第2章 5G无线网络原理概述移动通信网络演进及5G标准进展1.1 移动网络演进1.2 3GPP主流版本演进5G无线网络设备组网架构5G无线网
络关键技术及接口概述通信的起源在没有文字的远古时代，信息的传递最早是通过结绳记事完成的。有文字时代文字出现后，信息由文字记录，人们
的交流也愈加频繁。中国古代最常见的通信方式就是邮驿通信和飞鸽传书。近代通信的发展19世纪开始，随着电磁波的发现，通信领域发生了巨大
的变革。信息传递的载体从金属导线过渡到电磁波，从而开启了无线通信的新时代。麦克斯韦马可尼移动通信网络发展历程上世纪80年代至今，移
动通信系统已经历了5代演变。人们使用的终端从“大哥大”发展到现在的智能手机、各种智慧终端，网络提供的业务从最初的模拟语音通话，发展
到现在的数字语音、短信、超宽带多媒体业务，以及VR、车联网等各种智慧应用，移动通信给人类带来了便捷而多彩的网络体验，丰富了人们的沟
通与生活，未来万物互联更能提升生产效率，激发行业创新，对人类社会产生更为深远的影响。AMPS第一代模拟语音GSMCDMA IS95
Others第二代数字语音技术驱动第三代 窄带多媒体业务驱动TD-SCDMA第五代 万物互联场景驱动NR第四代 需求驱动TDD L
TE宽带多媒体PDCTACSNMTOtherscdma2000WCDMAFDD LTE移动通信网络业务演进2G 语音+短信更多场景
…3G 移动互联网4G 移动宽带5G 工业互联网短信语音短信语音电邮游戏视频咪表集群数据和视频VR，物联，车联…跟踪WebWeb语
音和短信1G 模拟语音语音社交第一代移动通信系统移动蜂窝网（小区制）大区覆盖技术（广播电台）第一代（1st Generation，
1G）移动通信技术最早诞生在20世纪40年代。最初应用于车载无线电系统，主要采用大区制模拟技术。1978年底，贝尔实验室成功研制出
先进移动电话系统（Advanced Mobile Phone System，AMPS），建成了蜂窝状移动通信网，这是第一种真正意义
上的具有即时通信能力的大容量（相对的）蜂窝状移动通信系统。1983年，AMPS首次在芝加哥投入商用并迅速推广。1G的关键技术模拟蜂
窝1G系统基于模拟技术，采用蜂窝小区架构，每个站点的覆盖呈蜂窝状。在大区覆盖下，每个基站覆盖范围达到几十上百公里，且每个基站同时只
能和一个用户通信；而在蜂窝小区覆盖下，每个基站覆盖面积缩小至1-10公里左右，虽然同一时刻也只能有一个用户和基站通信，但是整个网络
基站数量更多，同一时间能进行业务的用户数增加了，从而提升了网络容量。蜂窝网络FDMA频分多址接入（Frequency Divisi
on Multiple Access， FDMA ）频分多址接入，即采用不同的频率区分基站信号。1G系统中相邻的基站使用不同的频率
和用户通信，避免了用户之间的同频干扰。间隔一定距离的基站可以复用相同频率，提升了系统的频谱利用率。f1f2f3f4f1f2f3f1
1G的缺点1G的性能特点 模拟通信容易被窃听，只要能接收模拟信号
，就容易破解出通信内容 1G系统只支持语音通话，不支持短信和数据
业务，终端无显示屏 单个基站同一时刻只能向一个用户提供服务，无法
多用户同时进行业务 1G系统进行语音通话业务时容易出现串话、单通
等不良业务体验 大哥大上万元一台、入网费高达数千元、通
话0.5元/分钟保密性能差资费昂贵网络容量低业务能力单一业务质量差1G的优势使用户脱离电话线，实现在移动中通话，在通话中移动采用蜂
窝小区结构，解决了区域覆盖的问题实现位置管理，解决了用户移动中的主叫和被叫问题实现漫游和切换，使用户在移动中通话具有持续性第二代移
动通信系统信源解码信源编码Interleaving信道编码信道解码交织解交织调制解调制射频发射射频接收无线信道第二代移动通信系统（
2nd Generation，2G）的主要特性是提供数字化的话音、短信业务及低速数据业务。相对比第一代的模拟通信系统，数字通信系统
具有频谱效率高、容量大、业务种类多、保密性好、话音质量好、网络管理能力强等优点。同时，随着数字技术的应用，2G终端也变得更加小巧、
便携。2G的众多制式中，GSM系统因其体制开放、技术成熟、应用广泛，成为陆地公用移动通信的主要系统。GSM无线通信模型名词解释信源
编/解码信源编码是对输入信息进行编码，将信息优化和压缩，打成符合标准的数据包的过程，其作用主要是数据压缩、将模拟信号转化成数字信号
，以实现模拟信号的数字化传输。信源解码是指将数字信号转换为模拟信号的方法，是信源编码对应的逆向处理过程。信道编/解码信道编码是对数
字信号采用纠错、检错编码进行纠错、检错（增加冗余信息），以增强数据在信道中传输时抵御各种干扰的能力，提高系统的可靠性。信道解码是指
去除信道编码产生的冗余，恢复有用数字信号，是信道编码的逆向过程。名词解释交织/解交织交织是指将信息的结构按照一定的规则打乱而不改变
信息的内容。由于信息在信道传输过程中可能会突发连续的错误，因此交织之后的数据经信道传输后，在接收端解交织（按照相反的规则恢复信息的
结构）就可以将连续发生的错误离散化，从而在信道解码时，发挥信道解码对单个或者不太长的错误的纠错检错能力，恢复初始数据。调制/解调制
调制指在发射端将数字信号转变成载波的各种频率、相位及振幅的变化，向接收端发送。解调制就是在接收端接收到载波之后，根据载波的特征和调
制端的规则，反向恢复出数字信号。2G的关键技术频分双工（Frequency Division Duplex，FDD）双工是指对上行
、下行的区分，频分双工即采用不同的频率支持上行（终端发给基站）、下行（基站发给终端）。由于终端和基站通信时，上行、下行的信号可能会
在空中交叠，若上行、下行采用相同的频率作为载波，在收、发同时进行时会产生同频干扰，即上行、下行的信号互相干扰，降低传输质量。FDD
系统中上行、下行使用不同频率的载波，即使收、发同时进行，也不会产生同频干扰。我国GSM系统采用FDD频分双工技术，比如900MHz
频段：890-915MHz（上行）、935-960MHz（下行），上行/下行双工间隔为45MHz，载波带宽为200KHz。频率时间
2G的关键技术时分多址接入（Frequency Division Multiple Access， TDMA ）时分多址接入指不同
的用户在不同的时刻与基站通信。在GSM系统中，每个小区都有若干个载波，每个载波采用TDMA的方式，分为8个时隙，每个时隙就是一个基
本的物理信道，因此GSM系统的物理信道采用的是FDMA和TDMA相结合的方式。相比于1G，GSM系统的每个基站可以同时和多个用户通
信，大大提升了网络容量。TDMAt1t2t3t4跳频技术无线通信中存在着频率选择性衰落的问题，即在特定的时间和空间，一段频谱中可能
会有些频率存在较深的衰落，这些出现深衰落的频率是随机的。GSM系统分配用户信道时，按照一定的规律让信道在频域上进行跳变，可以避开衰
落，获得频率分集增益，这就是跳频技术。跳频技术2G的关键技术码分多址接入（Frequency Division Multiple
Access， CDMA ）码分多址接入，即采用不同的码序列调制不同用户的信息，接收端用相同的码序列进行解调即可解出用户信息。码分
多址能让同一个小区下多个用户的信息同时、同频传输，因此它也是一种提升网络容量的技术。2G的CDMA IS95就是采用码分多址技术的
系统。CDMA功率控制功率控制是指根据当前无线环境的好坏，动态调整发射端（终端或基站）的发射功率，其宗旨是在信号能正常解调的前提下
