详情
5G无线网络技术与规划设计 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。
华信咨询设计研究院专家团队
无线网络技术与规划设计
人民邮电出版社
北京
图书在版编目（CIP）数据
5G无线网络技术与规划设计/汪丁鼎等编著.--北京：人民邮电出版社，2019.8
ISBN 978-7-115-51551-3
Ⅰ.①5… Ⅱ.①汪… Ⅲ.①无线电通信—通信网 Ⅳ.①TN92
中国版本图书馆CIP数据核字（2019）第121535号
◆编著 汪丁鼎 许光斌 丁巍 汪伟 徐辉
责任编辑 赵娟 王建军
责任印制 彭志环
◆人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
邮编 100164 电子邮件 315@ptpress.com.cn
网址 http://www.ptpress.com.cn
三河市中晟雅豪印务有限公司印刷
◆开本：787×1092 1/16 拉页：8
印张：27 2019年8月第1版
字数：635千字 2019年8月河北第1次印刷
定价：168.00元
读者服务热线：(010)81055493 印装质量热线：(010)81055316
反盗版热线：(010)81055315
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。
丛书策划
余征然 朱东照 汪丁鼎 肖清华 彭 宇
丛书编委
（按姓氏笔画排序）
丁 巍 许光斌 汪丁鼎 张子扬 汪 伟
吴成林 张建国 肖清华 李燕春 杨东来
单 刚 周 悦 赵迎升 徐伟杰 徐 辉
黄小光 陶伟宜 景建新
PREFACE
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。
FOREWORD
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
Chapter 1
导读
5G无线网络技术主要集中在物理层，包括物理层协议及相关技术。本章阐述了5G发展的演进情况及系统架构，重点介绍了5G帧结构以及上下行物理信道和信号，然后简要介绍了5G无线网络的MAC、RLC、PDCP、RRC等协议。5G关键技术众多，皆为满足5G业务特性需求而来。Massive MIMO天线技术是通过大幅增加收发端的天线数，以增加系统内可利用的自由度，从而形成高的速率和增益。NOMA是一种功分多址方案，将不同信道增益的多个用户在功率域上叠加而获得复用增益。高频毫米波通信技术是充分利用高频波长短、设备集成度高及频谱资源支持极高速短距离的通信技术。超密集组网技术主要解决密集组网的干扰控制和切换问题，提升单位面积速率。网络切片技术是将物理网络进行层化逻辑切分，以更好地满足不同业务的特性需求。时频全双工技术本质是上下行同时、同频并解决收发自干扰，以提升系统容量的技术。MEC技术是将内容与计算能力下沉，提供智能化的流量调度。这些关键技术解决了5G中相应的技术问题，但是也带来了不少挑战，在应用中需要认真分析。
从1G到4G的发展路线可以看出，移动通信系统的每次演进、更新换代都是为了解决当时最主要也是最迫切的通信需求。目前，随着智能手机的大规模普及，越来越多新的业务不停地出现，各个维度的业务需求也在不断提高。此外，移动互联网正在向“万物互联”的移动物联网发展。除了手机之外，数以亿计的智能终端将接入网络，相互连接、相互交互信息，使业务和应用更加多样化和多元化。以人为中心的通信与以机器为中心的通信将相互共存，相互融合，这将对移动通信系统带来前所未有的挑战。根据移动通信的发展，第五代移动通信系统（5th Generation Mobile Communication System，5G），将在2020年左右商用，5G己经成为当前最为热门的研究方向和研究领域，全球各国政府、标准组织、相关企业院校纷纷开始了针对5G的研究工作。5G将以用户为中心、构建全方位的信息生态系统，通过无缝融合的方式，实现人与万物的智能互联，最终实现“信息随心至，万物触手及”的总体愿景。
根据IMT-2020推进组《5G需求与愿景白皮书》的要求，5G需要支持0.1～1Gbit/s的用户体验速率，每平方千米100万的连接数密度，毫秒级的端到端时延，每平方千米数十Tbit/s的流量密度，每小时500千米以上的移动性和数十Gbit/s的峰值速率。同时，5G还需要大幅提高网络部署和运营的效率，与4G相比，频谱效率提升5～15倍，能量效率和成本效率提升百倍以上。为了达到这些性能指标和要求，研究学者们对5G的核心技术进行了深入的研究。从增加覆盖、增加信道、增加带宽、增加信噪比等几个方面出发，相关技术包括增强覆盖技术、频谱提升技术、频谱扩展技术、能效提升技术，以及多址技术、用户调度、资源分配、用户/网络协作等。随着研究的深入，研究学者们认为，5G的核心技术既包含新的无线接入技术，也包含一些传统无线技术的增强技术。
在世界范围内，各个国家各个地区都有组织地对5G开展积极的研究工作。例如，欧盟的METIS[Mobile and Wireless Communications Enables for Twenty-Twenty（2020）Information Society]、中国的IMT2020（5G）推进组、韩国的SG Forum论坛、由运营商主导的NGMN（Next Generation Mobile Networks）等。当前，制定全球统一的5G标准已经成为业界共同的呼声。国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）已经启动了面向5G标准的研究工作，并且明确了IMT2020（5G）的工作计划：2015年年中完成IMT2020国际标准前期研究（包括愿景、技术趋势和频谱）；2016年开展5G技术性能需求和评估方法研究；2017年年底2018年年初开始5G候选技术方案的征集；在2020年年底之前完成5G标准方案的评估和制定，开始进入全面商用。
5G移动宽带系统将成为面向2020年以后人类信息社会需求的无线移动通信系统。5G不再仅仅是更高速率、更大带宽、更强能力的空中接口技术，而是面向业务应用和用户体验的智能网络。它是一个多业务、多技术融合的网络，通过技术的演进和创新，满足未来包含广泛数据连接的各种业务的快速发展需要，提升用户体验。
3GPP的5G Release 15版本已经标准化，在2018年3月完成非独立版本的5G标准。最初的5G国家安全部署可能会在2019年年底或2020年年初进行。3GPP在2018年9月完成全部发布Release 15版本，并在2020年部署。Release 16版，即5G的第二阶段，将在2019年年底完成，并将在2021年发布Release 16部署。在2020年，3GPP将在Release 17版开始工作，图1-1所示的是5G开发和部署进度，图中显示了5G开发和部署的当前进度，其中5G系统架构见附录（一）。
5G物理层是在基于资源块的带宽不可知的方式下定义的，允许它适应不同的频谱分配，并且使它非常灵活。
每个资源块包含12个特定间隔的子载波。NR的基本时间单位为Tc，
，其中，
，
，常量
，
，Ts为基本时间单位，
，
。5G支持多个OFDM的参数集，见表1-1，子载波带宽指数和循环前缀宽度是由高层参数DL-BWP-mu、DL-BWP-cp、UL-BWP-mu和UL-BWP-cp给出的，用于上下行链路。
与TD-LTE相似即一个5G帧长度为10ms，包含两个长度为5ms的半帧，分别为半帧0和半帧1，每个半帧由5个长度为1ms的子帧组成，半帧0由子帧0～4组成，半帧1由子帧5～9组成，5G帧结构如图1-2所示。每个子帧的OFDM符号数
。时隙长度
。
在上下行链路一个载波上分别有一组帧集合，上行链路帧发送要比对应下行链路发送帧提前
根据
取决于频段，上下行延时关系如图1-3所示。
5G的一个时隙包含14个OFDM符号，时隙的持续时长取决于波形，如15kHz子载波每时隙持续时长为1ms，一个无线帧为10个时隙，30kHz子载波每时隙持续时长为0.5ms，一个无线帧为20个时隙等。
：对应不同 子载波带宽指数µ每帧对应时隙数。
：每时隙对应符号数。
：对应不同子载波带宽指数
每个子帧对应时隙数。
根据子载波带宽指数
一个子帧时隙数
，一帧时隙数
。每个时隙有
个连续的OFDM符号，具体
值根据CP类型见表1-2和表1-3。同一子帧中的开始时隙
与开始的OFDM符号
对齐。目前有几种帧结构时隙配置，具体见附录（二）。
1个时隙中的OFDM符号可以分为“下行”（用“D”表示）、“灵活”（用“X”表示）或“上行”（用“U”表示），如附录（三）所示。一个下行帧中的一个时隙只能是下行D或者灵活X。
5G频域普通资源块号
和资源单元（k，l）对应子载波带宽指数μ关系如下：
参照子载波中心A点，当
，对应于子载波中心A点。物理资源块（Physi cal resource blocks，PRB）序号从0至
，其中，i为子带号，
与
的关系如下：
参照普通资源块
的子带。虚拟资源块子带序号从0至
，其中，i为子带号。资源块
，为在频域中连续的12个子载波。子帧时隙结构资源如图1-4所示。
5G中的物理层位于无线接口协议的最底层，提供物理介质中的比特（BIT）流传输所需的所有功能。物理信道可分为上行物理信道和下行物理信道。
5G定义的上行物理信道主要包括物理上行共享信道（The Physi cal Uplink Shared Channel，PUSCH）、物理上行控制信道（The Physi cal Uplink Control Channel，PUCCH）和物理随机接入信道（The Physi cal Random Access Channel，PRACH）三种。上行物理信道如图1-5所示，采取QPSK、16 QAM、64 QAM和256 QAM调制方式。
（1）物理上行共享信道（PUSCH）：PUSCH用于承载上行用户信息和高层信令。
（2）物理上行控制信道（PUCCH）：PUCCH用于承载上行控制信息。
（3）物理随机接入信道（PRACH）：PRACH用于承载随机接入前导序列的发送，基站通过对序列的检测以及后续信令交流，建立起上行同步。
上行信道映射如图1-6所示。
5G的物理上行控制信道PUCCH用于承载上行控制信息，包括ACK/NACK、信道质量指示（Channel Quality Index，CQI）、大规模多入多出（Massive M ultiple Input Multiple Output，Massive MIMO）回馈信息以及调度请求（SR，RI）信息等。PUCCH是在没有数据需要发送的情况下发送的，不同带宽和网络负荷、用户数以及复用系数的情况下，需要配置的PUCCH数目有所区别。
物理上行链路控制信道支持多种格式，见表1-4，其中，跳频是为PUCCH格式1、格式3或格式4配置的，第一次跳频的符号数量是由
给定，其中，
表示PUCCH传输的OFDM符号长度。
5G的物理上行共享信道PUSCH用于承载上行业务数据。上行资源只能选择连续的PRB，并且PRB个数满足2、3、5的倍数。在RE映射时，PUSCH映射到子帧中的数据区域上。PUSCH支持的调制方式见表1-5，其中，传 输预编码相对于非传输预编码多了
BPSK调制。
为了保证上行单载波特性，当数据和控制信令同时传输时，控制信令和数据在DFT之前需要进行复用。
传输预编码根据下式：
由式（1-3）可得到一个复值符号块
。变量
，其中，
代表PUSCH的RB的带宽。在预编码中的DFT变换时，将时域的每个采样点扩展到整个带宽，其中，DFT点数需满足：
其中，α2，α3，α5是一组非负整数。物理上行共享信道PUSCH用于承载上行业务数据。上行资源只能选择连续的PRB，并且PRB个数满足2、3、5的倍数。在RE映射时，PUSCH映射到子帧中的数据区域上。
5G在每个PRACH定义了64个前导，以递增的顺序从逻辑根序列的循环移位
，然后在逻辑根序列索引的递增顺序中，从高层参数PRACH Root Sequence Index中获得的索引开始。序列编号
从逻辑根序列索引中获得的。循环移位
由下式给定：
由附录（四）附表2到附表4给出，更高层的参数限制setcon☀ g决定受限集的类型（不受限制的、受限制的Type A类型、受限制的Type B类型）和附录（四）附表5和附表6表示支持不同前导格式的受限制集的类型。
变量du由下式得到
q是最小的非负整数，满足
，对循环移位的限制集的参数取决于du，对于所有其他du值，在受限集中没有循环移位。
前导序列应根据下式映射到物理资源：
是一个振幅因子，符合指定的传输功率，
是天线端口。基带信号生成根据的是附录（四）附表5或附表6的参数，
的取值按照附录（四）附表7给出的参数进行。
随机接入前导只能由更高层参数的PRAC H Con☀ guration Index提供的时间资源中传输，并且依赖于FR1或FR2，FR1或FR2频率范围见表1-6。
随机接入前导只能在参数Prach-FDM给出的频率资源中传输。PRACH频率资源
，M等于更高层的参数Prach-FDM，在激活的上行链路初始接入BWP中从最低的频率开始，按递增顺序编号。为了时隙编号，假定下列子载波间隔：PRACH 15kHz前导格式0～3；PRACH
前导格式 A1、A2、A3、B1、B2、B3、B4、C0、C2，其中，是PRACH子载波间隔配置。
UE可以配置一个或多个探测参考信号（SRS）资源集，这些资源集由更高的层参数SRS-Resource Set配置。对于每个SRS资源集，UE可以配置K≥1SRS资源（更高的层参数SRS-Resource）。SRS资源集的适用性是通过在SRS-Resource Set中使用更高层次的参数来配置的。当较高层参数使用设置为“波束管理”时，在给定的时刻，多个SRS集中的每个SRS资源只能传输一个SRS资源。不同SRS资源集中的SRS资源可以同时传输。SRSResource Id确定SRS资源配置标识。由更高的层参数nrof SRS-Ports定义的SRS端口数量。高层参数resource Type表示SRS资源配置的时域行为，可以是周期性的、半持久性的、非周期性的SRS传输。对于周期性或半持久性SRS资源，时隙周期性和时隙偏移量由更高层的参数所定义。UE不期望在具有不同时隙周期的相同SRS资源集中配置SRS资源。对于配置更高层参数Resource Type为“非周期”的SRS-Resource Set，时隙偏移量由更高层参数slot Offset定义。在SRS资源中OFDM符号的个数，在时隙中SRS资源的起始OFDM符号，重复系数R，由更高的层参数ResourceMapp ing定义。定义频域位置和可配置位移将SRS分配对齐到4个PRB网格，这是由更高层的参数freq Domain Position和freq Domain Shift分别定义的。
对于RS（可以是SSB/PBCH/CSI-RS等）与目标SRS之间的空间关系配置由更高层参数SRS SPATIAL Relation Info指示。
UE可以通过高层的参数Resource MApping中的
进行配置，其中，SRS Resource占用时隙最后6个符号中的相邻符号，其中，SRS Resource的所有天线端口映射到资源的每个符号。当PUSCH和SRS在同一个时隙中传输时，UE只能在PUSCH和相应的DMRS传输后配置SRS传输。对于PUCCH格式0和2，当半固定和周期性SRS配置在同一符号中，且PUCCH只携带CSI报告或L1-RSRP报告时，UE不能传输SRS。当半固定或周期性SRS配置或非周期触发SRS传播相同的符号且PUCCH携带HARQ-ACK或SR时，UE不能传输SRS。若与 PUCCH重叠，SRS则被丢包，不能被传输。当触发非周期SRS，使其与仅携带半固定（或周期性）CSI报告或半固定（或周期性）L1-RSRP报告的PUCCH符号重叠时，PUCCH不能传输。
