摘? 要

????????隨著經濟和社會的發展，5G業務越來越豐富多彩，1080P高清視頻、裸眼3D、網聯汽車、云手機等新業務、新終端對網絡的要求也越來越高；另一方面，5G標準持續演進，在MIMO、載波聚合、移動性管理、uRLLC、切片、定位等方面不斷增強。首先對3GPP R16/R17版本提出的無線新技術進行研究，然后對這些技術的應用場景和引入價值進行分析，最后根據產業鏈進展及業務需求給出新技術的引入建議。

概? 述

????????隨著經濟和社會的發展，人們對移動網絡的依賴度越來越高，業務越來越豐富多彩，1080P高清視頻、裸眼3D、網聯汽車、云手機等新業務和新終端不斷涌現，對移動通信網絡提出了更高要求。更高的速率、更低的時延、更海量的連接、更智能化成為5G網絡的演進方向。另一方面，5G應用正加速融入千行百業，5G網絡與垂直行業正在深度融合，對網絡能力需求也逐步多樣化，RedCap、工業控制級高可靠低時延、端到端硬切片、高精度定位成為行業用戶關注的焦點。

????????同時，5G標準也在持續演進，R15是5G標準的首個版本，定義了5G的eMBB、uRLLC、mMTC三大場景，并成為5G商業化應用的基礎；R16版本在2020年7月凍結，對5G的三大場景進行了完善；R17版本在2022年6月凍結，R17在R16的基礎上繼續完善增強三大場景，并在mMTC場景正式引入RedCap；R18開始進入5G-Advanced階段，目前R18正在被制定中，重點聚焦了RedCap、寬帶實時交互、確定性網絡、通感融合、空天地一體化等關鍵技術，R18預計將在2024年凍結。

????????本文首先對3GPP R16/R17版本提出的無線新技術進行研究，然后對這些技術的應用場景和引入價值進行分析，最后根據產業鏈進展及業務需求給出新技術的引入建議。

5G無線標準演進方向

面向2C網絡的無線標準演進

????????為了持續提升5G網絡能力，改善用戶的業務體驗，3GPP在R16、R17版本中提出了面向2C網絡的MIMO增強、CA增強、移動性增強、UE節能、SON、MDT、1024QAM、多播組播等技術，由于篇幅限制，本文重點對MIMO增強、CA增強、移動性增強、UE節能等幾項關鍵技術進行討論。

MIMO增強

????????R16引入Multi-TRP、Type II碼本增強、上行滿功率發送等技術進行MIMO增強。Multi-TRP技術針對eMBB場景，在2個TRP通過1個DCI調度1個PDSCH TB塊用于增強下行速率或者通過2個DCI調度2個PDSCH TB塊，以提升邊緣用戶速率；針對uRLLC場景，在多個TRP通過一個DCI調度多個相同PDSCH TB塊，可提升uRLLC業務的可靠性。上行滿功率發送（見圖1）主要解決R15的非相干碼本使得UE在2port發送1 layer時發送功率損失一半的問題，R16對此進行了改進和增強，改善了上行性能和覆蓋。Type II碼本增強，用于FDD MIMO，對高精度反饋的開銷進行壓縮，將高精度CSI反饋擴展到更高階傳輸。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖1? 上行滿功率發送

????????R17繼續對MIMO功能進行增強，引入Multi-TRP增強、TDD SRS容量擴展等技術。R16的Multi-TRP主要針對PDSCH信道，R17進一步將Multi-TRP擴展到PDCCH/PUCCH/PUSCH信道，2個重復的PDCCH在不同的TRP上發送；PUCCH/PUSCH通過一個DCI時域多點重復發送。TDD SRS容量擴展主要包括更靈活地調度非周期SRS，在高容量場景下，緩解由于SRS調度導致的PDCCH擁塞；SRS重傳因子擴展，通過SRS重復得到時間分集增益；Partial SRS提升SRS容量；支持6Rx/8Rx天線端口選擇等。

