2016年12月，我首次撰文介紹五個定義5G新空口（5G NR）的無線發(fā)明，現(xiàn)在回想起來恍如昨日。當(dāng)時5G尚未部署，但此后我們持續(xù)快速擴(kuò)展5G全球布局。2020年7月，5G標(biāo)準(zhǔn)的第二個版本Release 16凍結(jié)，而截止當(dāng)時，全球超過70家移動運(yùn)營商已經(jīng)部署了商用5G服務(wù)。

5G NR Release 15——奠定5G基礎(chǔ)

高通公司（Qualcomm）的5G愿景是打造一個統(tǒng)一的連接架構(gòu)，支持多樣化終端、服務(wù)、頻譜和部署方式。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們?yōu)槭讉€5G標(biāo)準(zhǔn)3GPP Release 15 貢獻(xiàn)了眾多關(guān)鍵發(fā)明，這些發(fā)明為未來十年的5G演進(jìn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

高通公司為3GPP 5G NR Release 15標(biāo)準(zhǔn)貢獻(xiàn)的關(guān)鍵發(fā)明

在討論Release 16之前，我首先舉幾個例子解釋為什么高通有關(guān)Release 15的發(fā)明對實(shí)現(xiàn)5G全部潛能如此重要。例如，基于時隙的靈活框架為實(shí)現(xiàn)不同5G服務(wù)（包括增強(qiáng)型移動寬帶、關(guān)鍵任務(wù)型業(yè)務(wù)和海量物聯(lián)網(wǎng)）的高效復(fù)用創(chuàng)造條件。靈活的OFDM子載波帶寬支持同一個5G NR設(shè)計(jì)擴(kuò)展至不同的新頻譜頻段（從1GHz以下到60GHz以上），移動毫米波大幅增加網(wǎng)絡(luò)容量以滿足5G擴(kuò)展的需要，并且讓極致速度成為可能。為了更好地展示這些Release 15發(fā)明在5G系統(tǒng)中發(fā)揮的核心作用，我們用下圖中的交通系統(tǒng)作為類比。

5G NR Release 15技術(shù)類比

注：

Flexible slot-based framework：基于時隙的靈活框架

Flexible road framework：靈活的交通框架

5G NR Release 16——推動5G擴(kuò)展

2020年7月，3GPP實(shí)現(xiàn)了又一個重要里程碑——完成Release 16規(guī)范，開啟了5G演進(jìn)的新篇章。Release 16是行業(yè)共同努力的成果，它進(jìn)一步增強(qiáng)5G技術(shù)基礎(chǔ)（覆蓋、移動性、功效和可靠性等），并將5G擴(kuò)展至全新用例、頻段和垂直行業(yè)。Release 16包括一系列宏大的技術(shù)項(xiàng)目，本文將這些技術(shù)提煉為對5G持續(xù)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）。

Release 16 六大領(lǐng)域關(guān)鍵發(fā)明，擴(kuò)展并增強(qiáng)4G和5G NR基礎(chǔ)

發(fā)明領(lǐng)域#1：免許可頻譜

將5G擴(kuò)展至全部頻譜類型和頻段是高通公司5G愿景的重點(diǎn)之一，這不僅能帶來更大容量，而且能實(shí)現(xiàn)更靈活的部署。近十年來，高通公司一直在引領(lǐng)免許可頻譜蜂窩技術(shù)的發(fā)展。Release 16 增加了對5G NR免許可頻譜（NR-U）的支持，包括兩種運(yùn)行模式：許可輔助接入（LAA），以及不需要任何許可頻譜的獨(dú)立部署。LAA模式支持移動運(yùn)營商在LTE LAA基礎(chǔ)上利用免許可頻譜增加5G帶寬。獨(dú)立NR-U模式不需要許可頻譜，使更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)受益于5G，包括移動運(yùn)營商、服務(wù)提供商、無線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）和5G企業(yè)專網(wǎng)運(yùn)營商。此外，NR-U還支持在新的6GHz頻段部署5G。展望未來，NR-U將成為未來頻譜創(chuàng)新的基礎(chǔ)，比如Release 17中對60GHz免許可頻段的支持。

5G NR-U支持兩種運(yùn)行模式和多種部署場景

發(fā)明領(lǐng)域#2：先進(jìn)的節(jié)電特性和移動性

大多數(shù)5G移動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(dāng)務(wù)之急。在Release 16中，我們推動實(shí)現(xiàn)了多個全新的系統(tǒng)節(jié)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對控制信令的監(jiān)測；2）簡化的隨機(jī)接入過程（RACH），具有更廣泛優(yōu)勢；3）低功耗載波聚合控制，可在無需使用時有效關(guān)閉輔載波。