当传输的PUSCH不被C-RNTI、CS-RNTI或MCS-RNTI加扰的CRC PDCCH格式0_1调度，UE应当使用DMRS端口0上配置Type1的单一符号前载DMRS，符号中其余不用于DMRS的RE则不用于任何PUSCH传输，除了配置持续时间小于2个OFDM符号且转换预编码禁用的PUSCH外，其他的DMRS可以根据指定的调度类型和PUSCH持续时长（见表1-7）进行传输。
特定UE参考信号生成的定义可以通过高层配置的加扰等式
获得，对于两个PUSCH映射A型和B型都相同。如果UE传输PUSCH在DMRS-Uplink Con☀ g中配置了高层参数phase Tracking RS，那么，UE对传输的PUSCH的DMRS口配置类型1和类型2，在4～7或6～11的任何DMRS端口都被用于UE调度及发送PT-RS。PUSCH中DMRS的EPRE比例
（dB）根据DMRS CDM由表1-8给定，DMRS的比例因子
。
如果UE没有在DMRS-Uplink Con☀ g中配置高层参数phase Tracking RS，UE就不传输PT-RS。只有当RNTI等于MCS-C-RNTI、C-RNTI、CS-RNTI、SP-CSI-RNTI时，PTRS才可能存在。当转换预编码不启用时，如果UE在DMRS-Uplink Con☀ g中配置了高层参数phase Tracking RS，PTRS-Uplink Con☀ g中高层参数time Density和frequency Density指示
的阈值，i=1，2，3和NRB，i，i=0，1，分别见表1-9和表1-10。如果配置了PTRS-Uplink Con☀ g中高层参数time Density和frequency Density，UE存在PT-RS天线端口和模式是相应带宽部分中相应调度MCS和调度带宽的函数。如果没有配置高层参数time Density，UE假设LPT-RS=1。若未配置高层参数frequency Density，则UE的KPT-RS=2。如果在PTRS-Uplink Con☀ g中没有配置高层参数time Density和frequency Density，则UE的LPT-RS=1，KPT-RS=2。
高层参数PTRS-Uplink Con☀ g提供参数ptrs-MCSi（i=1，2，3），当使用MCS附录（五）附表8时的值区间为0～28，当使用MCS附录（五）附表9时的值区间为0～27。ptrs-MCS4不是由高层显式配置的，而是假设使用MCS附录（五）附表8时为28，使用MCS附录（五）附表7时为27。上层参数PTRS-Uplink Con☀ g提供NRB，i（i=0，1）的参数，取值范围为1～276。
如果高层参数PTRS-Uplink Con☀ g指示时间密度阈值ptrs-MCSi=ptrs-MCSi+1，则禁用表1-9中出现这两个阈值的相关行的时间密度LPTRS。如果PTRS-Uplink Con☀ g中高层参数frequency Density表示频率密度阈值NRB，i=NRB，i+1，则禁用表1-10中出现这两个阈值的相关行的频率密度KPTRS。如果表1-9和表1-10所示的PTRS时间密度（LPTRS）和PTRS频率密度（KPTRS）中有一个或两个参数指示配置为“PTRS不存在”，则UE假定PTRS不存在。如果UE在DMRS-Uplink Con☀g中配置了高 层参数phase Tracking RS，且配置的PTRS端口数量为1，则通过UL DCI将UE指定为与PTRS相关联的DMRS端口。当一个UE调度传输PUSCH时，分配映射Type A的持续时间为两个符号且LPTRS设置为2或4时，UE不传输PTRS；若分配映射Type A的持续时间为4个符号且LPTRS设置为4时，UE也不传输PTRS。配置的PTRS端口的最大数量是由PTRS-Uplink Con☀g中的更高层参数max Nrof Ports给定。UE的UL PT-RS端口数量不超过它所报告的需求。如果UE报告了支持全相关UL的传输能力，则UE在配置UL PTRS时，将UL PT-RS端口的数量配置为一个。在启用转换预编码时，如果UE在PTRS-Uplink Con☀g中配置了高层参数dftS-OFDM，UE应配置高层参数Sample Density，UE应假设PTRS天线端口的存在和PTRS组是对应调度带宽的函数，见表1-11。当调度RB数小于NRB0（NRB0＞1）或RNTI等于TC-RNTI时，UE不存在PTRS。
如果高层参数Sample Density指示样本密度阈值NRB，i=NRB，i+1，则禁用附录（五）附表9中出现这两个阈值的相关行。启用预编码转换时，UE高层参数RTRS-Uplink Con☀ g中的dft S-OFDM PTRS系数β＇值及调度调制阶数，见表1-12。
5G定义的下行物理信道主要有如下三种类型，如图1-7所示。
1.物理下行共享信道（The Physi cal Downlink Shared Channel，PDSCH）
用于承载下行用户信息和高层信令，采用QPSK、16 QAM、64 QAM、256 QAM调制。
2.物理广播信道（The Physi cal Broadcast Channel，PBCH）
用于承载主系统信息块信息，传输用户初始接入的参数，采用QPSK调制。
3.物理下行控制信道（The Physi cal Downlink Control Channel，PDCCH）
用于承载下行控制的信息，如上行调度指令、下行数据传输（公共控制信息）等，采用QPSK调制。
下行信道映射如图1-8所示。
逻辑信道定义传送信息的类型，这些数据流包括所有用户的数据。传输信道是在对逻辑信道信息进行特定处理后再加上传输格式等指示信息后的数据流。物理信道则将属于不同用户、不同功用的传输信道数据流分别按照相应的规则确定其载频 、扰码、扩频码、开始/结束时间等进行相关的操作，并在最终调制为模拟射频信号发射出去。
5G中的一个物理下行链路控制信道由一个或多个控制信道元素（CCE）组成，见表1-13。
控制资源集由频域中的
个资源块组成，由更高层次的参数CORESET-freq-dom和由更高层次的参数coreset-time dur给出的时域
符号组成，只有当更高层的DL-DMRS-TypeA-pos等于3时才会支持
。
一个控制通道元素由6个资源元素组（Resource Element Groups，REG）组成，其中一个REG在一个OFDM符号中等于一个资源块。控制资源集中的REG以一种时间优先的方式编号，从第一个OFDM符号以0开始编号，该RB块是控制资源集中的最低编号的资源块。一个UE可以配置多个控制资源集。每个控制资源集只与一个CCE至REG映射相关联。控制资源集的CCE至REG映射可以是交织的或非交织的，由更高层次的参数CORESET-CCE-REG-mApping-typ e配置，并由REG包描述：REG包i被定义为
，L是RE 包长，
，
是CORESET中RE G的数量；CCE编号j由REG包交织组成
，
为交织函数。对于非交织CCE至REG映射，L=6且
；对于交织CCE至REG映射，当
时，
；当
时，
，其中，L由高层参数CORESET-REG-bundle-size配置。交织函数定义如下：
其中，
由高层参数CORESET-interleaver-size取定，CORESET中发送的PDCCH的
由PBCH或者SIB1配置，其他
由高层参数CORESET-shift-index配置。UE不期望它处理配置时导致数量C不是整数。对于交织和非交织映射，UE假定：高层参数CORESET-precoder-granularity=L，在REG包中使用相同的预编码。如果更高层次的参数CORESET-precoder-granularity等于频域中的CORESET的大小，那么所有REG在CORESET的相邻RB块集合中使用相同的预编码；对于由PBCH配置的CORESET，UE假定L=6，R=2以及在REG捆绑包中使用的相同的预编码。
UE的比特块为
，其中，
表示物理信道发送的比特数，在调制前进行
加扰，产生扰码比特块
，其中，
扰码序列，扰码序列初始化产生根据下式得到：
对于特定UE的搜索空间的
，如果配置高层参数PDCCH-DMRS-Scrambling-ID，它就等于更高层的参数PDCCH-DMRS-Scrambling-ID。其他情况下，
；如果配置了高层参数PDCCH-DMRS-Scrambling-ID，
则由C-RNTI在特定的搜索空间中给出用于的PDCCH，其他情况下，
。UE将
的比特块采用QPSK调制，从而产生一个复值调制符号块
。UE由一个
因子的复值的符号块
，并映射到被监测的PDCCH所使用的资源元素
，而不是用于相关联的从k阶数递增顺序，再l阶数递增顺序的PDCCH DMRS。其中，天线端口p的值为2000，即p=2000。
最多可以传输两个码字
。在单码字传输的情况下，q=0。对于每个码字q，
在物理信道上传输的码字q的比特数，UE块比特
，在调制之前进行加扰，得到一个加扰
块，加扰采用如下方式：
其中，
为扰码序列，其有下式初始生成：
其中，如果配置高层参数 Data-scrambling-Identity，RNTI 等于 C-RNTI，则
等于Data-scrambling-Identity，其他情况下，
，
与PDSCH传输有关。
对于每个码字q，UE都使用扰码比特
，它所支持的调制方式见表1-14，从而产生一个复值调制符号块
。
UE每个传输的码字复值调制符号根据表1-14映射到一个或多个层上。码字q的复值调制符号
映射到层上得到
，
，其中，μ为层数，
为每层的调制符号数。
根据附录（六）附表11，UE应假定每个要传输的码字的复值调制符号被映射到一个或多个层。码字的复值调制符号应该映射到层上，层的数量和每层的调制符号的数量映射到天线口的块向量
，
根据下式取定：
其中，
，
为天线口集合。
每个天线端口用于物理信道的传输，假定复值符号块
符合下行功率分配和映射序列从
到
在分配的虚拟资源块传输满足以下所有条件：
（1）位于被分配传输的虚拟资源块中；
（2）可用于PDSCH；
（3）相应的物理资源块中对应的资源元素是不用于传输相关的DMRS或用于其他UE的联合调度DMRS；
（4）不用于零功率或非零功率的CSI-RS，除非是高层的配置非零功率CSI-RSResource-Mobility参数；
（5）不用于PTRS；
（6）没有声明PDSCH不可用。
任何与SS/PBCH传输块部分或完全重叠的CRB，应视为已被占用，并假定不用于PDSCH中传输的OFDM符号。
为PDSCH分配
的映射，没有其他用途的以递增的方式分配的虚拟资源块，k＇=0是用以传输序号最小的虚拟资源块（Virtual Resource Block，VRB）的第一个子载波及相应的索引l。UE从VRB被映射到PRB，根据映射指示，如果没有指明映射方式，则应采用非交织映射。对于非交织的VRB至PRB映射，虚拟资源块n被映射到物理资源块n。
对于交织的VRB至PRB映射，映射过程是用资源块簇的形式定义的。
集第i个BWP的RB块从
开始被分成簇，如下所示：
RB簇中的RB块和簇序号以递增方式排列，其中，Li是第i个BWP簇长度，由高层参数VRB-to-PRB-interleaver提供；RB簇0由
个 RB块组成；如果
，RB簇
由
个RB块组成，其他情况下，RB簇
由Li个RB块组成。所有其他RB簇由Li个RB块组成。VRB间隔
映射到PRB根据VRB簇
映射到PRB簇
。VRB簇
PRB簇的
满足如下条件：
UE不期望配置
，同时配置一个大小为4的PRG，如果没有配置簇的大小，则UE应假设
。UE假设在一个PRB簇中使用相同的预编码。UE不应假定相同的预编码被用于不同的公共资源块CRB。
5G广播信道BCCH用于承载广播信息，采用QPSK调制，它映射到BCH以及PBCH上，传递终端接入系统所必需的系统信息。PBCH传送的系统广播信息包括：下行系统带宽、SFN子帧号、PHICH指示信息、天线配置信息等；其中，天线信息映射在CRC的掩码中。UE比特块
，其中，
是在物理广播信道PBCH中传输的比特数，在调制之前被加扰，根据
产生扰码比特块
，其中，扰码序列
每个SS/PBCH块开始就采用
初始化，当
时，v为最少2比特 SS/PBCH块索引；
或者
时，v为最少3比特 SS/PBCH块索引。
是在一个特定的频带上，在SS/PBCH周期中最大的SS/PBCH块的数量。UE比特块
扰码后采用QPSK调制，产生一组复值调制符号
。
正常CP 情形下PBCH在时频结构中的位置如图1-9所示。
在时域中，有一个 S/PBCH 块由4个OFDM符号组成，从0到3的编号的顺序是递增的，其中，PSS、SSS和PBCH与相关的DMRS被映射到表1-15所示的符号中。在频域中，一个SS/PBCH块由240个相邻的子载波组成，其中，子载波在SS/PBCH块中编号为0至239。在一个SS/PBCH块中，k和l 各自对应频域和时域索引。UE复值符号对应RE设为0，见表1-15。表1-15中，v根据
得到。子载波偏置数
从CRB块
的0子载波到SS/PBCH块的0子载波，其中，
从高层参数offset-ref-low-scs-re f-PRB获得，至少4比特的数
由高层参数ssb-subcarrier Offset给定和SS/PBCH块Type A类型的
比特数由PBCH中的有效负载
决定。在发送的SS/PBCH 块的OFDM符号中，复值符号对应的SS/PBCH块部分或完全重叠于一个CRB中的RE，在CRB中，不用于SS/PBCH传输的RE设置为零。一个SS/PBCH块，天线口p=4000用于传输PSS、SSS和PBCH；PSS、SSS和PBCH的循环前缀长度和子载波间隔相同；对于SS/PBCH块Type A，
，
，
用15 kHz的子载波间隔表示；对于SS/PBCH块Type B，
，
，
根据子载波带宽并由高层参数
用60 kHz的子载波间隔表示。相同的块索引传输的SS/PBCH块在同一中心频率位置上与多普勒分布、多普勒频移、平均增益、平均延迟、延迟扩展和空间Rx参数准联合定位。对于任何其他的SS/PBCH块传输，UE都不准联合定位。
UE序列符号
构成主同步信号，由
因子做功率分配和以递增的顺序映射到一个SS/PBCH 块中的RE
，k和l（见表1-15）代表的频率和时间索引，分别在一个SS/PBCH块。
UE序列符号
构成辅同步信号，由
因子做功率分配和以递增的顺序映射到一个SS/PBCH 块中的RE
，k和l（见表1-15）代表的频率和时间索引，分别在一个SS/PBCH块。
UE复值序列符号
由
因子乘以PBCH信道做功率分配和以递增的顺序映射到一个以
为始的RE
中，但不用于PBCH解调参考信号（DMRS），对不为PBCH DMRS保留的以递增的顺序映射到一个SS/PBCH 块中的RE
，k和l（见表1-15）代表的频率和时间索引，分别在一个SS/PBCH块。
UE复值符号序列
由PBCH DMRS的SS/PBCH 块组成，并乘以
因子做功率分配并以递增的顺序映射到一个SS/PBCH 块中的RE
，k和l（见表1-15）代表的频率和时间索引，分别在一个SS/PBCH块。
