.4.2 反向映射QoS的控制机制 471 13.5 QoS通知控制 472 13.5.1 QoS通知控制介绍 472 13.5.2 候选QoS配置的引入 473 13.6 QoS监控 473 13.6.1 QoS监控介绍 473 13.6.2 每个UE的每个QoS流级别的   　 QoS监控 474 13.6.3 GTP-U路径级别的QoS监控 475 13.7 QoS统计与预测 476 13.7.1 QoS 统计与预测介绍 476 13.7.2 QoS 持续性分析 476 13.8 小结 477 参考文献 477 第14章 5G语音 许阳 陈景然 14.1 IMS介绍 479 14.1.1 IMS注册 479 14.1.2 IMS呼叫建立 481 14.1.3 异常场景处理 482 14.2 5G语音方案及使用场景 483 14.2.1 VoNR 484 14.2.2 EPS Fallback/RAT Fallback  486 14.2.3 Fast Return（快速返回） 488 14.2.4 语音业务连续性 488 14.3 紧急呼叫 489 14.3.1 紧急呼叫和普通呼叫的区别 489 14.3.2 卫星场景下对紧急呼叫的支持 489 14.4 小结 490 参考文献 490 第15章 超高可靠低时延通信（URLLC）徐婧 林亚男 梁彬 张文峰 张轶 沈嘉 15.1 下行控制信道增强 491 15.1.1 压缩的控制信道格式引入背景 491 15.1.2 压缩的控制信道格式方案 492 15.1.3 基于监测范围的PDCCH监测   　 能力定义 494 15.1.4 多种PDCCH监测能力共存 495 15.1.5 PDCCH丢弃规则增强 496 15.1.6 多载波下PDCCH监测能力 497 15.2 上行控制信息增强 498 15.2.1 多次HARQ-ACK反馈   　 与子时隙（sub-slot）PUCCH 498 15.2.2 多HARQ-ACK码本 504 15.2.3 优先级指示 505 15.2.4 用户内上行多信道冲突 506 15.3 终端处理能力 508 15.3.1 处理时间引入背景与定义 508 15.3.2 处理时间的确定 508 15.3.3 处理时间约束 510 15.3.4 处理乱序 511 15.4 数据传输技术 513 15.4.1 CQI和MCS 513 15.4.2 上行传输增强 514 15.4.3 上行传输增强的时域资源确定   　 方式 516 15.4.4 上行传输增强的频域资源确定   　 方式 518 15.4.5 上行传输增强的控制信息复用   　 机制 518 15.5 免调度传输技术 520 15.5.1 灵活传输起点 520 15.5.2 资源配置机制 522 15.5.3 多套免调度传输 524 15.5.4 容量提升技术 525 15.6 半持续传输技术 528 15.6.1 半持续传输增强 528 15.6.2 HARQ-ACK反馈增强 528 15.7 用户间传输冲突 530 15.7.1 冲突解决方案 530 15.7.2 抢占信令设计 532 15.7.3 抢占资源指示 533 15.7.4 上行功率控制 535 15.8 R17增强技术 536 15.8.1 SPS ACK/NACK增强 536 15.8.2 ACK/NACK重传 537 15.8.3 PUCCH小区切换 542 15.8.4 不同优先级上行信道冲突解决   　 机制 545 15.8.5 不同优先级UCI复用传输 548 15.8.6 用于时钟同步的传播时延补偿 550 15.9 小结 553 参考文献 554 第16章 超高可靠低时延通信（URLLC）—高层协议付喆 刘洋 卢前溪 16.1 工业以太网时间同步 556 16.2 用户内上行资源优先级处理 558 16.2.1 数据和数据之间的冲突 558 16.2.2 数据和调度请求之间的冲突 561 16.3 周期性数据包相关的调度增强 561 16.3.1 支持更短的半静态调度周期 562 16.3.2 