5G移動通信系統(tǒng)（新形態(tài)教材）課件全套 李曉輝 第1-10章 移動通信系統(tǒng)概述(含課程導引) -6G愿景和關鍵技術

5G移動通信系統(tǒng)目錄CONTENTS課程目標主要內(nèi)容課程安排課程教材課程目標隨著社會信息化、數(shù)字化理念的不斷更新，移動通信產(chǎn)業(yè)開始把注意力轉(zhuǎn)向如何為垂直行業(yè)提供有效的通信能力，第五代(5G)移動通信已經(jīng)全面商用并且得到了飛速的發(fā)展。深入理解5G移動通信技術，開展5G-Advanced和6G技術的研究已成為通信領域研究機構和行業(yè)廣泛關注的熱點。本課程的目標是全面闡釋5G移動通信技術基礎和最新進展，幫助學生對5G移動通信系統(tǒng)有一個全面的認識，為開展未來移動通信領域的科學研究和應用開發(fā)打下堅實的基礎。本課程深入剖析5G移動通信技術的原理和規(guī)范，通過對比5G和4G技術，使學生掌握5G移動通信技術的來龍去脈，加深對5G通信技術的理解。5G移動通信系統(tǒng)-課程目標主要內(nèi)容5G移動通信系統(tǒng)-主要內(nèi)容第1部分移動通信發(fā)展歷程、應用場景、標準演進和6G展望；第2部分5G核心網(wǎng)的服務化架構、接入網(wǎng)與接口以及承載網(wǎng)的基本概念。第3部分5G空口關鍵技術，包括編碼調(diào)制、OFDM新波形、多址接入、新型天線和全雙工等；第4部分5GNR標準中的頻譜規(guī)劃、幀結構、參數(shù)集以及信道等；第5部分5GNR傳輸?shù)囊话氵^程，包括數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊话氵^程、小區(qū)搜索過程、隨機接入過程、功率控制過程、波束管理過程和HARQ技術。第6部分SDN、NFV、網(wǎng)絡切片、云計算和邊緣計算；第7部分5G核心網(wǎng)的功能、主要信令流程和QoS機制；第8部分5G承載網(wǎng)的基本概念和關鍵技術，包括SRv6、FlexE和IFIT等。第9部分5G-Advanced關鍵技術第10部分6G愿景。課程安排5G移動通信系統(tǒng)-主要內(nèi)容本課程共32學時，16次課第1章(2學時)

移動通信概述；第2章(2學時)

5G核心網(wǎng)的SBA架構、接入網(wǎng)與接口以及承載網(wǎng)的基本概念；第3章(6學時)

5G空口關鍵技術(4學時)及仿真實踐(2學時)；第4章(2學時)

5GNR標準中的頻譜規(guī)劃、幀結構、參數(shù)集以及信道等內(nèi)容；第5章(4學時)

5GNR傳輸過程；第6章(4學時)

SDN、NFV、網(wǎng)絡切片、云計算和邊緣計算；第7章(2學時)

5G核心網(wǎng)的功能、主要信令流程和QoS機制；第8章(2學時)

5G承載網(wǎng)的基本概念和關鍵技術，包括SRv6、FlexE和IFIT等；第9章(2學時)

5G-Advanced系統(tǒng)；第10章(2學時)

6G愿景；結課答辯與研討(4學時)課程教材5G移動通信系統(tǒng)-教材教材緊密結合5G移動通信系統(tǒng)架構和技術的發(fā)展，從5G移動通信技術基礎、網(wǎng)絡架構和接口、空口規(guī)范和傳輸過程、基于服務的核心網(wǎng)功能以及5G承載網(wǎng)等方面入手，對5G移動通信系統(tǒng)的原理和技術規(guī)范進行了全面的闡釋，并且給出了5G向5.5G和6G演進的發(fā)展。采用新形態(tài)教材的形式，配有教學大綱、PPT、視頻、習題及答案等數(shù)字資源，對于電子信息類專業(yè)的本科生和研究生，以及通信領域的工程技術人員均有重要的參考價值。第1章移動通信概述李曉輝2024年10月5G移動通信發(fā)展歷程目錄CONTENTS移動通信發(fā)展歷程5G應用場景及性能指標移動通信標準化演進6G展望移動通信發(fā)展歷程5G移動通信發(fā)展歷程-早期的無線通信1897年，意大利人M.G.馬可尼在一個固定站和一艘拖船之間完成了一項無線電通信實驗，標志著無線移動通信的開始。20世紀20年代至40年代開發(fā)出了專用移動通信系統(tǒng)，其代表是美國底特律市警察使用的車載無線電系統(tǒng)。20世紀40年代中期至60年代初期，實現(xiàn)了從專用移動網(wǎng)向公用移動網(wǎng)的過渡，但是仍為人工接續(xù)，網(wǎng)絡容量較小。20世紀60年代中期至70年代中期，移動通信系統(tǒng)得到了改進與完善，實現(xiàn)了自動選頻并能自動接續(xù)到公用電話網(wǎng)。5G移動通信發(fā)展歷程-現(xiàn)代移動通信1976年，國際無線電大會批準了800/900MHz頻段用于移動電話的頻率分配方案，許多國家都開始建設基于頻分多址技術(FDMA)和模擬調(diào)制技術的第一代移動通信系統(tǒng)(1G)。