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5G无线网络技术与规划设计
来源:本溪市宝都传媒有限责任公司
日期:2020/4/30
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书名: 5G无线网络技术与规划设计

定价:168.00元

 

内容简介:

本书从 5G 无线网络的关键技术和系统协议入手,结合网络规划分析经验、5G 试验网数据和5G 典型业务需求,着重阐述了 5G 基站基本能力、网络规划设计方法、设备演进、工艺要求,并提出了室内覆盖场景的综合解决方案。

本书内容丰富,资料翔实,逻辑严谨、论述深入浅出,特别提炼了 8 章内容概要一览彩图,适合从事 5G 无线网络工程的相关人员参考学习,也可供大专院校通信专业的师生阅读使用。

 

前言:

自我国开展3G 商用,启动移动互联网时代以来,移动通信进入了快速发展的阶段,特别是经历了4G 大发展时代,用户使用移动互联网已经成为一种习惯和刚性需求。移动互联网、物联网的结合,给未来信息化发展提供了非常广阔的空间。

据估计,未来5 年,移动互联网业务量每年复合增长率将达到80% 以上。未来10年,移动互联网数据流量将增长500 倍以上,4G 技术难以满足未来更高速率的数据业务和低时延、高可靠性业务的需求。为此,5G 技术应运而生,发展5G 成为我国当前信息化发展的重要任务。

2017 年10 月,国务院出台了《关于进一步扩大和升级信息消费持续释放内需潜力的指导意见》(以下简称《意见》),部署进一步扩大和升级信息消费,充分释放内需潜力,壮大经济发展内生动力;指出要加快第五代移动通信(5G)标准研究、技术试验和产业推进,力争2020 年启动商用。2018 年10 月,国务院印发《完善促进消费体制机制实施方案(2018—2020 年)》,要求加快推进第五代移动通信(5G)技术商用。两个文件对信息通信行业产生了深远影响,把握全球移动互联网发展机遇,促进5G 产业快速发展成为国家战略。由此,各地5G 试验网的建设和测试如火如荼,呈现多地开花的态势。2019 年6 月6 日,工信部正式发放5G 商用牌照,标志着中国正式进入5G 时代,同时也吹响了5G 大规模建设的号角。

在此背景下,在工程技术应用领域,需要加强针对5G 网络技术、网络规划和设计

等方面的研究,为5G 大规模建设做好技术指引和参考。

本书作者均是华信咨询设计研究院从事移动通信的专业技术人员,长期跟踪研究5G 通信系统标准、规范与组网技术,参与国内5G 试验网规划、设计和测试,对5G 无线网络技术有较深刻的理解。本书在编写过程中融入了作者在长期从事移动通信网络规划设计和优化工作中积累的经验和心得,可以使读者较为全面地理解5G 系统技术和网络规划、设计等内容。

本书第一章5G 无线技术与系统概要介绍了5G 系统的发展、系统架构、物理层协议和5G 无线网关键技术。第二章5G 业务与场景介绍了各类5G 典型业务模型,以及不同场景下的业务模型的分析方法。第三章基站覆盖能力分析介绍了5G 网络覆盖影响因素、链路预算、5G 频段传播模型及覆盖的平衡和优化等内容。第四章基站容量能力分析介绍了5G 网络容量影响因素、基站容量分析、容量优化等内容。第五章5G 无线网络规划介绍了无线网络规划的内容和方法,包括覆盖、容量、参数规划、组网技术以及5G 与其他系统的干扰协调和规划仿真。第六章5G 无线网络设备介绍了5G 对设备系统的新需求,从网络架构演进和网络性能两个方面介绍了5G 无线网络设备的变化。第七章5G 无线网络设计介绍了5G 无线网设计的内容和要求,包括基站的选址、勘察、主设备及配套设计等内容,对基础设施共建共享提出了建议。第八章5G 室内覆盖系统设计从信号模型、系统分类、设计流程、典型解决方案等方面介绍了5G 室内覆盖场景的设计方法和方案。

全书由华信咨询设计研究院有限公司总工程师朱东照统稿,许光斌编写了第一章,徐辉编写了第二章,汪丁鼎编写了第三、四、五章,丁巍编写了第六、八章,汪伟编写了第七章。华信设计院是国内最早从事移动通信网络规划、设计与优化的设计院之一,在5G 网络规划、设计和优化方面具备雄厚的技术实力和丰富的实践经验。在本书的编写过程中,得到了华信多位领导和同事的大力支持,特别是公司余征然总经理的大力支持,在此表示衷心感谢!同时,在这里也向肖清华、黄小光、李虓江等同仁表示感谢!在本书的编写过程中,还得到了中国电信北京研究院、华为等公司的支持和帮助,参考了许多学者的专著和研究论文,在此一并致谢!