配置多组激活的半静态调度资源 563 16.3.3 半静态调度资源时域位置计算   　 公式增强 564 16.3.4 重新定义混合自动重传请求 ID 565 16.4 PDCP数据包复制传输增强 565 16.4.1 R15 NR 数据包复制传输 565 16.4.2 基于网络设备指令的复制   　 传输增强 567 16.4.3 基于终端自主的复制传输   　 增强构想 569 16.5 以太网包头压缩 569 16.6 R17增强技术 571 16.6.1 时间同步机制增强 571 16.6.2 URLLC在非授权频谱的增强 573 16.6.3 R17存活时间支持机制 573 16.7 小结 574 参考文献 574 第17章 非地面网络（NTN）通信李海涛 林浩 胡奕 赵楠德 吴作敏 于新磊 17.1 概述 575 17.2 上行同步增强 576 17.2.1 RACH设计 577 17.2.2 连接态上行同步维护 582 17.3 时序关系增强 583 17.3.1 调度时序增强 583 17.3.2 MAC CE激活时间 590 17.3.3 Koffset调整/更新 591 17.3.4 TA上报 594 17.4 HARQ与传输性能增强 596 17.4.1 HARQ进程数量增加 598 17.4.2 下行HARQ进程去使能 600 17.4.3 传输性能增强 607 17.5 用户面增强 608 17.5.1 MAC增强 608 17.5.2 RLC PDCP增强 615 17.6 控制面增强 615 17.6.1 空闲态/非激活态增强 616 17.6.2 连接态移动性 619 17.7 小结 621 参考文献 621 第18章 5G非授权频谱通信 林浩 吴作敏 贺传峰 石聪 18.1 概述 622 18.2 信道监听 622 18.2.1 信道监听概述 623 18.2.2 动态信道监听 626 18.2.3 半静态信道监听 631 18.2.4 持续上行LBT检测及恢复机制 633 18.3 初始接入 635 18.3.1 SS/PBCH Block （同步信号广播   　 信道块）传输 635 18.3.2 主信息块（MIB） 639 18.3.3 RMSI监听 641 18.3.4 随机接入 644 18.4 资源块集合概念和控制信道 645 18.4.1 NR-U系统中宽带传输增强 646 18.4.2 下行控制信道和侦测增强 649 18.4.3 上行控制信道增强 656 18.5 HARQ与调度 661 18.5.1 HARQ机制 661 18.5.2 HARQ-ACK码本 665 18.5.3 连续PUSCH调度 673 18.6 NR-U系统中免调度授权上行 673 18.6.1 免调度授权传输资源配置 674 18.6.2 CG-UCI和CG连续重复传输 676 18.6.3 下行反馈信道CG-DFI设计 678 18.6.4 CG重传计时器 679 18.7 小结 680 参考文献 680 第19章 NR定位技术 史志华 郭力 尤心 刘洋 张晋瑜 刘哲 19.1 概述 683 19.1.1 3G/4G定位技术 683 19.1.2 NR定位需求和技术 684 19.2 NR定位架构和流程 685 19.2.1 5G定位网络架构 685 19.2.2 信令协议和流程 686 19.3 NR定位方法 688 19.3.1 E-CID定位方法 689 19.3.2 DL-TDOA定位方法 692 19.3.3 UL-TDOA定位方法 699 19.3.4 Multi-RTT定位方法 703 19.3.5 DL-AoD定位方法 707 19.3.6 UL-AoA定位方法 709 19.4 NR下行定位参考信号   （DL Positioning RS， DL PRS） 710 19.4.1 NR下行定位参考信号的设计考虑 710 19.4.2 DL PRS信号序列 711 19.4.3 DL PRS资源映射 711 19.4.4 DL PRS配置与传输 714 19.4.5 R17 