1978年底，美國貝爾試驗室研制成功了全球第一個移動蜂窩電話系統(tǒng)——先進移動電話系統(tǒng)(AMPS)。1983年，這套系統(tǒng)在芝加哥正式投入商用并迅速在全美推廣。歐洲各國也紛紛建立起自己的第一代移動通信系統(tǒng)。5G移動通信發(fā)展歷程從2G到5G移動通信發(fā)展歷程我國的移動通信發(fā)展在1G時代，我國移動通信事業(yè)剛剛起步發(fā)展，只有少數(shù)人使用。到了90年代中期，移動通信進入2G時代，我國主要采用歐洲主導的GSM標準，也有部分用戶使用CDMAIS-95系統(tǒng)。1998年6月提出了中國自己的TD-SCDMA標準，和WCDMA、CDMA2000一起，成為三大3G國際標準之一。我國建成了全球規(guī)模最大的信息通信網(wǎng)絡，4G基站占全球的一半以上。我國5G發(fā)展取得領先優(yōu)勢，5G專利位列全球首位?！?G跟隨，3G突破，4G并跑，5G引領”。5G應用場景和性能指標5G移動通信系統(tǒng)應用場景5G移動通信系統(tǒng)的設計目標是為多種不同類型的業(yè)務提供滿意的服務。綜合未來移動互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)各類場景和業(yè)務需求特征，國際電信聯(lián)盟(ITU)定義了5G的三大類應用場景：增強型移動寬帶(eMBB)業(yè)務大規(guī)模機器類通信(mMTC)業(yè)務超可靠低時延(uRLLC)業(yè)務eMBB業(yè)務多用于移動互聯(lián)網(wǎng)場景，uRLLC和mMTC則是物聯(lián)網(wǎng)的應用場景。5G移動通信系統(tǒng)主要性能指標峰值速率：下行鏈路20Gb/s，上行鏈路的10Gb/s。帶寬：指系統(tǒng)的最大帶寬總和，5G支持靈活的帶寬。控制面時延：目標為10ms。用戶面時延：對于uRLLC業(yè)務，用戶面時延上行鏈路(UL)應不大于0.5ms，下行鏈路(DL)應不大于0.5ms。對于eMBB，用戶面時延的目標UL應不大于4ms，DL應不大于4ms?？煽啃裕簎RLLC業(yè)務的可靠性要求是在用戶面時延是1ms的前提下傳輸32字節(jié)時的丟包率小于10-5?？梢苿有裕?00km/h。連接密度：在城市環(huán)境中，連接密度的目標應該是百萬臺/平方公里。移動通信標準化演進移動通信標準化組織國際電信聯(lián)盟（ITU）ITU是聯(lián)合國的一個重要專門機構，也是聯(lián)合國機構中歷史最長的一個國際組織，簡稱“國際電聯(lián)”或“電聯(lián)”。國際電聯(lián)是主管信息通信技術事務的聯(lián)合國機構，負責分配和管理全球無線電頻譜與衛(wèi)星軌道資源，制定全球電信標準，向發(fā)展中國家提供電信援助，促進全球電信發(fā)展。作為世界范圍內(nèi)聯(lián)系各國政府和企業(yè)的紐帶，國際電聯(lián)負責協(xié)調(diào)各國無線電通信規(guī)范、電信標準化和電信發(fā)展3個部分的工作，而且是信息社會世界高峰會議的主辦機構。國際電聯(lián)總部設于瑞士日內(nèi)瓦，其成員包括193個成員國和700多個部門成員及部門準成員和學術成員。每年的5月17日是世界電信日。移動通信標準化組織第三代伙伴組織(3GPP)3GPP成立于1998年12月，多個電信標準組織伙伴共同簽署了《第三代伙伴計劃協(xié)議》。目前有歐洲電信標準化協(xié)會(TSI)、美國的ATIS、日本的TTC、ARIB、韓國的TTA、印度的TSDSI以及我國的中國通信標準化協(xié)會(CCSA)作為3GPP的7個組織伙伴。此外，3GPP還有TD產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(TDIA)、TD-SCDMA論壇、CDMA發(fā)展組織(CDG)等13個市場伙伴。移動通信標準化組織移動通信標準化組織第三代伙伴組織2(3GPP2)3GPP2成立于1999年1月，由美國TIA、日本的ARIB、日本的TTC、韓國的TTA四個標準化組織發(fā)起，中國無線通信標準研究組(CWTS)于1999年6月在韓國正式簽字加入3GPP2，成為這個當前主要負責第三代移動通信CDMA2000技術的標準組織的伙伴。中國通信標準化協(xié)會(CCSA)成立后，CWTS在3GPP2的組織名稱更名為CCSA。電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)電氣與電子工程師協(xié)會由美國電氣工程師協(xié)會和無線電工程師協(xié)會于1963年合并而成，目前在全球擁有43萬多名會員。作為全球最大的專業(yè)技術組織，IEEE在電氣及電子工程、計算機、通信等領域發(fā)表的技術文獻數(shù)量占全球同類文獻的30%。