移動性是我們致力于在Release 16中進(jìn)一步增強(qiáng)的另一個方面。例如，終端驅(qū)動的有條件切換、早期測量報(bào)告和雙連接主小區(qū)集（MCG）故障恢復(fù)，可減少切換中斷時間（接近零毫秒切換），進(jìn)一步提升終端移動性能。

Release 16 WUS將降低終端能耗

發(fā)明領(lǐng)域#3：高精度定位

精準(zhǔn)的終端定位對于賦能諸多垂直應(yīng)用至關(guān)重要，例如公共安全和室內(nèi)導(dǎo)航。基于蜂窩技術(shù)的定位可與現(xiàn)有的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）互補(bǔ)，滿足戶外和室內(nèi)定位的要求。長期以來，高通公司一直是定位技術(shù)的開拓者，并通過賦能Release 16定位技術(shù)的科技創(chuàng)新繼續(xù)強(qiáng)化在這一領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)力。Release 16支持多/單小區(qū)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(yīng)用于往返時間（RTT）、到達(dá)角/出發(fā)角（AoA/AoD）、到達(dá)時間差（TDOA）等多種5G定位技術(shù)。基于RTT的定位無需嚴(yán)格的節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)時鐘同步（TDOA等傳統(tǒng)技術(shù)仍需要），并可支持更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和維護(hù)。這些技術(shù)旨在滿足室內(nèi)3米和室外10米的初步5G定位精度要求。在Release 17中，高精度室內(nèi)定位功能將為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）用例帶來亞米級精度定位。

5G定位技術(shù)催生全新用例

發(fā)明領(lǐng)域#4：直連通信

Release 16另一個關(guān)鍵發(fā)明領(lǐng)域是面向蜂窩車聯(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Release 14和Release 15 C-V2X發(fā)展，旨在提供基礎(chǔ)安全特性；在此基礎(chǔ)上，高通公司繼續(xù)推動Release 16中的直連通信技術(shù)，關(guān)鍵增強(qiáng)特性將支持協(xié)作式駕駛和傳感器共享等先進(jìn)應(yīng)用。Release 16在更高吞吐量、更低時延、基于距離的可靠多播、分布式同步和統(tǒng)一服務(wù)質(zhì)量（QoS）控制等多方面帶來顯著提升——這些將有助于提高自動駕駛和半自動駕駛的效率和安全性。Release 16中基于5G NR的直連通信是另一項(xiàng)基礎(chǔ)科技，可應(yīng)用于廣泛的未來新用例，例如公共安全通信和商業(yè)應(yīng)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#5：關(guān)鍵業(yè)務(wù)型設(shè)計(jì)

Release 16中的5G NR增加了許多新特性，能夠通過增強(qiáng)5G系統(tǒng)性能支持關(guān)鍵業(yè)務(wù)型用例，比如工業(yè)4.0工廠自動化。5G NR的設(shè)計(jì)目標(biāo)之一是滿足更嚴(yán)格的可靠性要求（高達(dá)99.9999%的可靠性），同時保持毫秒級時延。多點(diǎn)協(xié)作通信（CoMP）是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵賦能技術(shù)之一，使用多個發(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Release 16中的發(fā)明能夠進(jìn)一步改善業(yè)務(wù)復(fù)用，支持關(guān)鍵業(yè)務(wù)型流量和移動寬帶流量在通用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(qiáng)特性。

支持多TRP的CoMP支持超可靠低時延通信

發(fā)明領(lǐng)域#6：全新部署模式

為了實(shí)現(xiàn)支持多樣化部署的5G愿景，Release 16通過引入多項(xiàng)新功能擴(kuò)展5G應(yīng)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)專網(wǎng)部署，比如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)用例。時間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）支持5G網(wǎng)絡(luò)提供有嚴(yán)格同步和時延要求的服務(wù)，這對許多工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)用例（如機(jī)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(wěn)健部署，并為未來支持基站對基站、手機(jī)對手機(jī)干擾抑制的動態(tài)TDD運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。集成接入與回傳（IAB）支持毫米波基站進(jìn)行無線接入和回傳，在部署密集網(wǎng)絡(luò)時可有效減少新增光纖部署需求。最后，Release 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未來圖景

5G標(biāo)準(zhǔn)第二版規(guī)范Release 16已經(jīng)完成，但高通公司將永不止步地推動5G技術(shù)演進(jìn)，釋放最新一代移動通信技術(shù)的全部潛能。我們已經(jīng)與移動生態(tài)系統(tǒng)合作開展Release 17相關(guān)項(xiàng)目，并面向Release 18及未來版本進(jìn)行先進(jìn)技術(shù)研發(fā)。5G未來圖景讓人倍感興奮，更多5G創(chuàng)新正在孕育之中，它們將賦能未來十年及更久之后的持續(xù)性科技突破。

作者：Qualcomm 員工