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

2020年7月初,3GPP完成5G標(biāo)準(zhǔn)第二版規(guī)范Release 16,將5G大幅擴(kuò)展至全新服務(wù)、頻譜和部署模式。Rel-16包括的全新5G規(guī)范將在傳統(tǒng)移動(dòng)寬帶服務(wù)之外的諸多領(lǐng)域開啟全新5G機(jī)遇,這對整個(gè)移動(dòng)產(chǎn)業(yè)和更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)具有重要的里程碑意義。一方面,Rel-16通過持續(xù)增強(qiáng) Rel-15堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ) 帶來更高的5G系統(tǒng)性能和效率;更重要的是,Rel-16還為變革全新行業(yè)帶來關(guān)鍵技術(shù)支持。

在這個(gè)重要節(jié)點(diǎn),讓我們簡單回顧奠定5G基礎(chǔ)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,及其通過提升性能和體驗(yàn)為全新行業(yè)及應(yīng)用帶來的機(jī)遇。

5G NR Release 15——奠定5G基礎(chǔ)

高通公司(Qualcomm)的5G愿景是打造一個(gè)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)?nbsp;首個(gè)5G標(biāo)準(zhǔn)3GPP Rel-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Rel-15貢獻(xiàn)的技術(shù)對實(shí)現(xiàn)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(xiàn)不同5G服務(wù)(包括增強(qiáng)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(fù)用創(chuàng)造條件。靈活的OFDM參數(shù)支持同一個(gè)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(dòng)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。

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

5G NR Release 16——推動(dòng)5G擴(kuò)展

7月初,3GPP實(shí)現(xiàn)了又一個(gè)重要里程碑——完成Rel-16規(guī)范,開啟了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(qiáng)5G技術(shù)基礎(chǔ)(覆蓋、移動(dòng)性、功效和可靠性等),并將5G擴(kuò)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(xiàng)目,我將這些技術(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)。

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

發(fā)明領(lǐng)域一: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。Rel-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(dòng)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優(yōu)勢,包括移動(dòng)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Rel-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)域二:先進(jìn)的節(jié)電特性和移動(dòng)性

大多數(shù)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(dāng)務(wù)之急。在Rel-16中,我們推動(dòng)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)全新系統(tǒng)節(jié)電特性,包括:1)全新喚醒信號(hào)(WUS)可在低功耗模式下盡可能減少控制信令監(jiān)測;2)具有更廣泛優(yōu)勢的簡化隨機(jī)接入過程(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(qiáng)的另一個(gè)方面。例如,終端驅(qū)動(dòng)的條件切換、早期測量報(bào)告和雙連接主蜂窩小區(qū)群(MCG)故障恢復(fù),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(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Rel-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。Rel-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(hào)(PRS),可應(yīng)用于往返時(shí)間(RTT)、到達(dá)角/出發(fā)角(AoA/AoD)、到達(dá)時(shí)間差(TDOA)等多種5G定位技術(shù)?；赗TT的定位無需嚴(yán)格的節(jié)點(diǎn)間網(wǎng)絡(luò)時(shí)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Rel-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(jí)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(chǔ)安全特性;在此基礎(chǔ)上,高通公司繼續(xù)推動(dòng)Rel-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。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(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(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(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)域五:關(guān)鍵業(yè)務(wù)型設(shè)計(jì)

Rel-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(dòng)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(shí)保持毫秒級(jí)時(shí)延。協(xié)作多點(diǎn)(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(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(fù)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(qiáng)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(xiàn)支持多樣化部署的5G愿景,Rel-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。企業(yè)專網(wǎng)可通過利用獨(dú)立管理的專用資源(比如小基站)支持在本地保存敏感數(shù)據(jù),保障企業(yè)的安全性和隱私,還能面向本地應(yīng)用(比如低時(shí)延應(yīng)用)進(jìn)行優(yōu)化。企業(yè)專網(wǎng)將為廣泛的新5G部署帶來顯著優(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(yán)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(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(dòng)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(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未來圖景

5G商用進(jìn)入第二年,全球已有70多家運(yùn)營商部署了5G商用服務(wù),5G標(biāo)準(zhǔn)第二版規(guī)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(tǒng)合作開展Rel-17相關(guān)項(xiàng)目,并面向Rel-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。

從Rel-15/16一直到Rel-17及未來版本,高通公司的無線發(fā)明不斷驅(qū)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