5G移動通信標準演進5G移動通信系統(tǒng)已經(jīng)成為業(yè)界廣泛關注的熱點，世界各國就其發(fā)展愿景、應用需求、候選頻段、關鍵技術指標等進行了廣泛的研究。在各標準化組織中，3GPP主導了5G移動通信標準的演進，標準演進的各版本用Release來表述，簡寫為Rel或R。每一個版本有啟動時間和凍結時間(標準版本的結束被稱為凍結)。每一個版本的標準凍結之后，就不會再添加新特性。6G展望6G展望暢享信息時代，引領通信未來！5G移動通信系統(tǒng)第2章5G整體架構和接口5G網(wǎng)絡整體架構和接口目錄CONTENTS5G網(wǎng)絡架構概述5G網(wǎng)絡接口其他網(wǎng)絡架構5G網(wǎng)絡架構概述5G移動通信網(wǎng)絡架構5G移動通信系統(tǒng)由核心網(wǎng)(5GC)、接入網(wǎng)(NG-RAN)和承載網(wǎng)三個主要部分組成。核心網(wǎng)負責用戶認證、服務管理和數(shù)據(jù)路由等，確保數(shù)據(jù)能夠安全、有效地傳輸。接入網(wǎng)負責將終端設備連接到網(wǎng)絡。承載網(wǎng)連接整個通信網(wǎng)絡，確保數(shù)據(jù)能夠在接入網(wǎng)和核心網(wǎng)之間高效地傳輸。5G移動通信網(wǎng)絡架構5G網(wǎng)絡架構與4G相比發(fā)生了很大的變化。5G核心網(wǎng)采用云化技術，通過SDN和NFV技術把網(wǎng)元進行虛擬化的處理；5G引入了MEC(多接入邊緣計算)，部分存儲和計算功能下沉到網(wǎng)絡邊緣；5G接入網(wǎng)通過分離和重構形成了CU、DU和AAU的三級架構，降低前傳的帶寬要求，并且能夠降低核心網(wǎng)的信令開銷以及復雜度。5G核心網(wǎng)5G核心網(wǎng)采用基于服務的網(wǎng)絡架構(SBA)。5G接入網(wǎng)5G接入網(wǎng)的主要網(wǎng)元是基站，包括4G演進基站Ng-eNB和5G新基站gNB。gNB采用的CU+DU+AAU的三級架構。5G網(wǎng)絡接口5G網(wǎng)絡架構和接口核心網(wǎng)與接入網(wǎng)之間以及接入網(wǎng)各網(wǎng)元間有連接和交互的接口。NG接口：5GC與gNB間的接口Xn接口：基站間的接口F1接口：CU和DU間的接口E1接口：CU控制面和和用戶面間的接口Uu接口：終端與基站間的接口NG接口NG接口可進一步分為N1,N2和N3接口。NG接口NG接口可以分為NG-C接口和NG-U接口；左邊是NG-C接口的協(xié)議棧，右邊是NG-U接口的協(xié)議棧。NG-C接口主要負責PDU會話管理、終端上下文管理、NAS發(fā)送、尋呼、AMF管理和NG接口管理。用戶面接口的功能主要是NR-RAN節(jié)點和UPF之間提供非保證的用戶面數(shù)據(jù)的傳輸。用戶面PDU數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層Xn接口Xn接口可以分為Xn-C接口和Xn接口接口；左邊是Xn-C接口的協(xié)議棧，右邊是Xn-U接口的協(xié)議棧。Xn-C接口的功能主要包括鏈路的建立、刪除、重置更新和移動性管理，其中移動性管理主要包括切換、尋呼、上下文的恢復。Xn-U接口功能包括PDU的非保證傳送以及用戶數(shù)據(jù)面的傳遞。用戶面PDU數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層F1接口F1接口是gNB-CU與gNB-DU之間的接口，包括F1-C和F1-U。左邊是F1-C接口的協(xié)議棧，右邊是F1-U接口的協(xié)議棧。F1-C的功能包括F1接口管理、系統(tǒng)信息的管理，上下文管理以及無線資源管理(RRC)消息傳送。用戶面的功能包括用戶數(shù)據(jù)傳輸和流量控制功能。CU的控制面只有一個，用戶面可以有多個。E1接口E1接口只有控制面E1-C，也只有控制面協(xié)議棧。E1接口的功能可分為接口的管理功能、上下文管理功能和TEID(隧道端點標識)分配功能。E1接口管理功能包括錯誤指示、控制面和用戶面建立后或發(fā)生故障后的復位、配置更新等；上下文管理功能包括上下文承載建立、承載的修改與釋放、QoS流映射、下行數(shù)據(jù)通知和數(shù)據(jù)使用情況報告；TEID分配功能標識隧道端點，確保數(shù)據(jù)的正確路由和傳輸，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院托实?。Uu接口Uu接口控制面和用戶面協(xié)議棧其他網(wǎng)絡架構D2D通信設備到設備(D2D)通信技術是指兩個對等的用戶節(jié)點之間直接進行通信的一種通信方式。無蜂窩網(wǎng)絡無蜂窩(cell-free)結構的一個基本特性是沒有小區(qū)的概念，采用以用戶為中心方式進行操作。