当任何dmrs-Additional Position，maxLength和dmrs-Type高层参数配置专用dmrsAdditional Position并由DCI格式1_0调度或接收到PDSCH之前，PDSCH不存在任何携带DMRS符号，除了分配2个符号时长且映射Type B的PDSCH和一个符号配置Type 1在端口1000上DMRS前载传播，并且所有剩余的正交天线端口PDSCH传输与另一个UE无关。对于映射类型Type A的PDSCH，UE的dmrs-Additional Position=“pos2”，并且根据DCI中定义的PDSCH持续时间取决于时隙中的附加两个单符号DMRS。对于映射类型Type B的分配7个符号PDSCH持续时长的正常CP或分配6个符号PDSCH持续时长的扩展CP，UE需要在第5个或第6个符号位置插入1个DMRS符号，前载DMRS符号在PDSCH分配时长的第1个或第2个符号，其他则无附加DMRS符号；对于分配持续时长为4个符号，映射类型为Type B的PDSCH，UE则不存在附加的DMRS；对于分配持续时长为2个符号，映射类型为Type B的符号的PDSCH，则UE不存在附加的DMRS，UE应承载DMRS的符号存在于PDSCH中。当接收由CRC被C-RNTI、mc-C-RNTI或CS-RNTI加扰的PDCCH调度DCI格式1_1 的PDSCH时，UE可配置更高层参数dmrs-Type，DMRS配置类型用于接收PDSCH。UE通过DMRS-Downlink Con☀g提供的高层参数max Length来配置PDSCH的最大前载DMRS符号数量。如果max Length设置为“len1”，那么可以通过DCI对UE单符号DMRS进行调度，UE可以通过高层参 数dmr–Additional Position的设置值（“pos0”“pos1”“pos2”或“pos3”）为PDSCH配置多个附加的DMRS。如果将max Length设置为“len2”，则DCI可以为UE调度单符号DMRS和双符号DMRS，并且可以通过高层参数dmrs-Additional Position设置（“pos0”或“pos1”）为PDSCH配置多个附加的DMRS。对于UE-speci☀ c参考信号可以通过高层配置在一个或两个加扰
生成，适用于PDSCH的两个映射类型Type A和Type B。
对于携带SIB1的PDSCH，UE假定DMRS序列是从PBCH中CORESET的最低PRB开始的，否则DMRS序列是从对应PDSCH的参考点A开始。一个UE可以通过DCI格式1_1的天线端口索引调度多个DMRS端口。对于DMRS配置类型Type 1，如果一个UE调度使用一个码字，并使用索引为{2，9，10，11或30}的天线端口映射；如果一个UE计划有两个码字，UE所有剩余的正交天线端口都与PDSCH传输与另一个UE无关。对于DMRS配置类型Type 2，如果一个UE调度使用一个码字，并使用索引为{2，10或23}的天线端口映射；如果一个UE调度有两个码字，UE所有剩余的正交天线端口都与PDSCH传输与另一个UE无关。如果UE接收的PDSCH配置了高层参数PTRS-Downlink Con☀ g，则UE接收到的PDSCH不同时可进行以下配置。
对于DMRS配置类型Type 1和类型Type 2在1004～1007或1006～1011的任何DMRS端口，被不同UE调度共享相同CDM组上的DMRS RE，同时PTRS传输到UE，如果UE接收的PDSCH配置了高层参数PTRS-Downlink Con☀g，则无需此操作。UE不需要像高层参数dmrs-Additional Position所给出的那样，通过设置高 层参数max Length等于“len2”和一个以上的附加DMRS符号来同时配置PDSCH的最大前载DMRS符号数量。UE不期望前端加载DMRS符号的实际数量、附加DMRS符号的数量、DMRS符号位置和DMRS配置类型的联合调度。当收到通过DCI格式1_0调度PDSCH，无数据的DMRS CDM组数是1，对应CDM组号为0时，PDSCH 分配2个符号时长；无数据的DMRS CDM组数是2，对应其他情况时，CDM组号为{ 0，1 }。UE不会收到PDSCH调度具有潜在与UE的配置CSI-RS资源重叠DMRS端口的CDM组的DCI指示。如果“QCL-TypeD”适用，UE在同一个OFDM符号接收到PDSCH和SS/PBCH块的DMRS，则UE可以DMRS和SS/PBCH块与“QCL-TypeD”准同位。此外，UE不应期望接收 资源元素RE与SS/PBCH块重叠的DMRS；在一个CC内，相同或不同的子载波间隙可以配置DMRS和SS/P BCH块，但在240kHz情况下，只支持不同的子载波间隙配置。
UE应报告其在给定载频下的首选MCS和带宽阈值。如UE收到报告中的最大调制阶数包含在其MCS表中，则根据该载频的UE能力来上报其对应数据信道子载波间隔所能首选的MCS和带宽阈值。如果UE在DMRS-Downlink Config中配置了高层参数phase Tracking RS，PTRS-Downlink Config中高层参数time Density和frequency Density指示ptrs-MCSi的阈值（i=1，2，3）和NRB，i（i=0，1），分别见表1-16和表1-17。如果有一方或者双方的附加高层配置参数time Density和frequency Density已配置，RNTI等于MCS-C-RNTI，C-RNTI或CS-RNTI，UE的PTRS天线端口的存在和模式对应的MCS调度相应的码字和相应带宽中所调度的带宽的函数，见表1-16和表1-17。如果没有配置PTRS-Downlink Config给定的高层参数time Density，UE的LPTRS=1。如果没有配置PTRS-Downlink Config给定的高层参数frequency Density，UE的KPTRS=2。否则，如果没有配置附加的高层参数time Density和frequency Density，且RNTI等于MCSC-RNTI，C-RNTI 或 CS-RNTI，则PTRS在LPTRS=1，KPTRS=2时存在；附录（五）附表8中调度的MCS小于10，附录（五）附表9的调度MCS小于5，调度RB的数量小于3，如果RNTI等于RA-RNTI、SI-RNTI或P-RNTI时，PTRS不存在。
如果UE没有在DMRS-Downlink Con☀ g中配置高层参数phase Tracking RS，则UE不存在PTRS。高层参数PTRS-Downlink Con☀g提供参数ptrs-MCSi（i=1，2，3），使用附录（五）附表8或附录（五）附表10时的MCS值范围为0～28，使用附录（五）附表9时的MCS值范围为0～27。ptrs-MCS4不是由高层配置的，而是在使用附录（五）附表8或附录（五）附表10索引28和使用附录（五）附表9索引27时配署的。PTRS-Downlink Con☀ g中高层参数frequency Density提供的参数N=0，1（i=0，1）在1～276范围内取值。如果高层参数PTRS-Downlink Con☀ g指示时间密度阈值ptrs-MCSi=ptrs-MCSi+1，则禁用表1-16中出现这两个阈值的相关行的时间密度LPTRS。如果高层参数PTRS-Downlink Con☀ g 指示频率密度阈值NRB，i=NRB，i+1，则禁用表1-17中出现这两个阈值的相关行的频率密度KPTRS。如果表1-16和表1-17所示的PTRS时间密度（LPTRS）和PTRS频率密度（KPTRS）中的任何一个或两个参数都表明“PTRS不存在”，则UE不存在PTRS。当UE接收到一个映射类型为Type B分配持续时长为2个符号的PDSCH，若LPTRS设置为2或4，则UE的PTRS没有传输。当UE接收到一个映射类型为Type B，持续时长为4个符号的PDSCH时，若LPT-RS设置为4，则UE的PTRS没有传输。PTRS端口与相关联的DL DMRS端口关于{“QCL-TypeA”和“QCL-TypeD”}准共定位。如果使用一个码字调度UE，则PTRS天线端口与分配给PDSCH的DMRS天线端口中索引最低的DMRS天线端口相关联。如果一个UE调度使用两个码字，则PTRS天线端口与具有较高MCS索引的码字指定的DMRS天线端口中索引最低的DMRS天线端口相关联。如果两个码字的MCS指标相同，PTRS天线端口与码字0指定的最低索引DMRS天线端口相关联。
对于CSI-RSRP、CSI-RSRQ和CSI-SINR的测量，UE可以假设CSI-RS资源配置端口的下行EPRE在配置的下行带宽上是恒定的，在所有配置的OFDM符号上也是恒定的。下行链路SS/PBCH SSS EPRE可由上层提供的参数SS-PBCH-BlockPower给出的SS/PBCH下行链路传输功率给定。下行链路SSS传输功率定义为承载SSS的所有资源单元的功率贡献的线性平均值。下行链路的CSI-RS EPRE可以由参数SS-PBCH-Block Power给出的SS/PBCH块下行链路传输功率和由高层提供的参数Power Control Off set SS给出CSI-RS功率偏移。下行参考信号RS传输功率定义为承载CSI-RS的资源单元功率贡献的线性平均值。
CSI-RS可用于时间/频率跟踪、CSI计算、L1-RSRP计算，如果UE在相同的OFDM符号配置了CSI-RS资源和与CORESET关联搜索空间集，若采用“QCL-TypeD”，UE 处理发送的CSI-RS和PDCCH DMRS在所有相关的搜索空间集CORESET与“Q CL-TypeD”准联合定位。此外，UE的搜索空间集所占用和核心集CORESET重叠的CSI-RS，不应在PRB中配置。在OFDM符号中重叠的PRB中的Sys tem Information Block Type1传输发送，UE预计不会接收到CSI-RS和System Information Block Type1消息。RRC连接模式下的UE接收配置高层参数trs-Info的NZP-CSI-RS-Resource Set的高层UE特定配置。对于高层参数trs-Info配置的NZP-CSI-RS-Resource Set，UE应假设在NZP-CSI-RS-Resource Set中配置的NZP CSI-RS资源具有相同端口索引的天线端口。
对于频率范围1，UE可以配置一个或多个NZP CSI-RS集，其中，NZP-CSI-RSResource Set由位于两个连续的时隙中且每个时隙中有两个周期性NZP CSI-RS资源的四个周期性的NZP CSI-RS资源组成。对于频率范围2，UE可以配置一个或多个NZP CSI-RS集，其中一个NZP-CSI-RS-Resource Set由在一个时隙两个周期性CSI-RS资源组成或由位于两个连续的时隙中且每个时隙中有两个周期性NZP CSI-RS资源的四个周期性的NZP CSI-RS资源组成。配置有高层参数trs-Info的NZP-CSI-RS-Resource Set的UE可以将CSI-RS资源配置为：NZP-CSI-RS-Resource Set中的CSI-RS资源配置具有相同的周期性、带宽和子载波位置。在一组中使用周期性的CSI-RS资源，在另一组中使用非周期性的CSI-RS资源，非周期性的CSI-RS和周期性的CSI-RS资源具有相同的带宽（具有相同的RB位置），而非周期性的CSI-RS是“QCL-TypeA”和“QCL-TypeD”，在适用的情况下，优先使用周期性的CSI-RS资源。
对于频率范围2，UE不携带触发DCI的PDCCH的最后一个符号与小于UE报告的阈值ThresholdSched-Offset的非周期CSI-RS资源的第一个符号之间的调度偏移量。UE要求周期性和非周期性的CSI-RS资源集配置相同数量的CSI-RS资源。如果相关的周期性CSIRS资源集配置位于两个连续的时隙中且每个时隙中有两个周期性CSI-RS资源组成。UE不配置两个参数：trs-Info配置下的NZP-CSI-RS-Resource Set；高层参数time Restriction for Channel Measurements配置下的CSI-Report Con☀ g。对于配置了trs-Info的非周期NZP CSIRS资源集，UE不配置高层次参数report Quantity的CSI-Report Con☀ g，而不是将report Quantity设置为“none”。
UE不为使用trs-Info配置的周期性NZP CSI-RS资源集配置CSI-Report Con☀ g。UE不配置同时具有trs-Info和repetition的NZP-CSI-RS-Resource Set。每个CSI-RS资源都是由更高层的参数NZP-CSI-RS-Resource配置的，其具有以下限制：由更高层的参数CSI-RS-ResourceMapping定义，一个时隙中两个周期性的CSI-RS资源的时域位置，或者两个连续时隙中四个周期性的CSI-RS资源（在两个连续时隙中是相同的）的时域位置，由以下其中一个给出。
对于频率范围1和2时，
，
，或者
。
对于频率 范围2时，
，
，
，
，
，
或者
。
单一端口的密度为
的CSI-RS资源和由CSI-RS-ResourceMapping高层参数。由CSI-RS-ResourceMapping配置的高层参数freqBand给出的CSI-RS资源的带宽是52和资源块
的最小值，或者等于
资源块。当CSI-RS资源带宽大于52个资源块时，UE不需要配置
个时隙的周期性。如果UE配置一个NZP-CSI-RS-Resource Set，高层参数重复设置为“on”，CSI-RS资源在NZP-CSI-RS-Resource Set内的下行空间域采用相同的传输过滤器，NZP-CSI-RS-Resource Set CSI-RS资源在不同的OFDM符号上传输发送。若高层参数重复设置为“off”，CSI-RS资源不在NZP-CSI-RS-Resource Set内的下行空间域采用相同的传输过滤器传输发送。如果UE使用与SS/PBCH块相同的OFDM符号配置了CSIRS资源，可以假设如果适用“QCL-TypeD”，则UE的CSI-RS和SS/PBCH块用“QCL-TypeD”准联合定位。此外，UE不应配置与SS/PBCH块重叠的PRB中的CSI-RS，UE的CSI-RS和SS/PBCH块使用相同的子载波间距。如果一个UE配置了高层参数CSI-RS-ResourceMobility，而高层参数associated SSB没有配置，那么UE应该基于CSI-RS-Resource-Mobility执行测量，UE可以根据服务小区的计时来确定CSI-RS资源的计时。如果将UE配置为具有高层参数CSI-RS-Resource-Mobility和associated SSB，则UE可以根据CSI-RS资源配置的cell ID给出小区的时间来确定CSI-RS资源的时间。另外，对于给定的CSI-RS资源，如果配置了相关的SS/PBCH块，但是UE没有检测到，那么UE就不需要监视相应的CSIRS资源。如果UE配置了DRX，那么除了在基于CSI-RS-Resource-Mobility的测量期间之外，UE不需要执行CSI-RS资源的测量。如果UE配置了DRX，并且使用中的DRX循环大于80 ms，那么UE可能不希望在基于CSI-RS-Resource-Mobility的测量活动期间之外还可以使用CSI-RS资源。否则，UE可假设CSI-RS可用于基于CSI-RS-Resource-Mobility的测量。当每个频率层的所有CSI-RS资源都配置associated SSB时，其CSI-RS资源不超过96个，或当所有的CSI-RS资源在没有associated SSB的情况下配置，或者只有部分CSI-RS资源配置为associated SSB时，每个频率层的CSI-RS资源不超过64个。对于频率范围1，associated SSB为每个CSI-RS可选地资源提供；对于频率范围2，对于配置的CSI-RS资源，associated SSB可以选择提供，也可以选择不提供。对于任何CSI-RS资源配置，UE应假设参数cdm-Type为“No CDM”，且只有一个天线端口。
