5G NR Release 17中的五大关键技术发明

2016年12月，我首次撰文介绍奠定5G NR Release 15基础的五大高通无线发明，当时5G还只是一个愿景。之后，我再次发表博客文章概述Release 16的重要性以及介绍那些可以赋能5G向全新终端、频谱和行业扩展的高通关键技术发明。

2022年4月初，3GPP宣布正式完成5G NR Release 17的系统设计（完成第3阶段的功能性冻结，并预计在6月完成ASN.1协议冻结）。因此，为了延续传统，我要更深入地介绍一下Release 17中的技术发明。高通公司（Qualcomm）在推动技术进入标准的过程中发挥了关键的作用，我将它们归纳为五个关键领域。

5G NR Release 17 —— 5G持续向5G-Advanced扩展

完成3GPP Release 17是一个重要的5G里程碑。它不仅是持续扩展5G的全球5G NR标准的第三个主要版本，而且在5G-Advanced从Release 18开始之前，总结了跨越Releases 15、16和17的第一阶段5G技术演进。由于整个5G生态系统坚持不懈的努力，已完成的标准版本在很大程度上实现了2019年底为Release 17设定的最初愿景。Release 17进一步从网络覆盖、移动性、功耗和可靠性等方面扩展了5G技术基础，将5G拓宽至全新用例、部署方式和网络拓扑结构。高通的五大关键发明领域总结如下。

发明领域#1：毫米波(mmWave)扩展

Release 17的第一个关键发明领域是支持毫米波的频段扩展，这一成果定义了一个被称为FR2-2的全新独特频率范围（从52.6 GHz到71 GHz）。这是备受业界期待的重要5G毫米波增强特性，它让全球免许可的60 GHz频段（57 GHz至71 GHz）可以被用于公共网络和企业专网的5G部署。毫米波支持频段的扩展带来了更多的网络容量，并赋能全新用例和部署方式，例如智能制造行业中支持通信和定位功能的毫米波企业专网。得益于5G NR可扩展子载波间隔 (SCS) 方案和基于时隙的灵活帧结构，这种频段扩展可将控制和数据信道的子载波间隔直接扩展到480 kHz和960 kHz（以前低频段毫米波为120 kHz）。除频段扩展之外，Release 17还带来了其它毫米波增强特性，包括支持带间上行/下行载波聚合和增强移动性。

发明领域#2：5G终端支持RedCap新技术 (NR-Light)

我们的5G愿景是一个持续演进以连接人与万物的创新平台。3GPP Release 17继续引入新能力，以优化向全新终端、服务和部署的扩展。为了高效地支持低复杂度5G终端，5G NR宽带设计可以简化至5G NR-Light，分别支持sub-7 GHz频段的20 MHz带宽和毫米波频段的100 MHz带宽。5G NR-Light可以支持更多用以降低复杂度的特性（比如单收和半双工）以及节能技术（包括更低的发射功率和增强的节能模式）。它们使得高效地支持低复杂度终端成为现实，比如可穿戴设备、工业传感器和监控摄像头。5G NR-Light在5G-Advanced（Release 18及其之后版本）中持续演进，可进一步降低设备复杂性，来广泛地支持物联网（IoT），缩小Release 17中5G NR-Light和eMTC（增强型机器类型通信）/NB-IoT（窄带物联网）之间的差距。

发明领域#3：终端增强

我们不断强化端到端5G系统，从而实现更好的用户体验、系统效率和性能。Release 17规范为5G终端带来新一轮创新，涵盖一系列广泛的全新功能和增强特性。Release 17正在引入全新的关键终端特性：

•  支持多达八根天线和额外的空间流，可实现更高吞吐量

•  先进的MIMO增强功能，可提升容量、吞吐量和电池续航

•  面向连接态和空闲态模式的节能新特性，可延长电池续航

•  动态重传和更高传输功率，可改善终端的网络覆盖范围

•  5G定位技术增强，可改善定位精度和时延

•  双卡双待，可支持单个或两个运营商的两个订购服务并发

•  以及许多其它特性。

发明领域#4：非地面网络(NTN)

为了让5G提供无处不在的连接，当务之急是让它也能够在非陆地区域提供网络覆盖，比如海上和无地面蜂窝网络覆盖的偏远地区。在Release 17中，有两个并行的NTN工作组来应对移动宽带和低复杂度物联网(IoT)用例。第一个项目采用5G NR框架来进行卫星通信，实现从地面到卫星的固定无线接入(FWA)回传，并为智能手机直接提供低速率数据服务和语音服务。第二个项目侧重支持低复杂度eMTC和NB-IoT终端卫星接入，扩大了关键用例的网络覆盖范围，如全球资产追踪（例如海上集装箱或蜂窝网络覆盖范围之外的其它终端）。卫星通信将在5G-Advanced中持续演进，它们已成为3GPP Release 18工作计划的一部分。

发明领域#5：网络拓扑扩展

最后一组Release 17发明是持续扩展5G网络拓扑结构，它带来了增强的系统能力和新型部署。对于集成接入与回传(IAB)，同时发射/接收（即全双工）和增强的多跳操作等特性可以进一步提升部署效率、覆盖和性能。一个有关中继器的新项目，对于毫米波部署尤其有用，它能够更经济且高效地快速扩展覆盖范围。这些功能和技术也将在5G-Advanced Release 18中持续演进，包括支持移动IAB/车载中继和网络控制（亦称智能）中继器。此外，蜂窝车联网(C-V2X)技术也得到了更多的增强，以支持与弱势交通参与者（比如骑行者和行人）进行可靠地通信，从而实现全新水平的汽车安全和公共安全。

展望5G未来图景

尽管目前3GPP Release 17已经完成，但高通推动5G-Advanced演进的工作才刚刚开始。我们已经与移动生态系统合作开展了一系列的Release 18项目，并对5G-Advanced及未来版本的关键技术领域进行了研究。无线通信未来图景让人倍感兴奋，我们的6G早期愿景也在逐渐成形。此时还有更多的无线创新正在孕育之中，我相信它们将成为未来十年甚至更久之后科技突破的动力。