DL PRS传输与测量的增强 720 19.4.6 On-demand PRS 720 19.5 NR定位SRS信号   （SRS for Positioning） 721 19.5.1 上行定位参考信号的设计考虑 721 19.5.2 定位SRS信号序列和资源映射 722 19.5.3 定位SRS信号的配置与传输 724 19.6 Positoning in RRC_INACTIVE 726 19.7 UE测量与UE能力 727 19.7.1 UE侧的定位测量 727 19.7.2 定位测量相关的能力 728 19.8 定位时延（Latency）缩短 730 19.8.1 终端定位能力存储 731 19.8.2 为终端预配置的定位辅助信息   　 持续有效 731 19.8.3 加快LPP ProvideLocationInformation的   　 反馈 732 19.8.4 预定时间的定位测量和上报 732 19.9 定位完好性（Integrity） 732 19.9.1 定位完好性的概念 732 19.9.2 完好性操作原则 735 19.9.3 定位完好性在5G RAT-independent   　 定位中的应用 736 19.9.4 5G用于支持定位完好性的   　 信令和流程 738 19.10 小结 740 参考文献 740 第20章 5G多播广播业务 马腾 王淑坤 卢飞 20.1 MBS网络架构 741 20.2 MBS session管理 743 20.2.1 MBS会话标识 743 20.2.2 多播或者广播会话用户面管理 744 20.2.3 加入或者退出多播MBS会话 745 20.2.4 多播MBS会话的激活和去激活   　 管理 746 20.3 MBS多播业务接收 746 20.3.1 多播配置 746 20.3.2 多播业务的非连续接收 748 20.3.3 多播移动性和业务连续性 748 20.4 MBS广播业务接收 749 20.4.1 广播业务配置和更新 749 20.4.2 广播业务调度和接收 751 20.4.3 多播业务连续性 751 20.5 MBS连接态UE的组调度 752 20.5.1 概述 752 20.5.2 MBS组调度发送模式 752 20.5.3 公共MBS频率资源的设计 754 20.5.4 组公共下行控制信道 759 20.5.5 基于HARQ-ACK的重传机制 762 20.5.6 半持续调度PDSCH 762 20.5.7 MBS和单播业务同时接收 764 20.6 MBS连接态UE的可靠性增强 765 20.6.1 HARQ-ACK反馈 765 20.6.2 上行反馈码本设计 767 20.6.3 其他可靠性增强方案 768 20.7 非连接态UE的基本功能 769 20.7.1 公共MBS频率资源的设计 769 20.7.2 下行控制信道 771 20.7.3 多小区接收MBS 772 20.8 小结 772 参考文献 772 第21章 5G多卡通信 范江胜 许阳 杨皓睿 21.1 概述 774 21.2 寻呼冲突解决 774 21.3 接入层多卡网络转换 776 21.4 寻呼原因值 781 21.5 非接入层功能 782 21.6 小结 784 参考文献 784 第22章 5G小数据传输 林雪 尤心 22.1 概述 785 22.2 小数据传输流程 785 22.3 RA-SDT 786 22.4 CG-SDT 787 22.5 小结 788 参考文献 788 第23章 R17与B5G/6G展望 杜忠达 沈嘉 肖寒 23.1 R18简介 789 23.2 B5G/6G展望 792 23.3 小结 804 参考文献 804 缩略语 806

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前　　言

