【原】5G NR R16版本有哪些重要的改進(jìn)創(chuàng)新？看這篇文章就夠了

通信百科 2023-10-23 發(fā)布于陜西

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在談5G NR R16之前，我們先聊一聊5G NR R15，這是5G技術(shù)的基礎(chǔ)。

我們對(duì)5G的愿景是支持各種設(shè)備，服務(wù)，頻譜和統(tǒng)一部署的連接架構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，3GPP的首個(gè)5G標(biāo)準(zhǔn)R15版本貢獻(xiàn)了關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新，為未來(lái)5G演進(jìn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)?？偟膩?lái)說(shuō)，5G R15版的主要有以下5個(gè)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新：

3GPP 5G NR版本15標(biāo)準(zhǔn)中的關(guān)鍵

以上技術(shù)創(chuàng)新為什么如此重要，因?yàn)樗梢哉f(shuō)是實(shí)現(xiàn)5G的全部潛力最為關(guān)鍵的技術(shù)點(diǎn)。我們以基于時(shí)隙的Flexible slot-based framewrok靈活框架舉例，它為不同5G服務(wù)（即增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶，關(guān)鍵任務(wù)業(yè)務(wù)mission-critical services和大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)massive IoT）的有效復(fù)用打開了大門。而Scalable OFDM靈活OFDM數(shù)字技術(shù)則允許相同的5G NR設(shè)計(jì)擴(kuò)展到不同和新的頻段（即從1GHz以下到60+GHz）。另外，移動(dòng)Mobile mmWave技術(shù)又極大地?cái)U(kuò)展了5G所需的網(wǎng)絡(luò)容量并可以實(shí)現(xiàn)極高的吞吐量。

最近5G NR R16規(guī)范已經(jīng)完成，標(biāo)志著5G已經(jīng)掀開新的篇章。下面我們來(lái)看看5G NR R16在推動(dòng)5G做了哪些擴(kuò)展。首先，R16可以是說(shuō)是協(xié)調(diào)一致的成果，它的目的是旨在進(jìn)一步增強(qiáng)5G技術(shù)的覆蓋范圍，移動(dòng)性，功率，可靠性等，并同時(shí)將5G應(yīng)用范圍擴(kuò)大到新的場(chǎng)景、頻譜帶和垂直行業(yè)上。那么以上目標(biāo)要實(shí)現(xiàn)，是基于什么技術(shù)創(chuàng)新呢？下面我們就聊一聊從R16中提煉的6個(gè)關(guān)鍵創(chuàng)新領(lǐng)域。

創(chuàng)新領(lǐng)域1：免許可頻譜Unlicensed Spectrum

為了帶來(lái)更大的容量和更為靈活的部署，5G的關(guān)鍵技術(shù)愿景之一就是希望擴(kuò)展5G可以在所有頻譜類型和頻段中運(yùn)行。因此在R16中增加了對(duì)5G NR（NR-U）的免許可頻譜的支持，5G NR-U包括兩種操作模式：基于許可輔助訪問(wèn)（LAA）的混合組網(wǎng)方式Anchored NR-U和不需要任何許可頻譜的獨(dú)立部署方式NR-U Stand alone。因此使得5G NR-U支持兩種操作模式和許多部署方案。

如上圖所示的Anchored NR-U混合模式（支持場(chǎng)景A和場(chǎng)景B）可以讓移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商充分利用LTE LAA的優(yōu)勢(shì)，利用無(wú)執(zhí)照的頻譜提升5G帶寬。

而如上圖所示的NR-U Stand alone模式，不需要許可的頻譜，從而為更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)（包括移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商，服務(wù)提供商，無(wú)線ISP和5G專用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商）帶來(lái)5G優(yōu)勢(shì)。也就是說(shuō)基于NR-U Stand alone，只要任何網(wǎng)絡(luò)符合3GPP接口規(guī)范，就可以接入5G網(wǎng)絡(luò)，在這一點(diǎn)上更直接的推動(dòng)了萬(wàn)物互聯(lián)。此外，NR-U還可以用在新的6GHz頻段中部署5G，并作為未來(lái)頻譜創(chuàng)新的基礎(chǔ)，支持未來(lái)針對(duì)R17版本的的免許可60GHz頻段。

創(chuàng)新領(lǐng)域2：先進(jìn)的省電和移動(dòng)性Advancedd Power Saving and Mobility

由于大多數(shù)5G移動(dòng)設(shè)備由電池供電，因此必須進(jìn)一步提高功率效率范圍。在R16版本中，開發(fā)了許多新的系統(tǒng)省電功能，其中包括：

新的喚醒信號(hào)（WUS），該信號(hào)最小化了低功耗模式下的控制信令監(jiān)視；
簡(jiǎn)化的隨機(jī)接入規(guī)程（RACH）也具有更廣泛的優(yōu)勢(shì)；
低功率載波聚合控制，可在不使用輔助載波時(shí)有效地關(guān)閉它們的電源。

另外，移動(dòng)性也是5G一直希望在R16版本中進(jìn)一步增強(qiáng)的愿景。例如，設(shè)備驅(qū)動(dòng)的條件切換，早期測(cè)量報(bào)告和雙連接MCG（主小區(qū)組）故障恢復(fù)可以減少切換中斷時(shí)間（接近0ms切換），以進(jìn)一步提高設(shè)備的移動(dòng)性能。