，尽量使用更低的发射功率。功率控制技术可以大大降低发射端的功耗（尤其是针对终端），增加终端的续航时间，同时在CDMA系统中，由于不
同用户同时、同频传输信息导致用户间互相干扰，使用功率控制技术可以有效降低这种干扰。功率控制2G的演进2.5G2.75G随着互联网的
蓬勃发展，用户上网业务需求增加，GSM和CDMA开始演进到支持低速数据业务的版本。GSM引入GPRS和EDGE。CDMA也向数据业
务方向演进。2G的缺点2G的性能特点 主要功能为语音通话和短信，
屏幕小，使用体验差 存在不同的技术阵营，号称“全球通”但并未实现
全球漫游 业务仍以语音为主，仅支持低速数据业务，用户日常上网仍需
以固网为主未实现全球漫游不支持宽带多媒体终端能力不足2G的优势数字语音保密性好，话音质量明显提升增加了短信业务，丰富用户沟通方式形
成统一的协议标准，支持国际漫游网络容量大幅提升，终端成本及资费低第三代移动通信系统TD-SCDMA无线通信模型第三代（3rd Ge
neration，3G）移动通信系统包含3种主流标准，即WCDMA、CDMA2000以及TD-SCDMA。3G系统采用CDMA技术
和分组交换技术，而不是2G系统通常采用的TDMA技术和电路交换技术。相对比2G系统终端，3G系统终端功能变得更加强大，同时还出现了
“智能手机”。在业务和性能方面，3G能传输话音和数据，提供较高质量的多媒体业务，如移动视频和高清晰图像等多种业务，实现多种信息一体
化，从而给用户提供方便、快捷的无线应用。3G的关键技术扩频/解扩扩频是指将频域上的窄带信号扩展至很宽的频谱之后进行传送。扩频通信有
多种实现方法，CDMA系统采用直接序列调制的方式实现扩频。直接序列调制是将原始信号编码和一个扩频序列（比特率远大于原始信号）相乘（
求异或），再进行载波调制得到扩频信号。扩频通信的特点是传输信息所用的信号带宽远大于信息本身的带宽，而增加信号的带宽可以降低对信噪比
的要求，即信号可以在更差的无线环境中被成功解调。解扩是扩频的反向过程，指从宽带扩频信号中恢复出窄带原始信号。扩频码扩频窄带原始信号
P宽带信号FPF3G的关键技术智能天线智能天线原名为自适应天线阵列（Adaptive Antenna Array，AAA），最初应
用于雷达、声纳等军事通信领域，主要用于完成空间滤波和定位，应用于移动通信之后称为智能天线。智能天线可以发出窄波瓣的电磁波，还能根据
用户的实时位置调整信号方向，不但可以有效改善小区内用户间的干扰，还可以大大抑制小区间用户的干扰，极大地提高了系统性能。没有智能天线
的情况下，多个天线发出的宽波瓣信号互相交叠，对边界处用户干扰严重使用智能天线，天线可以对边界处用户发出窄波瓣信号，有效降低了边界处
用户的干扰3G的关键技术时分双工（Time Division Duplex，TDD）时分双工技术指系统上行和下行使用相同的载波频率
，但在不同的时间传输。采用时分双工的系统也可以避免上行、下行信号互相干扰。上行同步上行同步是TD-SCDMA系统必选的关键技术之一
，该技术是指在同一小区中，使用同一时隙不同位置的用户发送的上行信号同时到达基站接收天线，即同一时隙不同用户的信号到达基站接收天线时
保持同步。频率时间DL UL DL UL DL UL……3G的关键技术接力切换接力切换的设计思
想是，利用上行同步技术，在切换测量期间，提前获取切换后的上行信道发送时间、功率信息，从而达到减少切换时间，提高切换的成功率的目的接
力切换的优势相对于软切换，占用系统资源少，提高了系统容量相对于硬切换，业务中断时间很短，且掉话率低切换后切换中切换前业务同步3G技
术对比3G的缺点3G的性能特点 国内运营商网络不能完全应对高增长
的移动用户，长期高负荷，拥塞比较常见 3GPP和3GPP2采用不
同的技术标准，3种制式终端不通用 网络峰值速率不足，部分业务体验
较差，比如视频通话清晰度很低技术标准没有真正统一关键性能仍有缺陷网络负荷高3G的优势网络峰值速率高，实现移动宽带多媒体业务诞生了智
能手机，带来大量便捷的移动互联网应用以3GPP和3GPP2为技术标准，支持全球漫游兼容性好，3G终端可以支持2G业务第四代移动通信
系统2012年，LTE-Advanced正式被确立为IMT-Advanced（也称4G）国际标准，我国主导制定的TD-LTE-Ad
vanced同时成为4G国际标准。LTE包括TDD LTE（时分双工LTE）和FDD LTE（频分双工LTE）两种制式，我国引领T
DD LTE的发展。 TDD LTE继承和拓展了TD-SCDMA在智能天线、系统设计等方面的关键技术和自主知识产权，系统能力与FD
D LTE相当。随着移动宽带(MBB)的发展，高速数据接入（如移动互联网业务、社交多媒体、移动高清音乐、在线游戏）需求日益旺盛移动
互联网的发展逐渐向移动、社交、本地化方向发展。LTE的优异性能恰好匹配了MBB业务的需求。LTE无线通信模型4G的关键技术高阶调制
调制的概念和作用调制是指利用基带数字信号的变化控制载波的振幅、相位或频率的变化，从而使信息通过载波进行传输的一种方法调制的作用是将
要传递的信息送到射频信道高阶调制调制的效率，取决于载波信号特征的维度和数量，LTE-A采用下行最高256QAM调制，包含载波振幅和
相位两个维度，共256个波形变化，极大提高了空中接口的数据传输能力。4G的关键技术自适应调制编码（Adaptive Modulat
ion and Coding，AMC）调制高阶的调制，载波特征更多，在空中接口传输之后一旦产生畸变，解调的难度会比低阶调制大很多。
为了保障解调性能，越高阶的调制要求环境越好，而低阶的调制可以在更差的环境下被解调。LTE系统的调制方式可以随着环境的变化而变化，空
口环境好时，采用高阶调制；当空口环境变差，调制的阶数也随之下降，牺牲空口的调制效率以换取低误码率。编码编码的思想就是给数据增加冗余
，LTE系统的编码方式也可以随着空口环境的变化而变化。当空口环境好时，编码冗余少，编码效率高；当空口环境变差，编码冗余增加，牺牲了
编码效率以确保解码效果。调制和编码方式随着环境的变化而变化4G的关键技术多入多出技术（Multiple-Input Multipl
e-Output，MIMO） MIMO技术由来已久，早在1908年马可尼就提出用它来抗衰落；在上世纪70年代有人提出将MIM
O技术用于通信系统。MIMO指在发射端和接收端都使用多个天线，从而在发射端和接收端之间构成多个空间信道的天线技术。由于MIMO构成
的多个空间信道可以传输不同的数据，因此MIMO通过对空间进行复用从而提升了无线通信的频谱效率，进而提升了空口的理论峰值速率。波束赋
型（Beam Forming，BF） 波束赋形是一种基于天线阵列的信号预处理技术，通过调整天线阵列中每个阵子的加权系数产生具
有指向性的波束，从而能够获得明显的阵列增益。4G的波束赋型技术实际上是TD-SCDMA系统中的智能天线技术的升级版。4G的关键技术
大带宽根据香农定理，系统频谱带宽和系统容量（速率）呈正比，因此增加系统载波的频谱带宽，可以直接提升系统的峰值速率。自GSM EDG
E以来，历代制式的无线载波带宽在不断增加，也带来了越来越高的峰值速率。LTE采用20MHz的最大小区带宽，结合MIMO技术，让系统
速率相比于3G有了大幅提升。4G的关键技术载波聚合（Carrier Aggregation，CA） 载波聚合技术指系统将多个
载波分配给单个用户，多个载波同时给该用户提供业务。不使用载波聚合技术的情况下，单个用户只占用系统的一个载波，比如用户处在基站覆盖中
