【书 名】5G无线系统设计与国际标准
【作 者】刘晓峰 等
【出版者】人民邮电出版社
【索书号】TN926/0262
【阅览室】自然科学阅览室
作者简介
本书由IMT-2020推进组多位组长，信通院、华为、中兴、大唐、移动等3GPP国际标准技术负责人及专家刘晓峰、孙韶辉、杜忠达、沈祖康、徐晓东和宋兴华联合撰写。
刘晓峰，中国信息通信研究院主任级工程师，北京邮电大学博士，IMT-2020(5G)推进组国际合作组组长。多项国家重大专项牵头负责人，3次荣获CCSA国际标准一等奖。
孙韶辉，博士，教授级高工，博士生导师。担任中国IMT-2020 (5G) 推进组3GPP标准工作组组长。曾获国家科技进步特等奖，国家技术发明二等奖，中国通信学会、中国通信标准化协会等多项奖励。
杜忠达，3GPP无线通信系统标准预研专家，中兴通讯国际标准参会代表。
沈祖康，华为标准技术负责人，3GPP标准技术专家，3GPP TS 38.212编辑人，清华大学本科，美国得州大学奥斯汀分校博士。
徐晓东，中国移动3GPP国际标准技术专家，3GPP RAN副主席，东南大学博士。
宋兴华，华为公司标准部工程师，3GPP RAN1标准技术代表，北京邮电大学博士。
内容简介
本书主要介绍了5G系统设计中涉及的关键技术及相应的国际标准化内容，其中空口技术部分主要涉及初始接入设计、控制信道设计、大规模天线设计、信道编码、NR与LTE共存几个主要部分。高层设计及接入网架构方面将涵盖NSA/SA、CU/DU分离、双连接等内容。本书不仅对这些关键技术进行了介绍，还对这些技术的标准化过程及标准化方案进行了详细分析。
5G将实现万物互联，创造巨大的社会和经济价值。本书由制定5G全球国际标准的专家倾心打造，系统全面地介绍了5G国际标准，深入浅出地为读者阐述了5G技术的创新性和先进性，值得读者珍藏。
——童文 IEEE Fellow，华为5G科学家
此书凝结了多位5G国际标准化一线专家的辛勤工作，以技术与标准相结合的方式呈现了5G系统化设计及标准化过程。本书在5G国际标准完成第 1时间呈现给读者，是一本非常及时的书。
——吴耕 英特尔院士
本书是理解5G国际标准化的一把钥匙，也是标准化领域难得的一本好书，值得一看。
——杨鸿文 北京邮电大学教授
序
王志勤
面向2020年及未来十年的发展，第五代移动通信（5G）将从移动互联步入移动物联的新时代。人们期望5G技术能够像互联网一样成为通用技术，以其极强的渗透性、带动性，与各行各业深度融合，为社会经济发展的关键基础设施提供支撑。5G与大数据、人工智能等ICT新技术融合发展，将推动生产组织方式、资源配置效率、管理服务模式发生深刻变革，创造数字经济的新价值体系。
移动通信可提供国际漫游服务，产业巨大，全球统一标准一直是产业界的梦想。2016年，国际标准化组织3GPP启动了5G标准制定工作，经历一年多的紧张忙碌，凝聚了全球数千名专家智慧结晶的全球统一的5G第一版国际标准终于按期完成。
为了提升移动互联网用户体验，拓展移动物联网多样化的需求，5G要明显提高系统性能，包括吉比特级的高速率、毫秒级的低时延、百万级的连接能力，还需要提供灵活的系统设计以满足物联网多样化的需求。这对5G技术的创新提出了很高的要求。在5G无线技术方面，我们常常用“三驾马车”来形象地比喻5G无线技术创新：一是灵活的系统设计，以及灵活的帧结构、波形设计，可适应多样化需求，满足低时延等性能的要求；二是大规模天线，增加天线数量及新型设计，进一步提升频谱效率，满足中频段及高频段的需求；三是无线新技术，如新型信道编码等，为大带宽、高速率业务提供支撑。可见，5G不像以往各代移动通信是以新的多址接入技术作为特征，5G是以多种关键技术来共同定义的。
5G国际标准是产品研发的基础。本书是以5G第一版国际标准作为依据，重点介绍了5G无线技术标准系统设计与关键技术，是5G技术标准方面难得的教科书，有利于5G产品开发、网络建设与应用等方面的技术人员准确、深入地理解5G技术。