CA增強

????????R16定義了各種頻段的CA組合，如3.5 GHz雙載波/三載波、3.5 GHz+2.1 GHz、3.5 GHz+2.6 GHz、3.5 GHz+900 MHz等；引入了終端上行發送轉換，支持上行CA兩載波時分發射方式，通過上行發送轉換功能（見圖2）實現發送通道的切換，保證TDD的上行雙流能力，提升用戶上行速率。此外，R16還引入輔載波快速激活功能，在RRC配置輔載波的同時，直接激活輔載波，降低輔載波激活時延。與R15相比，該方案不依賴UE的測量報告來決定CA的建立，能夠顯著節省時間，但適用場景特定，比如某些UE靜止或不移動的場景。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖2? R16 上行發送轉換

????????R17繼續對CA進行增強，引入了上行發送轉換增強功能，支持適用3個載波場景或雙載波終端雙發，支持2Tx-2Tx的轉換；進一步輔載波快速激活，在SCell激活期間發送TRS，UE通過測量TRS完成SCell激活過程。

移動性增強

????????在R16中，移動性增強主要包括雙活動協議棧切換（DAPS HO）和條件切換（CHO）2項技術。DAPS HO類似于軟切換（見圖3），源小區在給UE下發切換命令后并不斷開跟UE之間的數據傳輸，目標小區RACH接入完成后UE將上行數據傳輸切換到目標小區，目標小區通知源小區切換成功后源小區才會停止下行數據傳輸。這種技術主要用于uRLLC場景，針對一些高保障業務實現切換過程用戶面時延零中斷。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖3? DAPS切換示意

????????CHO主要用于高鐵、高速場景，以減少切換時延，提高切換成功率。在源小區鏈路尚好的情況下，網絡側提前在多個候選小區分配資源做好切換準備，把切換命令和條件提前下發給UE，UE根據切換條件自主判決何時以及向哪個目標小區發起切換。當真正需要切換的時候，UE不需要再向網絡側發送測量報告等待網絡側的切換命令，從而降低切換失敗率。

UE節能

????????R16定義的UE節能包括DRX自適應、跨時隙調度、MIMO層數自適應、UE輔助節能信息上報等技術。DRX自適應功能，新增DCI 2_6用于喚醒（wakeup）指示，指示UE在下一個DRX期間是否啟動DRX定時器。跨時隙調度通過DCI指示終端在k0=0和k0>0之間做快速切換，讓UE提前知道是否緩存PDSCH，從而關閉射頻資源，達到節能效果。MIMO層數自適應支持下行BWP級別的最大MIMO層數限制，UE根據不同的BWP限制最大的層數，并且根據業務或者緩存的狀態快速地切換。UE可上報輔助節能信息（連接態UE上報傾向載波數、CA輔小區數、最大BWP、MIMO層數、請求釋放連接等），基站根據這些信息調整相關配置。

????????R17在R16的基礎上進一步增強UE節能功能，支持增強方案，引入子組（Sub-grouping），通過PEI來通知子組中的UE是否需要檢測SSB和序號，從而減少終端能耗；支持IDLE/INACTIVE UE配置TRS/CSI-RS，讓空閑或非激活態的終端可以接收周期性TRS，即使在信號質量不太好時，終端也無需多次醒來去接收多個SSBs完成時頻同步；支持PDCCH skipping動態配置，通過動態指示UE跳過一段時間的PDCCH監聽，降低終端功耗。

面向2B網絡的無線標準演進

????????針對2B網絡，為了滿足行業專網多樣化的需求，3GPP在R16/R17引入的增強技術包括uRLLC增強、切片增強、5G定位、RedCap、NPN、上行覆蓋增強、小包傳輸（SDT）等，由于篇幅限制，本文重點對uRLLC增強、切片增強、5G定位、RedCap等幾項關鍵技術進行討論。

uRLLC增強

????????為支持垂直行業應用，降低空口時延提升可靠性，R16對uRLLC進行了增強，將R15時隙級的技術增強為符號級，主要的技術包括上行資源復用、上行配置授權、上行重復傳輸、PDCP數據包復制增強等。