無蜂窩網(wǎng)絡解決蜂窩結構中小區(qū)邊緣附近的用戶會受到來自鄰近小區(qū)同信道干擾的問題，從而進一步提升整個系統(tǒng)的頻譜利用率。暢享信息時代，引領通信未來！5G移動通信系統(tǒng)第3章5G空口關鍵技術無線空口關鍵技術目錄CONTENTS空口技術概述信道編碼與調(diào)制技術OFDM新波形及多址接入多天線技術全雙工技術無線空口技術概述5G空口關鍵技術5G空口包括4G演進空口和5G新空口(5GNR)。5G的無線技術創(chuàng)新有著更為豐富的含義。信道編碼與調(diào)制技術Turbo編碼Turbo碼最常見的形式是并行級聯(lián)卷積碼(PCCC)，即反復迭代的含義。Turbo碼將卷積碼和隨機交織器合并在一起，實現(xiàn)了隨機編碼，并采用軟輸出迭代譯碼來逼近最大似然譯碼。LDPC碼低密度奇偶校驗碼(LDPC)是一種線性分組碼，1962年由Gallager首次提出。LDPC碼可以用雙向二分圖(Tanner圖)來表示。Tanner圖是校驗矩陣的圖形表示，所以Tanner圖也可以表征LDPC碼。Polar碼Polar碼(極化碼)也是一種線性分組碼，由土耳其畢爾肯(Bilkent)大學的ErdalArikan教授提出，他從理論上第一次嚴格證明了在二進制輸入對稱離散無記憶信道下，Polar碼在理論上可達到香農(nóng)容量，并有較低的編碼和譯碼復雜度。Polar碼即極化碼，也是一種線性分組碼，由土耳其畢爾肯(Bilkent)大學的ErdalArikan教授提出，他從理論上第一次嚴格證明了在二進制輸入對稱離散無記憶信道下，Polar碼在理論上可以達到香農(nóng)容量，并且有較低的編碼和譯碼復雜度。

QAM調(diào)制4G和5G中采用的正交振幅調(diào)制(QAM)。QAM調(diào)制可分為矩型和星型。矩形QAM信號星座由兩個相位正交載波加兩個脈沖振幅調(diào)制信號產(chǎn)生，具有容易產(chǎn)生和解調(diào)的優(yōu)點，在實際中得到廣泛應用。64矩型QAMvs64星型QAM自適應編碼調(diào)制4G和5G中采用了自適應編碼調(diào)制(AMC)技術。自適應編碼調(diào)制系統(tǒng)中，收發(fā)信機根據(jù)用戶瞬時信道質(zhì)量狀況和可用資源的情況選擇最合適的鏈路調(diào)制和編碼方式，從而最大限度地提高系統(tǒng)吞吐率。OFDM新波形及多址接入OFDM基本原理正交頻分復用(OFDM)是一種多載波調(diào)制方式。OFDM的基本思想是把高速率的信息變換成低速率的多路并行數(shù)據(jù)流，然后用多個相互正交的載波進行調(diào)制，再將調(diào)制后的信號相加得到發(fā)射信號。OFDM的FFT實現(xiàn)OFDM信號可以用輸入信號的反離散傅里葉變換(IDFT)表示，在實際中可用IFFT來實現(xiàn)。CP-OFDMA為避免多徑帶來的符號間干擾，在發(fā)送端每個OFDM符號還要添加循環(huán)前綴(CP)，并通過加窗降低帶外輻射。接收端解調(diào)則可在去CP并經(jīng)FFT轉(zhuǎn)換后檢測信號?；跒V波器組的多載波技術(FBMC)FBMC沒有擴展循環(huán)前綴，傳輸效率得到了提高；通過頻域濾波器組大大降低了旁瓣功率，減少了帶外泄漏，適合于碎片化的頻譜場景；此外，對系統(tǒng)同步要求不是很嚴格，適合一些非同步傳輸?shù)膱鼍?，且在高移動性場景表現(xiàn)良好?；谕ㄓ脼V波多載波技術(UFMC)UFMC是對子載波組進行濾波處理，其濾波器的通帶較寬，濾波器長度可相對較短，在小文件包的場景下頻譜效率相對較高；對于時間和頻率的同步要求不嚴格；不需要循環(huán)前綴，傳輸效率得以提高；比CP-OFDM更好地應用于碎片化頻譜的場景；可以在子載波組內(nèi)動態(tài)地調(diào)整子載波間隔，從而可以實現(xiàn)調(diào)整符號長度以匹配信道的相關時間。廣義頻分復用(GFDM)GFDM基于獨立的塊調(diào)制，具有靈活的幀結構，適用于不同的業(yè)務類型。帶外泄漏低。適合在非連續(xù)頻帶上傳輸。5G新波形在RAN1#84bis會議上，與會者經(jīng)過討論達成了如下的一致意見：新波形將基于OFDM，且支持多種靈活的參數(shù)集；5GNR在小于40GHz的頻譜范圍，針對eMBB業(yè)務，下行支持CP-OFDM，上行支持CP-OFDM和DFT-S-OFDM波形。CP-OFDM波形可用于單流和多流數(shù)據(jù)傳輸，DFT-S-OFDM僅限于單數(shù)據(jù)流傳輸(主要針對鏈路預算受限的場景)?；诜荗FDM的波形可應用于某些比較特殊的場景需求(如mMTC),具體的方式仍將進一步研究討論確定。非正交多址接入非正交多址接入(NOMA)允許多個用戶在相同的時間和頻率資源上進行通信，在功率域或碼域上區(qū)分不同用戶，提升用戶連接數(shù)，提高系統(tǒng)頻譜效率，增加系統(tǒng)容量。