2016年12月，我首次撰文介紹五個定義5G新空口（5G NR）的無線發明，現在回想起來恍如昨日。當時5G尚未部署，但此后我們持續快速擴展5G全球布局。2020年7月，5G標準的第二個版本Release 16凍結，而截止當時，全球超過70家移動運營商已經部署了商用5G服務。

5G NR Release 15——奠定5G基礎

高通公司（Qualcomm）的5G愿景是打造一個統一的連接架構，支持多樣化終端、服務、頻譜和部署方式。為了實現這一目標，我們為首個5G標準3GPP Release 15 貢獻了眾多關鍵發明，這些發明為未來十年的5G演進奠定了技術基礎。

高通公司為3GPP 5G NR Release 15標準貢獻的關鍵發明

在討論Release 16之前，我首先舉幾個例子解釋為什么高通有關Release 15的發明對實現5G全部潛能如此重要。例如，基于時隙的靈活框架為實現不同5G服務（包括增強型移動寬帶、關鍵任務型業務和海量物聯網）的高效復用創造條件。靈活的OFDM子載波帶寬支持同一個5G NR設計擴展至不同的新頻譜頻段（從1GHz以下到60GHz以上），移動毫米波大幅增加網絡容量以滿足5G擴展的需要，并且讓極致速度成為可能。為了更好地展示這些Release 15發明在5G系統中發揮的核心作用，我們用下圖中的交通系統作為類比。

5G NR Release 15技術類比

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擴展

2020年7月，3GPP實現了又一個重要里程碑——完成Release 16規范，開啟了5G演進的新篇章。Release 16是行業共同努力的成果，它進一步增強5G技術基礎（覆蓋、移動性、功效和可靠性等），并將5G擴展至全新用例、頻段和垂直行業。Release 16包括一系列宏大的技術項目，本文將這些技術提煉為對5G持續演進至關重要的六大關鍵發明領域（順序不分先后）。

Release 16 六大領域關鍵發明，擴展并增強4G和5G NR基礎

發明領域#1：免許可頻譜

將5G擴展至全部頻譜類型和頻段是高通公司5G愿景的重點之一，這不僅能帶來更大容量，而且能實現更靈活的部署。近十年來，高通公司一直在引領免許可頻譜蜂窩技術的發展。Release 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模式支持移動運營商在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，使更廣泛的生態系統受益于5G，包括移動運營商、服務提供商、無線互聯網服務提供商（ISP）和5G企業專網運營商。此外，NR-U還支持在新的6GHz頻段部署5G。展望未來，NR-U將成為未來頻譜創新的基礎，比如Release 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景

發明領域#2：先進的節電特性和移動性

大多數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務之急。在Release 16中，我們推動實現了多個全新的系統節電特性，包括：1）全新喚醒信號（WUS）可在低功耗模式下盡可能減少對控制信令的監測；2）簡化的隨機接入過程（RACH），具有更廣泛優勢；3）低功耗載波聚合控制，可在無需使用時有效關閉輔載波。

移動性是我們致力于在Release 16中進一步增強的另一個方面。例如，終端驅動的有條件切換、早期測量報告和雙連接主小區集（MCG）故障恢復，可減少切換中斷時間（接近零毫秒切換），進一步提升終端移動性能。

Release 16 WUS將降低終端能耗

發明領域#3：高精度定位

精準的終端定位對于賦能諸多垂直應用至關重要，例如公共安全和室內導航?；诜涓C技術的定位可與現有的全球導航衛星系統（GNSS）互補，滿足戶外和室內定位的要求。長期以來，高通公司一直是定位技術的開拓者，并通過賦能Release 16定位技術的科技創新繼續強化在這一領域的領導力。Release 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），可應用于往返時間（RTT）、到達角/出發角（AoA/AoD）、到達時間差（TDOA）等多種5G定位技術。基于RTT的定位無需嚴格的節點間網絡時鐘同步（TDOA等傳統技術仍需要），并可支持更靈活的網絡部署和維護。這些技術旨在滿足室內3米和室外10米的初步5G定位精度要求。在Release 17中，高精度室內定位功能將為工業物聯網（IIoT）用例帶來亞米級精度定位。

5G定位技術催生全新用例

發明領域#4：直連通信

Release 16另一個關鍵發明領域是面向蜂窩車聯網（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發展，旨在提供基礎安全特性；在此基礎上，高通公司繼續推動Release 16中的直連通信技術，關鍵增強特性將支持協作式駕駛和傳感器共享等先進應用。Release 16在更高吞吐量、更低時延、基于距離的可靠多播、分布式同步和統一服務質量（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基礎科技，可應用于廣泛的未來新用例，例如公共安全通信和商業應用。

支持可靠多播的直連通信賦能先進的5G V2X用例

關鍵領域#5：關鍵業務型設計

Release 16中的5G NR增加了許多新特性，能夠通過增強5G系統性能支持關鍵業務型用例，比如工業4.0工廠自動化。5G NR的設計目標之一是滿足更嚴格的可靠性要求（高達99.9999%的可靠性），同時保持毫秒級時延。多點協作通信（CoMP）是實現這一目標的關鍵賦能技術之一，使用多個發射和接收點（多TRP）創建有冗余通信路徑的空間分集。此外，高通公司在Release 16中的發明能夠進一步改善業務復用，支持關鍵業務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支持超可靠低時延通信

發明領域#6：全新部署模式

為了實現支持多樣化部署的5G愿景，Release 16通過引入多項新功能擴展5G應用范圍。對非公共網絡（NPN）的支持將有助于加速5G企業專網部署，比如工業物聯網和企業網絡用例。時間敏感網絡（TSN）支持5G網絡提供有嚴格同步和時延要求的服務，這對許多工業物聯網用例（如機器控制）至關重要。新的干擾測量與抑制技術（比如RIM/CLI）支持穩健部署，并為未來支持基站對基站、手機對手機干擾抑制的動態TDD運行奠定基礎。集成接入與回傳（IAB）支持毫米波基站進行無線接入和回傳，在部署密集網絡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海量物聯網服務由5G核心網管理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標準第二版規范Release 16已經完成，但高通公司將永不止步地推動5G技術演進，釋放最新一代移動通信技術的全部潛能。我們已經與移動生態系統合作開展Release 17相關項目，并面向Release 18及未來版本進行先進技術研發。5G未來圖景讓人倍感興奮，更多5G創新正在孕育之中，它們將賦能未來十年及更久之后的持續性科技突破。

作者：Qualcomm 員工