【无线射频通信】-哪些关键技术发明将推动5G扩展

----宋停云与您分享--------宋停云与您分享----哪些关键技术发明将推动5G扩展？2023年12月，我首次撰文介绍五个定义5G新空口（5GNR）的无线创造，现在回想起来恍如昨日。当时5G尚未部署，但此后我们持续快速扩展5G全球布局。2023年7月，5G标准的其次个版本Release16冻结，而截止当时，全球超过70家移动运营商已经部署了商用5G服务。

5GNRRelease15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3GPPRelease15贡献了众多关键创造，这些创造为将来十年的5G演进奠定了技术基础。

高通公司为3GPP5GNRRelease15标准贡献的关键创造

在争论Release16之前，我首先举几个例子解释为什么高通有关Release15的创造对实现5G全部潜能如此重要。例如，基于时隙的敏捷框架为实现不同5G服务（包括增加型移动宽带、关键任务型业务和海量物联网）的高效复用制造条件。敏捷的OFDM子载波带宽支持同一个5GNR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意5G扩展的需要，并且让极致速度成为可能。为了更好地展现这些Release15创造在5G系统中发挥的核心作用，我们用下图中的交通系统作为类比。

5GNRRelease15技术类比

注：

Flexibleslot-basedframework：基于时隙的敏捷框架

Flexibleroadframework：敏捷的交通框架

5GNRRelease16推动5G扩展

2023年7月，3GPP实现了又一个重要里程碑完成Release16规范，开启了5G演进的新篇章。Release16是行业共同努力的成果，它进一步增加5G技术基础（掩盖、移动性、功效和牢靠性等），并将5G扩展至全新用例、频段和垂直行业。Release16包括一系列宏大的技术项目，本文将这些技术提炼为对5G持续演进至关重要的六大关键创造领域（挨次不分先后）。

Release16六大领域关键创造，扩展并增加4G和5GNR基础

创造领域#1：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，而且能实现更敏捷的部署。近十年来，高通公司始终在引领免许可频谱蜂窝技术的进展。Release16增加了对5GNR免许可频谱（NR-U）的支持，包括两种运行模式：许可帮助接入（LAA），以及不需要任何许可频谱的部署。LAA模式支持移动运营商在LTELAA基础上利用免许可频谱增加5G带宽。NR-U模式不需要许可频谱，使更广泛的生态系统受益于5G，包括移动运营商、服务供应商、无线互联网服务供应商（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。展望将来，NR-U将成为将来频谱创新的基础，比如Release17中对60GHz免许可频段的支持。

5GNR-U支持两种运行模式和多种部署场景

创造领域#2：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Release1，我们推动实现了多个全新的系统节电特性，包括：1）全新唤醒信号（WUS）可在低功耗模式下尽可能削减对掌握信令的监测；2）简化的随机接入过程（RACH），具有更广泛优势；3）低功耗载波聚合掌握，可在无需使用时有效关闭辅载波。

移动性是我们致力于在Release1进一步增加的另一个方面。例如，终端驱动的有条件切换、早期测量报告和双连接主小区集（MCG）故障恢复，可削减切换中断时间（接近零毫秒切换），进一步提升终端移动性能。

Release16WUS将降低终端能耗

创造领域#3：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，例如公共平安和室内导航。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，满意户外和室内定位的要求。长期以来，高通公司始终是定位技术的开拓者，并通过赋能Release16定位技术的科技创新连续强化在这一领域的领导力。Release16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），可应用于来回时间（RTT）、到达角/动身角（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），并可支持更敏捷的网络部署和维护。这些技术旨在满意室内3米和室外10米的初步5G定位精度要求。在Release17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

创造领域#4：直连通信

Release16另一个关键创造领域是面对蜂窝车联网（C-V2X）的基于5GNR的直连通信。高通公司始终乐观推动Release14和Release15C-V2X进展，旨在供应基础平安特性；在此基础上，高通公司连续推动Release1的直连通信技术，关键增加特性将支持协作式驾驶和传感器共享等先进应用。Release16在更高吞吐量、更低时延、基于距离的牢靠多播、分布式同步和统一服务质量（QoS）掌握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平安性。Release1基于5GNR的直连通信是另一项基础科技，可应用于广泛的将来新用例，例如公共平安通信和商业应用。

支持牢靠多播的直连通信赋能先进的5GV2X用例

关键领域#5：关键业务型设计

Release1的5GNR增加了很多新特性，能够通过增加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。5GNR的设计目标之一是满意更严格的牢靠性要求（高达99.9999%的牢靠性），同时保持毫秒级时延。多点协作通信（CoMP）是实现这一目标的关键赋能技术之一，使用多个放射和接收点（多TRP）创建有冗余通信路径的空间分集。此外，高通公司在Release1的创造能够进一步改善业务复用，支持关键业务型流量和移动宽带流量在通用5GNR框架中更高效地共存，还支持规律信道优先、上行链路与下行链路占先等诸多增加特性。

支持多TRP的CoMP支持超牢靠低时延通信

创造领域#6：全新部署模式

为了实现支持多样化部署的5G愿景，Release16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，比如工业物联网和企业网络用例。时间敏感网络（TSN）支持5G网络供应有严格同步和时延要求的服务，这对很多工业物联网用例（如机器掌握）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，并为将来支持基站对基站、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削减新增光纤部署需求。最终，Release16还支持在5G频谱中部署eMTC和NB-IoT，以及面对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将来图景

5G标准其次版规范Release16已经