此外，還可以通過免調(diào)度競爭接入，大幅度降低時延。功率域NOMA在發(fā)送端根據(jù)用戶的信道條件為用戶分配不同的功率，在接收端采用SIC技術逐步解碼和消除其他用戶的信號，從而提取出目標用戶的信號。碼域NOMA在碼域上為不同用戶分配不同的擴頻碼(非正交碼)區(qū)分信號，接收端利用特定的解碼策略來分離出各個用戶的信號。NOMA技術可用于提升蜂窩網(wǎng)絡的頻譜效率，并能夠滿足場景密集環(huán)境的用戶接入以及大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)連接的需求。多天線技術大規(guī)模MIMO技術大規(guī)模MIMO(LargeScaleMIMO，也稱MassiveMIMO)的概念是貝爾實驗室的Marzetta在2010年提出的，通過大規(guī)模天線所提供的空間自由度，可以提升多用戶間的頻譜復用的能力以及抵抗小區(qū)間干擾的能力。毫米波波束管理技術5G移動通信系統(tǒng)引入了6GHz以上的高頻空口，支持毫米波段的無線傳輸。毫米波在實際應用中面臨的挑戰(zhàn)性問題：毫米波傳播路徑損耗大，覆蓋范圍比Sub-6GHz小。此外，毫米波通信可能出現(xiàn)深衰落，影響毫米波通信的性能。應用場景：用戶和微基站間的接入鏈路和無線回程鏈路。毫米波波束管理技術為了支持多用戶多流傳輸，毫米波系統(tǒng)往往采用混合波束成形的方法。智能反射面智能可調(diào)節(jié)超表面(RIS)也稱智能反射面(IRS)，其主要思想是通過引入可調(diào)節(jié)超表面有效控制入射信號的波形(例如相位、幅度、頻率和極化方式)，創(chuàng)建智能無線環(huán)境，實現(xiàn)覆蓋增強和能效提升。軌道角動量軌道角動量(OAM)電磁波通過多種OAM模式為移動通信系統(tǒng)提供了一種新型信道復用方法，利用自身的模式正交性可以實現(xiàn)以相同頻率發(fā)射但不同OAM模式編碼的獨立信道。如何產(chǎn)生蝸旋電磁波束是實現(xiàn)OAM通信的關鍵，在微波頻段利用圓形陣列天線是一種產(chǎn)生OAM波束的常用方法，并作為各種OAM通信實驗以及鏈路分析的基本模型。反射和透射陣列天線以及超表面天線由于可以改變陣面的相位分布實現(xiàn)波束賦形，也可用來產(chǎn)生OAM波束因而得到廣泛的關注。隨著6G通信研究的不斷深入，對多模、多頻/寬帶、多極化等OAM電磁波束的研究也將進入一個新的階段。同時同頻全雙工技術全雙工方式雙工方式主要是解決系統(tǒng)中用戶雙向通信的問題，常見的雙工方式包括頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)。近年來，為了進一步提高頻譜效率，業(yè)界提出了同時同頻全雙工的概念。在同頻全雙工無線系統(tǒng)中，發(fā)射信號會對本地接收機產(chǎn)生很強的自干擾。蜂窩網(wǎng)絡的內(nèi)部干擾包括單個小區(qū)內(nèi)的干擾和多小區(qū)間的干擾。全雙工系統(tǒng)的干擾抑制常見的自干擾抑制技術包括空域、射頻域、數(shù)字域的自干擾抑制技術?？沼蛞种品椒沼蛞种品椒ㄊ菍l(fā)射天線與接收天線在空中接口處分離，從而降低發(fā)射機信號對接收機信號的干擾。(a)配置多發(fā)射天線(b)配置多接收天線射頻干擾消除射頻干擾消除將發(fā)射信號分成2路，一路經(jīng)過天線輻射給目標節(jié)點，另一路作為參考信號經(jīng)過幅度調(diào)節(jié)和相位調(diào)節(jié)，使接收天線空中接口收到的雙工干擾幅度相等、相位相反，并在合路器中實現(xiàn)雙工干擾的消除。數(shù)字干擾消除數(shù)字干擾消除器包括一個數(shù)字信道估計器和一個FIR數(shù)字濾波器。信道估計器用于雙工干擾的信道參數(shù)估計；濾波器用于雙工干擾的重構。由于濾波器多階時延與多經(jīng)信道時延具有相同的結構，將信道參數(shù)用于設置濾波器的權值，再將發(fā)射機的基帶信號通過上述濾波器，即可在數(shù)字域重構經(jīng)過空中接口的雙工干擾，并實現(xiàn)對該干擾的消除。此外，由于雙工干擾是可知的，因此也可以通過一個自適應濾波器完成干擾消除。暢享信息時代，引領通信未來！5G移動通信系統(tǒng)第4章5G技術規(guī)范5GNR技術規(guī)范目錄CONTENTS5G技術規(guī)范概述幀結構和資源格5G信道5G物理層資源RRC連接控制5G技術規(guī)范概述5GNR的工作頻段5G主要涉及兩個頻段范圍，分別是FR1和FR2。FR1通常指Sub6GHz，但因為協(xié)議是在不斷更新的，F(xiàn)R1的頻率范圍從450MHz~7125MHz。FR2的頻率范圍是24250MHz~52600MHz。毫米波頻率對應的是30GHz到300GHz。