3GPP完成Rel-16，六大领域关键技术释放5G新机遇
2020年7月初，3GPP完成5G标准第二版规范Release 16，将5G大幅扩展至全新服务、频谱和部署模式。Rel-16包括的全新5G规范将在传统移动宽带服务之外的诸多领域开启全新5G机遇，这对整个移动产业和更广泛的生态系统具有重要的里程碑意义。一方面，Rel-16通过持续增强Rel-15坚实的技术基础带来更高的5G系统性能和效率;更重要的是，Rel-16还为变革全新行业带来关键技术支持。
在这个重要节点，让我们简单回顾奠定5G基础的Rel-15关键技术，并分享最新完成的Rel-16中所包含的重要发明，及其通过提升性能和体验为全新行业及应用带来的机遇。
5G NR Release 15——奠定5G基础
高通公司(Qualcomm)的5G愿景是打造一个统一的连接架构，支持多样化终端、服务、频谱和部署方式。为了实现这一目标，我们为首个5G标准3GPP Rel-15 贡献了众多关键发明，这些发明为未来十年的5G演进奠定了技术基础。
高通公司为3GPP 5G NR Rel-15标准贡献的关键发明
高通公司为Rel-15贡献的技术对实现5G全部潜能至关重要。例如，基于时隙的灵活框架为实现不同5G服务(包括增强型移动宽带、关键业务型服务和海量物联网)的高效复用创造条件。灵活的OFDM参数支持同一个5G NR设计扩展至不同的新频谱频段(从1GHz以下到60GHz以上)，移动毫米波大幅增加网络容量以满足5G扩展的需要，并且让极致速度成为可能。
5G NR Release 16——推动5G扩展
7月初，3GPP实现了又一个重要里程碑——完成Rel-16规范，开启了5G演进的新篇章。Rel-16是行业共同努力的成果，它进一步增强5G技术基础(覆盖、移动性、功效和可靠性等)，并将5G扩展至全新用例、频谱频段和垂直行业。Rel-16包括一系列宏大的技术项目，我将这些技术提炼为对5G持续演进至关重要的六大关键发明领域(顺序不分先后)。
Rel-16六大领域关键发明，扩展和增强5G NR基础
发明领域一：免许可频谱
将5G扩展至全部频谱类型和频段是高通公司5G愿景的重点之一，这不仅能带来更大容量，而且能实现更灵活的部署。近十年来，高通公司一直在引领免许可频谱蜂窝技术的发展。Rel-16 增加了对5G NR免许可频谱(NR-U)的支持，包括两种运行模式：许可辅助接入(LAA)，以及不需要任何许可频谱的独立部署。LAA模式支持移动运营商在LTE LAA基础上利用免许可频谱增加5G带宽。独立NR-U模式不需要许可频谱，使更广泛的生态系统受益于5G优势，包括移动运营商、服务提供商、无线互联网服务提供商(ISP)和5G企业专网运营商。此外，NR-U还支持在新的6GHz频段部署5G。展望未来，NR-U将成为未来频谱创新的基础，比如Rel-17中对60GHz免许可频段的支持。
5G NR-U支持两种运行模式和多种部署场景
发明领域二：先进的节电特性和移动性
大多数5G移动终端都使用电池供电，因此不断突破能效极限以降低终端功耗成为当务之急。在Rel-16中，我们推动实现了多个全新系统节电特性，包括：1)全新唤醒信号(WUS)可在低功耗模式下尽可能减少控制信令监测;2)具有更广泛优势的简化随机接入过程(RACH);3)低功率载波聚合控制可在不使用辅载波时将其高效关闭。
移动性是我们致力于在Rel-16中进一步增强的另一个方面。例如，终端驱动的条件切换、早期测量报告和双连接主蜂窝小区群(MCG)故障恢复，可减少切换中断时间(接近零毫秒切换)，进一步提升终端移动性能。
Rel-16 WUS将降低终端能耗
发明领域三：高精度定位