本书的作者大多来自于5G国际标准化工作的一线，亲历了5G标准激烈争论与达成统一的过程，对技术标准有更加深刻的理解。他们是在移动通信领域耕耘多年的工程师，对于产品设备研发有丰富的实践经验，书中提供了大量很有价值的技术方案与系统设计。同时，他们也是IMT-2020（5G）推进组的成员，在5G标准的推进中结下了深厚的友情，也形成了一支很成熟的创作团队。相信他们的作品会给你带来很多收获和启发，也期待着有更多力量投入5G的建设和发展中，让我们共同创造出5G美好的明天。
前 言
随着4G的广泛应用，无线互联网的时代已经开启。以智能手机为代表的无线互联网应用给我们的生活带来了深刻变化。在4G的基础上，不仅传统移动宽带数据业务快速增长，越来越多的新应用及新技术也不断涌现。这也对无线网络的发展提出了更加多样化的需求。这些需求不仅包括更高系统吞吐量，还包括对更低的传输时延、更高的可靠性和系统更多的连接用户数的追求。
5G系统就是为应对这些新的需求而提出的。5G系统的设计与4G系统最大的差别在于，5G系统在支持快速增长的移动宽带数据业务的同时，还需要考虑支持超低时延、高可靠性业务和广覆盖下的大连接业务。5G系统不仅需要实现人和人的互联，还需要实现人与物、物与物的互联，即万物互联。为完成这一任务，5G不仅需要使用传统的低频频谱，如3GHz以下的频谱，还需要支持高频频谱的使用，以获得更大的系统带宽，来满足不同的业务需求。这些需求给5G的系统设计带来极大挑战。
为迎接5G带来的诸多挑战，全球主要移动通信公司在3GPP开展了5G NR（新空口）的标准化工作。相对于4G系统，5G NR的系统设计更加灵活，支持更多的基本参数配置，具有上下行对称的波形设计和自包含且灵活的帧结构配置。同时，5G NR中还引入了一系列新的技术。其中比较有代表性的是将Polar码（极化码）用于控制信道的编码方案，数据信道也采用了LDPC作为数据信道编码方案。本书第4章对NR采用的新编码方案进行了详细介绍。
本书的架构从系统设计的角度出发，紧扣5GNR的整个标准化进程，对关键的物理层关键技术和关键信道标准化过程及实现进行了比较详细的阐述。在物理层信道设计方面，本书在第6章对控制信道设计进行了单独介绍，而对其他信道设计的介绍则分布于各章节中。在组网方面，考虑到5G NR与4G LTE的联合部署，本书在第8章对不同的网络部署方式及关键技术进行了详细介绍。
5G NR与4G LTE有着非常紧密的关系，这一点在5G的整个标准化过程中体现得非常充分。首先，5G NR需要考虑和4G LTE进行联合部署，在很多物理层的设计上需要兼顾不同系统的特点进行联合设计；其次，很多NR的设计采用了LTE的设计作为基础。这样做一方面可以节省标准化时间，另一方面也为4G和5G芯片共用部分模块提供了可能。本书在写作过程中也充分考虑到5G NR与4G LTE的关系，尽量在讲述5G NR设计时与LTE设计进行对比，以便读者对相关设计有更好的理解。
本书的撰写依托IMT-2020推进组的相关工作，集合了多名在国际标准化工作一线的专家的辛勤工作。刘晓峰负责全书组织架构和统稿，并承担前3章部分内容的撰写工作。孙韶辉、王可、高秋彬、全海洋、黄秋萍、苏昕、宋月霞、汪颖、李辉负责第5章和第2章部分内容的撰写工作。杜忠达、郝鹏负责第8章和第3章部分内容的撰写工作。沈祖康、王俊、李榕、张公正、黄凌晨负责第4章的撰写工作。宋兴华、薛丽霞、张旭、孙昊、陈铮、戴晶、冯淑兰、彭金磷、肖洁华、官磊、马蕊香、徐修强负责第6章的撰写工作。肖伟民、刘嘉陵、郭志恒、谢信乾、费永祥、毕文平负责第7章的撰写工作。徐晓东负责第3章帧结构部分的撰写工作。魏贵明、徐晓燕、魏克军、朱颖负责第1章、第2章部分内容的撰写工作及全书修订工作。在这里还要感谢杜滢、徐菲、万蕾、童文、朱佩英、王欣晖、刘光毅、胡南、黄河、刘星、张峻峰、梁亚超等技术专家的支持。
受标准化时间的影响，很多技术特性并没有在第一版5G的NR国际标准中完成标准化。在5G后续的持续标准化工作中，还将引入更多的新技术特性并对现有技术进行优化。同时，为实现万物互联的愿景，5G在未来的标准化工作中也将向车联网、工业互联网等垂直行业进行扩展。本书的撰写和5G标准化工作同步开展，截至本书成书之日，一些技术方案还在不断演进，如有机会，还将继续进一步补充和修正本书内容。对于本书存在的不当之处，敬请读者和专家批评指正。
