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引入课程Part2主要内容本课Part2主要介绍5G相关技术。主要内容有： 移动通信的标准化与4G回顾 5G总览与无线接口架构 5G传输结构、信道测量与传输信道处理 5G控制信令、多天线传输与波束管理 6G技术研究 上行链路与功率控制、寻小区与系统信息、随机接入 IoT，侧链通信，非地面网络 通信标准化电信行业的生态系统电信行业由这些机构构成： 机构 作用 机构 作用 供应商(Vendors) 制造网络设备、移动设备 行业论坛（Industry Forums） 作为联盟促进特定群体的利益 运营商(Mobile Network Operators) 提供网络服务 标准开发组织（Standards Development Organisations） 制定行业标准，确保互操作性 监管机构（Regulatory Bodies） 划分频谱、监管设备 测试&测量（Test & Measurement） 为供应商提供测试设备 区域标准化组织（National Standards Developing Organizations, SDOs）全球 ...

引入网络层简介数据链路层工作在一个广播域内，负责局域网内的传输。而网络层负责穿透多个广播域，联通不同的局域网。 网络层的DPU被称为数据包（Datagram）或者IP 包（IP Packet）。网络层使用的地址是IP地址。 网络层的主要作用是： 转发（Forwarding）：将包从一个路由器的输入口转发到对应的输出口 路由（Routing）：确定数据包去往目的地的路径是怎么样的，由路由算法驱动 网络层跨接这门课的P1与P2，P1负责网络层A部分，这部分主要包括IP子网划分，如何使用IP等等。网络层B专注于路由算法。 网络层的两种服务类型网络层有两种服务模型： 数据报网络（Datagram Network）：提供无连接服务。网络层不需要提前建立 “端到端的连接”，直接转发数据包。 虚电路网络（Virtual-Circuit Network）：提供面向连接服务。需要先建立 “虚电路”，再传输数据，最后拆除电路。 虚电路（Virtual Circuit）电路交换(circuit switching)是指使用专用物理通信路径连接通信终端的交换技术。连接建立开始时，通信系统分配给它的资源 ...

5G NR 总览引入5G New Radio （NR）是由3GPP提出的5G标准。它始于3GPP Rel-15，并通过Rel-16/17/18持续演进。 5G NR有数种新的特性，他们是： 高频操作与频谱灵活性(High Frequency Operation and Spectrum Flexibility)：采用新的频率频段（FR2），可提供高带宽，使 5G 能在高频段实现大带宽传输，拓展了频谱资源的利用。 超精简设计(Ultra Lean Design)：最小化始终在线的传输，如参考信号、系统信息广播等。同时提升了网络的能耗。 低延迟支持（Low Latency Support）：通过减少前端加载的参考和控制信号，降低了缓冲和解码延迟；采用可变的 OFDM numerology（子载波间隔等参数）和迷你时隙结构，进一步优化了传输延迟。 传输方案与结构（Transmission scheme and structure）：如4G一样继续使用OFDM，上行链路为普通OFDM（可选用带 DFTS 的 OFDM，仍保留兼容性）；但具备灵活的 numerology（子载波间隔可为 15k ...

Week1自由空间传播公式： \frac{P_R}{P_T}=G_RG_T(\frac{\lambda}{4\pi d})^2=G_RG_T(\frac{c}{4\pi fd})^2 L=-10\log_{10}G_T-10\log_{10}G_R-20\log_{10}\lambda+20\log_{10}d+21.98 L=-10log_{10}G_T-10log_{10}G_R+20log_{10}f+20log_{10}d-147.56 L(d)[dB]=L(d_0)+20\log_{10}(d/d_0)大尺度衰落-路径损耗指数$n$ L(d)[dB]=L(d_0)+10n\log_{10}(d/d_0)多普勒效应造成的频率偏移： f=\frac{v}{\lambda}cos\alpha瑞利信道电平穿越率： N_R=\sqrt{2\pi}f_m\rho e^{-\rho^2}瑞利信道的平均衰落持续时间： \overline\tau=\frac{e^{\rho^2}-1}{\sqrt{2\pi}f_m\rho}Week2香农信道容量： C=B\log_2(1+S/N) ...

引入：接收数字信号对于一个被传输的数字信号，可以这样进行数学表达 s(t) = \begin{cases} s_1(t), & \text{for binary 1} \\ s_2(t), & \text{for binary 0} \ \end{cases}, \quad 0 \leq t \leq T考虑这个信号被传输时会加噪声，例如加性高斯白噪声$ n(t) $，则可以得到： r(t) = s_i(t) + n(t), \quad i = 1,2在接收端，这个信号$r(t)$需要首先经过下变频变为基带信号，再经过接收滤波器、均衡滤波器；然后每过一段时间对其进行采样，再根据采样的阈值来判定接收到的是0还是1。如下图 由上图可以看出，接收数据大致被分为两个独立的步骤： 将接收到的信号进行解调滤波，使其成为单一的基带码字$ Z(T)=a_i(T)+n_0(T) $，其中$a_i(T)$表示信号分量，$n_0(T)$表示噪声分量。 将$Z(T)$与一个阈值$ \gamma $进行比较，从而判断它是$ s_1(t) $还是$ s_2(t) $ 注意，由于在步骤1时经过了滤波器， ...