精准的终端定位对于赋能诸多垂直应用至关重要，例如公共安全和室内导航。基于蜂窝技术的定位可与现有的全球导航卫星系统(GNSS)互补，满足户外和室内定位的要求。长期以来，高通公司一直是定位技术的开拓者，并通过赋能Rel-16定位技术的科技创新继续强化在这一领域的领导力。Rel-16支持多/单小区定位和基于终端的定位，定义了一种全新的定位参考信号(PRS)，可应用于往返时间(RTT)、到达角/出发角(AoA/AoD)、到达时间差(TDOA)等多种5G定位技术。基于RTT的定位无需严格的节点间网络时钟同步(TDOA等传统技术仍需要)，并可支持更灵活的网络部署和维护。这些技术旨在满足室内3米和室外10米的初步5G定位精度要求。在Rel-17中，高精度室内定位功能将为工业物联网(IIoT)用例带来亚米级精度定位。
5G定位技术催生全新用例
发明领域四：直连通信
Rel-16另一个关键发明领域是面向蜂窝车联网(C-V2X)的基于5G NR的直连通信。高通公司一直积极推动Rel-14和Rel-15C-V2X发展，旨在提供基础安全特性;在此基础上，高通公司继续推动Rel-16中的直连通信技术，关键增强特性将支持协作式驾驶和传感器共享等先进应用。Rel-16在更高吞吐量、更低时延、基于距离的可靠多播、分布式同步和统一服务质量(QoS)控制等多方面带来显著提升——这些将有助于提高自动驾驶和半自动驾驶的效率和安全性。Rel-16中基于5G NR的直连通信是另一项基础科技，可应用于广泛的未来新用例，例如公共安全通信和商业应用。
支持可靠多播的直连通信赋能先进的5G V2X用例
关键领域五：关键业务型设计
Rel-16中的5G NR增加了许多新特性，能够通过增强5G系统性能支持关键业务型用例，比如工业4.0工厂自动化。5G NR的设计目标之一是满足更严格的可靠性要求(高达99.9999%的可靠性)，同时保持毫秒级时延。协作多点(CoMP)是实现这一目标的关键赋能技术之一，使用多个发射和接收点(多TRP)创建有冗余通信路径的空间分集。此外，高通公司在Rel-16中的发明能够进一步改善服务复用，支持关键业务型流量和移动宽带流量在通用5G NR框架中更高效地共存，还支持逻辑信道优先、上行链路与下行链路占先等诸多增强特性。
支持多TRP的CoMP支持超可靠低时延通信
发明领域六：全新部署模式
为了实现支持多样化部署的5G愿景，Rel-16通过引入多项新功能扩展5G应用范围。对非公共网络(NPN)的支持将有助于加速5G企业专网部署。企业专网可通过利用独立管理的专用资源(比如小基站)支持在本地保存敏感数据，保障企业的安全性和隐私，还能面向本地应用(比如低时延应用)进行优化。企业专网将为广泛的新5G部署带来显著优势，比如工业物联网和企业网络用例。时间敏感网络(TSN)支持5G网络提供有严格同步和时延要求的服务，这对许多工业物联网用例(如机器控制)至关重要。新的干扰测量与抑制技术(比如RIM/CLI)支持稳健部署，并为未来支持基站对基站、手机对手机干扰抑制的动态TDD运行奠定基础。集成接入与回传(IAB)支持毫米波基站进行无线接入和回传，在部署密集网络时可有效减少新增光纤部署需求。最后，Rel-16还支持在5G频谱中部署eMTC和NB-IoT，以及面向5G海量物联网服务由5G核心网管理eMTC和NB-IoT。
集成接入与回传支持更具成本效益的毫米波部署
展望5G未来图景
5G商用进入第二年，全球已有70多家运营商部署了5G商用服务，5G标准第二版规范Rel-16也已经完成，但高通公司将永不止步地推动5G技术演进，释放最新一代移动通信技术的全部潜能。我们已经与移动生态系统合作开展Rel-17相关项目，并面向Rel-18及未来版本进行先进技术研发。5G未来图景让人倍感兴奋，更多5G创新正在孕育之中，它们将赋能未来十年及更久之后的持续性科技突破。
从Rel-15/16一直到Rel-17及未来版本，高通公司的无线发明不断驱动5G演进
*本文改编自高通公司工程技术副总裁庄思民博士(Dr. John Smee)的博客文章