????????上行資源復用主要引入上行搶占機制，被搶占的上行資源被禁止發送，低優先級業務UE檢測UL CI信息，并判斷UL CI內指示的取消資源是否與自身上行傳輸資源重疊，如果重疊則取消在對應重疊資源上的傳輸。上行配置授權引入了多個激活配置授權Type1/Type2，每個授權都可以配置自己的重復參數，針對不同的業務類型，可縮短幀對齊時延，降低抖動時延，同時提高可靠性。R16支持Mini Slot級別的PUSCH重復，同時增加了PUSCH重復類型B，DCI或RRC消息指示第一重復資源。PDCP數據包復制增強技術在RAN側通過在4個RLC實例（單向，分別承載在不同載波）上傳輸相同的RLC PDU，從而規避干擾等所導致的解包失敗，提升數據流的可靠性。

????????R17主要引入了非授權頻段來解決系統干擾問題，并進一步增強精確時間同步技術等，主要包括HARQ-ACK增強、CSI增強、NR-U增強、傳播時延補償增強等。

切片增強

????????切片技術是5G最重要的創新，可以在同一網絡中滿足多種業務場景服務的差異化需求，R15定義了基本的切片功能，R16進一步明確了基于切片組的RRM策略，5G基站可以為不同的切片組分配不同的PRB資源份額，基站調度器根據分配的份額進行資源的調度，保證一個切片組的資源緊缺不會影響另外一個切片組的業務質量，從而達到一定的資源隔離度。

????????針對終端在接入過程中無法獲取基站切片支持情況的問題，R17定義基于切片的隨機接入、基于切片的小區重選、基于切片的重定向，讓UE通過根據基站對切片的支持情況選擇合適的駐留小區。

5G定位技術

????????R16協議首次將定位能力引入到5G網絡標準，要求5G定位能力達到室內3 m@80%以及室外10 m@80%的精度，以滿足普通商用場景米級定位的需求。R16引入了新參考信號——定位參考信號（PRS），用來供UE對每個基站的PRS執行下行鏈路參考信號時間差（DL RSTD）測量；增強了信道探測參考信號（SRS），以允許每個基站測量上行鏈路相對到達時間（UL-RTOA）；對DL-ECID、DL-TDOA、DL-AOD、ULECID、UL-TDOA、UL-AOA、Multi-RTT等多種定位技術的測量和流程進行了定義。

????????R17主要對定位精度和定位時延進行了優化提升，主要技術包括收發時間誤差消除、UL AoA定位精度增強、DL AoD定位精度增強、減少定位時延、RRC_INACTIVE的UE定位等。

RedCap技術

????????RedCap技術可有效降低5G終端成本與功耗，同時可兼具5G垂直行業新特性，充分滿足千行百業的中高速、低時延、高可靠、低功耗的需求，是產業公認的R17最先商用、最具市場發展前景的新特性。

????????RedCap也稱輕量化5G，通過減少終端帶寬、收發天線數量、降低調制階數等方式降低終端成本和功耗（見圖4）。RedCap速率性能介于LPWA（如LTEMTC/NB-IoT）和5G eMBB之間，與4G Cat.4基本持平；通過疊加5G相關節能技術，可實現比4G Cat.4更低的功耗。同時，RedCap基于5G系統可以按需實現與5G切片、5G LAN、高精度授時、uRLLC等5G增強功能結合，滿足5G行業應用不同領域的增強需求。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖4? RedCap關鍵技術及應用場景

無線新技術的引入建議

2C無線新技術產業鏈進展及引入建議

????????在MIMO增強方面，上行滿功率適用于TDD小區中、遠場景，提高終端發射功率可提升上行覆蓋，部分廠家的設備支持該功能，部分R16終端支持該功能，可考慮在全網開通該功能；低PAPR參考信號可降低峰均比，提升用戶上下行速率，部分廠家的設備支持該功能，部分R16終端支持該功能，可考慮對該功能進行試點應用；Type II碼本增強適用于FDD MIMO場景，能夠提升FDD波束賦形準度，目前僅個別廠家設備支持該功能，暫無終端支持該功能，需加強產業引導；Multi-TRP可改善小區邊緣用戶的速率和可靠性，暫無終端支持，設備成熟度低，需加強產業引導。