心，无线环境非常好，信号质量很高，此时用户占用一个载波就可以获得足够的速率。当用户处在基站覆盖边缘时，无线环境逐渐变差，用户的速率
明显降低，此时系统可以将多个载波分配给该用户，可以让该用户的速率成倍提升，以抵抗恶劣的无线环境带来的负面影响。4G的关键技术正交频
分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM） 相比于单载波系统，
多载波系统的数据传输能力有了很大提高（系统带宽增大），但是传统多载波系统中，载波之间需要间隔一定的频谱宽度，以避免载波之间相互干扰
，这些保护间隔降低了频谱利用率。OFDM系统将系统带宽划分为很多带宽很小的子载波，多个子载波可以并行传输数据实现宽带传输；同时子载
波之间互相交叠，极大地提升了频谱利用率，而子载波之间互相正交，避免互相干扰。单载波频率传统多载波OFDM频率频率振幅振幅振幅4G的
性能目标4G的能力和特点可以总结为三高、两低、一平：三高高峰值速率：下行峰值速率达到1Gbps高频谱效率：频谱效率是3G的3～5倍
高移动性：最高支持350km/h高速移动场景两低低时延：控制面 <100ms，用户面<10ms低成本：SON（自组织网络），支持多
频段灵活配置一平以分组域业务为主要目标，系统在整体架构上是基于分组交换的扁平化架构第五代移动通信系统NR无线通信模型2015年10
月，国际电信联盟无线电通信部门(ITU-R)正式确定5G的法定名称为“IMT-2020”，2017年底3GPP组织发布了第一个5G
协议标准。2019年6月中国工信部向国内运营商颁发4张5G牌照，11月1日，中国移动、中国电信、中国联通正式开启5G商用5G的关键
技术NR采用了大量的新技术，可以灵活适配众多业务，支撑更高的速率，更高的频谱效率上下行解耦/超级上行NumerologyF-OFD
MPolar/LDPC 编码大带宽Massive MIMO新空口高阶调制5G的三大业务场景Source: ITU R. M.[ I
MT.VISION] eMBB20Gbit/s1百万连接/平方公里基于云的AI接入需要1Gbit/s 的速率AIVRmMTCURL
LC端到端时延1mseMBB（增强型MBB）URLLC（超高可靠性与超低时延业务）mMTC（海量连接的物联网业务）(1000X t
raffic)Y2025:1000亿连接900亿 物联网100亿 人口VR是下一个社交平台 —Zuckerberg keynote
s in MWC2016远程医疗5G的主要业务应用2B行业应用医疗教育金融媒体工业能源农业交通智能家居2H家庭用户2C个人用户……
移动通信网络演进及5G标准进展1.1 移动网络演进1.2 3GPP主流版本演进5G无线网络设备组网架构5G无线网络关键技术及接口概
述3GPP主流版本演进2000.3WCDMA（3G）核心网CS域+PS域（延续GSM核心网）R99Release4TD-SCDMA
电路域控制和承载分离电路域多媒体消息业务Release52001.32002.3IMS（IP多媒体子系统）HSDPARelease
6MBMS（多媒体广播组播业务）HSUPAHSPA+IMS增强Release72004.122007.3LTE（3.9G）Rele
ase82009.3Release9公共预警波束赋型…LTE-Advanced ProRelease132016.32010.3L
TE-Advanced（4G）MIMO天线数量增加载波聚合 …2011.6Release10增强型载波聚合CoMP …2011.6
Release112015.3Release12增强型载波聚合MTC …V2VMIMO和CoMP增强…Release142017.
63GPP主流版本演进2017.122018.62020.65G Phase1.1NR NSA(非独立组网)Numerology、
帧结构Massive MIMOF-OFDMFR1和FR2频谱5G Phase1.2NR SA（独立组网）NGCNNR NAS5G
Phase2Full 5G标准，新增mMTC能力定义Massive MIMO增强URLLC增强NR 新型定位技术NR V2XRel
ease16eMBBFull-IMT2020eMBB+URLLC5G Phase1.3Late Drop：补充部分NR NSA和S
A架构定义eMBB+URLLC2019.6Release15移动通信网络演进及5G标准进展5G无线网络设备组网架构2.1 移动通信
网络拓扑架构2.2 NSA组网架构2.3 SA组网架构5G无线网络关键技术及接口概述3GPP空口协议栈概述RRCPDCPRLCMA
CPHYNASUERRCPDCPRLCMACPHY基站NAS核心网-控制面IP数据PDCPRLCMACPHYUEIP数据PDCPR
LCMACPHY基站层三：空中接口服务的使用者，即RRC信令及用户面数据层二：对不同的层三数据进行区分标示，并提供不同的服务层一：
物理层为高层的数据提供无线资源及物理层的处理层三层二层一空口控制面协议栈空口用户面协议栈层三层二层一UuUuSDAPSDAP传输协
议栈概述应用层传输层IP层数据链路层物理层基站TCP/IP传输协议栈高层底层中/回传应用层传输层IP层数据链路层物理层核心网移动通
信系统传输网络采用TCP/IP协议，中传网络（5G）和回传网络承载的地面接口均遵循TCP/IP协议栈。底层：物理层主要设置传输物理
端口信息，包括接口类型，协商速率，双工方式等。数据链路层主要设置VLAN信息。IP层主要设置端口传输IP地址和路由信息。高层：传输
层主要设置信令和业务链路信息。应用层主要设置接口信息。GSM网络拓扑及业务流语音数据GSM支持语音和低速数据业务，核心网分为CS域
（电路域）和PS域（分组域），其中CS域负责处理语音和短信业务，PS域负责处理数据业务。GSM网络主要接口MSBTSBSCMSCU
mAbisAGSM系统主要接口有Um接口、Abis接口和A接口。这三种主要接口的定义和标准化能保证不同供应商生产的移动台、基站子系
统和网络子系统设备能纳入同一个GSM数字移动通信网运行和使用。A接口、Um接口为开放式接口，支持异厂家设备对接；Abis接口为厂家
私有接口，只支持同厂家设备对接。3G网络拓扑及业务流NodeBNodeBCNUTRANHLRUE语音数据3G支持语音和高速数据业务
，核心网同样分为CS域和PS域。在网络、网元名称和接口名称上，3G对比GSM有以下变化：终端（移动台）称为UE；基站称为NodeB
；无线接入网部分称为UTRAN；基站控制器（GSM叫法）称为无线网络控制器（RNC）；核心网称为CN。3G网络主要接口UENode
BRNCCS核心网UuIubIu-CSPS核心网Iu-PS3G系统主要接口有Uu接口、Iub接口和Iu接口。Uu接口对应GSM中的
Um接口，Iub接口对应GSM的Abis接口。RNC和核心网之间为Iu接口，其中通往核心网CS域的接口是Iu-CS，通往核心网PS
域的接口是Iu-PS。4G网络拓扑及业务流eNodeBeNodeBEPCE-UTRANUE信令业务IMS语音4G网络中的基站称为e
NodeB，取消了3G中的无线网络控制器，其功能被分散到eNodeB和核心网网关；核心网称为EPC，取消电路域，保留分组域，采用全
IP组网，支持各种制式统一接入。EPC实现真正意义上的控制和承载分离，用户面连接到IMS网络，实现语音业务（VOLTE）。4G网络
