前言

PREFACE

工业和信息化部在2018年12月向中国电信、中国移动、中国联通发放了5G试验网频率许可，在2019年6月6日向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放了5G商用牌照，我国正式进入了5G商用元年。目前，我国已建成全球规模最大、技术最先进的5G网络。根据工业和信息化部发布的数据，截至2023年年底，我国累计建成开通5G基站337.7万个，5G移动电话用户达8.05亿户，5G行业虚拟专网超2.9万个，5G标准必要专利声明数量全球占比达42%。5G应用已广泛融入97个国民经济大类中的71个。5G应用在工业、矿业、电力、港口、医疗等行业深入推广。随着用户对移动通信服务需求的不断增长和通信技术的不断发展，5G网络的应用场景不断扩大，泛在覆盖、万物互联已经逐渐成为5G演进（5G-Advanced）网络乃至未来6G网络所需具备的基本能力。

3GPP Rel-15作为第一个版本的5G标准，满足部分5G需求，在2019年冻结， Rel-16完成第二版本5G标准，满足国际电信联盟（International Telecommunications Union,ITU）所有国际移动通信系统-2020（International Mobile Telecommunications 2020,IMT-2020）（5G）需求，在2020年7月3日冻结；2022年6月9日，Rel-17版本冻结。Rel-16/Rel-17版本引入了一些新的特征，例如，新空口车联万物（New RadioVehicle to Everything,NR-V2X）技术、5G非地面网络（Non-Terrestrial Network, NTN）技术、5G定位技术、5G专网、5G降低能力（Reduced Capability,RedCap）（RedCap也称为轻量化5G）技术等，本书以3GPP Rel-17协议为主，结合作者多年对物理层的深入理解，详细地阐述了NR-V2X技术、5G NTN技术、5G定位技术、5G专网、5G RedCap技术，以便读者快速掌握Rel-16/Rel-17的新特征，为5G的规划、设计、优化、应用和研发提供理论支撑。

本书第1章是移动通信系统发展历程，主要介绍2G、3G、4G、5G的发展历程。第2章是NR Rel-15物理层简介，介绍了下一代无线接入网（Next Generation-Radio Access Network,NG-RAN）架构、NR物理层设计要点、NR帧结构。第3章是NRV2X技术，主要说明了蜂窝车联网（Cellular Vehicle-to-Everything,C-V2X）技术标准演进、特点及应用，NR-V2X直连通信简介、频谱和信道安排、物理层、物理层设计、资源分配过程，NR-V2X的容量和覆盖能力，直连通信的安全机制。第4章是5G NTN技术，重点阐述了NTN简介，NTN系统架构和部署场景，NTN对NR规范的潜在影响， NTN时频同步和定时关系增强，NTN移动性管理，面向Rel-18和6G的NTN技术演进。第5章是5G定位技术，主要介绍了无线定位技术分类，5G蜂窝网定位需求和原理，5G网络辅助的全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）定位，5G下行到达时间差（Down Link-Time Difference of Arrival,DL-TDoA）定位和上行到达时间差（Up Link-Time Difference of Arrival,UL-TDoA）定位。第6章是5G专网，重点描述了5G专网发展情况、关键技术和5G专网部署模式。第7章是5G RedCap技术，重点描述了5G RedCap简介，RedCap关键技术，RedCap用户设备（User Equipment, UE）的定义、接入和部分带宽（Band Width Part,BWP）选择。

本书在提供Rel-16/Rel-17新特征的同时，更重要的是，本书提供了学习3GPP协议的方法。读者可以单独阅读本书，也可以和3GPP协议同时阅读，读者在掌握了本书提供的学习方法后，如果3GPP协议有更新，则能快速学习和掌握3GPP后续版本引入的新功能和新特征。

在本书编写过程中，得到了华信咨询设计研究院有限公司朱东照、万俊青、于江涛、李虓江、彭宇、张守国等同事大力支持，在此表示感谢。

衷心感谢北京通信传媒有限责任公司对本书编辑出版工作的大力支持！

由于作者水平有限，加上5G NR技术标准与设备也在不断研发和完善中，书中难免存在疏漏和错误之处，敬请各位读者和专家批评指正。

张建国

2024年1月于杭州