5G NR R16版本有哪些重要的改进创新？看这篇文章就够了

Waxberrylee

在谈5G NR R16之前，我们先聊一聊5G NR R15，这是5G技术的基础。

我们对5G的愿景是支持各种设备，服务，频谱和统一部署的连接架构。为实现这一目标，3GPP的首个5G标准R15版本贡献了关键技术的创新，为未来5G演进奠定了技术基础。总的来说，5G R15版的主要有以下5个关键技术创新：

3GPP 5G NR版本15标准中的关键

以上技术创新为什么如此重要，因为它可以说是实现5G的全部潜力最为关键的技术点。我们以基于时隙的Flexible slot-based framewrok灵活框架举例，它为不同5G服务（即增强型移动宽带，关键任务业务mission-critical services和大规模物联网massive IoT）的有效复用打开了大门。而Scalable OFDM灵活OFDM数字技术则允许相同的5G NR设计扩展到不同和新的频段（即从1GHz以下到60+GHz）。另外，移动Mobile mmWave技术又极大地扩展了5G所需的网络容量并可以实现极高的吞吐量。

最近5G NR R16规范已经完成，标志着5G已经掀开新的篇章。下面我们来看看5G NR R16在推动5G做了哪些扩展。首先，R16可以是说是协调一致的成果，它的目的是旨在进一步增强5G技术的覆盖范围，移动性，功率，可靠性等，并同时将5G应用范围扩大到新的场景、频谱带和垂直行业上。那么以上目标要实现，是基于什么技术创新呢？下面我们就聊一聊从R16中提炼的6个关键创新领域。

创新领域1：免许可频谱Unlicensed Spectrum




为了带来更大的容量和更为灵活的部署，5G的关键技术愿景之一就是希望扩展5G可以在所有频谱类型和频段中运行。因此在R16中增加了对5G NR（NR-U）的免许可频谱的支持，5G NR-U包括两种操作模式：基于许可辅助访问（LAA）的混合组网方式Anchored NR-U和不需要任何许可频谱的独立部署方式NR-U Stand alone。因此使得5G NR-U支持两种操作模式和许多部署方案。









如上图所示的Anchored NR-U混合模式（支持场景A和场景B）可以让移动运营商充分利用LTE LAA的优势，利用无执照的频谱提升5G带宽。



而如上图所示的NR-U Stand alone模式，不需要许可的频谱，从而为更广泛的生态系统（包括移动运营商，服务提供商，无线ISP和5G专用网络运营商）带来5G优势。也就是说基于NR-U Stand alone，只要任何网络符合3GPP接口规范，就可以接入5G网络，在这一点上更直接的推动了万物互联。此外，NR-U还可以用在新的6GHz频段中部署5G，并作为未来频谱创新的基础，支持未来针对R17版本的的免许可60GHz频段。




创新领域2：先进的省电和移动性Advancedd Power Saving and Mobility




由于大多数5G移动设备由电池供电，因此必须进一步提高功率效率范围。在R16版本中，开发了许多新的系统省电功能，其中包括：

• 新的唤醒信号（WUS），该信号最小化了低功耗模式下的控制信令监视；
  
• 简化的随机接入规程（RACH）也具有更广泛的优势；
  
• 低功率载波聚合控制，可在不使用辅助载波时有效地关闭它们的电源。
  
  

另外，移动性也是5G一直希望在R16版本中进一步增强的愿景。例如，设备驱动的条件切换，早期测量报告和双连接MCG（主小区组）故障恢复可以减少切换中断时间（接近0ms切换），以进一步提高设备的移动性能。












R16 WUS降低设备功耗




创新领域3：高精度定位High Precision Positioning




设备的准确定位是许多垂直应用（例如公共安全和室内导航）的关键技术指标。而基于蜂窝的定位的好处是对现有GNSS系统的补充，它在室外和室内都能很好地工作。在5G R16版本规范中支持基于多/单单元和基于设备的定位，定义了各种5G定位技术包括使用新的定位参考信号（PRS），往返时间（RTT），到达/离开角度（AoA / AoD）和到达时间差（TDOA）等。例如基于往返时间（RTT）的定位消除了跨节点进行严格的网络定时同步的要求（TDOA等传统技术所需要的），并为网络部署和维护提供了更大的灵活性。这些技术的目的是为了满足5G的初始要求，包括室内和室外使用情况下3米和10米的场景。同时，在R17版本中，精确的室内定位功能也将为工业IoT用例带来亚米级精度。



5G定位技术




创新领域4：侧链Sidelink




5G R16版本的另一个关键领域是为C-V2X（vehicle-to-everything）的服务的NR-based sidelink即基于NR的侧链。传统的Release 14/15 C-V2X提供了基本的安全性，在R16版本中，通过对Sidelink侧链进行的重大改进，以支持诸如协调驾驶和传感器共享之类的高级应用。基于R16版在更高的吞吐量、更低的延迟、基于距离的可靠多播、分布式同步和统一的QoS控制等方面带来的一些改进，这些都有望在效率和安全性方面提高自主和半自治驱动。最后，R16版中改进的侧链是一种基础技术，可以广泛应用于公共安全通信中。









具有可靠组播功能的侧链可实现高级5G V2X用例




创新领域5：关键任务设计Mission-Critical Design




在5G的R16版本中，5G NR添加了一系列新功能，这些功能可以提高关键任务用例的系统功能，例如Industry 4.0工业自动化。它的一个目标就是使5G NR满足更严格的可靠性要求（即高达99.9999％），同时保持毫秒级的延迟。在这里，多点协作（CoMP）则是推动这一目标实现的关键技术。CoMP利用多个发送和接收点（multi-TRP）来创建具有冗余通信路径的空间分集。另外，在R16版本中也进一步改善了服务的复用，使关键任务和移动宽带流量可以更有效地共存于通用5G NR框架中，并支持增强的功能，例如逻辑信道优先级，以及下行链路和上行链路抢占。



具有多TRP的CoMP实现了超可靠性和低延迟通信。




创新领域6：新的部署模型New Deployment Models




为了满足5G支持多样化部署的愿景，5G NR R16版引入了一些新功能，这些功能扩大了5G的范围，包括对非公共网络（NPN）的扩展支持。这些都将有助于加速5G专用网络的部署，例如工业物联网和企业网络。同时，时间敏感型联网（TSN）允许5G网络提供具有更严格同步和延迟要求的服务，这些要求对于许多工业IoT用例（例如，机器控制）至关重要。其次，新的干扰测量和缓解技术（例如RIM / CLI）可以实现了更稳健的部署，并为未来的动态TDD操作（基站到基站和移动设备到移动设备的干扰）奠定基础。同时，集成接入和回程（IAB）允许mmWave基站同时用作无线访问和回传，从而为致密网络时消除了对新光纤部署的需求。最后，版本16还支持在5G频谱中部署并由5G核心网络管理的eMTC和NB-IoT，以实现5G大规模IoT服务。



集成的访问和回传，可实现更具成本效益的mmWave部署

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