主要接口UEeNodeB核心网控制面UuS1-CS1-U核心网用户面eNodeBX2-CX2-U4G系统的主要接口有Uu接口、X2
接口、S1接口。其中X2接口包含X2-C（控制层面）和X2-U（用户层面），S1接口包含S1-C（控制层面）和S1-U（用户层面）
。5G移动通信网络拓扑架构5G网络架构主要分为无线接入网、承载网、核心网三个部分。其中承载网分为前传网、中传网和回传网。5G网络主
要网元和地面接口5G的主要网元NG-RAN(接入网)：由gNB及Xn接口组成5GC(核心网)：AMF等控制面网元，UPF(用户面)
5G的地面网络接口Xn接口：gNB之间的接口，支持数据和信令传输NG接口：gNB与核心网的接口，NG2连接gNB与AMF，NG3连
接gNB与UPF移动通信网络演进及5G标准进展5G无线网络设备组网架构2.1 移动通信网络拓扑架构2.2 NSA组网架构2.3 S
A组网架构5G无线网络关键技术及接口概述5G NSA组网架构Option 3S1X2Option 3aOption 3X用户面控制
面S1S1-UX2-CX2S1S1-UEPC+LTENREPC+LTENREPC+LTENR5G R15版本中，Phase1.1和
Phase1.3确定了5G的NSA组网架构，包括Option3、 Option3a、 Option3x、 Option7、 Opt
ion7a、 Option7x等组网。Option3系列组网主要思想是建设5G基站，利旧4G核心网（升级到EPC+），将业务信令锚
定在LTE侧，利用LTE的良好覆盖保证用户的业务持续性。 Option3系列中的三种架构采用了不同的数据分流方案。5G NSA组网
架构Option 7NgXnOption 7aOption 7X用户面控制面NgNg-UXn-CXnNg-U5GCeLTENReL
TENReLTENR5GC5GCNg相比于Option3系列，Option7系列的变化主要是核心网完成了向5GC的演进。在Opti
on7系列架构中，LTE需要升级到eLTE以支持5GC，相关接口均采用5G网络的名称。5G NSA组网特点Option3系列组网特
点：共同点：采用EPC+NR+LTE的双连接组网信令面锚定在LTE侧，NR侧只有用户面，可以解决5G部署初期覆盖不连续的问题不同点
：3种架构下的用户面分流方案不同Option3：数据从eNodeB侧进行分流Option3a：数据从EPC进行分流Option3x
：数据从gNodeB侧进行分流 5G NSA组网特点Option7系列组网特点：共同点：采用5GC+NR+eLTE的双连接组网信令
面锚定在eLTE侧，NR侧只有用户面，可以解决5G部署初期覆盖不连续的问题不同点：3种架构下的用户面分流方案不同Option7：数
据从eLTE侧进行分流Option7a：数据从5GC进行分流Option7x：数据从gNodeB侧进行分流 移动通信网络演进及5G
标准进展5G无线网络设备组网架构2.1 移动通信网络拓扑架构2.2 NSA组网架构2.3 SA组网架构5G无线网络关键技术及接口概
述5G SA组网架构用户面控制面Option 2NgOption 4NgOption 4aXn-CNg-UNg-UeLTENR5G
CNRNRXneLTENR5GC5GCXn5G R15版本中，Phase1.2和Phase1.3确定了5G的SA组网架构，包括Op
tion2、 Option4、 Option4a等组网。在Option2组网中，用户做业务时完全不需要4G协助，该组网是5G的目标
组网架构。在Option4系列中，控制面锚点设置在NR侧，但是用户可以利用eLTE进行业务数据的分流，该系列组网可以作为实现Opt
ion2之后的补充架构，缓解5G的容量压力。5G SA组网特点5G SA组网特点：共同点：核心网演进到5GC信令面锚定在NR侧不同
点：3种架构下的用户面分流方案不同Option2：数据不分流Option4：数据从gNodeB侧进行分流Option4a：数据从5
GC进行分流 5G组网架构演进选项用户面控制面核心网升级NSA（4G锚定）锚点迁移终极演进无线网络云化演进DRAN（Distrib
uted RAN）CRAN（Centralized RAN）Cloud RANCloud RAN重构无线网络DU+RRU无线网络云
化演进过程射频汇聚站点RAN-CU云化D-RANC-RANCU云化部署DUDUBBU（集中部署）BBUIP传统部署方式，组网部署简
单。BBU集中部署，可节省站点机房，BBU集中可以有协同增益。RAN-CU功能集中云化部署，更好的DC、分流、边缘计算、智能运维。
CU/DU分设后，对可靠性要求更高，避免单点故障5G部署初期5G灵活部署架构支持多种业务诉求RRU/AAURRU/AAURRU/A
AUCloud RAN云化部署效率高体验好Cloud RAN架构总览Other VNF(CloudRANCU_M)Mobile C
loud EngineRLCMACPHYS1/NGeNB-DURFRLCMACPHYeNB-DURFRLCMACPHYeNB-DU
RLCMACPHYgNB-DURFRLCMACPHYeNB-DURLCMACPHY_HgNB-DURFPHY_LF1(Ethern
et)CPRICPRIeCPRI 遵从NFV架构，具备资源池化、弹性，可伸缩性云化特征软件/硬件解耦，可部署在通用服务器上Clou
dRANCU_M跟CloudRANCU VNF一一对应，是必配的，提供CloudRAN故障定界定位功能option2option7
移动云引擎，为无线一系列RAN功能云化的组合 专有硬件，如BBU59XX,存量eNB可通过软件升级变为eNB-DUMEC部署Edg
e DCRegional DCCentral DCAPPAPP和UE太远业务体验差APPAPPgNodeB路径随应用调整到MEC后
体验改善MEC多接入边缘计算（Multi-access Edge Computing，MEC）MEC就是将应用、内容和MBB核心网
用户面一同部署到靠近接入侧的网络边缘，通过业务靠近用户处理，以及应用、内容与网络的协同，来提供可靠、极致的业务体验。MEC实际上是
在网络的边缘提供IT服务环境，由于非常靠近用户，因此可以给业务带来超低时延特性。MEC可以实现本地数据分流，避免流量迂回。核心网可
编程的功能集合5G网络切片Edge DCLocal DCCentral DCSOC：Service Oriented Core编解
码SAWeb加速视频优化缓存可靠性加密……注册安全鉴权应用功能服务管理用户数据管理QoS……移动管理策略控制SOC-UP用户面SO
C-CP控制面Regional DCEdge DCSOC-UP移动通信网络演进及5G标准进展5G无线网络设备组网架构5G无线网络关
键技术及接口概述3.1 5G频段及规范3.2 5G空中接口三类信道及应用3.3 5G空口无线网络关键技术什么是无线电波无线电波（电
磁波）是一种能量传输形式，是由互相垂直且同相的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场。在无线电波的传播
过程中，电场和磁场空间上相互垂直，同时这两者又都垂直于传播方向。无线电波的波长、频率和传播速度的关系，可以用以下公式表示：
λ（波长）＝V（速度）/F（频率）天线工作原理天线：在空中接口发射或接收无线电波
