3GPP完成Rel-16，六大領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)釋放5G新機遇

2020年7月初,3GPP完成5G標準第二版規范Release 16,將5G大幅擴展至全新服務(wù)、頻譜和部署模式。Rel-16包括的全新5G規范將在傳統移動(dòng)寬帶服務(wù)之外的諸多領(lǐng)域開(kāi)啟全新5G機遇,這對整個(gè)移動(dòng)產(chǎn)業(yè)和更廣泛的生態(tài)系統具有重要的里程碑意義。一方面,Rel-16通過(guò)持續增強 Rel-15堅實(shí)的技術(shù)基礎 帶來(lái)更高的5G系統性能和效率;更重要的是,Rel-16還為變革全新行業(yè)帶來(lái)關(guān)鍵技術(shù)支持。

在這個(gè)重要節點(diǎn),讓我們簡(jiǎn)單回顧奠定5G基礎的Rel-15關(guān)鍵技術(shù),并分享最新完成的Rel-16中所包含的重要發(fā)明,及其通過(guò)提升性能和體驗為全新行業(yè)及應用帶來(lái)的機遇。

5G NR Release 15——奠定5G基礎

高通公司(Qualcomm)的5G愿景是打造一個(gè)統一的連接架構,支持多樣化終端、服務(wù)、頻譜和部署方式。為了實(shí)現這一目標,我們?yōu)?nbsp;首個(gè)5G標準3GPP Rel-15 貢獻了眾多關(guān)鍵發(fā)明 ,這些發(fā)明為未來(lái)十年的5G演進(jìn)奠定了技術(shù)基礎。

高通公司為Rel-15貢獻的技術(shù)對實(shí)現5G全部潛能至關(guān)重要。例如,基于時(shí)隙的靈活框架為實(shí)現不同5G服務(wù)(包括增強型移動(dòng)寬帶、關(guān)鍵業(yè)務(wù)型服務(wù)和海量物聯(lián)網(wǎng))的高效復用創(chuàng )造條件。靈活的OFDM參數支持同一個(gè)5G NR設計擴展至不同的新頻譜頻段(從1GHz以下到60GHz以上),移動(dòng)毫米波大幅增加網(wǎng)絡(luò )容量以滿(mǎn)足5G擴展的需要,并且讓極致速度成為可能。

高通公司為3GPP 5G NR Rel-15標準貢獻的關(guān)鍵發(fā)明

5G NR Release 16——推動(dòng)5G擴展

7月初,3GPP實(shí)現了又一個(gè)重要里程碑——完成Rel-16規范,開(kāi)啟了5G演進(jìn)的新篇章。Rel-16是行業(yè)共同努力的成果,它進(jìn)一步增強5G技術(shù)基礎(覆蓋、移動(dòng)性、功效和可靠性等),并將5G擴展至全新用例、頻譜頻段和垂直行業(yè)。Rel-16包括一系列宏大的技術(shù)項目,我將這些技術(shù)提煉為對5G持續演進(jìn)至關(guān)重要的六大關(guān)鍵發(fā)明領(lǐng)域(順序不分先后)。

Rel-16 六大領(lǐng)域關(guān)鍵發(fā)明,擴展和增強5G NR基礎

發(fā)明領(lǐng)域一:免許可頻譜

將5G擴展至全部頻譜類(lèi)型和頻段是 高通公司5G愿景 的重點(diǎn)之一,這不僅能帶來(lái)更大容量,而且能實(shí)現更靈活的部署。近十年來(lái),高通公司一直在引領(lǐng)免許可頻譜蜂窩技術(shù)的發(fā)展。Rel-16 增加了對5G NR免許可頻譜(NR-U)的支持,包括兩種運行模式:許可輔助接入(LAA),以及不需要任何許可頻譜的獨立部署。LAA模式支持移動(dòng)運營(yíng)商在LTE LAA基礎上利用免許可頻譜增加5G帶寬。獨立NR-U模式不需要許可頻譜,使更廣泛的生態(tài)系統受益于5G優(yōu)勢,包括移動(dòng)運營(yíng)商、服務(wù)提供商、無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP)和5G企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)運營(yíng)商。此外,NR-U還支持在新的6GHz頻段部署5G。展望未來(lái),NR-U將成為未來(lái)頻譜創(chuàng )新的基礎,比如Rel-17中對60GHz免許可頻段的支持。