5G的媒质接入控制（Medium Access Control，MAC）层结构根据是否配置辅助小区组（Secondary Cell Group，SCG）和主小区组（Master Cell Group，MCG）分别对应3种结构，分别如图1-10、图1-11、图1-12所示。MAC层的各个子功能块提供以下7种功能：
（1）逻辑信道与传输信道之间的映射；
（2）来自一个或多个逻辑信道的服务数据单元（Service Data Unit，SDU）的复用与解复用，通过传输信道发送到物理层；
（3）上行调度信息上报，包括终端待发送数据量信息和上行功率余量信息；
（4）通过HARQ进行错误纠正；
（5）同一个终端不同逻辑信道之间的优先级管理；
（6）通过动态调度进行的终端之间的优先级管理；
（7）传输格式选择，通过物理层上报的测量信息、用户能力等，选择相应的传输格式，如调制式和编码速率等，从而达到最有效的资源利用。
使用SCG配置UE时，将两个MAC实体配置为UE:一个用于MCG；另一个用于SCG。UE中不同MAC实体的函数独立运行，除非另有说明，否则每个MAC实体中使用的计时器和参数都是独立配置的。除特别说明外，每个MAC实体所考虑的服务小区、C-RNTI、无线承载、逻辑通道、上下层实体、LCGs和HARQ实体是指映射到该MAC的实体。
如果MAC实体没有配置任何辅小区，则每个MAC实体有一个DL-SCH、一个ULSCH和一个RACH。如果MAC实体配置了一个或多个辅小区，每个MAC实体DL-SCH和UL-SCH可能随RACH成倍增加。
无线链路控制（Radio Link Control，RLC）层位于PDCP层和MAC层之间。它通过RLC信道与PDCP层通信，通过逻辑信道与MAC层通信。RLC层重排PDCP PDU的格式使其能适应MAC层指定的大小，即RLC发射机分块/串联PDCP PDU，RLC接收机重组RLC PDU来重构PDCP PDU。
RLC层的结构如图1-13所示。
RLC层的功能通过RLC实体来实现，RLC实体由三种数据传输模式的其中一种来配置：透明模式（Transparent Mode，TM）、非确认模式（Unacknowledged Mode，UM）和确认模式（Acknowledged Mode，AM）。三种模式的具体描述如下。
1.透明模式TM
发送实体在高层数据上不添加任何额外控制协议开销，仅仅根据业务类型决定是否进行分段操作。接收实体接收到的协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU）如果出现错误，则根据配置在错误标记后递交或者直接丢弃并向高层报告。TM RLC实体可以配置为传输TM RLC实体，也可以配置为接收TM RLC实体。传输TM RLC实体从上层接收RLC SDU，并通过下层将RLC SDU发送给它的对等接收TM RLC实体。接收TM RLC实体将RLC SDU发送到上层，并通过下层从其对等传输TM RLC实体接收RLC PDU。
2.非确认模式UM
发送实体在高层PDU上添加必要的控制协议开销，然后进行传送但并不保证能传递到对等实体，且没有使用重传协议。接收实体对所接收到的错误数据标记为错误后递交，或者直接丢弃并向高层报告。由于RLC PDU包含有顺序号，因此能够检测高层PDU的完整性。UM RLC主要用在延时敏感和容忍差错的实时应用，尤其是VoIP。UM RLC实体配置为传输UM RLC实体或接收UM RLC实体。发射UM RLC实体从上层接收RLC SDU，并通过下层将RLCPDU发送给接收UM RLC实体的对等端。接收UM RLC实体将RLC SDU发送到上层，并通过下层从其对等传输UM RLC的实 体中接收RLC PDU。
3.确认模式AM
发送侧在高层数据上添加必要的控制协议开销后进行传送，并保证传递到对等实体。因为具有ARQ能力，如果RLC接收到错误的RLC PDU，就通知发送方的RLC重传这个PDU。由于RLC PDU中包含有顺序号的信息，支持数据向高层的顺序/乱序递交。确认模式是分组数据传输的标准模式，如WWW和电子邮件下载。AM RLC实体由发送端和接收端组成。调幅RLC实体的发射端从上层接收RLC SDU，并通过下层将RLC PDU发送给它的对等调幅RLC实体。AM RLC实体的接收端将RLC SDU发送到上层，并通过下层从其对等的AM RLC实体接收RLC PDU。
RLC功能介绍如下。
（1）高层PDU传输。
（2）通过ARQ机制进行错误修正（仅适用于AM数据传输）。
（3）RLC SDU级联、分段、重组（仅适用于UM和AM数据传输）。
（4）RLC数据PDU重分段（仅适用于AM数据传输）。
（5）RLC数据PDU重排序（仅适用于UM和AM数据传输）。
（6）重复检测（仅适用于UM和AM数据传输）。
（7）RLC SDU丢弃（仅适用于UM和AM数据传输）。
（8）RLC重建。
（9）协议错误检测（仅适用于AM数据传输）。
RLC PDU可以是RLC数据信息，也可以是RLC控制信息。如果RLC实体从上层接收RLC SDU，则通过RLC与上层之间的单个RLC通道接收，从接收到的RLC SDU形成RLC数据PDU后，RLC实体通过单个逻辑通道将RLC数据PDU提交给下层。如果RLC实体从底层接收RLC数据PDU，则通过单个逻辑通道接收，从接收到的RLC数据PDU形成RLC SDU后，RLC实体通过RLC与上层之间的单个RLC通道将RLC SDU发送到上层。如果一个RLC实体从底层提交/接收RLC控制PDU，它通过提交/接收RLC数据PDU的相同逻辑通道提交/接收PDU。
分组数据汇聚协议（Packet Dat a Convergence Protocol，PDCP）层位于5G空中接口协议栈的RLC层之上，用于对用户平面和控制平面数据提供头压缩、加密、完整性保护等操作，以及对终端提供无损切换的支持。
PDCP的结构如图1-14所示。
所有的数据无线承载（Data Radio Bearer，DRB）与除信令无线承载（Signaling Radio Bear，SRB）外的其他SRB，在PDCP层都对应1个PDCP实体。每个PDCP实体根据所传输的无线承载特点与一个或两个RLC实体关联。单向无线承载的PDCP实体对应两个RLC实体，双向无线承载的PDCP实体对应一个RLC实体。一个终端可以包含多个PDCP实体，PDCP实体的数目由无线承载的数目决定。
PDCP的功能有如下10个。
（1）IP数据的头压缩与解压缩，只支持一种压缩算法，即鲁棒性头压缩（Robust Header Compression，ROHC）算法。
（2）数据传输（用户平面或控制平面）。
（3）对PDCP SN值的维护。
（4）下层重建时，对上层PDU的顺序递交。
（5）下层重建时，为映射到RLC AM的无线承载重复丢弃下层底层SDU。
（6）对用户平面数据及控制平面数据的加密及解密。
（7）控制平面数据的完整性保护及验证。
（8）RN用户平面数据的完整性保护及验证。
（9）定时丢弃。
（10）重复丢弃。
RRC是NR中高层协议的核心规范，其中包括了UE和NR之间传递的几乎所有的控制信令，以及UE在各种状态下无线资源使用情况、测量任务和执行的操作。
RRC对无线资源进行分配并发送相关信令。UE和NR之间控制信令的主要部分是RRC消息。RRC消息承载了建立、修改和释放数据链路层和物理层协议实体所需的全部参数，同时也携带了NAS（非接入层）的一些信令，如移动管理（MobileManagement，MM）、配置管理（Con☀ gurationManagement，CM）等。
在5G系统中仅设定了RRC的两种状态：空闲状态RRC_IDLE和连接状态RRC_CONNECTED。UE状态在NR/5GC、E-UTRA/EPC和E-UTRA/5GC间的移动性过程如图1-15所示。
RRC层提供的服务与功能主要有以下8种。
1.广播系统消息
（1）NAS公共信息。
（2）适用于RRC_IDLE状态UE的信息，例如，小区选择/重选参数、邻区信息。
（3）适用于RRC_CONNECTED状态UE的信息，例如，公共信道配置信息。
（4）ETWS通知和CMAS通知。
2.RRC连接控制
（1）寻呼。
（2）RRC连接的建立/修改/释放，例如，UE标识（C-RNTI）的分配/修改、SRB1和SRB2的建立/修改/释放、禁止接入类型等。
（3）初始安全激活，即AS完整性保护（SRB）和AS加密的初始配置（SRB，DRB）。
（4）对于RN、AS完整性保护（DRB）。
（5）RRC连接移动性，包括同频和异频切换、相关的安全处理、密钥/算法改变、网络节点间传输的RRC上下文信息规范。
（6）承载用户数据（DRB）的RB的建立/修改/释放。
（7）无线配置控制，包括ARQ配置、HARQ配置、DRX配置的分配/修改。
（8）QoS控制，包括上下行半持续调度配置信息、UE侧上行速率控制参数的配置和修改。
（9）无线链路失败时进行恢复。
3.RAT间移动性
4.测量配置与报告
（1）测量的建立/修改/释放，例如，同频、异频以及不同RAT的测量。
（2）建立和释放测量间隔。
（3）测量报告。
5.通用协议错误处理
6.支持自配置和自优化
7.支持网络性能优化的测量记录和报告
例如，小区搜索、随机接入、同步控制和功率控制等物理过程见附录（七）。
8.其他功能
例如，专用NAS信息和非3GPP专用信息的传输、UE无线接入性能信息的传输。
由于未来5G移动通信系统对传输速率的要求要远高于现有4G移动通信系统，这就意味着使用传统的MIMO技术达不到5G移动通信系统所要求的频谱效率和功率效率。2010年，贝尔实验室Thomas L.Marzetta发表了关于Massive MIMO（又称大规模天线阵列）技术的理论研究成果，开辟了技术的一个新的领域，在收发两端装备超大数目的天线，从而使通信系统可以在相同的时频资源块上，同时服务几十个用户。它在传统的技术基础上，利用天线数目的优势，获得更高空间的复用增益、更高的频谱效率以及系统稳健性。Massive MIMO系统框图如图1-16所示。
Massive MIMO已受到日益广泛的关注。通过增加发送端和接收端的天线数，既可以增加系统内可利用自由度的数目，又可以使信道状态矩阵呈现出统计学上的确定性，从而采用更为简单的收发算法以及价格低廉的硬件设备提升系统性能。自该技术提出以来，国内外学者在理论概述、传输方案、频谱效率、信道容量等方面展开了大量的研究。Massive MIMO无线传输技术通过在基站侧配置Massive MIMO天线阵列，能够同时满足多个用户的通信需求，具有充分挖掘空间维度无线资源的潜力，从而利用更多的空间无线资源来大幅度提升无线通信系统的频谱效率和功率效率，所以Massive MIMO无线传输技术已成为5G移动通信的关键技术。表1-18给出了Massive MIMO技术与传统MIMO技术对比。
Massive MIMO技术的基本特征是，在基站布置数十根甚至上百根收发天线，相较于传统MIMO系统中布置4根或8根天线增加了一个数量级以上，这些天线以Massive MIMO阵列的方式集中放置，分布在同一小区内的多个用户，在同一时频资源上利用基站配置Massive MIMO天线阵列所提供的空间自由度与基站同时进行通信，提升频谱资源。在多个用户之间的复用能力、各用户链路的频谱效率以及抵抗小区间干扰的能力。因此，Massive MIMO系统频谱资源的整体利用率得到大幅提升。同时，由于基站配置Massive MIMO天线阵列提供了分集增益和阵列增益，每个用户与基站间通信的功率效率也可以得到显著提升。
与传统MIMO相比，Massive MIMO系统每根发射天线功率明显降低。在基站已知信道状态信息（Channel State Information，CSI）的情况下，若基站部署Nt根天线，则用户端
的天线发送功率为单天线系统的1/Nt，基站天线发送功率也可减少为
；若基站未知信
道状态信息，则用户发送功率为单天线系统的
。由于每根天线的发射功率都是毫瓦级别，比传统MIMO系统小两个数量级，此时更容易控制发射器件工作在线性工作区，从而使系统收发信号峰值均比更小，因此基站端的硬件更容易实现。
1.优势
结合目前国内外学者对Massive MIMO的研究成果，Massive MIMO的优势特点主要包括以下4个方面。
（1）Massive MIMO能够提升系统容量及能量效率
Massive MIMO在基站侧装配了大量的天线，因此可以在基站与用户之间形成多条独立传输的数据链路，因此可以获得更大的空间复用增益。Massive MIMO 系统的空间分辨率与现有 MIMO 系统相比能够显著提高，它能深度挖掘空间维度资源，使基站覆盖范围内的多个用户可以在同一时频资源内，利用Massive MIMO 提供的空间自由度与基站同时进行通信，提升频谱资源在多个用户之间的复用能力，从而在不需要增加基站密度和带宽的条件下大幅度提高频谱效率。此外，基站侧采用分集发送，即利用多根天线向同一用户发送相同的数据，目标用户端接收到的不同数据流的信号进行相干叠加增加了期望信号的强度，其余用户端接收到的不同数据流的干扰信号可以相互抵消降低了干扰影响。
在系统传输功率一定的情况下，分配到每根天线的功率更小，而利用天线之间的相互作用可以通过波束赋形将传输数据发送到指定的用户区域，从而降低能量损耗。能耗减少体现在Massive MIMO能够将信号集中在非常狭小的波束上，从而提高接收端信号的质量，避免对其他用户终端造成干扰。换句话说，在保证同样的用户接收信号干噪比的情况下，降低了天线阵子所需的功率。Massive MIMO系统可形成更窄的波束，在更小的空间区域内集中辐射，从而使基站与用户UE之间的射频传输链路上的能量效率更高，减少基站发射功率损耗。Massive MIMO系统在多用户小区中，保证一定的服务质量（Quality of Service，QoS）情况下，具有理想CSI时，UE 的发射功率与基站天线数目成反比，而当 CSI 不理想时，UE 的发射功率与基站天线数目的平方根成反比。因此，Massive MIMO系统能大幅提高能量效率（Energy Ef☀ ciency，EE）。另外，在基站端可以使用如迫零波束赋形的线性预编码技术，但预编码技术会消耗额外的功率。除了迫零波束赋形之外，最大比合并也是一个很好的选择，相对于迫零波束赋形来说，最大比合并预编码只需将信号乘上信道响应的共轭即可，计算复杂度更小，而且能适应于分布式的场景。相比于传统天线Massive MIMO系统在容量提升10倍以上，同时在能量效率上提升100倍以上。Massive MIMO系统硬件设备成本低廉，便于推广。
Massive MIMO技术对于现有系统带来的改变不仅限于系统容量方面，在硬件及实际部署上面也有不少突破性的改进。在Massive MIMO系统中，可以将高功率器件换成数百个低功率的功放器，这些功放器的功率可在毫瓦的量级之上。使用更多的低功率天线阵子的好处还在于对天线阵子在精度和性能上的要求会更低，因为只需要关注多个天线阵子合成后的性能即可。事实上，Massive MIMO依赖多个天线阵子来保证噪声、衰落及硬件因素对系统性能的影响变得更小，这间接提高了系统的鲁棒性。天线数目的增加使系统对单根天线的精确度要求降低，从而使需求器件的造价下降。同时，当天线数目增加，单根天线上的功率远远小于传统天线，因此可以使用廉价的功率放大器代替传统的高功率放大器。由于Massive MIMO系统的能量效率得到极大的提高，器件总的消耗功率可以在现有系统的基础上降低一个量级，这意味着能量效率能提高几十倍甚至上百倍。在基站功耗越来越引起关注的当下，这无疑是非常令人鼓舞的特性。同时，消耗的发射功率较小，可以满足专家学者一直关注的绿色节能方案：一方面，信号发射功率较小，直接降低了基站功耗中最主要的部分；另一方面，功耗需求的降低使基站端可以采用其他方式来给基站供能，在一些特定场景的部署上，可以采用新型能源为基站供电，如直接利用自然能源（风能、太阳能等），无疑是非常适合的。同时，基站辐射的功率较小也可以减小基站对周边环境的电磁辐射和电磁干扰，降低公众对基站部署的忧虑，这一点也具有很大的现实意义，使用更加廉价且低功耗的元件在实际推广中也有较大的优势。