用的一种装置把电信号转换成无线电波，并辐射到空中接口从空中接口接收无线电波，并转换成电信号当天线的长度增大到可与波长相比拟时，可以
形成较强的辐射电场磁场常用天线结构天线内部结构天线外观在移动通信系统中使用的基站天线，一般是由半波振子组成的天线阵列，阵子之间由馈
电网络连接。定向天线的单元振子后面是一块金属平板，将能量反射到某个方向全向天线不设置金属板在结构上，用天线罩将单元振子和馈电网络密
封，以保护天线不易损坏。天线罩的材料一般为PVC材料或玻璃钢材料，其特点是对电波的损耗较小，强度也较好。基站天线必须具备三防能力，
即防潮、防盐雾、防霉菌。天线的极化方向天线的极化方向：天线辐射的电磁场的电场方向如果电波的电场方向垂直于地面，为垂直极化波如果电波
的电场方向与地面平行，为水平极化波垂直极化水平极化+ 45度倾斜的极化- 45度倾斜的极化天线的极化方向利用“极化损失”原理，可以
把两副极化方向互相垂直的天线安装在一个天线罩内，传输两个独立的波，从而节省天线安装空间和安装时间，而且可以得到最佳的分集增益。为了
保证两路信号的传播特性基本相同，从而得到最佳的分集增益，通常双极化天线选择±45°线极化天线。5G频谱概述在3GPP协议中，5G的
总体频谱资源可以分为以下两个FR（Frequency Range）FR1：Sub6G频段，也称低频频段，是5G的主用频段；其中3G
Hz以下的频段称之为sub3G，其余频段称之为C-band。FR2：毫米波（mmWave），也称高频频段，为5G的扩展频段，频谱资
源丰富。全球5G频谱使用情况C-band（3.4GHz-4.9GHz）可以提供至少200MHz的全球带宽，是5G网络的主力频谱。中
国5G频谱分配工信部确定了中国四家运营商5G中低频段使用许可：中国广电获得703-733MHz/758-788MHz、4900MH
z-4960MHz，共120MHz频率资源中国电信获得3400MHz-3500MHz，共100MHz频率资源中国联通获得3500M
Hz-3600MHz，共100MHz频率资源中国移动获得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz，共260M
Hz频率资源电信100M联通100M移动100M3400M3500M3600M2575M2515M2675MTD-LTE2635M
4800M4900M广电60M4960M移动160M703M788M733M758M广电60M双工间隔3GPP对5G频谱的定义3G
PP定义的FR1频段（传统FDD、TDD频段）3GPP对5G频谱的定义3GPP定义的FR1频段（C-band频段和补充上行/下行频
段）FR1频段（Sub 6G）的小区最大带宽为100MHz 3GPP对5G频谱的定义3GPP当前版本定义的FR2（毫米波）频段，全
部为TDD模式，小区最大带宽为400MHz。 NR小区和扇区的概念扇区是由一组相同覆盖的射频天线或波束组成的无线覆盖区域。小区仍和
LTE一样，指一段频谱内的无线通信资源，小区频段的中心频点即小区频点，常用来代指小区。扇区 1扇区 2扇区 3频点 2频点 1小区
5G频谱目标定位5G的目标网将是多层次组网结构，包括Sub3G、C-band和毫米波。5G频谱部署策略移动通信网络演进及5G标准进
展5G无线网络设备组网架构5G无线网络关键技术及接口概述3.1 5G频段及规范3.2 5G空中接口三类信道及应用3.3 5G空口无
线网络关键技术NR空口协议栈概述NR空中接口分为控制面和用户面。控制面协议栈主要包括NAS层、RRC层、PDCP层、RLC层、MA
C层和PHY层。NAS层为非接入层，主要为UE与核心网交互的信令，也称为高层。RRC层属于层三，是空口控制面的主要承载内容，主要为
UE和gNodeB之间的无线信令消息。PDCP层、MAC层、PHY层属于层二，主要为RRC层服务，对RRC信令进行处理。PHY层即
物理层，属于层一，提供空中接口的物理时域和频域资源，并对数据进行物理层相关处理。NR 空口控制面协议栈NR空口协议栈概述用户面协议
栈包括SDAP层、PDCP层、RLC层、MAC层和PHY层，其中SDAP层为NR空口新增用户面协议层。SDAP层以上为IP数据，属
于层三内容，即空口用户面承载的内容。SDAP层、PDCP层、RLC层、MAC层属于层二，为用户面IP数据服务，其中RLC层和MAC
层的功能与控制面相同。物理层功能与控制面相同。UE和gNodeB之间协议功能是对等的，发射端自上而下进行协议层处理，接收端自下而上
进行协议层处理。NR 空口用户面协议栈NR空口协议层功能RRC（Radio Resource Control）层即无线资源控制层，
只用于控制面，主要完成以下功能：系统消息安全管理切换和移动性管理NAS消息传输无线资源管理SDAPRRCIP数据NR空口协议层功能
SDAP（Service Data Adaptation Protocol）层即业务数据适配协议层，直接承载IP数据包，只用于用户
面，主要完成以下功能：负责QoS流与DRB（数据无线承载）之间的映射为数据包添加QFI（QoS flow ID）标记SDAPRRC
IP数据NR空口协议层功能PDCP（Packet Data Convergence Protocol）层即分组数据汇聚协议层，主要
完成以下功能：传输用户面和控制面数据路由和重复（NSA双连接场景时）加密、解密和完整性保护IP包头压缩（用户面）PDCPRLCMA
CPHY层3层1层2SDAPRRCIP数据NR空口协议层功能RLC（Radio Link Control）层即无线链路控制层，包含
三种传输模式（AM-确认传输、UM非确认传输、TM-透传），主要完成以下功能：检错、纠错ARQ分段和重组重复包检测PDCPRLCM
ACPHY层3层1层2SDAPRRCIP数据NR空口协议层功能MAC（Media Access Control）层即媒体接入控制层
，主要完成以下功能：逻辑信道和传输信道之间的映射无线资源调度HARQPDCPRLCMACPHY层3层1层2SDAPRRCIP数据N
R空口协议层功能PHY（Physical）层即物理层，主要完成以下功能：物理信道的映射调制和解调频率同步和时间同步无线测量MIMO
处理射频处理PDCPRLCMACPHY层3层1层2SDAPRRCIP数据NR空口信道分类NR空中接口协议层之间的数据传递需要通过各
种信道完成NR空中接口信道分类逻辑信道传输信道物理信道逻辑信道传输信道物理信道物理信道传输信道逻辑信道NR空口逻辑信道逻辑信道：存
在于MAC层和RLC层之间，根据传输数据的类型定义信道类型。逻辑信道通过信道标识对传输的内容做区分，比如广播信道（BCCH）用自己
的逻辑信道标识区分出广播消息。逻辑信道分为业务信道和控制信道。控制信道包括：BCCH（Broadcast Control Chan
nel）PCCH（Paging Control Channel）CCCH（Common Control Channel）DCCH（
Dedicated Control Channel）业务信道包括：DTCH（Dedicated Traffic Channel）P
DCPRLCMACPHY层3层1层2SDAPRRCIP数据逻辑信道传输信道物理信道NR空口传输信道传输信道：存在于MAC层和物理层
之间，根据传输数据类型定义空口上的数据传输方式。例如业务消息通过共享空中资源进行传输，传输信道会告诉物理层如何去传送这些信息（比如