5G NR-U支持兩種運行模式和多種部署場(chǎng)景

發(fā)明領(lǐng)域二:先進(jìn)的節電特性和移動(dòng)性

大多數5G移動(dòng)終端都使用電池供電,因此不斷突破能效極限以降低終端功耗成為當務(wù)之急。在Rel-16中,我們推動(dòng)實(shí)現了多個(gè)全新系統節電特性,包括:1)全新喚醒信號(WUS)可在低功耗模式下盡可能減少控制信令監測;2)具有更廣泛優(yōu)勢的簡(jiǎn)化隨機接入過(guò)程(RACH);3)低功率載波聚合控制可在不使用輔載波時(shí)將其高效關(guān)閉。

移動(dòng)性是我們致力于在Rel-16中進(jìn)一步增強的另一個(gè)方面。例如,終端驅動(dòng)的條件切換、早期測量報告和雙連接主蜂窩小區群(MCG)故障恢復,可減少切換中斷時(shí)間(接近零毫秒切換),進(jìn)一步提升終端移動(dòng)性能。

Rel-16 WUS將降低終端能耗

發(fā)明領(lǐng)域三:高精度定位

精準的終端定位對于賦能諸多垂直應用至關(guān)重要,例如公共安全和室內導航?；诜涓C技術(shù)的定位可與現有的全球導航衛星系統(GNSS)互補,滿(mǎn)足戶(hù)外和室內定位的要求。長(cháng)期以來(lái),高通公司一直是定位技術(shù)的開(kāi)拓者,并通過(guò)賦能Rel-16定位技術(shù)的科技創(chuàng )新繼續強化在這一領(lǐng)域的領(lǐng)導力。Rel-16支持多/單小區定位和基于終端的定位,定義了一種全新的定位參考信號(PRS),可應用于往返時(shí)間(RTT)、到達角/出發(fā)角(AoA/AoD)、到達時(shí)間差(TDOA)等多種5G定位技術(shù)?；赗TT的定位無(wú)需嚴格的節點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò )時(shí)鐘同步(TDOA等傳統技術(shù)仍需要),并可支持更靈活的網(wǎng)絡(luò )部署和維護。這些技術(shù)旨在滿(mǎn)足室內3米和室外10米的初步5G定位精度要求。在Rel-17中,高精度室內定位功能將為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)用例帶來(lái)亞米級精度定位。

5G定位技術(shù)催生全新用例

發(fā)明領(lǐng)域四:直連通信

Rel-16另一個(gè)關(guān)鍵發(fā)明領(lǐng)域是面向蜂窩車(chē)聯(lián)網(wǎng)(C-V2X)的基于5G NR的直連通信。高通公司一直積極推動(dòng)Rel-14和Rel-15 C-V2X發(fā)展,旨在提供基礎安全特性;在此基礎上,高通公司繼續推動(dòng)Rel-16中的直連通信技術(shù),關(guān)鍵增強特性將支持協(xié)作式駕駛和傳感器共享等先進(jìn)應用。Rel-16在更高吞吐量、更低時(shí)延、基于距離的可靠多播、分布式同步和統一服務(wù)質(zhì)量(QoS)控制等多方面帶來(lái)顯著(zhù)提升——這些將有助于提高自動(dòng)駕駛和半自動(dòng)駕駛的效率和安全性。Rel-16中基于5G NR的直連通信是另一項基礎科技,可應用于廣泛的未來(lái)新用例,例如公共安全通信和商業(yè)應用。

