5G非授权频谱接入技术

　　本书主要介绍了基于5G NR的非授权频谱（NR-U）接入技术。非授权频谱作为授权频谱的有效补充，不需要取得授权许可，即可在满足规则与要求的情况下使用，能够有效地提升系统容量、增强覆盖及拓展5G的使用场景和潜在用例。本书对5G Rel-16 NR-U和5G Rel-17 NR-U进行了系统的论述，主要涉及波形增强、基础参数和帧结构设计、非授权频谱信道接入、物理信道与参考信号、物理层过程、用户面及控制面设计等。本书适合从事移动通信研究的科研人员和工程技术人员阅读，也适合高等院校工科类专业的师生阅读。

　　徐汉青 东南大学硕士，高 级工程师，中兴通讯无线专 家，移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室成员，中国通信学会高 级会员，中国电子学会青年科 学家俱乐部入选者。从事无线通信系统关键技术研究工作多年，拥有国内外已授权发明专利160余项，多篇专利发明点被写入4G/5G通信标准，在国际学术期刊和会议上发表论文10余篇，参与编写著 作两部，提交标准提案300余篇，参与并主研多个国家重大专项、国家自然科学基金课题。曾获省部级科学技术奖一等奖等奖项。 袁弋非 国家海外高层次引进人才，清华大学本科和硕士毕业，美国卡内基-梅隆大学博士毕业。2000—2008年在朗讯科技贝尔实验室从事3G和4G移动通信关键技术研究工作；2008—2020年在中兴通讯担任无线标准技术总监，负责4G和5G关键技术研究和标准推进；2020年在中国移动研究院担任首 席专 家，负责5G和6G前沿技术研究及标准化。主要研究方向包括多天线技术、信道编码、资源调度、非正交多址、窄带物联网等。在国际顶 级学术期刊和会议发表论文50余篇，出版4G和5G中/英文专著9部，已授权美国专利50余项。担任IEEE Communications Letters和China Communications编委，荣获IEEE通信学会亚太区杰出论文奖。 林伟 电子科技大学硕士，在中兴通讯从事无线标准技术预研工作。负责5G关键技术的研究和标准推进，申请专利十余项。主要研究方向包括低时延高可靠技术、非授权频谱通信、高频通信，以及NTN技术等。 张丽 北京邮电大学硕士，在中兴通讯从事无线标准技术预研工作。负责5G关键技术的研究和标准化，申请专利40余项。主要研究方向包括非授权频谱技术、小数据包传输和轻量级终端等。

