5G系统设计：端到端标准详解

　　本书详细介绍了5G新空口（5G NR）和5G核心网（5GC）的设计，同时全面介绍了5G端到端系统设计和关键功能。本书首先讨论5G的应用场景、需求，以及主要的标准化组织和相关活动；然后详细介绍了NR和LTE的空口设计、NR流程（IAM／波束管理／功率控制／HARQ）、协议栈（CP/UP／移动性）、RAN架构、端到端系统架构、5GC、网络切片、服务连续性、5GC与EPC的对接、网络虚拟化、边缘计算；接着详细介绍了ITU-R提交的5G能力评估报告，以及NR如何满足5G要求和外场测试结果；最后对5G市场和产业进行了展望。本书适合通信领域相关人士阅读，不仅可以作为5G研发和工程人员的研究资料，还可作为通信相关专业的高校老师、学生和研究人员的参考书。

　　万蕾（Wan Lei），华为Fellow，毕业于北京理工大学，获通信与电子系统专业博士学位，现任华为智能汽车解决方案BU政策与标准专利部部长，曾任华为无线网络标准专利部部长、华为无线标准首席。万蕾博士从事移动通信国际标准化工作二十余年，全程参与了4G和5G移动通信系统标准化工作，是ITU？4G评估和5G评估的主要贡献者，也是3GPP？5G首版标准的主要推动者，长期致力于推动全球统一标准和一致频谱分配，2019年荣获3GPP？终身成就奖。她是当代通信系统评估建模的奠基者，提出的MI-模型被3GPP/IEEE/3GPP2广为采纳。她致力于推动FDD、TDD融合，提出并推动LTE/NR频谱共存的标准化。万蕾博士还曾担任CCSA？TC5？副主席、Future？Forum？副理事长、中国IMT-2020推进组专家组成员、国家科技重大专项03专项总体组专家、中国无线电频率规划专家咨询组委员、中国通信学会无线及移动信息专委会委员等职务。刘江华（Lin Jianghua），毕业于北京邮电大学，获通信与信息系统硕士学位，现为海思Balong标准专利部部长，无线研究与标准技术专家，负责Balong Modem领域的研究与标准化工作。自2005年加入华为，一直在从事4G/4.5G/5G的研究与标准化工作，并于2014―2019年先后担任华为的4.5G标准研究项目及RAN研究的负责人。主要的研究方向包括多天线、信道建模、MUST和IoT等，已有多项个人贡献的关键技术被标准采纳。