支持可靠多播的直連通信賦能先進(jìn)的5G V2X用例

關(guān)鍵領(lǐng)域五:關(guān)鍵業(yè)務(wù)型設計

Rel-16中的5G NR增加了許多新特性,能夠通過(guò)增強5G系統性能支持關(guān)鍵業(yè)務(wù)型用例,比如工業(yè)4.0工廠(chǎng)自動(dòng)化。5G NR的設計目標之一是滿(mǎn)足更嚴格的可靠性要求(高達99.9999%的可靠性),同時(shí)保持毫秒級時(shí)延。協(xié)作多點(diǎn)(CoMP)是實(shí)現這一目標的關(guān)鍵賦能技術(shù)之一,使用多個(gè)發(fā)射和接收點(diǎn)(多TRP)創(chuàng )建有冗余通信路徑的空間分集。此外,高通公司在Rel-16中的發(fā)明能夠進(jìn)一步改善服務(wù)復用,支持關(guān)鍵業(yè)務(wù)型流量和移動(dòng)寬帶流量在通用5G NR框架中更高效地共存,還支持邏輯信道優(yōu)先、上行鏈路與下行鏈路占先等諸多增強特性。

支持多TRP的CoMP支持超可靠低時(shí)延通信

發(fā)明領(lǐng)域六:全新部署模式

為了實(shí)現支持多樣化部署的5G愿景,Rel-16通過(guò)引入多項新功能擴展5G應用范圍。對非公共網(wǎng)絡(luò )(NPN)的支持將有助于加速5G企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)部署。企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)可通過(guò)利用獨立管理的專(zhuān)用資源(比如小基站)支持在本地保存敏感數據,保障企業(yè)的安全性和隱私,還能面向本地應用(比如低時(shí)延應用)進(jìn)行優(yōu)化。企業(yè)專(zhuān)網(wǎng)將為廣泛的新5G部署帶來(lái)顯著(zhù)優(yōu)勢,比如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò )用例。時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò )(TSN)支持5G網(wǎng)絡(luò )提供有嚴格同步和時(shí)延要求的服務(wù),這對許多工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)用例(如機器控制)至關(guān)重要。新的干擾測量與抑制技術(shù)(比如RIM/CLI)支持穩健部署,并為未來(lái)支持基站對基站、手機對手機干擾抑制的動(dòng)態(tài)TDD運行奠定基礎。集成接入與回傳(IAB)支持毫米波基站進(jìn)行無(wú)線(xiàn)接入和回傳,在部署密集網(wǎng)絡(luò )時(shí)可有效減少新增光纖部署需求。最后,Rel-16還支持在5G頻譜中部署eMTC和NB-IoT,以及面向5G海量物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)由5G核心網(wǎng)管理eMTC和NB-IoT。

集成接入與回傳支持更具成本效益的毫米波部署

展望5G未來(lái)圖景

5G商用進(jìn)入第二年,全球已有70多家運營(yíng)商部署了5G商用服務(wù),5G標準第二版規范Rel-16也已經(jīng)完成,但高通公司將永不止步地推動(dòng)5G技術(shù)演進(jìn),釋放最新一代移動(dòng)通信技術(shù)的全部潛能。我們已經(jīng)與移動(dòng)生態(tài)系統合作開(kāi)展Rel-17相關(guān)項目,并面向Rel-18及未來(lái)版本進(jìn)行先進(jìn)技術(shù)研發(fā)。5G未來(lái)圖景讓人倍感興奮,更多5G創(chuàng )新正在孕育之中,它們將賦能未來(lái)十年及更久之后的持續性科技突破。

從Rel-15/16一直到Rel-17及未來(lái)版本,高通公司的無(wú)線(xiàn)發(fā)明不斷驅動(dòng)5G演進(jìn)

*本文改編自高通公司工程技術(shù)副總裁莊思民博士(Dr. John Smee)的博客文章