均衡器（Equalization）由于信道传输函数$H(f)$会对不同频率的信号造成不同程度的衰减，因此需要均衡器来针对不同频率进行增益补偿，以消除码间干扰等。 但在实际操作中，信道的特征是不可知的，因此均衡器不能设定为恒定的。通常会使用可调节的均衡滤波器来处理信道失真。 在这门课中只对滤波器进行非常简短的介绍 横向滤波器（Transversal filter）横向滤波器是什么横向滤波器是一种较为广泛应用的均衡器。它是一种一种有限冲激响应（FIR）滤波器，其结构如下图所示。 这个滤波器包含$2N+1$个“抽头（tap）”，每个 tap 对应一个延迟的输入样本和一个权重。它的输出是输入信号与一组滤波器系数的离散卷积。输出值$y_k$等于： y_k=\sum_{n=-N}^Nc_nx_{k-n}即，输出是每个$延迟 \times 权重$的求和。权重由反馈算法决定。滤波器的系统延迟为$2NT$（$T$为符号周期）。 迫零横向滤波器零强迫（zero forcing）: 零强迫的目的是完全消除码间干扰（ISI）。其原理是让滤波器在目标采样点输出为 1，在其他采样点输出为0。 迫零均衡器（ze ...

引入移动通信中的复用对于蜂窝网络，单个基站覆盖的区域叫 “小区（cell）”。 为了提高频率资源的利用率，会把多个小区组成 “复用簇”，不同簇可以重复用同一组频率 —— 这就是 “频率复用”。常见的复用模式有 12 小区、7 小区、4 小区、3 小区簇，下图是7小区复用的例子。 对于这样的频分复用，相邻小区不能用同一组频率，否则会产生严重干扰。 而码分复用可以“用不同的扩频码给信号‘贴标签’，接收端只认自己对应的‘标签’”，以此在同一频率上同时传输多个用户的信号。 下面将介绍直序扩频以及直序扩频的码分复用。 扩频通信简介有三种基本的扩频方式： 跳频扩频(Frequency-hopping speread spectrum) 直接序列扩频(Direct-sequence spread spectrum) 啁啾扩频/线性调频扩频(Chirp Spread Spectrum) 参考笔记扩频通信简介 | 風，其中直序扩频在本课中有所涵盖，以课程笔记为准。 直序扩频（Direct Sequence Spread-Spectrum Communications ）直序扩频简介直接序列扩频使用 ...

基础介绍Low Density Parity Check Codes （LDPC）码是一种特殊的线性块码。4G和5G都使用了LPDC码。 Tanner 图下面是一个普通的线性块码的校验矩阵示例（它不是LDPC码，因为里面1的个数太多了，不是低密度，只是因为用这个例子来讲Tanner图非常简单，所以用它） H = \begin{bmatrix} \overset{v_1}{1} & \overset{v_2}{0} & \overset{v_3}{0} & \overset{v_4}{1} & \overset{v_5}{0} & \overset{v_6}{1} \\ 0 & 1 & 0 & 1 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 & 0 & 1 & 1 \end{bmatrix} \begin{array}{c} c_1\\ c_2\\ c_3\\ \end{array}每一行代表 1 个校验节点c₁/c₂/c₃（c的意思是Check），每一列代表 1 个变量节点v₁~v₆（v的意思是variable）。 如同前面介绍的线性快码一样，在信道上传输的是$V=[v_1,v_2… ...

引入章节目标在week1与week2中已经学习了无线信道的特性，无线信道发展遇到的挑战，信道容量等。 那么要如何使得真实的系统逼近理论信道容量极限呢？如何在无线信道中发送数字信号呢？如何解决信道干扰呢？ 本小节的主题将会使用信道编码来解答这三个问题。本节将介绍一些典型的信道编码，他们的功能，以及性能分析。 信道编码：编码增益（Coding Gain）信道编码将会引入一些冗余，来使得错误可以被纠正和发现。 Coding gain（编码增益）表示在相同误码率（BER）条件下，使用编码后的系统相比未编码系统所需的信噪比（SNR）降低量。简单来说，它告诉我们：通过引入冗余和纠错机制，我们可以“省下”多少信号功率来达到同样的可靠性。 例如下图，在同样的SNR下，uncoded的错误率比coded更高，$C_{g1}$和$C_{g2}$就被称为编码增益。但随着信噪比（SNR）的增加，编码系统会表现出误码率瓶颈（error floor）现象。在超过某一阈值的信噪比范围内，误码概率下降得明显变慢，如下图coded曲线末端，这是因为在该信噪比区间内，最小距离误码事件最终成为影响编码性能的主要因素。 信 ...