3月下旬,3GPP完成5G標準Rel-17版本的功能性凍結,整個系統設計工作完成。從技術演進階段來劃分,一般將Rel-15/16/17這3個版本稱為5G演進的第一階段;之后的Rel-18/19/20這3個版本,稱為第二輪5G創新,或者說是5G Advanced。

Rel-17的功能性凍結也代表著5G演進第一階段的完成。新凍結的標準,對5G體驗將會帶來哪些提升?談到Rel-17在應用體驗上的提升,高通公司中國區研發負責人徐晧博士告訴《中國電子報》記者,R-17標準將使手機更節電,催生更多的可穿戴設備的應用,毫米波的優勢能夠更全面發揮,終端之間的直接通信會更容易,衛星通信能力也會提升。

手機節電是如何做到的

Rel-17引入了多項增強節電特性,未來采用Rel-17標準的5G手機節電性會更好。手機有不同的狀態:一個是連接態(connected),就是手機隨時要通話的準備狀態;另一個是空閑態(idle),用戶不動手機的大部分時間手機處于空閑態;還有一個是非活躍態(inactive),手機是連接的但是信息不是特別多,這就是非活躍態。針對這3種狀態,Rel-17引入了一些節電特性。

首先是在手機的喚醒功能上做了改進。手機不用的時候耗電是為了不停地和基站確認有沒有人給用戶打電話,Rel-17能夠減少非必要的終端尋呼接收,通過喚醒接收機(WuR,Wake-up Receiver)在基站告訴手機有數據“包裹”之前,先給手機一個喚醒信號做喚醒。

其次是在接電話的環節上,可以在有人呼叫時立刻進入通話狀態。手機從深度睡眠進入通話狀態需要一系列的準備工作,包括在時間和頻率上要跟基站完全同步。Rel-17引入了增強節電特性,使手機在接電話的環節中得到更多協助,如為手機提供更多幫助同步的信號,包括追蹤參考信號(TRS)和信道狀態信號(CSI),這能夠幫助手機調整成最佳狀態。

對于已經處于連接態模式的手機,Rel-17也有相應的節電特性。在此前的5G標準版本中,手機會不停地查看有沒有下行信號或者上行需求,Rel-17版本讓處于連接狀態的手機不需要連續接收。

手機可以告訴5G基站此后多長時間不需要接收信號,或者基站可以告訴手機此后多長時間不需要監測物理下行控制信道(PDCCH)。也就是說,即使手機在連接的狀態,基站也可以告訴手機下面多長時間(比如說1秒鐘)不用看有沒有信號,這可以讓手機有更多的時間處于睡眠或者更好地節電。

NR-Light會催生更多物聯網終端

5G標準根據支持終端的不同能力或功能,將終端分為不同的類型。

第一類是eMBB/URLLC這些最高性能的終端,比如VR、AR眼鏡,因為VR、AR眼鏡需要支持4K清晰度,需要非常大的流量和極低的時延,因此5G標準將VR、AR眼鏡這類對性能要求很高的終端劃分為最高性能終端;再比如手提電腦,可以支持文件傳輸、看電影等功能,對性能要求也很高;還有某些工業應用場景需要很低的時延和很好的控制性,以及手機需要支持多種功能,都屬于最高性能級別的終端。

第二類是NR-Light,它是Rel-17引入的輕量級5G終端,包括工業傳感器、監控攝像頭、智能電網相關設備、高端可穿戴設備、高端物流跟蹤設備等。支持較低的復雜度和功耗是這類終端的特點。

NR-Light是Rel-17和Rel-18及未來版本中將持續演進的技術,也被稱為RedCap。為了高效地支持更低復雜度的物聯網終端(比如傳感器、可穿戴設備、視頻攝像頭),Rel-17將5G NR設計帶寬(100MHz)縮窄至Sub-7GHz頻段的20MHz和毫米波頻段的100MHz。在絕大部分Sub-7GHz新頻段(比如n77、n78、n79、n41等頻段),傳統5G NR終端通常需要配備4根接收天線;而這一項目將NR-Light終端的接收天線數縮減至一根或兩根。該項目還支持能效提升,以及支持RedCap終端與其他5G NR終端共存。

第三類是eMTC/NB-IoT終端。第四類是無源物聯網終端,比如在物流場景中貨品表面貼的標簽支持RFID,就可以通過讀寫器掃描獲取貨品信息。

Rel-17中特別受到關注的是NR-Light,這個技術讓5G NR可以普及到復雜度更低的物聯網終端。NR-Light終端支持更低的發射功率和增強的節電模式,比如在空閑狀態下,NR-Light終端可以在1萬秒時間內不進行網絡連接;即使在積極傳送狀態下,NR-Light終端也可以做到10秒鐘不與基站連接,從而減少不必要的能耗。NR-Light還可以支持有限移動性和切換,也就是說NR-Light終端不必每時每刻都與基站保持連接,因此不需要對終端的移動做過多的測量,網絡切換速度也可以慢一點,從而減少信令開銷以及更好地優化資源管理。

5G系統功能有多項增強

Rel-17為5G系統的多項基礎性技術帶來更多增強特性,除了節電和NR-Light兩個增強特性外,還在網絡容量、覆蓋、時延、能效和移動性上有增強特性。

進一步增強的大規模MIMO:Rel-17中的這一項目專注于為部分關鍵技術領域帶來增強特性,包括增強的多TRP(發射和接收點)部署和增強的多波束運行,在SRS(探測參考信號)觸發或切換,以及CSI(信道狀態信息)測量或報告方面帶來提升。

覆蓋增強:針對Sub-7GHz、毫米波和非地面網絡的多樣化部署,Release 17為上行控制和數據信道設計引入多個增強特性,比如增加重傳次數以提升可靠性,以及跨多段傳輸和跳頻的聯合信道估計。

頻譜擴展:Rel-17中的另一個重要項目就是擴展現有的5G NR設計,從而將毫米波頻譜范圍從24.25GHz～52.6GHz擴展至高達71GHz,3GPP也稱其為FR2-2頻段。該特性包括支持全球60GHz免許可頻段,助力催生新用例和新部署。

增強的IAB和簡單中繼器:針對更高效的5G部署,尤其是毫米波部署,Rel-17中增強的IAB(集成接入與回傳)支持同時收發(即空間分離全雙工);此外Release 17還引入了簡單中繼器(即放大和轉發中繼),成為具備成本效益的基礎設施新選項,幫助擴大FDD和TDD的網絡覆蓋。

進一步增強的URLLC、企業專網和其他用例:Rel-17持續為工業物聯網等嚴苛應用帶來更好的支持,為URLLC(超可靠低時延通信)引入全新增強特性,比如增強物理層反饋、提升免許可頻譜兼容性、終端內復用和優先級排序等功能。

非地面網絡(NTN):繼Rel-16研究之后,Rel-17引入了面向NTN的5G NR支持。它包含兩個不同的項目,一個是面向CPE的衛星回傳通信和面向手持設備的直接低數據速率服務,另一個是支持eMTC和NB-IoT運行的衛星通信。

擴展直連通信:基于Rel-16中的C-V2X(蜂窩車聯網)5G PC5設計,Rel-17帶來一系列全新的直連通信增強特性,比如優化資源分配、節電和支持全新頻段。Release 17還將直連通信擴展至公共安全、物聯網以及其他需要引入直連通信中繼操作的全新用例。

此外,Rel-17還有增強的精準定位、擴展廣播/多播、無界XR(擴展現實)等。