3月下旬,3GPP完成5G标准Rel-17版本的功能性冻结,整个系统设计工作完成。从技术演进阶段来划分,一般将Rel-15/16/17这三个版本称为5G演进的第一阶段;之后的Rel-18/19/20这三个版本,称为第二轮5G创新,或者说是5G Advanced。

 

Rel-17的功能性冻结也代表着5G演进第一阶段的完成。新冻结的标准,对5G体验将会带来哪些提升?

 

谈到Rel-17在应用体验上的提升,高通公司中国区研发负责人徐晧博士告诉《中国电子报》,R17标准将使手机更节电,会催生更多的可穿戴设备的应用,毫米波的优势能够更全面地发挥,终端之间的直接通信会更容易,卫星通信能力也会提升。

 

手机节电是如何做到的

 

Rel-17引入了多项增强节电特性,未来采用Rel-17标准的5G手机节电性会更好。手机有不同的状态:一个是连接态(connected),就是手机随时要通话的准备状态;另外一个是空闲态(idle),用户不动手机的大部分时间手机处于空闲态;还有一个非活跃态(inactive),手机是连接的但是信息不是特别多,那就是非活跃态。针对这三个状态,Rel-17引入了一些节电特性。

 

首先是在手机的唤醒功能上做了改进。手机不用的时候耗电是为了不停地和基站确认有没有人给用户打电话,Rel-17能够减少非必要的终端寻呼接收,通过唤醒接收机(WuR,Wake-up Receiver)在基站告诉手机有数据“包裹”之前,先给手机一个唤醒信号做唤醒。

 

其次在接电话的环节上,可以在有人呼叫时立刻进入打电话的状态。手机从深度睡眠进入打电话的状态需要一系列的准备工作,包括在时间和频率上要跟基站完全同步。Rel-17引入了增强节电特性,这一过程得到更多协助,如为手机提供更多的帮助同步的信号,包括追踪参考信号(TRS)和信道状态信号(CSI),这能够帮助手机调整成最佳状态。

 

对于已经处于连接态模式的手机,Rel-17也有相应的节电特性。此前的5G标准版本中,手机会不停地查看有没有下行信号或者上行需求,Rel-17版本让处于连接状态的手机不需要连续接收。

 

手机可以告诉5G基站接下来多长时间不需要接收信号,或者基站可以告诉手机接下来多长时间不需要监测物理下行控制信道(PDCCH)。这就是说,即使手机在连接的状态,基站也可以告诉手机下面多长时间(比如说1秒钟)不用看有没有信号,这可以让手机有更多的时间处于睡眠或者更好地节电。

 

NR-Light会催生更多物联网终端

5G标准根据支持终端的不同能力或功能,将终端分为不同的类型。

 

第一类是eMBB/URLLC这些最高性能的终端,比如VR、AR眼镜,因为VR、AR眼镜需要支持4K清晰度,需要非常大的流量以及极低的时延,因此5G标准将VR、AR眼镜这类对性能要求很高的终端划分为最高性能终端;再比如手提电脑,可以支持文件传输、看电影等功能,对性能要求也很高;还有某些工业应用需要很低的时延和很好的控制性,以及手机需要支持多种功能,都属于最高性能级别的终端。

 

第二类是NR-Light,它是Rel-17引入的轻量级5G终端,包括工业传感器监控摄像头、智能电网相关设备、高端可穿戴设备、高端物流跟踪设备等。支持较低的复杂度和功耗是这类终端的特点。

 

NR-Light是Rel-17和Rel-18及未来版本中将持续演进的技术,也被称为RedCap。为了高效地支持更低复杂度的物联网终端(比如传感器、可穿戴设备、视频摄像头),Rel-17将5G NR设计带宽(100MHz)缩窄至Sub-7GHz频段的20MHz和毫米波频段的100MHz。在绝大部分Sub-7GHz新频段(比如n77、n78、n79、n41等频段),传统5G NR终端通常需要配备四根接收天线;而这一项目将NR-Light终端的接收天线数缩减至一根或两根。该项目还支持能效提升,以及支持RedCap终端与其它5G NR终端共存。

 

第三类是eMTC/NB-IoT终端。第四类是无源物联网终端,比如在物流场景中货品表面贴的标签支持RFID,可以通过读表器扫描获取货品信息。

 

Rel-17中特别受到关注的是NR-Light,这个技术让5G NR可以普及到更低复杂度的物联网终端。NR-Light终端支持更低的发射功率和增强的节电模式,比如在空闲状态下,NR-Light终端可以在1万秒时间内不进行网络连接;即使在积极传送状态下,NR-Light终端也可以做到10秒钟不与基站连接,从而减少不必要的能耗。NR-Light还可以支持有限移动性和切换,也就是说NR-Light终端不必每时每刻都与基站保持连接,因此不需要对终端的移动做过多的测量,网络切换速度也可以慢一点,从而减少信令开销以及更好地优化资源管理。

 

5G系统功能有多项增强

 

Rel-17为5G系统的多项基础性技术带来更多增强特性,除了上面的两个增强,还在网络容量、覆盖、时延、能效和移动性上有增强。

 

进一步增强的大规模MIMO:Rel-17中的这一项目专注于为部分关键技术领域带来增强特性,包括增强的多TRP(发射和接收点)部署和增强的多波束运行,在SRS(探测参考信号)触发或切换,以及CSI(信道状态信息)测量或报告方面带来提升。

 

覆盖增强:针对Sub-7GHz、毫米波和非地面网络的多样化部署,Release 17为上行控制和数据信道设计引入多个增强特性,比如增加重传次数以提升可靠性,以及跨多段传输和跳频的联合信道估计。

 

频谱扩展:Rel-17中的另一个重要项目就是扩展现有的5G NR设计,从而将毫米波频谱范围从24.25—52.6GHz扩展至高达71GHz,3GPP也称其为FR2-2频段。该特性包括支持全球60GHz免许可频段,助力催生新用例和新部署。

 

增强的IAB和简单中继器:针对更高效的5G部署,尤其是毫米波部署,Rel-17中增强的IAB(集成接入与回传)支持同时收发(即空间分离全双工);此外Release 17还引入了简单中继器(即放大和转发中继),成为具备成本效益的基础设施新选项,帮助扩大FDD和TDD的网络覆盖。

 

进一步增强的URLLC、企业专网和其它用例:Rel-17持续为工业物联网等严苛应用带来更好的支持,为URLLC(超可靠低时延通信)引入全新增强特性,比如增强物理层反馈,提升免许可频谱兼容性,终端内复用和优先级排序等功能。

 

非地面网络(NTN):继Rel-16研究之后,Rel-17引入了面向NTN的5G NR支持。它包含两个不同的项目:一个是面向CPE的卫星回传通信和面向手持设备的直接低数据速率服务;另一个是支持eMTC和NB-IoT运行的卫星通信。

 

扩展直连通信:基于Rel-16中的C-V2X(蜂窝车联网)5G PC5设计,Rel-17带来一系列全新的直连通信增强特性,比如优化资源分配、节电和支持全新频段。Release 17还将直连通信扩展至公共安全、物联网以及其它需要引入直连通信中继操作的全新用例。

 

此外还有增强的精准定位、扩展广播/多播、无界XR(扩展现实)等。

 

作者丨刘晶

编辑丨连晓东

美编丨马利亚