第 1章　5G NR及非授权频谱接入概述 1
1.1　蜂窝移动通信的演进　2
1.1.1　从1G到4G　2
1.1.2　5G应时而生　5
1.2　5G NR系统要求及标准化　6
1.2.1　5G的应用场景　6
1.2.2　5G关键能力指标　8
1.2.3　5G标准化与发展趋势　10
1.3　蜂窝网络非授权频谱接入技术　13
1.3.1　LTE非授权频谱接入技术　14
1.3.2　NR非授权频谱接入技术　15
1.4　非蜂窝网络非授权频谱通信技术　18
1.4.1　无线保真（Wi-Fi）技术　18
1.4.2　蓝牙（Bluetooth）　21
1.4.3　紫蜂（ZigBee）协议　21
1.4.4　远距离无线电（LoRa）　22
参考文献　23
第　2章 5G NR-U设计基础及基本参数　25
2.1　工作频段及信道带宽　26
2.1.1　Rel-16 NR-U工作频段、信道带宽　27
2.1.2　Rel-17 NR-U工作频段、信道带宽　28
2.2　非授权频谱的使用规则　32
2.2.1　5GHz频段频谱使用规则　33
2.2.2　60GHz频段频谱使用规则　38
2.3　5G NR-U部署场景　40
2.3.1　NR-U部署场景　41
2.3.2　基于载波聚合方式的LAA部署子场景　44
2.4　波形增强　45
2.4.1　交织资源块结构　46
2.4.2　循环前缀扩展　48
2.5　基础参数与帧结构　51
2.5.1　基础参数　51
2.5.2　帧结构　52
2.6　5G NR-U系统网络架构　55
参考文献　57
第3章　5G NR-U非授权频谱信道接入　59
3.1　非授权频谱信道接入基本概念　60
3.2　低频LBE模式下的信道接入　61
3.2.1　Type 1信道接入流程　62
3.2.2　Type 2信道接入流程　64
3.2.3　信道接入类别确定　66
3.2.4　共享信道接入　67
3.2.5　多信道的信道接入　70
3.2.6　竞争窗调整　73
3.2.7　能量检测门限　73
3.3　低频FBE模式下的信道接入　75
3.3.1　仅支持基站发起信道占用　77
3.3.2　基站和终端发起信道占用　78
3.3.3　上行传输流程　89
3.3.4　多信道的信道接入　89
3.4　高频信道接入流程　90
3.4.1　Type 1/2/3信道接入流程　91
3.4.2　共享信道接入　93
3.4.3　忙闲检测豁免传输　94
3.4.4　多信道及多波束的信道接入　94
3.4.5　能量检测门限　95
参考文献　95
第4章　5G NR-U初始接入设计　97
4.1　同步广播块（SSB）　98
4.1.1　同步广播块的基本结构　98
4.1.2　同步广播块集合　101
4.1.3　同步广播块的发送　112
4.1.4　同步广播块准共站址　114
4.2　物理广播信道（PBCH）　116
4.2.1　主信息块（MIB）　116
4.2.2　物理广播信道有效载荷　119
4.3　类型0-物理下行控制信道（Type0-PDCCH）　120
4.3.1　CORESET#0　120
4.3.2　Type0-PDCCH公共搜索空间　122
4.4　系统信息块1（SIB1）　126
4.4.1　SIB1与SSB的复用　126
4.4.2　SIB1长度指示值　127
4.5　ANR与物理小区标识冲突　128
4.6　寻呼（Paging）　130
4.6.1　寻呼发送机会　130
4.6.2　寻呼检测停止机制　131
4.7　发现参考信号（DRS）　133
4.8　随机接入（Random Access）　133
4.8.1　低频随机接入信道　133
4.8.2　高频随机接入信道　142
4.8.3　随机接入过程　147
4.9　RRM测量与RLM测量　150
4.9.1　RRM测量　150
4.9.2　RLM测量　154
参考文献　156
第5章　5G NR-U信道与信号　159
5.1　物理下行共享信道（PDSCH）　160
5.1.1　PDSCH映射类型B　160
5.1.2　PDSCH DMRS图样　162
5.1.3　PDSCH处理流程时间　164
5.1.4　单个DCI调度多个PDSCH　166
5.2　物理下行控制信道（PDCCH）　171
5.2.1　下行发送检测　171
5.2.2　动态PDCCH检测　175
5.2.3　非授权载波占用信息指示　178
5.2.4　基于时隙组的PDCCH检测　181
5.3　物理上行共享信道（PUSCH）　189
5.3.1　上行频域资源分配　189
5.3.2　单个DCI调度多个PUSCH　190
5.4　物理上行控制信道（PUCCH）　194
5.4.1　PUCCH格式0/1　195
5.4.2　PUCCH格式2　199
5.4.3　PUCCH格式3　201
5.4.4　PUCCH格式4　202
5.4.5　PUCCH的资源配置　202
5.5　信道状态信息参考信号（CSI-RS）　204
5.5.1　CSI-RS发送　204
5.5.2　CSI-RS与其他信道/信号的复用发送　205
5.5.3　CSI测量　206
5.6　解调参考信号（DMRS）　207
5.6.1　FD-OCC关闭　207
5.6.2　DMRS频域密度　209
5.6.3　DMRS绑定　209
5.7　相位跟踪参考信号（PT-RS）　210
5.7.1　基于CP-OFDM波形的PT-RS　210
5.7.2　基于DFT-s-OFDM波形的PT-RS　212
5.8　探测参考信号（SRS）　213
参考文献　213
第6章　5G NR-U物理层过程　217
6.1　HARQ-ACK反馈增强　218
6.1.1　低非授权频段HARQ-ACK反馈增强　218
6.1.2　高非授权频段HARQ-ACK反馈增强　222
6.2　配置授权传输　226
6.2.1　CG传输时域资源分配　226
6.2.2　CG-UCI及信道占用时间共享信息　229
6.2.3　CG-DFI　231
6.3　URLLC-U过程　232
6.3.1　FBE基本技术相关增强　233
6.3.2　终端FFP参数配置　234
6.4　低非授权频段宽带操作　234
6.4.1　BWP与LBT　234
6.4.2　RB集合与小区内保护带宽　236
6.4.3　控制资源集合与搜索空间配置　238
6.5　高非授权频段波束管理和准共站址（QCL）　239
6.5.1　定时参数及UE能力　241
6.5.2　单DCI调度多PDSCH的QCL参考　245
参考文献　250
第7章　5G NR-U高层关键技术　251
7.1　用户面　253
7.1.1　随机接入过程　253
7.1.2　免调度传输　260
7.1.3　非连续接收　264
7.1.4　调度请求　265
7.1.5　缓存状态报告　266
7.1.6　功率余量报告　267
7.1.7　LBT操作　267
7.1.8　信道接入优先级　271
7.1.9　L2缓存　272
7.2　控制面　274
7.2.1　RSRP/RSRQ　274
7.2.2　系统信息　276
7.2.3　寻呼　277
7.2.4　小区选择和重选　278
参考文献　280
缩略语　283