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5G NR Release 17的五大關鍵技術發明

作者 : Qualcomm

由於整個5G生態系統的努力，現已完成的標準版本在很大程度上實現了2019年底為Release 17設定的最初願景。Release 17進一步從網路覆蓋、移動性、功耗和可靠性等方面擴展了5G技術基礎，將5G拓寬至全新用例、部署方式和網路拓撲結構

2016年12月，我首次撰文介紹奠定5G NR Release 15基礎的五大無線發明，當時5G還只是一個願景。之後，我再次發表文章概述Release 16的重要性以及介紹那些可以實現5G向全新終端、頻譜和產業擴展的關鍵技術發明。

今年4月初，3GPP宣佈正式完成5G NR Release 17的系統設計(完成第3階段的功能性凍結，並預計在6月完成ASN.1協議凍結)。為了延續傳統，本文將更深入地介紹Release 17的技術發明，並將其歸納為五個關鍵領域。

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5G NR Release 17 — 5G持續向5G-Advanced擴展

完成3GPP Release 17是一個重要的5G里程碑。它不僅是持續擴展5G的全球5G NR標準的第三個主要版本，而且在5G-Advanced從Release 18開始之前，總結了跨越Releases 15、16和17的第一階段5G技術演進。

由於整個5G生態系統堅持不懈的努力，已完成的標準版本在很大程度上實現了2019年底為Release 17設定的最初願景。Release 17進一步從網路覆蓋、移動性、功耗和可靠性等方面擴展了5G技術基礎，將5G拓寬至全新用例、部署方式和網路拓撲結構。五大關鍵發明領域總結如下：

毫米波(mmWave)擴展

Release 17的第一個關鍵發明領域是支援援毫米波(mmWave)的頻段擴展，這一成果定義了一個被稱為FR2-2的全新獨特頻率範圍(從52.6GHz到71GHz)。這是備受業界期待的重要5G毫米波增強特性，它讓全球免授權的60GHz頻段(57GHz ～71GHz)可以被用於公共網路和企業專網的5G部署。毫米波支援頻段的擴展帶來了更多的網路容量，並賦能全新用例和部署方式，例如智慧製造產業中支援通訊和定位功能的毫米波企業專網。

得益於5G NR可擴展子載波間隔 (SCS)方案和基於時隙的靈活訊框結構，這種頻段擴展可將控制和資料通道的子載波間隔直接擴展到480kHz和960kHz (以前低頻段毫米波為120kHz)。除頻段擴展之外，Release 17還帶來了其它毫米波增強特性，包括支援頻段間上行/下行載波聚合(CA)和增強移動性。

5G終端支援RedCap新技術(NR-Light)

5G願景是一個持續演進以連接人與萬物的創新平台。3GPP Release 17繼續導入新能力，以最佳化向全新終端、服務和部署的擴展。為了高效地支援低複雜度5G終端，5G NR寬頻設計可以簡化至5G NR-Light，分別支援sub-7 GHz頻段的20MHz頻寬和毫米波頻段的100MHz頻寬。

5G NR-Light可以支援更多用以降低複雜度的特性——如單接收(Rx)和半雙工，以及節能技術(包括更低的發射功率和增強的節能模式)。它們使得高效地支援低複雜度終端成為現實，如穿戴式裝置、工業感測器和監控攝影機。5G NR-Light在5G-Advanced (Release 18及其之後版本)中持續演進，可進一步降低設備複雜性，來廣泛地支援物聯網(IoT)，縮小Release 17中5G NR-Light和eMTC (增強型機器類型通訊)/NB-IoT(窄頻物聯網)之間的差距。

終端增強

我們不斷強化端到端5G系統，從而實現更好的使用者體驗、系統效率和性能。Release 17規範為5G終端帶來新一輪創新，涵蓋一系列廣泛的全新功能和增強特性。Release 17正導入全新的關鍵終端特性：

支援多達八根天線以及可實現更高輸送量的更多分層；
先進的MIMO增強功能，可提升容量、輸送量和電池續航力；
連線導向態和空閒態模式的節能新特性，可延長電池續航力；
動態重傳和更高傳輸功率，可改善終端的網路覆蓋範圍；
5G定位技術增強，可改善定位精度和延遲；
雙卡雙待，可支援單個或兩個營運商的兩個訂購服務併發以及許多其它特性等。

非地面網路(NTN)

為了讓5G提供無處不在的連接，當務之急是讓它也能夠在非陸地區域提供網路覆蓋，如海上和無地面蜂巢式網路覆蓋的偏遠地區。在Release 17中，有兩個並行的NTN工作組來因應行動寬頻和低複雜度IoT用例。第一個專案採用5G NR架構來進行衛星通訊，以實現從地面到衛星的固定無線接取(FWA)回傳，並為智慧型手機直接提供低速率資料服務和語音服務。第二個專案側重支援低複雜度eMTC和NB-IoT終端衛星接取，擴大關鍵用例的網路覆蓋範圍，如全球資產追蹤(例如海上集裝箱或蜂巢式網路覆蓋範圍之外的其它終端)。衛星通訊將在5G-Advanced中持續演進，它們已成為3GPP Release 18工作計畫的一部份。

網路拓撲擴展

最後一組Release 17發明是持續擴展5G網路拓撲結構，它帶來了增強的系統能力和新型部署。對於整合接取與回傳(IAB)，同時發射/接收(即全雙工)和增強的多跳操作等特性可以進一步提升部署效率、覆蓋和性能。一個有關中繼器的新專案，對於毫米波部署尤其有用，它能夠更經濟且高效地快速擴展覆蓋範圍。這些功能和技術也將在5G-Advanced Release 18中持續演進，包括支援行動IAB/車載中繼和網路控制(亦稱智慧)中繼器。此外，蜂巢式車聯網(C-V2X)技術也得到了更多的增強，以支援與弱勢交通參與者(比如騎行者和行人)進行可靠地通訊，從而實現全新的汽車安全和公共安全。

展望5G未來圖景

儘管目前3GPP Release 17已經完成，但業界推動5G-Advanced演進的工作才剛剛開始。行動產業生態系統間正合作開展一系列的Release 18專案，並對5G-Advanced及未來版本的關鍵技術領域進行了研究。無線通訊未來圖景讓人倍感興奮，6G的早期願景也在逐漸成形。此時還有更多的無線創新正在孕育之中，它們將成為未來十年甚至更久之後科技突破的動力。