????????在CA增強方面，各頻段CA組合設備支持率高，高端終端支持率相對高，可根據多載波部署情況、TDD+FDD部署節奏考慮開通3.5 GHz雙/三載波CA，3.5 GHz+低頻CA等，可給用戶帶來極致的速率體驗；1Tx-2Tx上行轉換可提升近、中點用戶上行速率，特別適用大上行場景，設備支持率高，部分R16終端支持該功能，開通TDD+FDD CA的可考慮同步開通1Tx-2Tx上行轉換。

????????在移動性增強方面，DAPS技術主要用于uRLLC場景，可以針對一些高保障業務實現切換過程用戶面時延零中斷，但暫無終端支持且uRLLC產業鏈發展滯后，可暫不考慮引入；CHO技術主要用于高鐵、高速等切換關系固定的場景，可減少切換時延，提高切換成功率，但暫無終端支持，需加強產業引導。

????????在UE節能方面，DRX自適應及終端輔助信息上報能夠實現UE節能且對業務無明顯影響，目前部分廠家的設備支持該功能，部分R16終端支持該功能，可考慮在全網開通；MIMO層數自適應對于小包業務終端有節能收益，但可能帶來大包業務性能的下降，目前部分廠家的設備支持該功能，部分R16終端支持該功能，不建議開通；R17定義的UE節能技術目前產業鏈成熟度較低，需持續跟蹤產業鏈的進展。

2B無線新技術產業鏈進展及引入建議

????????在uRLLC增強方面，目前uRLLC產業鏈成熟度較低，目前僅個別廠家設備支持R16的uRLLC增強功能，終端皆不支持，R17的uRLLC feature設備和終端皆不支持，需要根據業務需求進行產業引導。

????????在切片增強方面，基于切片組的無線資源分配可以為用戶提供差異化的業務保障，目前設備側已支持，R16終端支持，可以根據現網業務需求按需部署；R17定義的基于切片的移動性管理功能，有助于UE在接入、重選、重定向過程中根據切片選擇合適的頻點及小區，避免了終端在發起業務之前不知道基站的切片支持情況的問題，目前設備及終端都不支持該功能，需加強產業引導。

????????在定位技術方面，UL-TDOA、UL-AOA、E-CID等定位技術不受終端制約，可以應用在無北斗/GPS的場景，提供米級的定位精度，目前設備成熟度較高，可按需進行部署；Multi-RTT定位精度較高，但需要R16終端支持，設備成熟度低，需進行產業引導；DL-AoD/DL-TDOA依賴R16定義的定位參考信號（PRS信號），只有R16終端支持，目前產業鏈成熟度較低。

????????在RedCap方面，RedCap主要通過降低終端復雜度和終端能力來滿足中高速率場景的物聯網需求，未來可廣泛應用于工業無線傳感器、視頻監控、可穿戴設備等場景，目前產業鏈各方都在積極推動其發展，2023年設備側陸續成熟，目前ASR、展銳、MTK芯片已支持，2024年可按需開啟5G RedCap功能，催熟產業生態。

結束語

????????持續增強網絡能力，提升用戶感知一直是運營商的目標，3GPP從標準層面也在不斷演進，為5G網絡的后續演進指明了方向，本文對R16/R17提出的無線方面的關鍵技術進行了梳理分析，并給出了引入建議。目前，5G網絡已經從規模建設階段過渡到優化增強階段，需要通過新技術引入、網絡升級等手段不斷增強網絡能力，提供更高的速率、更低的時延、更為密集的連接、更強的智能化水平，讓5G網絡能夠更好滿足智慧生產、智慧生活的需要，最終實現5G改變社會的美好愿景。