R16 WUS降低設(shè)備功耗

創(chuàng)新領(lǐng)域3：高精度定位High Precision Positioning

設(shè)備的準(zhǔn)確定位是許多垂直應(yīng)用（例如公共安全和室內(nèi)導(dǎo)航）的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。而基于蜂窩的定位的好處是對(duì)現(xiàn)有GNSS系統(tǒng)的補(bǔ)充，它在室外和室內(nèi)都能很好地工作。在5G R16版本規(guī)范中支持基于多/單單元和基于設(shè)備的定位，定義了各種5G定位技術(shù)包括使用新的定位參考信號(hào)（PRS），往返時(shí)間（RTT），到達(dá)/離開角度（AoA / AoD）和到達(dá)時(shí)間差（TDOA）等。例如基于往返時(shí)間（RTT）的定位消除了跨節(jié)點(diǎn)進(jìn)行嚴(yán)格的網(wǎng)絡(luò)定時(shí)同步的要求（TDOA等傳統(tǒng)技術(shù)所需要的），并為網(wǎng)絡(luò)部署和維護(hù)提供了更大的靈活性。這些技術(shù)的目的是為了滿足5G的初始要求，包括室內(nèi)和室外使用情況下3米和10米的場(chǎng)景。同時(shí)，在R17版本中，精確的室內(nèi)定位功能也將為工業(yè)IoT用例帶來(lái)亞米級(jí)精度。

5G定位技術(shù)

創(chuàng)新領(lǐng)域4：側(cè)鏈Sidelink

5G R16版本的另一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域是為C-V2X（vehicle-to-everything）的服務(wù)的NR-based sidelink即基于NR的側(cè)鏈。傳統(tǒng)的Release 14/15 C-V2X提供了基本的安全性，在R16版本中，通過(guò)對(duì)Sidelink側(cè)鏈進(jìn)行的重大改進(jìn)，以支持諸如協(xié)調(diào)駕駛和傳感器共享之類的高級(jí)應(yīng)用?；赗16版在更高的吞吐量、更低的延遲、基于距離的可靠多播、分布式同步和統(tǒng)一的QoS控制等方面帶來(lái)的一些改進(jìn)，這些都有望在效率和安全性方面提高自主和半自治驅(qū)動(dòng)。最后，R16版中改進(jìn)的側(cè)鏈?zhǔn)且环N基礎(chǔ)技術(shù)，可以廣泛應(yīng)用于公共安全通信中。

具有可靠組播功能的側(cè)鏈可實(shí)現(xiàn)高級(jí)5G V2X用例

創(chuàng)新領(lǐng)域5：關(guān)鍵任務(wù)設(shè)計(jì)Mission-Critical Design

在5G的R16版本中，5G NR添加了一系列新功能，這些功能可以提高關(guān)鍵任務(wù)用例的系統(tǒng)功能，例如Industry 4.0工業(yè)自動(dòng)化。它的一個(gè)目標(biāo)就是使5G NR滿足更嚴(yán)格的可靠性要求（即高達(dá)99.9999％），同時(shí)保持毫秒級(jí)的延遲。在這里，多點(diǎn)協(xié)作（CoMP）則是推動(dòng)這一目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。CoMP利用多個(gè)發(fā)送和接收點(diǎn)（multi-TRP）來(lái)創(chuàng)建具有冗余通信路徑的空間分集。另外，在R16版本中也進(jìn)一步改善了服務(wù)的復(fù)用，使關(guān)鍵任務(wù)和移動(dòng)寬帶流量可以更有效地共存于通用5G NR框架中，并支持增強(qiáng)的功能，例如邏輯信道優(yōu)先級(jí)，以及下行鏈路和上行鏈路搶占。

具有多TRP的CoMP實(shí)現(xiàn)了超可靠性和低延遲通信。

創(chuàng)新領(lǐng)域6：新的部署模型New Deployment Models

為了滿足5G支持多樣化部署的愿景，5G NR R16版引入了一些新功能，這些功能擴(kuò)大了5G的范圍，包括對(duì)非公共網(wǎng)絡(luò)（NPN）的擴(kuò)展支持。這些都將有助于加速5G專用網(wǎng)絡(luò)的部署，例如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，時(shí)間敏感型聯(lián)網(wǎng)（TSN）允許5G網(wǎng)絡(luò)提供具有更嚴(yán)格同步和延遲要求的服務(wù)，這些要求對(duì)于許多工業(yè)IoT用例（例如，機(jī)器控制）至關(guān)重要。其次，新的干擾測(cè)量和緩解技術(shù)（例如RIM / CLI）可以實(shí)現(xiàn)了更穩(wěn)健的部署，并為未來(lái)的動(dòng)態(tài)TDD操作（基站到基站和移動(dòng)設(shè)備到移動(dòng)設(shè)備的干擾）奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，集成接入和回程（IAB）允許mmWave基站同時(shí)用作無(wú)線訪問(wèn)和回傳，從而為致密網(wǎng)絡(luò)時(shí)消除了對(duì)新光纖部署的需求。最后，版本16還支持在5G頻譜中部署并由5G核心網(wǎng)絡(luò)管理的eMTC和NB-IoT，以實(shí)現(xiàn)5G大規(guī)模IoT服務(wù)。