雖然FR2有一部分不在毫米波的范圍，但是大家在習慣上還是經(jīng)常把FR2稱為毫米波頻段。FR2頻帶基站收用戶發(fā)的上行鏈路基站發(fā)用戶收的下行鏈路雙工模式n25726500MHz-29500Mhz26500MHz-29500MhzTDDn25824500MHz-27500Mhz24500MHz-27500MhzTDDn26037000MHz-40000Mhz37000MHz-40000MhzTDD5GNR的工作頻段FR1頻帶(部分)基站收用戶發(fā)的上行鏈路基站發(fā)用戶收的下行鏈路雙工模式n11920MHz-1980Mhz2110MHz-2170MhzFDDn21850MHz-1910Mhz1930MHz-1990MhzFDDn31710MHz-1785Mhz1805MHz-1880MhzFDDn5824MHz-849Mhz869MHz-894MhzFDDn72500MHz-2570Mhz2620MHz-2690MhzFDDn8880MHz-915Mhz925MHz-960MhzFDDn12699MHz-716Mhz729MHz-746MhzFDDn20832MHz-862Mhz791MHz-821MhzFDDn251850MHz-1915Mhz1930MHz-1995MhzFDDn28703MHz-748Mhz758MHz-803MhzFDDn342010MHz-2025Mhz2010MHz-2025MhzTDDn382570MHz-2620Mhz2570MHz-2620MhzTDDn391880MHz-1920Mhz1880MHz-1920MhzTDDn402300MHz-2400Mhz2300MHz-2400MhzTDDn412496MHz-2690Mhz2496MHz-2690MhzTDD……………………幀結構幀結構5G采用無線幀、半幀、子幀的結構。幀結構的參數(shù)集5GNR的子載波間隔每幀時隙數(shù)和每時隙符號數(shù)普通CP下的每時隙的OFDM符號數(shù)以及每幀/子幀的時隙數(shù)量資源格和資源塊5GNR資源格的整體結構RE:資源單元RB:資源塊信道及映射關系信道及映射關系5G邏輯信道、傳輸信道和物理信道RRC連接狀態(tài)和過程RRC連接狀態(tài)轉(zhuǎn)換RRC連接狀態(tài)轉(zhuǎn)換連接建立過過程連接建立成功連接建立失敗暢享信息時代，引領通信未來！5G移動通信系統(tǒng)第5章5G物理層傳輸過程目錄CONTENTS物理層傳輸一般過程小區(qū)搜索過程隨機接入過程功率控制波束管理HARQ定位5G物理層過程物理層傳輸一般過程5G物理層一般過程5G編碼方案傳輸信道編碼方案UL-SCHLDPCDL-SCHPCHBCH極化碼傳輸信道的編碼方案控制信息的編碼方案控制信息編碼方案DCI極化碼UCI塊碼極化碼小區(qū)搜索過程小區(qū)搜索過程獲取NID(1)PLMN選擇頻點選擇小區(qū)搜索小區(qū)選擇和重選PSSSSSPBCHPDCCHPDSCH獲取NID(2)讀取MIB讀取SIB1調(diào)度信息讀取SIB1計算PCISSB位置及波束掃描隨機接入過程隨機接入過程CP前導序列GT前導序列采用ZC序列，可分為長序列和短序列：序列的長度是839個子載波，子載波的帶寬是1.25kHz或5kHz；短序列的序列長度是139個子載波，子載波間隔與μ有關。UE隨機接入時要選擇最優(yōu)波束來完成隨機接入過程。隨機接入的過程發(fā)送的時刻(RO)跟SSB的索引值相對應。隨機接入前導碼的由CP、前導序列和GT構成。隨機接入過程競爭和非競爭隨機接入過程基于競爭的隨機接入過程基于非競爭的隨機接入過程功率控制功率控制上行功率控制PRACH信道的功率控制；PUSCH信道Msg3的功率控制(傳遞信令單獨區(qū)分開)PUSCH信道的功率控制。PUCCH信道的功率控制；SRS探測參考信號的功率控制。下行功率分配PSS和SSS信號的功率分配；PDCCH信道的功率分配；PDSCH信道的功率分配；CSI-RS信號的功率配置。波束管理波束管理混合ARQ混合ARQ混合ARQ定位技術定位技術3GPP在R15中引入多樣化的參考信號，為高精度定位提供了基礎。隨著物聯(lián)網(wǎng)應用的需求，定位增強成為在R17中的核心內(nèi)容。定位技術的兩大類型：直接定位法：利用信道模型建立移動終端位置的最大似然函數(shù)，并通過迭代方法直接求解。間接定位法：利用移動終端到3個基站的到達時間(ToA)之差計算終端位置，實際中更為常用。高精度定位會成為5.5G和6G研究的一個重要分支。暢享信息時代，引領通信未來！5G移動通信系統(tǒng)第6章5G網(wǎng)絡關鍵技術5G網(wǎng)絡關鍵技術目錄CONTENTSSDN與NFV云計算和MEC網(wǎng)絡切片SDN和NFVSDNSDN起源于斯坦福大學的CleanSlate研究課題，是一種將網(wǎng)絡設備的控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面分離，并將控制平面集中實現(xiàn)的軟件可編程的新型網(wǎng)絡體系架構。