目 录
第1章 从4G到5G的应用场景与需求 / 1
1．1 引言 / 1
1．2 全球5G发展 / 3
1．2．1 IMT-2020（5G）研究工作在ITU-R的开展过程 / 4
1．2．2 5G在区域中的发展与推进过程 / 6
1．2．3 标准制定过程 / 9
1．3 应用场景扩展和需求 / 10
1．3．1 5G应用场景和业务需求 / 11
1．3．2 5G关键能力及技术性能需求 / 21
1．3．3 5G需求总结 / 27
1．4 标准组织和5G活动 / 28
1．4．1 ITU-R评估流程／IMT-2020候选技术方案提交流程 / 28
1．4．2 3GPP向ITU-R提交5G候选技术提案 / 31
1．4．3 独立评估组协助ITU-R批准IMT-2020规范 / 33
1．5 本章小结 / 34
参考文献 / 35
第2章 5G空口基本设计 / 37
2．1 LTE空口概述 / 37
2．1．1 LTE帧结构 / 38
2．1．2 物理层信道 / 40
2．1．3 参考信号 / 46
2．1．4 下行传输 / 68
2．1．5 上行传输 / 80
2．1．6 HARQ定时 / 88
2．1．7 载波聚合（CA）和频段组合 / 91
2．1．8 初始接入和移动性流程 / 91
2．2 5G NR载波和信道设计 / 95
2．2．1 载波的关键参数设计 / 95
2．2．2 帧结构 / 98
2．2．3 物理信道 / 103
2．2．4 物理层参考信号 / 114
2．3 5G NR频谱和频段定义 / 136
2．3．1 5G频谱和复用 / 136
2．3．2 3GPP 5G NR频段定义 / 154
2．4 4G/5G频谱共享（即LTE/NR共存） / 164
2．4．1 动机和有益效果 / 165
2．4．2 LTE/NR频谱共享：网络部署场景 / 175
2．4．3 LTE/NR频谱共享：更高频谱共享效率的需求 / 181
2．4．4 NR SUL频段组合：上行链路载波选择和切换 / 193
2．4．5 4G/5G下行频谱共享 / 202
2．5 5G NR物理层新技术 / 206
2．5．1 波形和多址 / 206
2．5．2 信道编码 / 210
2．5．3 MIMO设计 / 216
2．5．4 5G NR针对eMBB和URLLC的统一空口设计 / 230
2．5．5 mMTC / 232
2．6 本章小结 / 238
参考文献 / 240
第3章 5G NR的新流程、RAN架构和协议栈 / 248
3．1 5G NR新流程 / 248
3．1．1 初始接入和移动性（IAM） / 248
3．1．2 波束管理 / 251
3．1．3 功率控制 / 254
3．1．4 HARQ / 256
3．2 RAN架构演进和协议 / 258
3．2．1 整体架构 / 258
3．2．2 NR系统的基本流程 / 276
3．2．3 移动性控制 / 284
3．2．4 垂直行业支持 / 288
3．3 本章小结 / 291
参考文献 / 292
第4章 5G系统架构 / 294
4．1 5G端到端架构概述 / 294
4．2 5G核心网服务化架构 / 297
4．2．1 NF服务注册示例 / 298
4．2．2 NF服务发现示例 / 299
4．3 网络切片 / 299
4．4 注册、连接和会话管理 / 302
4．4．1 注册管理 / 302
4．4．2 连接管理 / 302
4．4．3 注册管理流程 / 303
4．4．4 PDU会话建立流程 / 305
4．4．5 服务请求流程 / 307
4．4．6 其他流程 / 308
4．5 5GC下的会话和业务连续性 / 308
4．6 与EPC对接 / 311
4．7 5G核心网中的控制面和用户面协议 / 313
4．7．1 控制面协议栈 / 313
4．7．2 用户面协议栈 / 314
4．8 支持虚拟化部署 / 315
4．9 支持边缘计算 / 316
4．10 5G系统的策略与计费控制 / 317
4．11 本章小结 / 320
参考文献 / 321
第5章 5G能力展望：ITU-R提交＆性能评估 / 323
5．1 5G需求概述 / 323
5．2 评估方法概述 / 324
5．2．1 eMBB技术性能需求的系统级仿真 / 324
5．2．2 连接密度评估 / 326
5．2．3 可靠性和移动性评估 / 328
5．2．4 分析方法 / 328
5．2．5 检查方法 / 328
5．3 评估指标定义及评估方法 / 328
5．3．1 eMBB的评估指标 / 329
5．3．2 mMTC的评估指标――连接密度 / 342
5．3．3 URLLC的评估指标 / 344
5．4 5G性能评估 / 345
5．4．1 5G宽带帧结构和物理信道结构 / 345
5．4．2 NR MIMO、多址和波形 / 365
5．4．3 LTE/NR共存（上下行解耦） / 372
5．4．4 NB-IoT / 383
5．4．5 LTE/NR频谱共享外场测试 / 384
5．5 本章小结 / 391
参考文献 / 392
第6章 5G市场和产业 / 393
6．1 5G 市场 / 393
6．1．1 5G的增强移动宽带业务 / 394
6．1．2 5G在垂直行业的应用 / 394
6．2 全球统一的5G标准和生态系统 / 397
6．2．1 3GPP / 397
6．2．2 其他组织 / 402
6．3 早期部署 / 407
6．3．1 IMT-2020（5G）推进组的5G试验 / 408
6．3．2 5G部署计划 / 409
6．4 展望 / 413
参考文献 / 414
缩略语 / 417