高通莊思民：3GPP完成Rel-16，六大領域關鍵技術釋放5G新機遇
日前，高通公司工程技術副總裁莊思民博士（Dr. John Smee）在個人博客發表文章，闡述了3GPP完成5G標準第二版規範Release 16後對於行業帶來的機遇，高通公司的願景，並對5G未來圖景進行了展望。
莊思民表示，在2020年7月初，3GPP完成5G標準第二版規範Release 16，將5G大幅擴展至全新服務、頻譜和部署模式。Rel-16包括的全新5G規範將在傳統移動寬帶服務之外的諸多領域開啓全新5G機遇，這對整個移動產業和更廣泛的生態系統具有重要的里程碑意義。一方面，Rel-16通過持續增強Rel-15堅實的技術基礎帶來更高的5G系統性能和效率；更重要的是，Rel-16還為變革全新行業帶來關鍵技術支持。
在這個重要節點，讓我們簡單回顧奠定5G基礎的Rel-15關鍵技術，並分享最新完成的Rel-16中所包含的重要發明，及其通過提升性能和體驗為全新行業及應用帶來的機遇。
5G NR Release 15——奠定5G基礎
高通公司（Qualcomm）的5G願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 Rel-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Rel-15貢獻的技術對實現5G全部潛能至關重要。例如，基於時隙的靈活框架為實現不同5G服務（包括增強型移動寬帶、關鍵業務型服務和海量物聯網）的高效複用創造條件。靈活的OFDM參數支持同一個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，並且讓極致速度成為可能。
5G NR Release 16——推動5G擴展
7月初，3GPP實現了又一個重要里程碑——完成Rel-16規範，開啓了5G演進的新篇章。Rel-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），並將5G擴展至全新用例、頻譜頻段和垂直行業。Rel-16包括一系列宏大的技術項目，我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（順序不分先後）。
發明領域一：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願景的重點之一，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。Rel-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於5G優勢，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Rel-17中對60GHz免許可頻段的支持。
發明領域二：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Rel-16中，我們推動實現了多個全新系統節電特性，包括：1）全新喚醒信號（WUS）可在低功耗模式下儘可能減少控制信令監測；2）具有更廣泛優勢的簡化隨機接入過程（RACH）；3）低功率載波聚合控制可在不使用輔載波時將其高效關閉。
移動性是我們致力於在Rel-16中進一步增強的另一個方面。例如，終端驅動的條件切換、早期測量報告和雙連接主蜂窩小區羣（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。
發明領域三：高精度定位
精準的終端定位對於賦能諸多垂直應用至關重要，例如公共安全和室內導航。基於蜂窩技術的定位可與現有的全球導航衞星系統（GNSS）互補，滿足户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，並通過賦能Rel-16定位技術的科技創新繼續強化在這一領域的領導力。Rel-16支持多/單小區定位和基於終端的定位，定義了一種全新的定位參考信號（PRS），可應用於往返時間（RTT）、到達角/出發角（AoA/AoD）、到達時間差（TDOA）等多種5G定位技術。基於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），並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Rel-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。
發明領域四：直連通信
Rel-16另一個關鍵發明領域是面向蜂窩車聯網（C-V2X）的基於5G NR的直連通信。高通公司一直積極推動Rel-14和Rel-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Rel-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。Rel-16在更高吞吐量、更低時延、基於距離的可靠多播、分佈式同步和統一服務質量（QoS）控制等多方面帶來顯著提升——這些將有助於提高自動駕駛和半自動駕駛的效率和安全性。Rel-16中基於5G NR的直連通信是另一項基礎科技，可應用於廣泛的未來新用例，例如公共安全通信和商業應用。
關鍵領域五：關鍵業務型設計
Rel-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。協作多點（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）創建有冗餘通信路徑的空間分集。此外，高通公司在Rel-16中的發明能夠進一步改善服務複用，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佔先等諸多增強特性。
發明領域六：全新部署模式
為了實現支持多樣化部署的5G願景，Rel-16通過引入多項新功能擴展5G應用範圍。對非公共網絡（NPN）的支持將有助於加速5G企業專網部署。企業專網可通過利用獨立管理的專用資源（比如小基站）支持在本地保存敏感數據，保障企業的安全性和隱私，還能面向本地應用（比如低時延應用）進行優化。企業專網將為廣泛的新5G部署帶來顯著優勢，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，併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。最後，Rel-16還支持在5G頻譜中部署eMTC和NB-IoT，以及面向5G海量物聯網服務由5G核心網管理eMTC和NB-IoT。
展望5G未來圖景
5G商用進入第二年，全球已有70多家運營商部署了5G商用服務，5G標準第二版規範Rel-16也已經完成，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Rel-17相關項目，並面向Rel-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後的持續性科技突破。