（2）Massive MIMO能够降低空中接口的时延
无线通信系统的性能通常受限于无线传播环境中的信道衰落，无线信道的衰落特性使接收端接收到的信号功率有时会很微弱，发生这种现象的原因是当信号从基站端经过多个不同的路径抵达用户终端时，不同路径的信号有可能会发生抵消现象。无线信道的衰落特性使建立一个低处理时延的通信链路变得很困难，如果一个用户终端刚好处于信道衰落的区间，用户的数据可能迟迟无法发送或接收，用户可能需要消耗更多的资源和使用更多的时间来传递用户信息，这造成了极差的用户体验。Massive MIMO可以依赖多个天线来抵消衰落对系统的影响，因为当基站天线数目较大时，信道衰落将在多个天线的叠加下趋于稳定，从而实现一个低时延的通信链路。
（3）Massive MIMO简化了多址接入的过程
由于Massive MIMO的天线数目较多，信号在频域上的波动相比传统MIMO不明显，每个载波收到的信道增益将变得趋于一致，这使传统中的频域调度不再成为必要，调度的增益将主要来自多用户增益，而不是频域选择性增益。在系统设计上，每个用户终端都可以占据所有的带宽来传输信号，这就极大地简化了物理层的控制信令设计，从而使多址接入的控制更加简单便捷。
（4）提高系统鲁棒性
采用Massive MIMO天线阵列，通常可以利用多根天线为同一用户进行服务，因此可以利用多径效应，在接收端利用信号合并对噪声、干扰、硬件噪声等进行合并抵消，从而消除传输过程中各种不确定性的影响，也可以避免人为干扰，整体上提升了信息传输的可靠性和有效性。同时，传统系统对于射频链路的线性特征及放大器精度的要求极高，往往系统某一部分的故障将导致系统整体崩溃。而Massive MIMO天线单元众多，部分天线单元出现故障不影响整体性能，增强了系统的鲁棒性。由于天线数目远大于 UE 数目，系统具有很高的空间自由度，信道矩阵形成一个很大的零空间，很多干扰均可置于零空间内，使系统具有很强的抗干扰能力。当基站天线数目趋于无穷时，加性高斯白噪声和瑞利衰落等负面影响都可以忽略不计。此外，更多的基站天线数目提供了更多的选择性和灵活性，系统具有更高的应对突发问题的能力。在民用无线通信领域，信号干扰器正逐渐成为一个严重的公共安全问题，这些信号干扰器造价便宜，某些时候会对正常的通信系统造成严重的干扰。由于频谱资源的稀缺，通过扩展信号的频率来处理这类问题不太可行，要想提高系统的鲁棒性，Massive MIMO是一个可行的办法，其原因在于Massive MIMO有足够的天线自由度能够用来抵消干扰信号。如果Massive MIMO利用上行导频来估计信道信息的话，对导频信号本身的干扰将会是一个重大的问题，此时可使用一些联合信道估计算法及优异的编解码策略处理这种问题。
2.挑战
综上所述，Massive MIMO的优势都是显而易见的，Massive MIMO具有众多非常突出的特性，尤其是在提高系统容量、降低功耗及提高系统可靠性方面。然而，以上这些优点不能兼而有之，Massive MIMO也存在一些比较突出的问题，如对信道信息有效的测量及估计依赖较多等。具体来说，Massive MIMO面临的挑战可以分为以下3个方面。
（1）信道的互易性问题
Massive MIMO通信系统对于信道互易性的依赖很强。信道互易性指的是基站和用户终端之间信道的测量结果符合可逆的原则。一般而言，这种设定在于基站那端具有优良的数据处理能力，而终端则一般不具备这种能力。在基站侧进行信道估计的时候，基站和用户会提前约定发射的符号，这便是导频符号，基站端通过导频符号采用一定准则估计出信道状态信息。上下行信道的互易性粗看起来似乎是一个合乎情理的设定，然而，在基站侧和用户端，天线阵子的工作情况不同会导致上行性链路不能完全保证一致。在某些情况下，信道的互易性可能会遭到很严重的破坏。当信道的互易性不能完全保证的时候，对信道进行上下行的校准就变得尤为重要了。
（2）导频污染问题
Massive MIMO系统中信道估计往往依赖对导频信号的估计，每个用户终端都需要一组特定的导频序列，用户之间的导频序列最好正交以保证用户之间不会造成干扰，这样基站在接收来自服务用户的导频信号时，即使同时接收到了来自其他小区用户的导频序列，由于所有用户都采用不同的导频序列，所以依然可以很好地解析出期望的用户信息。然而，这种情况很难在实际系统中出现，一般来说，信道时延扩展决定了相干时间长度，导频序列的个数不能超过相干时间长度。在实际的多小区多用户系统中，每个小区都有大量的用户终端，但是正交性的导频序列个数有限，不能保证本小区及邻小区用户都采用不同的导频序列。在基站端天线数目很大的时候，基站端能够服务的用户数更多，需要估计的信道信息更多，这意味着需要更多的导频序列来进行信道估计，这无疑加重了导频污染的情况。在导频序列不足的情况下，不可避免的一种情况是本小区的某个用户和邻小区的某个用户会采用同一导频序列，在基站段进行信道估计时将会经受额外的邻小区导频干扰，这种问题为导频污染问题。具体地说，接收端试图解调出某个用户终端发出的导频信号时，同时也接收到了其他小区某用户终端采用同一导频序列的导频信号，信道估计的误差将会增大。导频污染的示意如图1-17所示。
从图1-17可以看出，基站端进行导频估计的时候，基站端期望接收的信号是来自用户的导频信号，但是不可避免地接收到了邻小区其他用户的导频信息，而由于导频序列有限，邻小区用户很可能使用了与该用户一样的导频序列。采用导频的信道估计质量受到严重影响。信道估计由于有导频污染问题，使用估计出的信道进行下行波束赋形信号传输时，将会对使用同一导频序列的用户终端产生直接的干扰，由于信道的互易性，上行的信号传输也会有类似的干扰问题。需要特别指出的是，这种导频污染产生的干扰会随着基站端天线的增加而增加。另外，即使采用了不同的导频序列，如果导频序列之间的相关性较高的话，干扰问题仍然存在。
（3）无线传播及信道响应正交性问题
Massive MIMO系统在很大程度上依赖良好的无线传播环境，基站天线与多个用户终端之间的信道响应要有足够的区分度以保证信道响应之间近似具有正交性。在研究一个实际的Massive MIMO系统的性能时，信道测量是一个不可缺失的过程，且信道测量必须基于天线阵子，这点与常规MIMO系统有几点不同。首先，Massive MIMO系统的天线足够多，其最大的可能间距也会较大，这会导致不同的天线阵子对应的大尺度衰落会有所不同。再者，不同天线阵子对应的小尺度衰落统计特性也可能不同。常规MIMO系统当然也有这些问题，然而在Massive MIMO系统中，这种问题更加突出。
Massive MIMO天线阵列及部署参见附录（八）。
对于蜂窝移动通信系统，多址接入技术具有重要作用，是一个系统信号的基础性传输方式。传统的正交多址方案，如用户在频率上分开的频分多址（FDMA），用户在时间上分开的时分多址（TDMA），用户通过正交的码道分开的码分多址（CDMA）和用户通过正交的子载波的正交频分多址接入（OFDMA），在3G系统中采用了非正交技术——直接序列码分多址（Direct Sequence CDMA，DS-CDMA）技术。由于直接序列码分多址技术的非正交特性，系统需要采用快速功率控制（Fast Transmission Power Control，FTPC）来解决手机和小区之间的远近问题。在4G系统中采用正交频分多址（OFDM）这一正交技术，OFDM不但可以克服多径干扰问题，而且和MIMO技术结合应用，可以极大地提高系统速率。由于多用户正交，手机和小区之间就不存在远近问题，系统将不再需要快速功率控制，转而采用AMC（自适应编码）的方法来实现链路自适应。正交多址接入有很多优势，如用户间因保持正交，多用户干扰相对较小，线性接收机实现也较为简单。但是，传统的正交多路接入技术由于较低的频谱利用率，不能满足5G的性能。5G不仅要大幅度提升系统的频谱效率，而且还要具备支持海量设备连接的能力，此外，在简化系统设计及信令流程方面也提出了很高的要求，这些都将对现有的正交多址技术形成严峻挑战。在最新的5G新型多址技术研究中，非正交多址技术（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA）被正式提出。非正交多址技术NOMA最初由DoCoMo提出，它改变了原来在功率域由单一用户独占资源的策略，提出功率也可以由多个用户共享的思路，在接收端系统可以采用干扰消除技术将不同用户区分开来。
NOMA实现的是重新应用3G时代的非正交多用户复用原理，并使其融合到现在的OFDM技术之中。从2G、3G到4G，多用户复用多址技术主要集中于对时域、频域、码域的研究，而NOMA在OFDM的基础上增加了一个维度——功率域。新增的功率域可以利用每个用户不同的路径损耗来实现多用户复用。实现多用户在功率域的复用，需要在接收端加装一个串行干扰抵消（Successive Interference Cancellation，SIC）模块，通过这一干扰消除器，加上信道编码，如低密度奇偶校验码（LDPC）等，就可以在接收端区分出不同用户的信号。
NOMA可以利用不同的路径损耗的差异来对多路发射信号进行叠加，从而提高信号增益。同时，NOMA能够让同一小区覆盖范围的所有移动设备都能获得最大的可接入带宽，解决由于Massive MIMO连接带来的网络挑战。NOMA的另一个优点是，无须知道每个信道的CSI，从而有望在高速移动场景下获得更好的性能。各种非正交多址接入技术均对频谱利用率及系统容量的提升有一定的增益，显示了NOMA相应的研究价值。对于单小区情况，由于远近效应的存在，小区边缘用户信道条件差，而距离基站较近的用户信道条件较好。若不采取任何措施，边缘小区的可达速率和整个系统的可达速率都将受到限制。在传统的多址接入技术中，为了获得足够高的系统用户吞吐量，必须限制信道状况差的用户所分得的带宽。在实际通信系统中，系统总用户吞吐量和边缘用户吞吐量同样重要。因此，将以功率分配与星座旋转相结合的功分多址为系统原型，以用户之间的公平性为准则，通过将功率分配与非正交多址技术相结合，提高用户之间的公平性。
非正交多址技术NO MA是一种功分多址的方案，与正交多址技术通过频域或码域上的调度实现分集增益不同，非正交多址技术NOMA则通过将不同信道增益情况下多个用户在功率域上的叠加获得复用增益。非正交多址技术NOMA的基本原理如图1-18所示。在发送端，不同发送功率的信号在频率完全复用，仅通过功率来区分；在接收端，基于不同的信道增益，通过串行干扰抵消算法依次解出所有用户的信号。
在NOMA系统中，发送信号可以叠加为：
在用户端，通过串行干扰抵消算法依次解出所有用户的发送信号。最优的解码顺序应该为用户接收信号的信干噪比的降序。在没有差错传播的理想情况下，每个用户都可以准确地解出已经发送的信号，则此时两个用户的速率分别为：
可以看出，每个用户的功率分配会对其他用户的吞吐量产生很大影响，系统整体的平均吞吐量和用户之间的公平性也很大程度上依赖于用户的功率分配方案。
以接收信噪比相差较大的两个用户为例，用户1的接收信噪比为20dB，而用户2经历了较差的信道情况，信道衰落明显，接收信噪比仅为0dB，比较采用等带宽分布的OFDM系统和进行非等功率分配的NOMA系统来看，NOMA与OFDM比较如图1-19所示，对于前者，两个用户的频谱效率分别为R1=3.33bit/s/Hz，R2=0.5bit/s/Hz；对于后者，假设对两个用户的功率分配比为1：4，即P1=P/5，P2=4P/5，两个用户的频谱效率分别为R1=4.39bit/s/Hz，R2=0.74bit/s/Hz，两个用户相较于系统的频谱效率分别获得了32%和48%的显著提升。
此外，与传统正交多址技术（如OFDM）相比，NOMA的用户复用将不再强依赖于衰落信道下瞬时频选发射机的相关信息，如信道质量指标（Channel Quality Indicator，CQI）或 CSI，而这些信息都需要用户端对基站进行反馈。因此，在实际应用中，NOMA相较于OFDM，可以对用户端进行的信道相关信息反馈的延迟或误差具有更低的敏感度，系统也因此具有更稳健的性能。
在NOMA中，一个用户的功率分配不仅对自身有影响，同时也影响着其他用户的吞吐量，因此需要寻求全局最优解。最优的NOMA功率分配方案显然可以通过穷搜法对用户进行动态的分组和动态的传输功率分配，但是穷搜法算法的复杂度过高，不具有实际应用性。同时，动态的功率分配方案会显著增加串行干扰抵消过程解码及功率分配因子的相关信令开销。为了减小NOMA中与功率分配相关的信令开销，更加详细且简便地对用户进行配对分组及功率分配方案仍然是NOMA进一步研究的重点。目前，在对NOMA的研究中，具有较大信道增益和较小信道增益的用户被配对分为一组的概率较高，因此可以在实际应用中采用预分组的方法，通过对信道的预知信息来对用户进行划分，并提前分配一个固定的功率分配参数。NOMA应用场景参见附录（九）。
为了更好地应对容量的大幅增长，除了使用高阶调制方式，超密集网络等技术之外，占用更宽的连续频谱资源可以成倍提升系统容量。然而目前在3GHz以下的低频范围内，频谱资源分配已经十分缺乏，很难找到用来支撑系统的连续宽带频谱。而在3GHz以上的高频段范围内，目前还有着丰富的连续宽带频谱资源。当前高频通信在军用通信、无线局域网等领域已经获得应用，但是在蜂窝通信领域尚处于初步研究阶段。之前，人们普遍认为高频段电波不适合用于蜂窝通信，因为与低频信号相比，高频信号在传播过程中，自由空间衰减和穿透损耗均比较大，基于该频谱的网络也并不可行。然而，美国纽约大学（New York University，NYU）T.S.RAppaport博士的研究从根本上挑战了这种想法，他已证明利用这些频率进行可靠的信号传输是有可能的。
1.毫米波的优势
增加带宽是增加容量和传输速率最直接的方法，然而，移动通信传统工作频段十分拥挤，尤其是6GHz以下频谱资源稀缺，而大于6GHz的高频段可用频谱资源丰富，能够有效缓解频谱资源紧张的现状，可以支持极高速短距离通信，尤其是30GHz～300GHz毫米波频段上丰富的高频频谱资源还并未得到充分的开发利用，高达1GHz带宽的频率资源，将有效地支持10Gbit/s峰值速率和1Gbit/s用户体验速率，是实现5G通信愿景和要求的最有效的解决方案之一。毫米波可用于蜂窝接入、基站与基站之间的回传、D2D的通信、车载通信等。相比已经饱和的3GHz以下频段，毫米波（Millimeter-Wave，mmW）频段具有如下优势。
（1）可以分配更大的带宽，意味着可以达到更高的数据速率。
（2）信道容量随带宽增大而提高，从而极大地降低数据流量的延迟。
（3）毫米波段上不同频段的相对距离更近，使不同的频段更具有同质化。
（4）波长更短，可以利用极化和新的空间处理技术，例如，Massive MIMO技术和自适应波束赋形技术。
由于毫米波信号的波长较短，天线阵列占用空间小、集成度高、增益大，这使毫米波系统非常适合采用Massive MIMO阵列天线技术。其中，Massive MIMO 技术能够同时在几个数据通路上实现数据的传输，具有能够提高频谱效率、增加信道容量、提高通信可靠性等众多优点。基于阵列天线的波束成形技术的原理是通过控制阵列天线中每个阵元的相位，从而形成固定指向的波束，波束成形技术可以同时用于发送端和接收端，其提供的阵列增益能够有效地提高信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR），抑制网络间的干扰；由于毫米波通信中阵列天线集成度较高，且波束辐射模式也较多，可以充分地利用电磁波的散射和反射特性。因此，对于毫米波通信系统来说，波束成形技术有着很好的发展前景，是毫米波无线通信的关键技术之一。
2.毫米波的劣势