调制编码阶数、空分复用方式等）。下行传输信道包括：BCH（Broadcast Channel）DL-SCH（Downlink Sh
ared Channel）PCH（Paging Channel）上行传输信道包括：UL-SCH（Uplink Shared Cha
nnel）RACH（Random Access Channel）PDCPRLCMACPHY层3层1层2SDAPRRCIP数据逻辑信
道传输信道物理信道NR空口物理信道物理信道：信号在空口传输的载体，负责编码、调制、多天线处理以及信号到物理时频资源的映射。基于映射
关系，高层一个传输信道可以服务物理层的一个或多个物理信道。下行物理信道包括：PBCH（Physical Broadcast Cha
nnel）PDCCH（Physical Downlink Control Channel）PDSCH（Physical Downl
ink Shared Channel）上行物理信道包括：PUCCH（Physical Uplink Control Channel
）PUSCH（Physical Uplink Shared Channel）PRACH（Physical Random Acces
s Channel）PDCPRLCMACPHY层3层1层2SDAPRRCIP数据逻辑信道传输信道物理信道下行信道映射上行信道映射移
动通信网络演进及5G标准进展5G无线网络设备组网架构5G无线网络关键技术及接口概述3.1 5G频段及规范3.2 5G空中接口三类信
道及应用3.3 5G空口无线网络关键技术NR物理资源总述NR物理资源由时域和频域两个维度组成。时域资源主要包括无线帧、子帧、时隙（
slot）、符号、Ts等概念频域资源主要包括子载波间隔（Subcarrier Spacing，SCS）、资源块（Resource
Block，RB）、资源粒子（Resource Element，RE）等概念。NR频域资源子载波间隔（SCS）一个子载波在频域上的
宽度资源单元（RE）对于每一个天线端口，一个OFDM符号上的一个子载波对应的一个单元叫做资源单元资源块（RB）频域上连续12个子载
波5G全局栅格为了更方便地表示系统的工作频率，5G仍然使用频点的概念。频点用于标识某个特定的频率，也可以说，每个系统频率对应的都可
以用一个频点表示。在小区的参数配置中，小区的工作频率范围（频域带宽）是用其中心频点（即中心频率对应的频点）以及上行/下行带宽来表示
的。3GPP协议定义了Global Raster（5G的全局栅格），即两个相邻频点之间的间隔。另外3GPP还定义了5G全局频点的计
算公式，可用于计算NR小区的中心频点。NR TDD CELL小区频域带宽上/下行3400MHz3500MHz小区中心频率3450M
Hz5G全局栅格5G频点和频率换算公式如下：FREF = FREF-Offs + ΔFGlobal (NREF – NREF-Of
fs)其中， ΔFGlobal为每个频点栅格的间隔，在5G不同的频段中， ΔFGlobal值不相同例如某5G小区频点为630000
，通过Range of NREF可以查询到该小区对应的Frequency range为3000～24250MHz区间，ΔFGlob
al（频点间隔）为15kHz，FREF-Offs（起始频率）为3000MHz，NREF-Offs（起始频点）为600000，则该小
区中心频率计算如下：FREF =3000MHz+0.015(630000-600000)， FREF =3450MHz5G信道栅
格信道栅格（Channel Raster）用于指示空口信道的频域位置，进行资源映射，大小为1个或多个Global Raster,
和系统频段相关。例如右图所示，当NR TDD系统频带为N78，SCS为30kHz时，系统的频点号范围为620000~653332，
每两个频点之间的间隔（即全局栅格）为15kHz；由于子载波为30kHz，为了保证信道栅格和子载波对齐，信道栅格的大小为全局栅格的2
倍（即30kHz）。信道栅格全局栅格全局栅格和信道栅格关系示例3.3 GHz3.8 GHz5G的GSCNUE开机时需要进行下行同步
（即和基站保持时域、频域同步），NR将同步信号（PSS和SSS）、物理广播信道（PBCH）内容合并放置在一块特定的时域/频域资源上
，供终端搜索以完成下行同步，获取系统消息，这个资源块称为SS Block（SSB）。GSCN（Global Synchroniza
tion Channel Number）用于标记SSB的信道号，每一个GSCN对应一个SSB的频域位置(即SSB的中心频率)，GS
CN按照频域增序进行编号。小区频域带宽SSBSSB中心频率5G同步栅格UE开机搜索SS Block时，在不知道SSB中心频点的情况
下，需要按照一定的步长盲检UE支持频段内的所有频点。由于NR的小区频域带宽一般都很大，如果按照Channel Raster去盲检，
会耗费很长的盲检时间，导致UE接入速度非常慢，为此协议定义了Synchronization Raster（同步栅格），规定UE以同
步栅格作为步长进行盲检。同步栅格的大小也和频段有关：Sub3G频段同步栅格大小：1200kHzC-Band频段同步栅格大小：1.4
4MHz毫米波频段同步栅格大小：17.28MHzGSCN的计算方法GSCN的频域位置和同步栅格的关系如下：例如，当系统频带为N41
时，若N=2104，M=3，则SSB频域位置和对应的GSCN如下：SSB的中心频率为N1200kHz+M50kHz，即2524
.95MHzGSCN=3N+(M-3)/2=6312NR关键技术之F-OFDMNR继承了4G正交频分多址技术，同时引入了更好的滤波
技术，减少了保护带宽的要求，提升频率利用率 。 实际的频率利用率和系统带宽以及子载波的配置相关。 LTE Guard Band图示
NR Guard Band图示18MHzNR关键技术之F - OFDM以下是华为产品当前版本支持的最大频率利用率（以Sub6G为例
，空白表示不支持该种配置）。当系统子载波间隔配置为30KHz、小区带宽为100MHz（FR1系统）时，系统的所有子载波频域宽度之和
为98.28MHz，频谱利用率达到98.28%，这也是当前版本支持的最高频谱利用率（即保护带最窄）。NR关键技术之上行波形自适应N
R系统支持CP-OFDM和DFT-S-OFDM两种波形。CP-OFDM：基于循环前缀的OFDM，其优点是可以使用不连续的频域资源，
资源分配灵活，频率分集增益大；其缺点是PAPR（Peak to Average Power Ratio，峰均比）高，对功放要求较高
。DFT-S-OFDM：基于DFT的OFDM，其优点是PAPR低，其PAPR水平可以接近单载波，可以发射更高的功率；其缺点是对频域
资源有约束，只能使用连续的频域资源。频率时间调度给某用户的Resource BlockTTI 1频率时间调度给某用户的Resour
ce BlockCP-OFDMDFT-S-OFDMTTI 2TTI 3……TTI 1TTI 2TTI 3……NR关键技术之上行波形
自适应网络侧根据UE所处的无线环境以及选择的阈值，指示UE选择合适的CP-OFDM或者DFTS-OFDM波形，而两者阈值之间的用户
通过防乒乓机制选择不同的波形。当上行SNR大于阈值THA时，用户选择CP-OFDM；当上行SNR小于阈值THB时，用户选择DFT-
S-OFDM；如果SNR在THA和THB两者之间，则保持当前对应的波形不变。上行SNR用户选择DFT-S-OFDM波形保持不变用户