移动通信系统10年一代，从1G到4G，历经了“模拟、数字、数据、宽带”4次技术变革，为全世界的亿万用户带来了“前所未有”的崭新感受。尤其是4G技术开启了移动互联网时代，深刻地改变了人们的生活方式。正当大家满足于微博、微信、视频、点餐、购物、移动支付、手机游戏等4G带来的丰富的移动互联网应用和便利生活时，移动通信产业已经将目标从“2C”（面向用户）转向“2B”（面向企业），试图用5G NR（新空中接口）技术推动千行百业向“数字化、移动化、自动化”发展。因此，相较4G“吃喝玩乐神器”的定位，5G技术由于着重增加了对“移动物联网”的支持，在更大广度和更多维度上获得了更广泛的关注，其意义甚至上升到了国家间高科技竞争主要制高点的高度，一定程度上也超出了5G技术研发者们的预料。5G技术的核心是什么？5G引入了哪些创新？和4G技术上有什么区别？5G能达到什么样的技术能力？相信这些问题是广大读者都很关心的。在笔者看来，5G并不是什么神奇的、无所不能的技术，它很大程度上继承了3G、4G的系统设计理念，引入了一系列必要的创新技术，面向各种垂直应用进行了一系列专门的优化。这些创新和优化绝大多数并不是几个词、几句话就能说明白的“大概念”，而是由很多细致、精巧的工程改进构成的。本书的目的就是对这些5G的创新点和优化点进行剖析。

移动通信系统10年一代，从1G到4G，历经了“模拟、数字、数据、宽带”4次技术变革，为全世界的亿万用户带来了“前所未有”的崭新感受。尤其是4G技术开启了移动互联网时代，深刻地改变了人们的生活方式。正当大家满足于微博、微信、视频、点餐、购物、移动支付、手机游戏等4G带来的丰富的移动互联网应用和便利生活时，移动通信产业已经将目标从“2C”（面向用户）转向“2B”（面向企业），试图用5G NR（新空中接口）技术推动千行百业向“数字化、移动化、自动化”发展。因此，相较4G“吃喝玩乐神器”的定位，5G技术由于着重增加了对“移动物联网”的支持，在更大广度和更多维度上获得了更广泛的关注，其意义甚至上升到了国家间高科技竞争主要制高点的高度，一定程度上也超出了5G技术研发者们的预料。5G技术的核心是什么？5G引入了哪些创新？和4G技术上有什么区别？5G能达到什么样的技术能力？相信这些问题是广大读者都很关心的。在笔者看来，5G并不是什么神奇的、无所不能的技术，它很大程度上继承了3G、4G的系统设计理念，引入了一系列必要的创新技术，面向各种垂直应用进行了一系列专门的优化。这些创新和优化绝大多数并不是几个词、几句话就能说明白的“大概念”，而是由很多细致、精巧的工程改进构成的。本书的目的就是对这些5G的创新点和优化点进行剖析。 某些“唯技术论”的观点可能认为5G照搬了4G的核心技术，不过是“宽带版4G”。诚然，从理论基础上讲，5G沿用了4G LTE的OFDMA（正交频分多址） MIMO（多输入多输出）的核心技术架构。但相比LTE的“简化版”OFDMA，5G系统设计在时域和频域上都实现了更大的灵活性，能够充分发挥OFDMA系统的技术潜力，有效支持eMBB（增强移动宽带）、URLLC（高可靠低时延通信）、mMTC（大规模物联网）等丰富的5G应用场景。同时，5G系统设计也远比4G要精细、复杂，在LTE设计的基础上做了很多修改、增强和扩展。所以，本书是以LTE标准为基础，假设读者已经了解了LTE的基础知识，着重介绍在5G NR中采用的全新和增强的系统设计，解读5G NR相对4G LTE的“增量”。 本书采用了“剖析5G标准化过程”的写法。本书的核心作者在2008年曾撰写了《3GPP长期演进（LTE）技术原理与系统设计》一书。该书的特色是不仅介绍了LTE标准，而且介绍了“从无到有、从粗到细”的4G系统设计和标准起草过程，出版后受到广大读者的欢迎，被称为“4G红宝书”。这说明广大读者对这种写法的认可。时隔12年，本书再次采用了这种写法。本书的四十几位作者都是OPPO公司的3GPP标准代表，在第一线深入参与、推动了绝大部分5G技术设计的形成，他们提出的很多技术方案也被接受，成为5G标准的一部分。由他们讲述各个方向的技术遴选、特性取舍、系统设计的全过程，对读者来说是最好的选择。5G作为一个复杂的系统，每个环节上的技术方案选择都不是孤立的，单点技术上的最优方案不一定是对整体系统性能贡献最大的方案，系统设计的目标是选择互相适配、整体最优的均衡的技术组合。