毫米波通信具有传统无线信道的特性，但由于高频波段的物理特性的不同，相比于传统无线通信，毫米波通信在提供超高速率服务的同时，衰减和损耗也急剧增加，例如，28GHz毫米波频段的路径损耗比1.8GHz传统频段高20dB 左右，对此可利用Massive MIMO阵列天线，并结合Massive MIMO 波束赋形（Beam Forming，BF）技术来对抗毫米波通信的高损耗。MIMO系统在传统无线通信领域中应用广泛，与传统无线通信系统相比，毫米波系统的阵列天线数量更多、规模更大。
由于毫米波信号较大的自由路径损耗和穿透衰减，使通信双方的高速可靠通信受到巨大挑战，相关协议标准多采用定向天线等技术来提高通信链路的质量，通过集中能量的强方向特性提高点对点的传输能力，定向天线结合波束成形技术可以有效地减小网络间干扰，并改善链路质量。
频谱资源是无线通信稀缺的资源，中低频段比高频段可以传播更远的距离，当前国内、国外移动通信系统采用的频段是在3GHz以下的中低频段，但是，随着通信技术的不断发展和业务速率的不断提升，中低频段可以用的频谱越来越稀缺。为了满足不断发展的业务速率需求，在提升频谱利用率的同时，也需要开拓空闲的更高频段的 频谱资源，如6GHz及以上的频谱来满足未来移动通信系统（5G）的业务需求，利用高频段进行通信也是满足5G高速业务需求的重要手段。毫米波通信技术目前已经实现10Gbit/s的传输速率，据预测，未来毫米波通信速率可快于光纤速率。但是，这些毫米波候选频段频率差别较大，传播特性也不尽相同。目前，学术界比较认同的未来5G部署观点是用较低的频段实现1km级别范围的无线覆盖，而用较高的频段实现100m级别范围的无线覆盖，主要包括室内、密集住宅、露天集会等场景。毫米波可用于室内短距离通信，也可为5G移动通信系统提供Backhaul链路，其优势是可用频带宽，可提供几十GHz带宽，波束集中，能够提高能效，方向性好，受干扰影响小。各频段无线电波对于不同环境、天气的衰减率也不尽相同，如空气干燥、空气湿度、降雨以及沙尘天气等对视距衰减率都有影响。网络规划中需要对各场景下毫米波强度衰减率进行分析，从而指导站点规划。
1.空 气强度衰减率
无线电波在空气中传播时，受到空气压力、水汽压力等影响，同时也受温度的影响。无线电波在干燥空气中的衰减率和在水汽中的衰减率的近似计算衰减率公式见附录（十）。根据附录（十）附表12中各参数值，温度取常温20℃，水汽密度取7.5g/m2，取1013hPa，通过Matlab仿真得到图1-20所示的空气造成的不同频率特征衰减，其中，无线电波在干燥空气中随频率的增加波动较大，并出现多个峰值；无线电波在水汽中的衰减率在低频段比在干燥空气中衰减率小，在高频段衰减率比在干燥空气中衰减率大，随频率变化波动较大，出现多个峰值；在空气中的总衰减率为干燥空气导致的衰减率和水汽导致的衰减率相加，出现波动多峰值情况。
无线电波在空气中的总衰减率随着水汽密度的不同，其衰减率也不同，水汽密度和频率的变化关系如图1-21所示，从图1-21可以看出，随着其密度的增加衰减率增加较为明显。
2.雨水衰减率
雨水衰减率公式见附录（十），并取频率6GHz（未来5G可采用频率），通过Matlab仿真得到衰减率随着降雨量的变化关系，如图1-22所示，从图1-22中可以看出衰减率随着降雨量的增加而增加，且增速较快。
3.视距衰减率
无线电波空气衰减率、雨水衰减率、视距衰减率关系见附录（十），通过Matlab仿真得到无线电波在不同频率、降雨的空气中衰减率如图1-23所示，从图1-23中可以看出，降雨量增加导致衰减率增速比频率增大导致的衰减率增速要快。
随着通信技术的快速发展，业务速率的提升和低频频谱资源的稀缺，5G采用的频率比2G、3G、4G都要高，而且采用的频谱更宽、更高，覆盖站点越来越密，密集组网很多时候都为视距传输，所以对视距传输的衰减率的分析很有必要。通过对不同频率在干燥空气、水汽和降雨气候的衰减率分析，以及仿真得到的结果，从而可直观地看到各频率的视距衰减率与频率、干燥空气、水汽密度和降雨量的关系；同时，高频段传输穿墙损耗非常大，不适合用于室外到室内的通信覆盖场景。但其频率损耗可作为后续5G频率选取以及站点规划的参考。高频段视距（LOS）的传播损耗模型如下式所示：
高频段视距（NLOS）传播损耗模型如下式所示：
当前高频段用于5G覆盖的有28GHz和73GHz，两个频段的传播损耗参数值，见表1-19。
对于热点高业务容量区域，覆盖主要是采用高频段密集组网的微基站来完成，规划站点可直接根据高频段指标要求；根据传播损耗模型及参数值，对28GHz和73GHz两个频段进行了LOS和NLOS仿真，仿真结果如图1-24和图1-25所示，从仿真的结果来看，高频段的损耗较大，NLOS和LOS在距离较近时，损耗差距较小，随着覆盖距离的增大，损耗差距也增大；同时，73GHz传播损耗与28GHz传播损耗差距也随距离的增大而增大。从图1-25中可以看出对于高业务量的热点区域，超密集组网站间距在20～50m，这就需要部署至少10倍以上的现网站点，站点数量增多、有线回传成本大幅提高，从网络建设和维护成本的角度考虑，不适宜为所有的UDN微基站铺设光纤来提供有线回传；同时，即插即用的组网要求，使有线回传不能覆盖所有UDN组网场景，利用和接入链路相同频谱的无线回传技术，由于高频段可以提供足够大的带宽做无线回传，优选高频段无线回传，且需采用点对点LOS回传。
伴随着科技的发展，时代的进步，通信改善了人们的生活，提高了人们的生产效率。展望未来，人们对信息的需求进一步提高，更快的传输速率、接入速率、移动速率，更高的网络密度、链接密度、流量密度，这都需要全新的通信技术做支撑。5G相较于现有的4G技术，拥有更高的传输速率，更低的传输时延，更完善的安全机制和更好的用户体验。实现上述通信性能，必须在环境各异的场景中布置大量的无线收发节点，如宏基站、微基站、家庭基站、中继节点等，形成密集度很高的网络，即5G中的超密集组网（Ultra-Dense Networks，UDN）。在5G中，具有较低发射功率的小型接入节点，不需要精确的规划，仅作高密度的区域部署，即可以构成一个超密集网络。这种方法减小了发射机和接收机之间的距离，提高了频谱效率，并通过流量分流来提升网络整体的性能。总而言之，超密集组网就是通过提高单位面积频谱效率的方式来提高整体的系统容量。超密集网络中单个小区提升系统容量的方式又分为以下两种：第一种为增加带宽，为现有网络提供新的频谱资源；第二种为使用Massive MIMO、高阶调制等方式提高每个小区的频谱效率。
5G 的一个重要思想是实现万物互联，物联网可以实现任何人、任何机器在任何时间的通信，典型的物联网业务包括智能医疗、智能电网、智慧城市等，场景多样、业务量巨大，传统的单层蜂窝网无法满足新的需求。分层次异构组网通信的优势逐渐显示出来，相较于单层同构网络，多层异构网络在网络部署中的灵活度、信息速率、系统容量等方面都有着极大的优势。现阶段研究的超密集组网融合了异构网络的思想。
UDN的网络部署方式仍然处于探索阶段，但有几点已经达成共识。第一，单一层次的蜂窝网部署无法满足5G的通信需求，多层次、多种接入方式并存的无线接入网络（Heterogeneous and Small Cell Network，Het SNets）是蜂窝网发展的必然趋势。多层次是指传统宏小区（Macrocell）和包括微小区（Picocell）、家庭小区（Femtocell）、中继（Relay Nodes）在内的低功耗小区共存的体系结构，超密集组网场景如图1-26所示。除了传统蜂窝网接入的方式以外，也包括无线局域网、无线个域网等多种接入技术。第二，办公区域、居住区域、旅店商场等室内热点区域以及机场等室外热点区域需要高密度的小区部署，从而满足用户的QoS需求。第三，除了手机等用户设备（UE）以外，还需要支持机器间通信（Machine-to-Machine，M2M），这种通信业务也要与核心网络相连。同时，对于大量的微小基站的接入，光纤和无线都应该被认为是合适的传输资源。
超密集组网将是一个多元融合的异构网络，区域频谱效率得到成倍的提升，但同时也产生较强的同频干扰，影响用户通信的质量。如何减少同频干扰，提高频谱利用率成为热点问题。不同的网络拓扑结构，分析的结果是不同的。通过减小小区半径，采用UDN网络部署，增加单位面积内小基站的密度，通过在异构网络中引入超大规模低功率节点实现热点增强、消除盲点、改善网络覆盖、提高系统容量，打破了传统的扁平单层宏网络覆盖，使多层立体异构网络（Het Net）应运而生，可显著提高频谱效率，改善网络覆盖，大幅度提升系统容量，系统容量提升如式（1-20）所示，通过增加小区数和信道数，容量成倍提升，同时，UDN具有更灵活的网络部署和更高效的频率复用。
UDN采用虚拟层技术，即单层实体网络构建虚拟多层网络，虚拟层技术原理图如图1-27所示。单层实体微基站小区搭建两层网络（虚拟层和实体层），宏基站小区作为虚拟层，虚拟宏小区承载控制信令，负责移动性管理；实体微基站小区作为实体层，微小区承载数据传输。该技术可通过单载波或者多载波实现；单载波方案通过不同的信号或者信道构建虚拟多层网络；多载波方案通 过不同的载波构建虚拟多层网络，将多个物理小区（或多个物理小区上的一部分资源）虚拟成一个逻辑小区。虚拟小区的资源构成和设置可以根据用户的移动、业务需求等动态配置和更改。虚拟层和以用户为中心的虚拟小区可以解决超密集组网中的移动性问题。
5G中的网络规划主要针对广覆盖、热点高容量、低时延高可靠和大规模MTC等业务网络形态，各形态特点如下：对于移动广覆盖业务场景的网络形态，以宏蜂窝基站簇覆盖为主，支持高移动性，核心网控制功能集中部署，无线资源管理功能下沉到宏蜂窝和基站簇，在基站簇的场景下，结合干扰协调需求，实现基于独立模块的集中式增强资源协同管理；对于热点高容量业务场景的网络形态，微蜂窝进行热点容量补充，同时结合大规模天线、高频通信等无线技术；核心网控制面集中部署，在干扰严重受限的宏微和微蜂窝簇场景下，资源协同管理和小范围移动性管理下沉至无线侧，用户面网关、业务使能和边缘计算下沉到接入网侧，实现本地业务分流和内容快速分发；对于低时延高可靠业务场景的网络形态，通用控制功能和大范围移动性相关功能集中，小范围移动性管理功能、特定业务特定控制功能下沉至无线侧，用户面网关、内容缓存、边缘计算下沉至无线侧，实现快速业务的终结和分发，支持网络控制的设备间直接通信；对于大规模MTC业务场景的网络形态，网络控制功能依据MTC业务进行定制和裁剪，增加MTC信息管理、策略控制、MTC安全等，简化移动性管理等通用控制模块，用户面网关下沉，增加汇聚网关，实现海量终端的网络接入和数据汇聚服务，在覆盖弱区和盲区，基于覆盖增强技术，提供网络连接服务。
5G的规划覆盖、重要发展方向是精细化超密集组网。根据不同的场景需求，采用多系统、多分层、多小区、多载波方式进行组网，以满足不同的业务类型需求。需要采用UDN部署的应用场景见表1-20。
未来5G站点规划可在现有4G站点上增加5G站点，由于5G频段比4G高，需要增加弱覆盖区域的站点规划，在业务热点区域采用密集组网的方式解决覆盖和容量问题，UDN组网示意如图1-2 8所示。
UDN需要以非常灵活的方式使用各类传输资源，如有线传输、无线传输或混合传输，这样才能从时域、频域、空域等各个维度全面地利用传输，以达到对资源的最大使用效率。UDN的网络拓扑结构应该是灵活的，以便动态地适应各种热点地区的部署，适应大量网络节点的接入，并适应多种无线技术。因此，先进的自配置算法将被大量地使用在UDN 网络中，以获得自动的小区参数配置、自动容量优化、自动负载平衡、自动资源分区以及自主协调等能力。
5G网络采用Het Net部署，5G同时也支持全频段接入，低频段提供广覆盖能力，密集组网采用高频段，从而提供高速无线数据接入能力。根据工业和信息化部现有频谱划分2.515GHz～2.675 GHz、3.3GHz～3.6GHz和4.8GHz～5GHz的低频为5G的优选频段，解决覆盖的问题，高频段如28GHz和73GHz邻近频段主要用于提升流量密集区域的网络系统容量。
在无线回传方式中，相同的无线网络资源被共享，同时提供终端接入和节点回传，需要接入和回传相统一的高频段移动通信系统，需要相应对无线回传组网方式、无线资源管理以及高频段无线接入与移动回传等构建统一的空口、分级/分层调度机制的设计。UDN网络中节点之间的距离减少，导致存在同频干扰、共享频谱干扰、不同覆盖层次之间的干扰，同时，邻近节点传输损耗差别小，导致多个干扰源强度相近，网络性能恶化，需要通过采用多点协同（Coordinated Multipoint，CoMP）等多个小区间集中协调处理，实现小区间干扰的减弱、消除，甚至使UDN网络干扰系统转化为近似无干扰系统。超密集网络的干扰控制参见附录（十一）。
5G的场景和需求多样，不同的场景对网络的功能、性能有不同的需求，对传统以人为中心的单一网络进行融合和优化已经不能满足5G的需求。同时，不同场景网络的优化和需求差异可能较大。如果每种场景都建设专网，会增加运营商建网和运营的成本，造成资源浪费，因此5G切片的概念应运而生。网络切片可以让运营商在同一套硬件基础设施上切分出多个虚拟的逻辑的端到端网络，每个网络切片从接入网到传输网再到核心网存在逻辑隔离，可以适配各种类型服务的不同特征需求，从而满足大容量、低时延、超大连接以及多业务支持的需求。由于目前的网络架构属于一刀切的网络架构，而在5G系统中，将满足新兴市场的需求，并且可以根据运营商及其用户终端的需求附属相应的功能及特点。一些常用的有增强移动宽带（eMBB）和Massive MIMO机器类型通信（mMTC）以及高可靠低时延通信（uRLLC）。
网络切片可以分为以下两种。
1.独立切片
拥有独立功能的切片，包括控制面、用户面及各种业务功能模块，为特定用户群提供独立的端到端专网服务或者部分特定功能服务。
2.共享切片
其资源可供各种独立切片共同使用，共享切片提供的功能可以是端到端的，也可以是提供部分共享功能。
两种网络切片的部署场景有以下3种。
（1）共享切片与独立切片纵向分离
端到端的控制面切片作为共享切片，在用户面形成不同的端到端的独立切片。控制面共享切片为所有用户服务，对不同的个性化独立切片进行统一的管理，包括鉴权、移动性管理、数据存储等，网络切片部署场景1如图1-29所示。
（2）独立部署各种端到端切片，每个独立切片包含完整的控制面和用户面功能，形成服务于不同用户群的专有网络，如CIoT、eMBB、企业网等，网络切片部署场景2如图1-30所示。
（3）共享切片与独立切片横向分离，共享切片实现一部分非端到端功能，后接各种不同的个性化的独立切片。典型应用场景包括共享的vEPC+GiLAN业务链网络，网络切片部署场景3如图1-31所示。
在5G中，网络切片作为一种新的概念将用于下一代架构上的多个独立逻辑网络。运营商和服务提供商被允许创建专门的网络切片接入管理方案满足多样化用户需求。网络切片理论上可使多个切片共享相同物理资源，以动态的方式进行必要的调整，使资源利用更加有效，较之传统架构可减少更多的实施成本。在传统架构中，通常数据传输仅共同使用一个切片，一旦共享资源管理不当，如资源过载或拥塞，可能会对另一种正常的资源传输产生不利影响，所以多个切片之间的隔离是极其重要的。专用分区多个切片可能是一个简单的解决方案，但是由于很难预测实际情况，部分资源的利用率低是不可避免的，因此需要在两个隔离切片之间做出权衡，使跨片段的资源得到有效利用。
目前，4G移动网络主要是服务于移动手机，只能给手机做一些比较局限的优化。但是到了5G时代，无线移动网络能服务各种类型和需求。其中应用场景如移动宽带、物联网等需要不同的网络类型，在移动性、计费、安全、策略控制、延时、可靠性等方面有各不相同的要求。预计在2020年，将有数千亿级的物联网终端接入网络。到那时，宽带将无处不在，并可满足人与人、物与物、人与物之间的通信需求。MGMN联盟早在2015年3月初就已经发布了NGMN 5G 白皮书，其中定义了5G八大类24种典型场景，覆盖了现今业务的所有5G场景。例如，连接宽带从50kbit/s～1Gbit/s，时延从1ms到秒级，每平方千米的连接数从200个到15万个，移动性从静止到缓慢及高速的500km/h。对于自动驾驶、自动手术的要求是很高的，必须实现其时延最小化，传输速率极高，这样才能确保工作运行无障碍，事故率低。但像视频娱乐之类的传输，对于可靠性要求并不完全那么严格。