本书适用于从事5G 移动通信系统规划、设计、网络优化和维护的工程技术人员与管理人员参考使用,也可作为高等院校移动通信相关专业师生的参考书。

由于时间仓促,编者水平有限,书中难免有疏漏与不妥之处,恳请读者批评指正。

编 者         

2019 年6 月于杭州

   

序:

当前,第五代移动通信(5G)技术已日臻成熟,国内外各大主流运营商均在

积极准备5G 网络的演进升级。促进5G 产业发展已经成为国家战略,我国政府连续出台相关文件,加快推进5G 技术商用,加速5G 网络发展建设进程。本月初,工信部发放5G 商用牌照,标志着中国正式进入5G 时代。4G 改变生活,5G 改变社会。新的网络技术带动了多场景服务的优化,也带动了互联网技术的演进,也将引发网络技术的大变革。5G 不仅仅是移动通信技术的升级换代,更是未来数字世界的驱动平台和物联网发展的基础设施,将对国民经济方方面面带来广泛而深远的影响。5G 和人工智能、大数据、物联网及云计算等的协同融合点燃了信息化新时代的引擎,为消费互联网向纵深发展注入后劲,为工业互联网的兴起提供新动能。

作为信息社会通用基础设施,当前国内5G 产业建设以及发展如火如荼。在5G 产业上虽然中国有些企业已经走到了世界的前面,但并不意味着在所有方面都处于领先地位,还应该加强自主创新能力。我国5G 牌照虽已发放,但是5G 技术仍在不断的发展中。在网络建设方面,5G 带来的新变化、新问题也需要不断的探索和实践,尽快找出分析解决办法。在此背景下,在工程技术应用领域,亟需加强针对5G 网络技术、网络规划和设计等方面的研究,为已经来临的5G 大规模建设做好技术支持。“九层之台,起于累土”,规划建设是网络发展之本,为抓住机遇,迎接挑战,做好5G 建设准备工作,作者编写了系列丛书,为5G 网络规划建设提供参考和借鉴。

本书作者工作于华信咨询设计研究院有限公司,长期跟踪移动通信技术的发展和演进,一直从事移动通信网络规划设计工作。作者已经出版过有关3G、4G 网络规划、设计和优化的书籍,也见证了5G 移动通信标准诞生、萌芽、发展的历程,参与了5G 试验网的规划设计,积累了5G 技术和工程建设方面的丰富经验。

在这一系列著作中,作者依托其在网络规划和工程设计方面的深厚技术背景,系统地介绍了5G 无线网络技术、蜂窝网络技术、5G 核心网技术以及网络规划设计的内容和方法,系统全面地提供了从5G 理论技术到建设实践的方法和经验。本系列书籍将有助于工程设计人员更深入地了解5G 网络,更好地进行5G 网络规划和工程建设。本系列书籍的出版适逢5G 牌照发放,对将要进行的5G 规模化商用网络部署将会有重要的参考价值和指导意义。

 

版权:

 

 

内容提要

本书从5G无线网络的关键技术和系统协议入手,结合网络规划分析经验、5G试验网数据和5G典型业务需求,着重阐述了5G基站基本能力、网络规划设计方法、设备演进、工艺要求,并提出了室内覆盖场景的综合解决方案。

本书内容丰富,资料翔实,逻辑严谨、论述深入浅出,特别提炼了8章内容概要一览彩图,适合从事5G无线网络工程的相关人员参考学习,也可供大专院校通信专业的师生阅读使用。

 