选择CP-OFDMThBThANR关键技术之大带宽NR取消了5MHz以下的LTE小区带宽，大带宽是5G的典型特征。20MHz以下带
宽定义可满足既有频谱演进需求。FR1小区带宽FR2小区带宽60M80M100M50M100M200M400M5M10M15M20M
40M50M90M30M25M70MNR小区带宽和SCS的关系由于协议对于最大RB数的约束，FR1频段必须要在30KHz及以上的子
载波间隔配置下，才能实现100MHz的小区最大带宽。NR小区带宽和SCS的关系FR2频段必须要在120KHz及以上的子载波间隔配置
下才能实现400MHz的小区最大带宽。NR关键技术之载波聚合NR CA技术背景为了提供更高的业务速率，3GPP R15协议提出了N
R用户支持最大1GHz带宽的要求。但是运营商没有完整的1GHz频谱资源，同时1GHz超出协议定义的单载波带宽，因此3GPP引入载波
聚合（Carrier Aggregation，CA）功能CA的原理CA是将多个连续或非连续的分量载波（Component Carr
ier，CC）聚合成更大的带宽，提供给单用户服务，以满足3GPP的要求，提升用户的上下行峰值速率体验。NR关键技术之载波聚合NR
CA的分类频段内CA频段内连续CA：参与载波聚合的分量载波在同一个频段内的频域上连续分布。频段内非连续CA：参与载波聚合的分量载波
在同一个频段内的频域上非连续分布。频段间CA：参与载波聚合的分量载波在不同频段的频域上分布。NR载波聚合的应用场景站内场景共站同覆
盖共站不同覆盖共站补盲分量载波属于同一个基站，且覆盖范围基本相同分量载波属于同一个基站，覆盖范围有很大差异，但存在重叠覆盖区域分量
载波属于同一个基站，覆盖范围不同（F2存在覆盖盲区，F1主要作为补盲覆盖），但存在覆盖重叠区域NR载波聚合的应用场景站间场景站间重
叠覆盖分量载波属于不同基站，但F2覆盖区域包含了F1覆盖区域分量载波属于不同基站，但F1和F2覆盖区域不为包含关系，只在部分边界重
叠站间重叠覆盖NR关键技术之部分带宽部分带宽（Bandwidth Part，BWP）的定义：部分带宽是NR中的新技术，指网络侧给U
E分配一段连续的带宽资源，这段带宽资源处于小区频谱带宽中，但小于小区频谱带宽。部分带宽的特点：BWP是5G UE接入NR网络的必备
配置；BWP是UE级概念，不同UE可配置不同BWP；UE的所有信道资源配置均在BWP内进行分配和调度。BWP应用场景BWP应用场景
1：应用于小带宽能力UE接入大带宽网络。对于部分物联业务场景，业务类型简单，消息传递所需的空口资源很少，此时终端只需要很小的频谱带
宽能力，以降低终端的复杂度和成本。BWP应用场景BWP应用场景2：UE在大小BWP间进行切换，达到省电效果。部分终端支持的业务场景
较多，有的业务需要较大的频谱带宽，有的业务只需要较小的频谱带宽，此时终端需要较大的频谱带宽能力，但实际进行业务时可以在大小BWP之
间根据业务需要进行切换，达到省电的效果。BWP应用场景BWP应用场景3：不同BWP，配置不同Numerology，承载不同业务灵活
支持各种类型的业务场景是5G的特点，而不同类型的业务场景，对网络的能力需求不同，这要求网络侧对每个业务场景有不同的参数配置。通过不
同的BWP配置不同的Numerology，可以让网络具备承载多类型业务的能力。NR时域资源NR空口时域的通用结构如下，在不同的制式
下，满足数据传输及控制的需求。无线帧是空口基本的数据发送周期子帧是上下行时间分配单位时隙是数据调度和同步的最小单位符号是调制的基本
时间单位Ts是系统采样间隔，是NR的基本时间单位无线帧子帧子帧子帧……时隙时隙时隙……符号符号符号符号……NR无线帧结构NR无线帧
和子帧的长度固定，其中一个无线帧长度为10ms，包含10个子帧，每个子帧长度为1ms。NR的帧和子帧格式与LTE相同，从而允许更好
的保持LTE与NR间共存。NR定义了灵活的子构架，即时隙和符号的长度可根据不同的子载波间隔灵活定义。一个时隙通常包含14个符号。时
域干扰由于子载波之间严格正交，OFDM信号在频域上可以提供保护（即避免干扰）。但在时域方面，NR和LTE一样，需要克服时延扩展造成
的多径干扰。循环前缀OFDM系统使用循环前缀（CP）来克服时延扩展造成的多径干扰。即在每个符号前设置一个CP，其内容和该符号同样时
间长度的尾部内容相同，其时间长度和帧结构有关（取决于具体的子载波间隔配置）。接收端接收CP但不解调其内容。通过CP，可以在符号和符
号之间增加时间上的间隔，从而让时延扩展造成的符号间干扰被抵消。在NR时域资源图中，实际上每个符号前都设置了CP。NR关键技术之Mu
lti NumerologyNR支持Multi Numerologies(不同的子载波间隔和循环前缀配置)LTE仅支持15KHz子
载波，而5G的子载波间隔和时隙数可以灵活配置，方便支持各种类型的业务后续将引入包含2到3个符号的Mini Slot配置，支撑超低时
延业务NR关键技术之Multi NumerologyNR的子载波间隔和时域的时隙、符号变化相反。子载波间隔越大，时隙、符号越小子载
波间隔越小，时隙、符号越大频率时间Multi Numerology应用场景Multi Numerology可以灵活适配各种场景：时
延场景：时延需求不同的业务，可以采用不同的子载波间隔。子载波间隔越大，对应的时隙时间长度越短，可以降低调度时延移动场景：不同的移动
速度，产生的多普勒频偏不同，速度越快，产生的多普勒频偏越大。在OFDM系统中，频偏会破坏子载波之间的正交性，带来载波间干扰。增大子
载波间隔，可以提升系统对频偏的鲁棒性覆盖场景：子载波间隔越小，对应的CP长度越大，支持的小区覆盖半径也越大；另外子载波间隔越小，功
率谱密度越高，适合深度覆盖各频段的Numerology配置根据协议的规定，灵活Numerology支持的子载波间隔有15kHz、3
0kHz、60kHz、120kHz、240kHz， 其中240kHz子载波间隔只用于下行同步信号的发送。协议规定不同频段支持的子载
波间隔如下表所示：NR FDD时隙格式NR支持FDD双工方式，3GPP在FR1中定义了部分FDD频段。FDD双工系统中，上行和下行
同时进行，使用不同的频率以避免上行和下行信号互相干扰。SlotF1F2NR TDD时隙格式NR支持TDD双工方式，3GPP在FR1
中定义了部分TDD频段，FR2频段目前全部为TDD双工。TDD双工系统上行和下行交替进行，使用相同的频率。SlotF1F1GP（下
行和上行之间的保护间隔）NR TDD时隙格式NR TDD时隙基本构成Downlink slot，标识为D，用于下行传输；Flexi
ble slot，标识为X，可用于下行传输、上行传输、GP或作为预留资源；Uplink slot，标识为U，用于上行传输NR TD
D时隙类型Type 1：全下行时隙(DL-only slot)Type 2：全上行时隙(UL-only slot)Type 3：全
灵活时隙（Flexible-only slot）Type 4：至少有一个上行或下行符号，其余灵活配置XType1: DL-only
slotType2: UL-only slotType3: Flexible-only slotType4-1Type4-2Ty
pe4-3Type4-4Type4-5自包含时隙 (Self - Contain Slot)NR自包含时隙的特点：同一时隙内包含D