本书在大部分章节中回顾了5G标准化中出现的多种技术选项，介绍各种选项的优缺点，尽力解读3GPP从中筛选出最终方案的原因和考虑。这不仅包括性能因素，也包括设备实现的复杂度、信令设计的简洁性、对现有标准的影响程度等。如果只是“照本宣科”地对英文技术规范的最终版本进行翻译和解读，其实是大可不必如此大费周折的。但笔者希望通过讲述这些推理、选择的过程，帮助读者“既知其然，也知其所以然”，一窥无线通信系统设计的原则、方法和手段。 从另一个角度说，今天我们为5G选择的这些技术选项，只是在特定的时间、针对特定的业务需求、考虑近期的产品研发能力而做出的选择。未来业务需求变了，设备能力更强了，今天被淘汰的“次优”选项就有可能变成“最优”，重新回到我们的视野，成为我们新的选择。3GPP标准只是指导产品研发的“工具性文件”，并不具备解读技术原理和设计思想的功能。如果只把标准化的最终结果展示给读者，让读者误以为这些设计都是“天经地义的唯一选择”，仿佛过程中的“优劣对比，纠结取舍”都不曾发生过，呈现给读者的就只能是一个“片面的5G”。读者在很多境况下也会感到费解—为什么偏偏设计成这样？难道没有别的选择吗？这么设计有什么好处呢？如果是这样，作为经过了这一过程的标准化亲历者，笔者也觉得是一个很大的遗憾。相反，如果今天的年轻读者能够通过这些技术选择过程批判地、客观地看待5G标准，在他们设计下一代系统（如6G）的时候，充分汲取5G标准化中的经验教训，有机会构思出更好的设计，笔者在本书中的这些回顾、分析和总结工作就很有意义了。由于具备这个特色，相信本书不仅可以作为5G研发人员在工作中查阅的一本工具书，也可以成为广大通信专业的高校老师、学生学习5G的较好的参考书。 本书的前身—《5G技术核心与增强：从R15到R16》共包含20章。在其基础上撰写本书时，我们将两部分内容划分出去，单列两册，与本书形成丛书关系。其中一本为《5G车联网（V2X）与终端直通》，是在《5G技术核心与增强：从R15到R16》第17章的基础上，大量增补R17增强技术内容撰写而成的。另一本为《5G终端技术演进与增强》，是在《5G技术核心与增强：从R15到R16》第19章的基础上，增补了R17增强技术内容（包括终端节能技术和终端覆盖增强技术）撰写而成的，另外增加了零功耗终端技术这一潜在的重要5G终端增强技术。 而本书在剥离了V2X和终端节能两章后，又增补了5章，介绍R17出现的5G增强新方向。因此本书共分为23章，除第1章概述之外，第2~14章可以看作对5G标准的基础、核心部分的介绍，这些内容主要是在3GPP R15版本中定义的，其核心还是针对eMBB应用场景，并为物联网业务提供了可扩展的技术基础。第15~22章介绍了在R16和R17版本中定义的“5G增强”技术特性，包括URLLC、非地面网络、非授权频谱通信、定位技术、多播广播技术、多卡通信、小数据传输等。正如前面提到的，5G相对4G等以前的移动通信系统的最大不同，是增加了对各种物联网和垂直行业应用的支持。如果只介绍支持eMBB的R15，缺失了R16和R17中的URLLC、V2X、非授权频段通信、定位技术、多播广播等重要的支持垂直应用的技术，无疑是无法体现5G技术全貌的。在最后的第23章中，还简单介绍了R18版本中5G将要进一步增强的方向，以及我们对B5G和6G发展趋势的粗浅看法。 本书的作者都是笔者在OPPO标准研究部的同事，他们都是各个技术领域的5G标准专家，其中很多也都曾参加了4G LTE的标准化工作。在这里感谢他们为5G国际标准化做出的贡献。当读者们使用5G手机的时候，其中有一部分硬件或软件设计（虽然可能只是很小一部分）也是基于他们的创新和付出。同时也感谢OPPO产学研事务部的秦征、陈华芳为本书的出版做出的贡献。最后，还要感谢清华大学出版社的大力支持和高效的工作，以使本书能尽早与读者见面。 本书是基于作者的主观视角和有限学识对标准化讨论过程和结果的理解，观点难免有欠周全之处，敬请读者谅解，并提出宝贵意见。
作 者 2023年6月

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