最新的有关于网络功能虚拟技术的研究表明，在未来5G的网络架构下，在同样的物理基础设备上利用网络功能虚拟化技术，通过编排和管理，使每种业务都分配到相匹配的虚拟专用资源。对于这些业务本身来说，分配的资源将是独有无竞争的且与其他业务之间是相互隔离状态的。这将充分地提高网络规模效应和物理资源使用率，降低网络配置的成本。其主要分为以下几种切片：智能手机切片，以部署和分布在整个网络成熟的网络功能，即可实现典型的智能手机使用的5G切片；车辆自动驾驶切片，以安全可靠的时延作为基准；IoT型切片主要是运用在大型设备中。当然，网络切片技术绝不仅限于这几类切片，它的实现是非常灵活的，运营商可以随心所欲地根据应用场景定制自己的虚拟网络。
网络切片技术不仅带来业务部署方面的改变，还会带来网络结构方面的变化。未来低时延应用要求本地化部署，相互之间直接交互信息，在这种情况下核心网有些功能就要下沉，甚至会非常靠近基站，这样才能真正保证业务直接下发到用户，保证较短的时延。低时延、高可靠业务是未来5G的重要业务，要求网络端到端的延迟仅有几毫秒，如果按传统的方式部署网络，从无线网络到核心网络经历的网元太多，时延就会增大，这会造成时延很难满足业务的需求。因此将核心网络的功能下沉到边缘以减少传输经过的网元数量从而降低时延，将是未来网络发展的重要趋势。
网络切片技术可能会导致核心网络和无线网络的边界变得模糊。切片技术可以灵活地根据用户需求来调动网络资源，从而构成虚拟网络。这些切片之间逻辑上是独立的，但物理上是共享的。4G网络采用核心网络集中式部署、无线网边界部署的方式，而在未来的5G网络中，无线网络和核心网络的边界将会变得模糊。不仅核心网络下沉到边缘，无线网络将来也会有集中部署的趋势，如果将协议中非实时的处理从基站里分解出来，基站就可以更好地进行协作，同时，MEC的部署也可以更加深入。核心网络功能的下沉会带来很多问题，如计费问题。传统核心网络采用集中式的经营方式计费，未来核心网功能下沉则计费方式也要改变，如计费的代理可能下放到基站，基站在数据传输过程中把计费信息收集起来上传给集中式的单元。
4G网络是目前主要的终端设备（包括数字单元和一个射频单元），蜂窝电话网络、核心网络设备供应商是无线电接入网络的一部分，使用一个特殊的装置。在网络经过功能虚拟化后，无线接入网部分叫边缘云（Edge Cloud），而核心网络部分叫核心云（Core Cloud）。边缘云中的VMs和核心云中的VMs，通过SDN（软件定义网络）互联互通。根据以上分析，执行切片就像切面包一样把虚拟子网络切成片，即网络切片，网络切片可以按照如下4种方式划分。
1.高清视频切片
将原始网络中局部核心网功能和DU被虚拟化后，再加上存储服务器后一并放入边缘云，核心云再取代其他功能。
2.手机切片
边缘云将原来被虚拟化的无线接入数字单元收纳，其中也包括了IMS。
3.海量物联网切片
因为很大一部分的传感器是静止的，所以并不需要迁移性管理，这项切片相对其他简单些。
4.任务关键性物联网切片
因为其对时延要求高，所以为了缩短时延，原网络的其他的相关服务器和核心网功能都下降到了边缘云。与前面提到的资源分类一样，实际分类中的这些切片技术并不局限于此，而是来自人们的需求，从而为实现更方便地使用。
在网络切片的具体实现方面，最重要的特性是按需定制，并实现端到端的隔离和安全。单用户可以接入一个网络切片，也可以同时接入多个网络切片。网络切片实现切片间的物理隔离（如eMBB、uRLLC、mMTC切片），从而使一个切片出现故障或形成拥塞，却不会影响另一个网络切片的工作。网络切片架构有两种部署方式：一种是控制面共享网络切片，如AMF、NSSF、UDM共享部署，SMF、UDM专用部署，PCF可以共享部署，也可以专用部署；另一种是独立切片部署，如AMF、NSSF、UDM、PCF、SMF、UPF可部署为独立网络切片。
UE网络切片的选择有以下4种方式：一是默认切片选择，UE未携带切片标识，AN选择默认核心网络切片；二是基于切片标识选择，UE携带切片标识，AN通过切片标识选择切片；三是基于用户签约选择，UDM存储切片签约，NSSF通过UE签约选择切片；四是基于重定向选择，AMF&NSSF发现UE不属于该切片，向另一个AMF发送重定向消息，进行网络切片的选择。
漫游场景下支持的网络切片有3种方式：一是只能使用标准S-NSSAI的UE，在VPLMN和HPLMN均使用相同的网络切片选择辅助信息（Network Slice Selection Assistance Information，S-NSSAI）；二是可在VPLMN内使用非标准S-NSSAI的UE，VPLMN将HPLMN Subscribed S-NSSAI映射为可在VPLMN内使用的S-NSSAI；三是网络切片由特定的NF选择，VPLMN内的NF选择使用VPLMN的S-NSSAI，HPLMN内的NF选择使用HPLMN的S-NSSAI。网络切片实现问题和挑战参见附录（十二）。
同时同频全双工技术是指同时、同频进行双向通信的技术。具体而言，该项技术是指系统中的发射机和接收机使用相同的时间和频率资源，使通信双方可以在相同的时间使用相同的频率来接收和发送信号，突破了现有的频分双工和时分双工模式，被认为是一项有效提高频谱效率的技术，是5G 移动通信的关键技术之一。
1.同时同频全双工技术优势
传统的双工模式主要有 FDD和TDD 模式，可以有效避免发射机信号对接收机信号在频域或时域上的干扰，但是浪费了频带资源，而新兴的同时同频全双工技术采用自干扰和互干扰消除的方法后，相比传统的双工模式，可以节约频率或时隙资源，从而提高频谱效率。全双工系统与传统的无线通信系统的不同之处在于全双工系统可以在相同频段同时进行信号收发，与现行的4G移动通信系统采用的时分双工与频分双工模式有本质的区别，全双工系统可以节省一半的系统资源，使频谱效率或者系统吞吐量得到提升，也称作同时同频全双工系统。
2.同时同频全双工技术劣势
同时同频全双工系统的信号接收和发送在同一频段内同时进行，发射天线与接收天线相隔较近，发射信号的一部分会经接收天线泄露到接收链路，从而对全双工系统产生严重干扰，这个干扰信号称作自干扰信号（Self Interference，SI）。一方面，自干扰信号从发射天线发出，到达接收天线的距离比远端的期望信号的传播距离近得多，因此自干扰信号强度要远大于期望信号强度，对于数字化的接收机来说，如果接收端直接对其利用模数转换器（ADC）进行数字化处理，则肯定会造成ADC 饱和，以致接收机无法正常工作，所以必须在数字化之前先把自干扰信号降低到合理的范围内，后端的数字化运算才能有效进行；另一方面，自干扰信号是系统本身发出的信号，其特性对于系统是可知的，可利用它进行处理，无线全双工系统模型如图1-32所示。
图1-32说明了收发天线是分立的两根天线时，收发信机因为尺寸限制，收发天线不可能分得很开，发射信号传播到接收天线的信号就是自干扰信号，虽然干扰信号会因为路径损耗或者天线放置等因素强度有一定的衰减，但是仍然远大于远端的期望信号。目前，已有的利用环行器实现单天线的收发信号隔离方案，但是由于器件的端口隔离度并不是理想的完全隔离，发射信号会有一部分泄露到接收链路，同样造成了自干扰问题。同时同频全双工技术自干扰抑制抵消参见附录（十三）。
大带宽的业务不断增加，势必将对网络的传输带宽造成很大压力，所以运营商寻找一套合理解决方案使其能够降低对传输带宽的需求越发强烈。移动边缘计算（Mobile Edge Computing，MEC）最初于2013年在IBM和诺基亚、西门子共同推出的一款计算平台上出现。移动边缘计算侧重在移动网边缘提供IT服务、云计算能力和智能服务，强调靠近移动用户以减少网络操作和服务交付的时延。移动边缘计算技术使边缘网络具备业务处理的能力，同时下沉内容及应用，是降低时延的有效解决方案。移动边缘计算改变了移动通信系统中网络与业务分离的状态，将业务平台下沉到网络边缘，为移动用户就近提供业务计算和数据缓存能力，实现网络从接入管道向信息化服务使能平台的关键跨越，是5G的代表性能力。移动边缘计算将内容与计算能力下沉，提供智能化的流量调度，将业务本地化，内容本地缓存，业务的理想时延降到毫秒级，典型时延小于10ms。
边缘计算作为一种新的部署方案，一方面，通过把小型数据中心或带有缓存、计算处理能力的节点部署在网络边缘，与移动设备、传感器和用户紧密相连，减少核心网络负载，降低数据传输时延。例如，在车联网中，业务控制和数据传输的实时性要求高，如果数据分析和控制逻辑全部集中在较远的云端完成，难以满足业务的实时性需求。另一方面，边缘计算可以提供流量卸载，移动终端可以根据应用对时延的容忍程度、自身的处理能力以及能耗等因素判断是否需要流量卸载。通过流量卸载，计算密集型和时延敏感型应用可以在边缘计算平台上处理；在时延和回程链路负载允许的情况下，计算密集型应用可以进一步卸载到核心网络以获得更充足和强大的计算资源。
1.移动边缘计算技术特征
移动边缘计算使传统无线网具备了业务本地化和近距离部署的条件，其技术特征主要体现为邻近性、低时延、高带宽和位置认知。
（1）邻近性
由于移动边缘计算服务器的部署非常靠近信息源，因此特别适用于捕获和分析大数据中的关键信息。
（2）低时延
由于移动边缘计算服务靠近终端设备或者直接在终端设备上运行，因此大大降低了时间延迟。这使网络的反馈更加迅速，同时也改善了用户体验，降低了网络在其他部分中可能发生的拥塞。
（3）高带宽
由于移动边缘计算服务器靠近信息源，可以在本地进行简单的数据处理，不必将所有数据都上传至云端，这将使核心网传输压力下降，减少网络堵塞，网络速率也会因此大大增加。
（4）位置认知
当网络边缘是无线网络的一部分时，本地服务可以利用相对较少的信息来确定每个连接设备的具体位置。
2.网络架构
根据ETSI定义，MEC技术主要指通过在无线接入侧部署通用服务器，MEC架构示意如图1-33所示，从而为无线接入网提供IT和云计算的能力。换句话说，MEC技术使传统无线接入网具备了业务本地化、近距离部署的条件，无线接入网由此具备了低时延、高带宽的传输能力，有效缓解了未来移动网络对于传输带宽以及时延的要求。同时，业务面下沉即本地化部署可有效降低网络负荷以及对网络回传带宽的需求，从而实现缩减网络运营成本的目的。除此之外，业务应用的本地化部署使业务应用更靠近无线网络及用户本身，更易于实现对网络上下文信息（位置、网络负荷、无线资源利用率等）的感知和利用，从而可以有效提升用户的业务体验；运营商还可以通过MEC平台将无线网络能力开放给第三方业务应用以及软件开发商，为创新型业务的研发部署提供平台。因此，基于MEC技术，无线接入网可以具备低时延、高带宽的传输，无线网络上下文信息的感知以及向第三方业务应用的开放等诸多能力，从而可应用于具有低时延、高带宽传输、位置感知、网络状态上下文信息感知等需求的移动互联网和物联网业务，有效缓解了业务应用快速发展给LTE网络带来的高网络负荷、高带宽以及低时延等要求。
MEC系统位于无线接入点及有线网络之间。在电信蜂窝网络中，MEC系统可部署于无线接入网与移动核心网之间。MEC系统的核心设备是基于IT 通用硬件平台构建的MEC服务器。通过部署于无线基站内部或无线接入网边缘的云计算设施（即边缘云）提供本地化的公有云服务，并可连接其他网络（如企业网）内部的私有云实现混合云服务。MEC系统提供基于云平台的虚拟化环境（如Open Stack）支持第三方应用在边缘云内的虚拟机上运行。相关的无线网络能力可通过MEC服务器上的平台中间件向第三方应用开放。MEC系统的基本组件包括路由子系统、能力开放子系统、平台管理子系统及边缘云基础设施。前3个子系统部署在MEC服务器内，而边缘云基础设施由部署在网络边缘的小型或微型数据中心构成。
3.基本功能组件
（1）边缘云基础设施
边缘云基础设施特指为第三方应用提供的包括计算、内存、存储及网络等资源在内的基于小型化的硬件平台构建的IT 资源池，使其能够实现本地化业务部署，且方便接近基于传统数据中心的业务部署。
（2）路由子系统
路由子系统为MEC系统内部的各个组件提供基本的数据转发及网络连接能力，并为边缘云内的第三方虚拟业务主机提供网络虚拟化支持。
（3）能力开放子系统
能力开放子系统支持第三方以调用应用程序接口（API）的形式，通过平台中间件驱动移动网络实现网络能力调用。
（4）平台管理子系统
平台管理子系统的主要功能包括：对移动网络数据平面进行控制，对来自能力开放子系统的能力调用请求进行管控，对边缘云内的IT基础设施进行规划编排，对相关计费信息进行统计上报。
为实现前面提到的业务需求，MEC需要具备以下4个主要功能。
① 用户面的终结包括计费、策略等核心网络功能的运营能力，同时满足计费、监听、移动性以及操作维护的需求。
② 业务的Lo cal Break Ou（t LBO）：为实现内容和应用的本地化处理，MEC必须实现LBO功能，从而使用户可以通过MEC直接访问本地的内容和应用，而不必迂回到集中的核心网网关。
③ 为了实现网络功能的扩展和第三方业务定制，MEC需要支持第三方应用的集成，包括了应用的注册和被发现，以及统一管理，如资源调度、健康检查等第三方应用的注册和管理。
④ 为了实现垂直行业的业务定制和第三方应用的灵活上线，MEC需要提供开放的平台，以使网络内部的能力开放出去，便于第三方业务实现无缝结合的网络能力。
4.MEC平台
MEC技术通过对传统无线网络增加MEC平台功能/网元，使其具备了提供业务本地化以及近距离部署的能力，然而MEC功能/平台的部署方式与具体应用场景相关，主要包括宏基站场景与微基站场景。
（1）宏基站
由于宏基站具备一定的计算和存储能力，此时可以考虑将MEC平台功能直接嵌入宏基站中，从而更有利于降低网络时延、提高网络设施利用率、获取无线网络上下文信息以及支持各类垂直行业的业务应用（如低时延要求的车联网等）。
（2）微基站
考虑到微基站的覆盖范围与服务用户数，此时MEC平台应该是以本地汇聚网关的形式出现。通过在MEC平台上部署多个业务应用，实现本区域内多种业务的运营支持。例如，物联网应用场景的网关汇聚功能、企业/学校本地网络的本地网关功能以及用户/网络大数据分析功能等。
因此，为了让MEC更加有效地支持各种各样的移动互联网和物联网业务，需要MEC平台的功能根据业务应用需求逐步补充完善并开放给第三方业务应用，从而在增强网络能力的同时改善用户的业务体验并促进创新型业务的研发部署。综上所述，MEC技术的应用场景适用范围取决于MEC平台具有的能力。MEC平台主要包括MEC平台物理设施层、MEC应用平台层以及MEC应用层，MEC平台示意如图1-34所示。
1）MEC平台基础设施层
基于通用服务器，采用网络功能虚拟化的方式，为MEC应用平台层提供底层硬件的计算、存储等物理资源。
2）MEC应用平台层
由MEC的虚拟化管理和应用平台功能组件组成。其中，MEC虚拟化管理采用以基础设施作为服务（Infrastructure as a Service，IaaS）的思想，为应用层提供一个灵活高效、多个应用独立运行的平台环境。MEC应用平台功能组件主要包括数据分流、无线网络信息管理、网络自组织（Self-Organizing Network，SON）管理、用户/网络大数据分析、网络加速以及业务注册等功能，并通过开放的API 向上层应用开放。
3）MEC应用层