L，UL和GP下行自包含时隙：包含DL数据和相应的HARQ反馈上行自包含时隙：包含对UL的调度信息和UL数据自包含时隙/子帧设计的
目标：更快的下行HARQ反馈和上行数据调度，降低时延跟踪信道快速变化，提升MIMO性能下行自包含时隙ACK/NACK上行自包含时隙
UL grant典型静态时隙配比上下时隙行配比主要由上下行业务及覆盖决定，建议全网配比一致或根据运营商的业务策略、建网要求等因素确
定。典型配比：4:1（DDDSU，S表示特殊时隙）8:2（FR1，DDDDDDDSU）7:3（FR1，DDDSUDDSUU）NR关
键技术之高阶调制QPSK16QAM64QAMLTE上行5GQPSK16QAM64QAM256QAM下行QPSK16QAM64QAM
256QAMQPSK16QAM64QAM256QAMNR在延续LTE调制技术的基础上，新增了上行256QAM调制。64QAM调制方
式中，一个OFDM符号可以承载6个bit。256QAM调制方式中，一个OFDM符号可以承载8个bit。越高阶的调制方式，对无线环境
的要求越高，因此NR也采用了自适应调制技术，根据空口环境的变化，灵活调整调制的阶数。NR关键技术之Polar/LDPC编码编码算法
的选择原则：纠错性能、时延、实现效率Turbo编码成熟LDPC编码实现复杂度低适用于高速及大数据块，并行处理有优势Polar编码小
数据块传输时，性能优于其他编码成熟度低NR的编码技术控制信道：Polar编码业务信道：LDPC编码NR关键技术之Massive M
IMOMassive MIMO：大规模多天线阵列通过对每个天线进行加权，控制大规模的天线阵列，获得比传统MIMO更窄、数量更多的电
磁波束，进一步提升无线覆盖质量。窄波束赋形效果图Massive MIMO的天线形态从MIMO到Massive MIMO分集&复用2
Layers分集、复用、波束赋形4 Layers分集、复用、3D波束赋形多用户空分、波束扫描(NR)16+ Layers更大的天
线阵列链路质量增强，覆盖提升更多的复用流数更高的容量增强Massive MIMO的增益阵列增益：通过相干合并，能有效提高处理后信噪
比空间分集增益：把数据副本在不同天线发送以提高传输可靠性，减小信噪比的相对波动空间复用增益：利用空间信道的独立性，通过同时传输多个
数据流以提升传输速率干扰抑制增益：利用干扰信号的空间有色性，通过提升处理后信干噪比对干扰进行抑制阵列增益分集增益空间复用增益干扰抑
制增益改善系统覆盖改善系统容量提升峰值速率提升频谱效率Massive MIMO的3D波束赋型 - 增强覆盖Massive MIMO
多流复用 - 提升小区容量MU-MIMO（多用户MIMO）MU-MIMO特性通过多个UE配对，复用相同的时频资源，同时传输多流数据
，从而提高小区的平均行吞吐率Massive MIMO采用更多的窄波束，因此UE之间更容易满足MU-MIMO的配对条件，并且Mass
ive MIMO支持的流的数量更大，可以支持更多UE的配对。Massive MIMO多流复用 - 提升单用户峰值速率如果用户终端是
2天线，Massive MIMO技术相对比传统8T8R，是不能提升单用户的峰值速率的。因为此时终端的峰值速率受限于下行接收天线数量，即使基站侧同时发送16个数据流，终端同一时刻最多也只能接收其中两个数据流，所以峰值速率不会增加。但由于Massive MIMO技术使单用户的信号质量大幅提升，进而使用户可以采用更高效的编码方案和更高阶的调制方式，所以单用户的平均速率也会随之提升。如果用户终端的天线是4天线甚至更多天线，由于这时用户下行可以同时接收4个甚至更多的数据流，所以单用户的峰值速率会得到成倍提升。现阶段4G终端标准配置为两天线，实现1T2R，而5G终端标准配置为4天线，实现2T4R，结合Massive MIMO的下行多流特征，5G手机下行的峰值速率将至少翻倍。4G/5G终端天线收发模式示意图Massive MIMO多天线接收 - 降低上行干扰接收分集、用户级波束跟踪，解决“高干扰”64R接收分集用户级波束跟踪64T64R小区与8T8R小区相比，有效降低小区边缘干扰6dB以上Massive MIMO典型应用场景NR关键技术之上下行解耦NR的C-band频段（如常用的3.5GHz、4.9GHz等）上行/下行覆盖不平衡，上行覆盖受限成为5G部署的瓶颈NR TDD系统中一般下行的时隙配比高于上行UE的发射功率远低于基站的发射功率NR关键技术之上下行解耦NR采用上下行解耦技术，定义了新的频谱配对方式，在上行覆盖不足时，使下行数据在3.5GHz、4.9GHz等频段传输，而上行数据在1.8G等低频传输，利用低频段更强的覆盖能力，提升上行覆盖。该技术需要终端能力支持。3GPP定义了SUL频段作为上下行解耦频段。NR关键技术之Cloud AirCloud Air技术：LTE和NR频谱共享实现原理LTE和NR以FDM的形式共享上行频谱对LTE规格无影响，NR不占用LTE的控制信道，只是LTE和NR的PUSCH以FDM的形式共存LTE最多可以共享给NR的资源90% （20MHz小区带宽）80% （10MHz小区带宽）LTE和NR上行PUSCH共存NR关键技术之超级上行超级上行技术诞生背景当前5G主要采用TDD组网，即上行和下行时分复用一段频谱资源，因此实际用于上行的时频资源有限，导致用户上行体验不佳。超级上行的定义将上行数据分时在SUL频谱和NR TDD频谱上发送，极大地增加了用户的上行可用时频资源。超级上行的原理在NR TDD频谱的上行时隙，使用NR TDD频谱进行上行数据发送；在NR TDD下行时隙，使用空闲的SUL频谱补充进行上行数据发送，从而实现上行数据可以在全时隙发送。超级上行与上下行解耦的配合超级上行可以和上下行解耦配合使用。当超级上行功能和上下行解耦功能同时打开时，UE在近点区域使用超级上行功能，在远点区域使用上下行解耦功能。超级上行与载波聚合的配合NR TDD载波支持同时打开载波聚合（CA）的部分功能和超级上行功能。包括：频段内连续CA（Carrier Aggregation）支持NR TDD载波的频段内连续CA和超级上行同时打开。FR内频段间CA支持NR TDD载波打开超级上行时，同时和NR FDD载波进行下行载波聚合。要求终端同时支持超级上行和载波聚合的能力。NR关键技术之协作多点发射/接收当小区边缘用户信号质量差，信噪比低时，用户吞吐率会受限。NR可以采用协作多点发射/接收（Coordinated Multipoint transmission/reception，CoMP）技术来改善边缘用户的吞吐率。CoMP是指gNodeB使用服务小区和同频邻区的天线对小区边缘用户的业务信道数据进行联合处理，从而提升小区边缘用户的吞吐率。协作多点接收协作多点发射覆盖距离近（小于1Km），通过PC5接口实现D2D通信覆盖距离远（大于1Km），通过蜂窝网络通信NR关键技术之D2DD2D指的是两个终端之间直接通信的技术。典型的D2D应用有蓝牙、对讲机等。D2D的理想目标是在终端之间直接建立通路，不依赖蜂窝网络，完成用户面数据直接传输。D2D最远覆盖距离可达1千米以上，由于数据传输不需经过蜂窝网络，大大降低了端到端时延，主要可用于V2X场景。本章介绍了：移动通信网络的发展历程3GPP主流版本演进5G无线网络设备组网架构5G的频谱规范5G无线网络空中接口协议栈和信道5G无线网络关键技术 |
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