目录

第一章 5G无线技术与系统

1.1 5G系统概述 / 1

1.2 5G帧结构和物理资源 / 2

1.2.1 帧结构 / 2

1.2.2 资源单元及资源块 / 4

1.3 上行物理信道及信号 / 5

1.3.1 PUCCH信道 / 6

1.3.2 PUSCH信道 / 7

1.3.3 PRACH信道 / 8

1.3.4 上行SRS信号 / 9

1.3.5 上行DMRS信号 / 10

1.3.6 上行PTRS信号 / 11

1.4 下行物理信道及信号 / 12

1.4.1 PDCCH信道 / 14

1.4.2 PDSCH信道 / 15

1.4.3 PBCH信道 / 17

1.4.4 下行DMRS信号 / 19

1.4.5 下行PTRS信号 / 21

1.4.6 下行CSI-RS信号 / 22

1.5 5G系统主要协议 / 24

1.5.1 MAC协议 / 24

1.5.2 RLC协议 / 26

1.5.3 PDCP协议 / 28

1.5.4 RRC协议 / 29

1.6 Massive MIMO天线技术 / 31

1.6.1 Massive MIMO特性 / 31

1.6.2 Massive MIMO的优势和挑战 / 33

1.7 NOMA技术 / 37

1.7.1 概述 / 37

1.7.2 NOMA原理 / 38

1.8 高频通信毫米波技术 / 40

1.8.1 毫米波通信优劣 / 40

1.8.2 毫米波大气损耗衰减率 / 41

1.9 超密集组网技术 / 46

1.10 网络切片技术 / 50

1.10.1 网络切片概述 / 50

1.10.2 网络切片按需定制的实现 / 53

1.11 同时同频全双工技术 / 54

1.11.1 概述 / 54

1.11.2 同时同频全双工技术优劣 / 55

1.12 MEC技术 / 56

1.12.1 特征 / 56

1.12.2 资源的联合管理 / 64

参考文献 / 65

第二章 5G业务与场景

2.1 移动通信业务发展历程 / 67

2.2 5G业务解析 / 69

2.2.1 5G业务分类 / 70

2.2.2 5G典型业务解析 / 73

2.3 5G场景解析 / 76

2.3.1 3GPP场景划分 / 76

2.3.2 中国IMT-2020(5G)推进组场景划分 / 80

2.3.3 5G场景划分对比分析 / 83

2.4 5G场景业务模型 / 85

2.4.1 业务模型关键指标 / 85

2.4.2 场景业务模型建模 / 86

参考文献 / 94

第三章 基站覆盖能力分析

3.1 概述 / 97

3.2 5G频率 / 97

3.2.1 ITU和国内移动通信频率资源划分 / 97

3.2.2 5G频率资源及分配 / 100

3.3 5G网络覆盖影响因素 / 103

3.3.1 覆盖影响因素 / 103

3.3.2 链路预算参数 / 105

3.4 5G链路预算 / 120

3.4.1 链路预算 / 120

3.4.2 链路预算分析 / 122

3.5 5G频段电波传播模型 / 126

3.5.1 常用传播模型 / 126

3.5.2 校正后的传播模型 / 129

3.6 5G基站覆盖能力 / 131

3.7 5G覆盖的上下行平衡和优化 / 132

3.7.1 上下行链路平衡 / 132

3.7.2 覆盖和容量的相互影响和制约 / 133

3.7.3 链路预算的平衡与优化 / 134

参考文献 / 135

第四章 基站容量能力分析

4.1 概述 / 137

4.2 5G基站容量影响因素 / 138

4.2.1 载频带宽 / 138

4.2.2 业务类型和质量要求 / 138

4.2.3 网络覆盖质量 / 139

4.3 从资源到容量 / 140

4.3.1 资源 / 140

4.3.2 CQI / 143

4.3.3 MCS映射 / 145

4.3.4 瀑布曲线 / 148

4.3.5 链路开销 / 149

4.3.6 传输块的大小 / 155

4.3.7 容量计算举例 / 158

4.4 基站容量能力分析 / 158

4.4.1 单小区理论峰值容量 / 159

4.4.2 单小区平均吞吐量 / 160

4.5 场景容量能力分析 / 162

4.5.1 eMBB / 162

4.5.2 mMTC / 163

4.5.3 uRLLC / 163

4.5.4 网络切片容量 / 164

4.6 小区容量的优化 / 164

参考文献 / 167

第五章 5G无线网络规划

5.1 概述 / 169

5.1.1 规划原则 / 169

5.1.2 无线网络规划内容 / 171

5.1.3 无线网络规划流程 / 172

5.1.4 5G无线网络规划新特性 / 174

5.2 5G网络规划方法 / 175

5.2.1 网络定位和建设策略 / 175

5.2.2 业务需求和网络规划目标的衔接 / 175