SDN的有三個核心理念：控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離集中化的網(wǎng)絡控制開放的編程接口(API)網(wǎng)絡業(yè)務NFVNFV將網(wǎng)絡功能整合到行業(yè)標準的服務器、交換機或存儲硬件上，并提供虛擬化數(shù)據(jù)平面，讓物理平臺運行不同的應用程序，通過服務器上運行的軟件取代傳統(tǒng)物理網(wǎng)絡設備。NFV中管理和編排(MANO)是業(yè)務部署的核心。MANO有三個主要的功能塊：NFV編排器、VNF管理器和虛擬設施管理器。VNF管理器云計算和MEC云計算云計算是與信息技術、軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關的一種服務，這種計算資源共享池叫做“云”。云計算的核心概念就是以互聯(lián)網(wǎng)為中心，在網(wǎng)站上提供快速且安全的云計算服務與數(shù)據(jù)存儲，讓每一個使用互聯(lián)網(wǎng)的人都可以使用網(wǎng)絡上的龐大計算資源與數(shù)據(jù)中心。云計算的服務類型主要分為三類：基礎設施即服務(IaaS,InfrastructureasaService)平臺即服務(PaaS,PlatformasaService)軟件即服務(SaaS,SoftwareasaService)云計算云原生云原生(CloudNative)由Pivotal的MattStine于2013年首次提出。Cloud表示應用程序位于云中，Native表示應用程序從設計之初即考慮到云的環(huán)境，充分利用和發(fā)揮云平臺的彈性+分布式優(yōu)勢。云原生的代表性技術包括：微服務架構：將應用程序拆分為多個獨立的、自治的微服務。容器化部署：將微服務打包成獨立的可移植單元，使得應用程序可以在不同的環(huán)境中輕松部署和運行。自動化管理：管理應用程序的部署、配置、擴縮容、監(jiān)控和治理等任務，減少了人為操作的錯誤和復雜性，提高了開發(fā)和運維的效率。持續(xù)交付：采用持續(xù)集成和持續(xù)部署的工作流程實現(xiàn)快速、可靠的應用程序交付，以快速響應需求變化，并確保軟件質(zhì)量和穩(wěn)定性。MECMEC(多接入邊緣計算)是靠近網(wǎng)絡邊緣側(cè)，融合網(wǎng)絡、計算、存儲和應用核心能力的分布式開放平臺。MEC為用戶提供邊緣智能服務，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實時業(yè)務、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。邊緣計算具備豐富的聯(lián)接功能，如各種網(wǎng)絡接口、網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡拓撲、網(wǎng)絡部署與配置、網(wǎng)絡管理與維護等。作為數(shù)據(jù)第一入口，邊緣計算面臨數(shù)據(jù)實時性、確定性、完整性、準確性、多樣性等挑戰(zhàn)。邊緣計算支持分布式計算與存儲、實現(xiàn)分布式資源的動態(tài)調(diào)度與統(tǒng)一管理、支撐分布式智能、具備分布式安全等能力。網(wǎng)絡切片網(wǎng)絡切片暢享信息時代，引領通信未來！5G移動通信系統(tǒng)第7章5G核心網(wǎng)5G核心網(wǎng)目錄CONTENTSSBA架構5G核心網(wǎng)網(wǎng)元功能核心網(wǎng)主要流程5GQoS機制5G核心網(wǎng)網(wǎng)元功能5G核心網(wǎng)網(wǎng)元功能核心網(wǎng)信令流程5G核心網(wǎng)信令流程-基本注冊流程5G核心網(wǎng)信令流程-AMF重分配流程5G核心網(wǎng)信令流程-UE發(fā)起的注銷流程5G核心網(wǎng)信令流程-網(wǎng)絡發(fā)起的注銷流程5G核心網(wǎng)信令流程-會話建立流程(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(1)(8)(9)(10)(1)(11)5G核心網(wǎng)信令流程-會話修改流程(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)5G核心網(wǎng)信令流程-會話釋放流程(1)(2)(3)(1)(4)(5)(6)(7)(8)(9)5GQoS機制5G