基于网络功能虚拟化VM 应用架构，将MEC应用平台功能组件进一步组合封装成虚拟的应用（本地分流、无线缓存、增强现实、业务优化、定位等应用），并通过标准的接口开放给第三方业务应用或软件开发商，实现无线网络能力的开放与调用。除此之外，MEC平台物理资源管理系统、MEC应用平台管理系统以及MEC应用管理系统则分别实现IT 物理资源、MEC应用平台功能组件/API 以及MEC应用的管理和向上开放。可以看出，无线网络基于MEC平台可以提供如本地分流、无线缓存、增强现实、业务优化、定位等能力，并通过向第三方业务应用/软件开发商开放无线网络能力，促进创新型业务的研发部署。需要注意的是，本地分流是业务应用的本地化、近距离部署的先决条件，也因此成为MEC平台最基础的功能之一，从而使无线网络具备低时延、高带宽传输的能力。因此，本书将在下面内容中重点针对基于MEC的本地分流方案进行详细描述，并与3GPP 中LIPA/SIPTO 方案进行对比分析。
为实现业务应用在无线网络中的本地化、近距离部署以及低时延、高带宽的传输能力，无线网络具备本地分流的能力。基于MEC应用平台数据分流功能组件实现的本地分流方案示意，其主要设计目标如下所述。
① 本地业务
用户可以通过MEC平台直接访问本地网络，本地业务数据流无须经过核心网，直接由MEC平台分流至本地网络。因此，本地业务分流不仅降低回传带宽消耗，同时，也降低了业务访问时延，提升了用户的业务体验。换句话说，基于MEC的本地分流目标是实现类似Wi-Fi 的5G本地局域网。
② 公网业务
用户可以正常访问公网业务，主要包括两种方式：一是MEC平台对所有公网业务数据流采用透明传输的方式直接发送至核心网；二是MEC平台对于特定IP 业务/用户通过本地分流的方式从本地代理服务器接入Internet（由于此类业务是经过本地分流的方式进行，后面描述的本地业务包含这部分本地分流的公网业务）。
③ 终端/网络
本地分流方案需要在MEC平台对终端以及网络透明部署的前提下，完成本地数据分流。也就是说，基于MEC的本地分流方案无须对终端用户与核心网络进行改造，降低MEC本地分流方案现网应用部署的难度。为了实现上述目标，基于MEC的本地分流详细技术方案如下所述。
（a）本地分流规则
MEC平台需要具备DNS 查询以及根据指定IP 地址进行数据分流的功能。例如，终端通过URL（www.Lo cal Intranet.com）访问本地网络时，会触发MEC平台进行域名系统（Domain Name System，DNS）查询，查询www.Lo cal Intranet.com对应服务器的IP 地址，并将相应IP地址反馈给终端用户。因此，首先，需要MEC平台配置DNS查询规则，将需要配置的本地IP地址与其本地域名对应起来。其次，MEC平台收到终端的上行报文，如果是指定本地子网的报文，则转发给本地网络，否则直接透明传输给核心网络。最后，MEC平台将收到的本地网络报文返回给终端用户。可以看出，在本地分流规则中，DNS查询功能不是必需的，当没有DNS 查询功能时，终端用户可以直接采用本地IP地址访问的形式进行，MEC平台根据相应的IP 分流规则处理相应的报文即可。除此之外，也可以配置相应的公网IP分流规则，实现对于特定IP 业务/用户通过本地分流的方式从本地代理服务器接入分组域网络，实现对于公网业务的选择性IP 数据分流。
（b）控制面数据
MEC平台对于终端用户的控制面数据即S1-C，采用直接透明传输的方式发给核心网，完成终端正常的鉴权、注册、业务发起、切换等流程，与传统的LTE 网络没有区别。即无论是本地业务还是公网业务，终端用户的控制依然在核心网进行，保证了基于MEC的本地分流方案对现有网络是透明的。
（c）上行用户面数据处理
公网上行业务数据经过MEC平台透明传输给运营商核心网SGW设备，而对于符合本地分流规则的上行数据分组，则通过MEC平台路由转发至本地网络。
（d）下行用户面数据处理
公网下行业务数据经过MEC平台透明传输给基站，而对于来自本地网络的下行数据分组，MEC平台需要将其重新封装成GTP-U 的数据分组发送给基站，完成本地网络下行用户面数据分组的处理。可以看出，基于MEC的本地分流方案通过在传统的LTE 基站和核心网之间部署MEC平台（串接），根据IP 分流规则的设定，从而实现本地分流的功能。综上所述，MEC平台对控制面数据（S1-C）直接透明传输给核心网，仅对用户面数据根据相关规则进行分流处理，因此保障了基于MEC的本地分流方案对现有LTE 网络的终端以及网络是透明的，即无须对现有终端及网络进行改造。所以，基于MEC的本地分流方案可以在对终端及网络透明的前提下，实现终端用户的本地业务访问，为业务应用的本地化、近距离部署提供可能，实现了低时延、高带宽的LTE 的本地局域网。同时，由于MEC对终端公网业务采用了透明传输的方式，因此不影响终端公网业 务的正常访问，使基于MEC的本地分流方案更容易部署。总而言之，基于MEC的本地分流方案可广泛应用在企业、学校、商场以及景区等需要本地连接以及本地大流量业务传输（高清视频）等需求的应用场景。以企业/学校为例，基于MEC的本地分流可以实现企业/学校内部高效办公、本地资源访问、内部通信等，实现免费/低资费、高体验的本地业务访问，使大量本地发生的业务数据能够终结在本地，避免通过核心网传输，降低回传带宽和传输时延。对于商场/景区等场景，可以通过部署在商场/景区的本地内容，实现用户免费访问，促进用户最新资讯（商家促销信息等）的获取以及高质量音频/视频介绍等，同时企业/校园/商场/景区的视频监控也可以通过本地分流技术直接上传给部署在本地的视频监控中心，在提升视频监控部署便利性的同时降低了无线网络回传带宽的消耗。除此之外，基于MEC的本地分流也可以与MEC定位等功能结合，实现基于位置感知的本地业务应用和访问，改善用户业务体验。
（e）LIPA/SIPTO 本地分流方案
关于无线网络本地分流的需求已经由来已久，早在2009年3GPP的SA#44会议上，沃达丰等的运营商联合提出LIPA/SIPTO，其应用场景与本地分流目标相同。同时，经过R10至R14等版本持续研究推进至当前的R15版本，LIPA/SIPTO目前存在多种实现方案，下面仅就确定采用的且适用于LTE网络的方案进行介绍，以便与基于MEC的本地分流方案进行对比分析。
（f）家庭/企业LIPA/SIPTO方案
经过讨论，确定采用L-S5的本地方案实现LIPA本地分流，它适用于HeNB LIPA 的业务分流，如图1-35所示。
可以看出，该方案在HeNB处增设了本地网关（LGW）网元，LGW与HeNB可以合设也可以分设，LGW与SGW之间通过新增L-S5接口连接，HeNB与MME、SGW之间通过原有S1接口连接。此时，对于终端用户访问本地业务的数据流，在LGW处分流至本地网络中，并采用专用的APN来标识需要进行业务分流的PDN。同时，终端用户原有公网业务则采用与该PDN不同的原有PDN连接进行数据传输，即终端用户需要采用原有APN标识其原有公网业务的PDN。除此之外，需要注意的是，当LGW与HeNB分设时，需要在LGW与HeNB间增加新的接口Sxx。如果Sxx接口同时支持用户面和控制面协议，则和LGW与HeNB合设时类似，对现有核心网网元以及接口改动较小。如果Sxx仅支持用户面协议，则LIPA的实现类似于直接隧道的建立方式，对现有核心网网元影响较大。除此之外，当LGW支持SIPTO时，LIPA和SIPTO可以采用同样的APN，而且HeNB SIPTO不占用运营商网络设备和传输资源，但LGW需要对LIPA以及SIPTO进行路由控制。可以看出，终端用户的本地访问需要得到网络侧授权，同时还需要提供专用的APN来请求LIPA/SIPTO连接。
（g）宏网络SIPTO 方案
对于LTE 宏网络SIPTO 方案，3GPP 最终确定采用PDN连接的方案（本地网关）进行，通过将SGW 以及L-PGW 部署在无线网络附近，SGW 与L-PGW 间通过S5 接口连接（L-PGW 与SGW 也可以合设），SIPTO 数据与核心网数据流先经过同一个SGW，然后采用不同的PDN 连接进行传输，实现宏网络的SIPTO。其中，用户是否建立SIPTO 连接由MME 进行控制，通过用户的签约信息（基于APN 的签约）来判断是否允许数据本地分流。如果HSS 签约信息不允许，则MME 不会执行SIPTO，否则，SIPTO 网关选择为终端用户选择地理/逻辑上靠近其接入点的网关，包括SGW 以及L-PGW。其中，SGW 的选择在终端初始附着和移动性管理过程中建立的第一个PDN 连接时进行，L-PGW 的选择则是在建立PDN连接时进行。为了能够选择靠近终端用户的L-PGW，其L-PGW 的选择通过使用TAI、eNode B ID 或者TAI+eNode B ID 来进行DNS 查询。可以看出，宏网络的SIPTO 依然由网络侧进行控制，并且基于专用APN 进行。
（h）方案对比
经过上述讨论可以得出，基于MEC的本地分流方案以及3GPP 中LIPA/SIPTO 方案，均可以满足无线网络本地分流的应用场景需求，即本地业务访问、本地网络SIPTO以及宏网络的SIPTO。需要注意的是，3GPP LIPA/SIPTO 方案需要终端支持多个APN 的连接，同时，需要增加新的接口以实现基于APN 的PDN 传输建立。而在基于MEC的本地分流方案中，MEC平台对于终端与网络是透明的，可以通过IP 分流规则的配置实现终端用户数据流按照指定IP 分流规则执行，而且无须区分基站类型。除此之外，由于MEC的本地分流方案对终端与网络是透明的，因此更适合于LTE 现网本地分流业务的部署。
MEC技术可以使无线网络和互联网有效地融合在一起，并在无线网络侧增加计算、存储、处理等功能，通过业务本地化和API接口，开放无线网络与业务服务器之间的信息交互，有效降低传输网络的压力，让运营商可以在基站侧更快地处理信息、实现差异化服务，真正改变用户的业务体验。MEC将是5G网络发展不可或缺的技术，设备厂家与运营商还新增了MEC与NB-IoT、车联网V2X结合的方案，并且考虑到5G带来的网络重构问题，形成了4G/5G融合的MEC方案，加强对网络切片技术的支持，为用户提供更好的体验。MEC在五大场景中非常具有潜力：一是基于室内精准定位的互联网LBS服务，打造边缘移动生态；二是视频业务的优化和加速，MEC可以将视频加速引擎部署在靠近用户的位置，提升视频体验；三是本地流量卸载业务，可应用于各种企业、校园的网络小区，运营商可针对园区设置特定的收费策略，产生在本地的业务通过流量卸载的方式，既可节省运营商的传输资源，又可激发用户的流量消费；四是满足NB-IoT的需求，对海量物联网终端所产生的数据及时处理；五是车联网对超低时延需求很高，也是MEC部署的主要场景。
在传统的蜂窝网络中，资源管理的出发点是在网络负载不均衡、无线网络环境变化的情况下，灵活分配和动态调度可用资源，在保证网络QoS的前提下，最大化地实现资源利用率和系统性能。由于MEC的引入，蜂窝网络资源管理方法将面临新的挑战，管理资源维度不仅包括无线资源，还包括边缘计算涉及的缓存资源和计算资源。同时，考虑到各网络切片间的隔离需求，切片对资源管理的粒度需求，因此资源管理的目标不仅是网络QoS的保证和资源利用率的最大化，还需要兼顾网络切片间的隔离和定制化。边缘计算引入接入网络后，边缘设备具备缓存与计算能力，可为UE 提供快捷内容访问与检索功能，有效缓解云服务器的负担，降低内容传递时延和网络传输负载，通过面向对象与内容认知技术提高性能增益和用户体验。在引入雾（F-RAN）计算后，接入网络的资源分配中，对频谱效率、能耗效率和时延的影响和优化性能，都是需要考虑的影响因素。在优化频谱效率时，UE对接入节点的选择，不仅需要考虑接收信号强度，还需要将接入节点中缓存内容对UE 的影响纳入考核指标中。类似地，在能效优化时，除了考虑发送功耗外，还需要考虑本地缓存带来的功耗和回程链路功耗的节省；传输时延的优化问题则由于F-RAN 中多种传输模式的共存而变得更为复杂，BBU池中虽然能够提供大容量存储，但传输时延受到去程链路的影响，只能提供时延可容忍的服务，而边缘设备虽然离UE距离近，通信状况好，但受限于缓存容量和计算能力，不能满足所有的低时延业务需求。同缓存和计算资源的管理不同，无线资源管理对网络切片的影响包括切片间的隔离水平高低、切片时、空、频域的管理粒度。MEC技术面临的问题和应用参见附录（十四）。
[1]肖清华、汪丁鼎、许光斌、丁巍.TD-LTE网络规划设计与优化.人民邮电出版社，2013.7.
[2]许光斌、赵大威、何旭初.5G帧结构分析.信息通信.2018.9.
[3]3GPP TS 38.211 V15.1.0 Release 15.Physi cal channels and modulation.2018.3.
[4]3GPP TS 38.212 V15.1.1 Release 15.Multiplexing and channel coding.2018.4.
[5]3GPP TS 38.213 V15.3.0 Release 15.Physi cal layer procedures for control.2018.3.
[6]3GPP TS 38.214 V15.3.0 Release 15.Physi cal layer procedures for data.2018.3.
[7]3GPP TS 38.215 V15.1.0 Release 15.Physi cal layer measurements.2018.3.
[8]3GPP TS 38.321 V15.3.0 Release 15.Medium Access Control（MAC）protocol speci☀ cation.2018.3.
[9]3GPP TS 38.322 V15.3.0 Release 15.Radio Link Control（RLC）protocol speci☀ cation.2018.3.
[10]赵忠晓.MassiveMIMO-FBMC系统容量及能源效率的研究[D].2016.4.
[11]郑志探.MassiveMIMO无线通信系统统计信道信息获取方法研究[D].2016.3.
[12]魏浩.MassiveMIMO系统互易性校准理论与方法研究[D].2016.9.
[13]赵洋.MassiveMIMO系统信道估计关键技术研究[D].2016.5.
[14]熊鑫.MassiveMIMO与OFDM无线通信信道信息获取理论方法研究[D].2017.2.
[15]尹东明.MEC构建面向5G网络构架的边缘云[J].电信网技术.2016.11.
[16]张建敏，谢伟良，杨峰义等.移动边缘计算技术及其本地分流方案[J].电信科学.2016.7.
[17]李佐昭，刘金旭.移动边缘计算在车联网中的应用.现代电信科技[J].2017.6.
[18]邓聪.移动边缘计算是5G关键技术之一.中国电子报[N].2017.5.
[19]朱丹.移动网络边缘计算与缓存技术研究.计算机应用[J].2017.8.
[20]李冰.基于PDMA技术的5G异构网络融合技术研究[D].2016.3.
[21]张洪.超密集组网中区域频谱效率及区域能量效率的研究[D].2016.6.
[22]陈正.多天线超密集网络统计性能分析与优化[D].2017.5.
[23]许光斌.不同频率的降雨气候视距衰减率分析.移动通信[J].2017.8.
[24]蓝骥.宽带毫米波通信接收前端的研究[D].2015.11.
[25]赵俊波.存在I_Q不平衡的全双工系统关键技术研究[D].2016.4.
[26]刘晓婷.全双工MIMO中继系统的空域自干扰消除方案研究[D].2016.3.
[27]房龄江.同时同频全双工RLS数字自干扰抑制关键技术与验证[D].2016.6.
[28]项弘禹.5G边缘计算和网络切片技术.电信科学[J].2017.6.
[29]邢燕霞.5G核心网络关键技术和对业务的支撑.电信技术[J].2017.7.
[30]陈兴海.弹性网络的网络切片技术研究.通信技术[J].2016.12.
[31]肖健.基于未来5G网络架构下网络切片概念的研究.电子世界[J].2017.11.
[32]侯建星，李少盈，祝宁.网络切片在5G中应用分析.中国通信学会信息通信网络技术委员会2015年年会论文集[C].2015.
