2022年6月初，通信标准组织3GPP第96次全会在匈牙利布达佩斯如期召开。
在本次会议上，备受瞩目的3GPP R17标准被正式宣布冻结。这标志着，5G的第一阶段演进已经全部完成，5G技术发展，将迈入崭新的第二阶段。回首往事，大约7年前，也就是2015年9月，国际电联ITU正式确认了5G的三大应用场景（eMBB、mMTC和uRLLC）。不久后，2016年3月，3GPP就正式启动了5G的标准化工作，旨在开发一个统一的、更强大的无线空口——5G NR（New Radio，新空口）。如今，时光飞逝，我们共同见证了3GPP R15、R16、R17版本的冻结，以及5G的全面商用和落地普及。
被寄予厚望的5G，经历了从诞生到成熟的发展历程，正在不断改变着我们的工作和生活，也颠覆了整个社会的运作模式。
那么问题来了，在5G不断演进的过程中，到底涌现了哪些革命性的技术创新？在这些技术创新的背后，又潜藏着怎样的逻辑思路？从R15到R17，各阶段的作用，究竟是什么？
今天这篇文章，小枣君将带领大家找到答案。
R15：奠定基础，揭开面纱
首先，我们先看看R15的创新思路。
R15是5G标准制定的开端。正所谓：“好的开始，是成功的一半”。为了迈出坚实的第一步，通信行业专家们进行了充分的研究和准备工作。
当时，R15最重要的使命，是针对eMBB（增强移动宽带）场景进行标准制定。而这个场景，需要的正是通信网络最重要的一个指标——速率。
ITU针对eMBB的指标要求，是下行峰值速率必须达到10Gbps以上，用户体验速率必须达到1Gbps以上。3GPP为了实现这一需求，采用了两个思路：一个是寻找更多的可用频谱资源，另一个是深入挖掘每MHz频率资源的潜力。
在扩充频谱资源方面，3GPP在Sub-6GHz频段的基础上，提出了移动毫米波技术。也就是说，将5G的工作频谱向更高频段延伸，覆盖到毫米波的频段。
移动毫米波带来的速率和容量提升非常明显，奠定了5G高速连接的基础。在毫米波技术的基础上，3GPP又引入了Massive MIMO（大规模天线阵列）。
这个技术是5G最具标志性的创新之一，可以说是“神来之笔”。它通过大量增加基站中的天线数量，从而对不同的用户形成独立的窄波束覆盖，从而数十倍地提升了系统吞吐量，也改进了基站的覆盖效果（尤其弥补了毫米波覆盖能力的不足）。
在深入挖掘频谱资源潜力方面，技术挑战就更大了。这里面涉及到了大量的底层技术创新，包括多址技术、调制技术、编码技术、物理层结构等，都需要重新进行设计。
5G NR设计中最重要的决定之一，就是选择无线波形和多址接入技术。
在当时的方案评估过程中，高通通过广泛研究发现，正交频分复用（OFDM）体系，具体来说包括循环前缀正交频分复用（CP-OFDM）和离散傅里叶变换扩频正交频分复用（DFT-S OFDM），是面向5G eMBB和更多其他场景的最佳选择（后来证明确实如此）。
在4G LTE已有的OFDM应用基础上，高通高级工程总监季庭方通过设计了统一的子载波间隔指数扩展公式，实现了可扩展的OFDM参数配置。这一技术发明，被称为“可扩展参数集”，是R15的重大亮点。
利用可扩展OFDM参数配置，可以实现子载波间隔能随信道宽度以2的n次方扩展。这样一来，在更大带宽的系统中，FFT点数大小也随之扩展，却不会增加处理的复杂性。
R15另一个令人耳目一新的设计是基于时隙的灵活框架。该灵活框架的关键技术发明就是5G NR自包含时隙结构。在新的自包含时隙结构中，每个5G NR传输都是模块化处理，具备独立解码的能力，避免了跨时隙的静态时序关系。2018年6月，3GPP R15标准正式冻结。现在看来，R15成功打响了5G的第一枪。它带来的诸多创新，给人们揭开了5G的神秘面纱，也为5G后续的迭代演进奠定了坚实的基础。
R16：场景扩展，赋能行业R15主要针对eMBB（增强移动宽带）场景进行了标准制定。R16在R15的基础上，进一步完善了uRLLC和mMTC场景的标准规范，从而贡献了第一个5G完整标准，也是第一个5G演进标准。
从本质上来说，实现对垂直行业的支持和赋能，是R16最重要的使命。R16需要进行标准化的uRLLC（超可靠低延迟通信）场景，主要针对的就是工业互联网、车联网等垂直行业领域。ITU针对uRLLC场景提出的指标目标，包括更严格的可靠性要求（高达99.9999%的可靠性），以及毫秒级的时延。R16需要通过进一步增强5G网络的基础能力，引入更多的网络新特性，以此更好地支持toB的关键业务型用例，满足智能制造、智能质检、无人驾驶等垂直行业需求。
在网络基础能力增强方面，R16对频谱效率、网络的利用率和鲁棒性等方面都做了专门的优化和增强，包括大规模天线增强、载波聚合增强、切换技术增强等，极大地提升了5G的可用性和完善性。
在新特性引入方面，R16的表现更是可圈可点。
以频谱扩展为例，R16增加了对5G NR免许可频谱（NR-U）的支持，包括两种模式：许可辅助接入（LAA），以及不需要任何许可频谱的独立部署。这不仅带来了更大的容量，也实现了更灵活的部署。
对于前面提到的可靠性和时延要求，高通主导的多点协作通信（CoMP），是实现这一目标的关键赋能技术之一。在这个技术创新中，通过采用多个发射和接收点（多TRP），创建有冗余通信路径的空间分集，实现高可靠性和低时延，构建可用的时间敏感网络（TSN）。
车联网（V2X）是5G的一个重要垂直应用领域。在这个领域中，高通等公司主推的直连通信（D2D）是一个重要的技术创新，能够实现V2X支持车辆编队、半自动驾驶、外延传感器、远程驾驶等更丰富的车联网应用场景。R16在组网技术方面则引入了远端干扰管理、无线中继以及网络组织和自优化技术，使得网络实际用户体验获得提升。
集成接入与回传（IAB）支持毫米波基站进行无线接入和回传，在部署密集网络时可有效减少新增光纤部署需求。
特别值得一提的是，为了更好地推动政企垂直行业的5G落地，R16在专网部署模式上也进行了创新，推出了对非公共网络（NPN）的支持，为5G专网通信的发展指明了方向。
R16引入的新特性很多，除了上述技术之外，还包括终端节能，终端移动性增强、高精度定位等。
2020年7月，R16标准正式冻结。
内容转自《5G通信》