QoS機制反射QoS暢享信息時代，引領通信未來！5G移動通信系統(tǒng)第8章5G承載網(wǎng)5G承載網(wǎng)目錄CONTENTS5G承載網(wǎng)概述5G承載網(wǎng)關鍵技術我國5G承載網(wǎng)部署5G承載網(wǎng)概述5G承載網(wǎng)概述前傳、中傳和回傳5G承載網(wǎng)的網(wǎng)狀結構5G承載網(wǎng)關鍵技術5G承載網(wǎng)關鍵技術-SRv65G承載網(wǎng)關鍵技術-EVPN5G承載網(wǎng)關鍵技術-FlexE5G承載網(wǎng)關鍵技術-IFIT我國承載網(wǎng)部署5G承載網(wǎng)關鍵技術中國移動主推SPN(切片分組網(wǎng))方案，支持多種類型應用場景。SPN的關鍵是采用FlexE的信道化帶寬隔離技術實現(xiàn)了低時延技術，以及靈活連接的軟件定義網(wǎng)絡(SDN)技術等。中國電信主推M-OTN方案。OTN作為以光為基礎的傳送網(wǎng)技術，具有的大帶寬、低時延等特性，可以無縫銜接5G承載需求。M-OTN的核心技術采用的是分組增強型OTN技術，由全光網(wǎng)實現(xiàn)，時延小，產(chǎn)業(yè)鏈成熟，但成本較高。中國聯(lián)通承載網(wǎng)利用IPRAN(基于IP協(xié)議的無線接入網(wǎng)絡)技術，可實現(xiàn)業(yè)務從MPLS向SRv6+EVPN的演進。IPRAN2.0在端口接入能力、交換容量方面有了明顯的提升，在隧道技術、切片承載技術、智能維護技術方面也有很大的改進和創(chuàng)新。暢享信息時代，引領通信未來！5G移動通信系統(tǒng)第9章5G-Advanced新技術5G-Advanced新技術目錄CONTENTS5G-Advanced發(fā)展驅(qū)動力5G-Advanced應用場景5G-Advanced關鍵技術5G-Advanced發(fā)展驅(qū)動力5G移動通信發(fā)展歷程隨著5G大規(guī)模商用，業(yè)界開啟了5G演進技術的研究和探索。從R18開始進入5G演進階段。2021年4月，3GPP正式確定5G演進的官方名稱為5G-Advanced(5G-A)

，標志著全球5G發(fā)展進入新階段。5G-Advanced的演進體現(xiàn)在如下兩個方面：持續(xù)增強已有的能力，支撐傳統(tǒng)5G業(yè)務大規(guī)模應用；增加新的能力，支撐新場景新業(yè)務。本章主要圍繞我國IMT-2020(5G)推進組的《5G-Advanced場景需求與關鍵技術》白皮書展開5G-Advanced技術的探討。5G-Advanced應用場景5G-Advanced應用場景5G-Advanced關鍵技術網(wǎng)絡側(cè)關鍵技術-下行超寬帶5G-A可以將多個離散頻段統(tǒng)一管理，以降低系統(tǒng)開銷、簡化流程，提升系統(tǒng)容量和用戶體驗。5G-A采用一體化信道設計，例如通過一個PDCCH調(diào)度多個數(shù)據(jù)塊降低控制開銷；5G-A利用多載波共享公共信道提升容量和體驗；5G-A采用快速輔小區(qū)激活方式，在相鄰頻段共享同步和CSI，在激活輔小區(qū)時無需小區(qū)搜索、時頻同步以及測量等流程，大大縮短激活時延。5G-A毫米波頻段存在大量的可用頻譜資源，可用于滿足下行超寬帶需求。5G-A可采用先進的低峰均比波形技術減少功放回退，從而提升基站能效；對于極窄模擬波束引起的問題，5G-A融合波束管理和CSI獲取機制，減少終端波束管理的的時延，降低終端功耗并提升移動性能；5G-A引入低頻輔助實現(xiàn)快速毫米波載波聚合，提升用戶體驗。網(wǎng)絡側(cè)關鍵技術-上行超寬帶網(wǎng)絡側(cè)關鍵技術-通信感知一體化網(wǎng)絡側(cè)關鍵技術-高精度授時網(wǎng)絡側(cè)關鍵技術-空天地一體化網(wǎng)絡空天地一體化通信服務的一致性統(tǒng)一空天地一體化頻譜、空口和架構終端關鍵技術靈活的頻段協(xié)同能力：終端應支持多模多頻壹基金載波聚合能力。多樣化的物聯(lián)技術RedCap；無源物聯(lián)。優(yōu)化節(jié)能技術，通過喚醒信號的設計來優(yōu)化終端節(jié)能技術。增強終端行業(yè)技術利用5G豐富的帶寬傳輸和接收定位參考信號，提高定位精度；終端和網(wǎng)絡配合，支持差異化高精度授時機制。AI智能協(xié)作：5G-A根據(jù)不同場景的物聯(lián)終端特點，開展終端和5G網(wǎng)絡的AI智能協(xié)作。云邊協(xié)同關鍵技術5G-A根據(jù)不同場景的物聯(lián)終端特點，開展終端AI智能協(xié)作研究。多業(yè)態(tài)部署：邊緣部署的UPF/MEC為了更好的與云端業(yè)務協(xié)同，需要支持新的接入?yún)f(xié)議。為了更高效的與云端業(yè)務協(xié)同，MEC將在邊緣提供更多的網(wǎng)絡功能，還通過增強的電信云平臺，也提供了支持應用軟件靈活部署的環(huán)境。全互聯(lián)組網(wǎng)：針對5GUPF/