5.2.3 网络规划目标 / 176

5.2.4 规划目标的实施 / 179

5.3 5G覆盖规划 / 180

5.3.1 频率规划 / 180

5.3.2 覆盖区域划分 / 181

5.3.3 面、线、点覆盖规划 / 183

5.3.4 基于大数据的网络覆盖规划 / 185

5.4 5G容量规划 / 188

5.4.1 容量规划概述 / 188

5.4.2 容量评估和资源利用率评价 / 190

5.4.3 容量规划扩容 / 192

5.4.4 基于感知的网络容量规划 / 193

5.5 5G组网技术 / 199

5.5.1 组网技术 / 199

5.5.2 CU+DU+AAU组网 / 200

5.5.3 宏微结合超密集组网 / 202

5.6 5G基站参数规划 / 203

5.6.1 PCI规划 / 203

5.6.2 TA规划 / 205

5.6.3 邻区规划 / 206

5.6.4 传输带宽需求测算 / 207

5.7 5G基站与其他系统的干扰协调 / 211

5.7.1 通信系统间的干扰 / 211

5.7.2 干扰分析 / 212

5.7.3 5G系统与其他系统的隔离距离 / 216

5.7.4 系统间的干扰抑制 / 219

5.8 无线网络规划仿真 / 220

5.8.1 5G关键技术对仿真的影响 / 220

5.8.2 SS-RSRP覆盖预测的仿真配置 / 221

5.8.3 SS-RSRP覆盖仿真准确性验证

案例 / 223

5.8.4 仿真规划案例 / 225

参考文献 / 229

第六章 5G无线网络设备

6.1 5G移动通信系统的需求 / 231

6.1.1 5G的业务需求 / 231

6.1.2 5G的运营需求 / 232

6.1.3 5G的指标需求 / 233

6.2 网络架构演进对设备影响 / 234

6.2.1 5G网络架构 / 234

6.2.2 5G无线网设备演进方向 / 250

6.3 性能指标要求对设备的影响 / 267

6.3.1 高频通信设备 / 267

6.3.2 大规模天线 / 275

6.4 目前5G无线网络设备典型产品 / 285

参考文献 / 286

第七章 5G无线网络设计

7.1 总体要求 / 289

7.1.1 总体原则 / 289

7.1.2 设计内容 / 290

7.2 基站选址与勘察 / 291

7.2.1 选址总体原则 / 291

7.2.2 SSUP选址办法 / 293

7.2.3 基站勘察 / 296

7.2.4 基站选址 / 301

7.3 基站系统设计 / 302

7.3.1 基站主设备及机房设计 / 302

7.3.2 基站配套改造设计 / 306

7.4 C-RAN组网接入汇聚机房和前传

承载网设计 / 311

7.4.1 C-RAN组网设计 / 311

7.4.2 接入汇聚机房 / 312

7.4.3 前传承载网 / 314

7.5 共建共享 / 315

7.5.1 共建共享原则 / 315

7.5.2 通信基础资源共建共享 / 316

7.5.3 社会资源共建共享 / 319

参考文献 / 323

第八章 5G室内覆盖系统设计

8.1 室内覆盖系统概述 / 325

8.1.1 室内覆盖系统概念 / 325

8.1.2 分布系统的分类 / 326

8.1.3 分布系统的结构 / 328

8.2 5G室内覆盖系统解决方案 / 335

8.2.1 室内信号传播模型 / 335

8.2.2 室内传播模型的校正 / 341

8.2.3 5G室内覆盖系统使用的

频率 / 344

8.2.4 5G室内覆盖系统方案选择原则 / 344

8.2.5 5G室内覆盖系统解决方案分析 / 345

8.3 室内覆盖系统设计流程 / 351

8.3.1 总体流程 / 351

8.3.2 设计准备工作 / 352

8.3.3 设计工作 / 358

8.3.4 单站设计流程 / 364

8.3.5 站点现场勘察 / 366

8.3.6 室内模拟测试 / 367

参考文献 /371

缩略语 / 372

附 录

附录(一):5G系统架构 / 376

附录(二):5种5G帧结构 / 383

附录(三):时隙格式 / 384

附录(四):前导格式 / 386

附录(五):PDSCH 的MCS 索引 / 389

附录(六):空间复用码字映射 / 392

附录(七):物理过程 / 394

附录(八):Massive MIMO天线阵列及部署 / 402

附录(九):NOMA应用场景 / 403

附录(十):无线电波衰减率 / 404

附录(十一):超密集网络的干扰控制 / 407

附录(十二):网络切片实现问题和挑战 / 408

附录(十三):同时同频全双工技术自干扰抑制抵消 / 410

附录(十四):MEC技术面临的问题和应用 / 412

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