高通李俨：5G R19将带来四大新变化

高通李俨：5G R19将带来四大新变化 通信产业网|2024-02-05 17:18:38作者：高超来源：通信产业网

【通信产业网讯】（记者 高超）随着5G标准Release 18版本的制定步入尾声，3GPP面向Release 19版本的研究工作将提上日程。那么，与R18相比，R19将带来哪些新变化？

众所周知，移动通信技术在不断演进。从标准制定层面，3GPP基本上每隔18个月到两年开发一个新的版本（Release）。5G是移动通信技术的最新一代，其标准制定从R15版本开始。R15是一个基础的框架，R16针对行业做了优化，R17进一步让5G技术在各个行业进行扩展，因此当前国内网络建设可能很多都是建在R16和R17之间。在制定5G标准R18版本期间，3GPP在MIMO、XR和卫星等领域都做了很多新的探索。

“按照规划，从2024年2月底开始，3GPP就正式开始进入R19的研究工作，届时会产生很多新的功能。”在日前举行的高通“冬日围炉”媒体沟通会上，高通公司技术与标准副总裁李俨表示：“再往后从R20开始，3GPP会决定进入6G阶段。R20可能是6G的初始研究阶段，真正的6G标准会从2030年的R21开始部署。”

从3GPP的规划来看，即将启动的R19将是5G标准的最后一个完整版本。据了解，2023年12月中旬，3GPP开会讨论，开始了R19的研究工作，并且通过了16个与RAN有关的项目。李俨指出，上述16个项目大概分成几个类型。一是5G系统持续增强，二是应用进一步多样化，三是全新先进功能，四是6G基础技术。

5G系统增强了什么？

关于系统持续增强，速率、移动性、网络拓扑、自组织网络（SON）或最小化路测（MDT）是重要演进方向。

速率是5G进一步演进的首要方向。当前，实现极致速率的方式有二，一是利用毫米波把频谱加大，二是开发MIMO做并行传输，无论是上行MIMO还是下行MIMO都在进一步演进。

移动性解决的是网络体验连续性问题。当前5G速率越来越快、应用越来越多，这就要求网络在任何场景下，都能让用户察觉不到中断，无论是看视频，还是打视频电话，其体验走是连续的。

拓扑网络解决的是任何场景下的网络深度覆盖问题。目前，80%—90%的覆盖范围通过外部宏基站就可以解决，酒店或是体育场的覆盖问题也有办法解决；但有很多幽深狭小的空间，比如餐厅里的小包间，就需要额外的手段去解决覆盖的问题，要去开发一些新的网络架构和新的设备去支持这些需求。

SON/MDT的目标是增强网络的稳定性。做好拓扑开发只是解决网络深度覆盖的工作之一，还需要运营商做好网络优化。然而，频繁的定点优化是不现实的，运营商不能跟着用户到处跑。更好的方法是采取一些手段，让网络和终端的一些功能自动配合，发现潜在问题，即所谓的自组织网络（SON）或最小化路测（MDT）。

据介绍，SON或MDT的工作原理在于，利用手机功能和用户报告中的数据，在某个地区话务量很多的时候，帮助网络检测潜在问题。李俨表示，SON/MDT能力的实现需要运营商网络建设的支持，高通也会采取一系列端到端的手段，从技术、网络部署方法、优化等层面来实现增强网络，这是R19要进一步深耕的一些领域。

5G应用如何扩展？

关于应用，业界一直希望把5G尽可能地推广到更多应用领域，元宇宙与XR、卫星通信、无源物联网（Ambient IoT）是业界比较关注的三个领域。

云宇宙与XR、卫星通信是公众比较熟悉的领域，也是发展相对较快乐领域。从R18开始，产业链在元宇宙与XR融合方面做了优化增强，在R 19版本里会进一步优化这方面的工作；另卫星直连通信技术在R18版本中得到了支持，并在R19中会进一步增强。

相比于上述两项应用场景，Ambient IoT是比较新的领域。这是R19特别提出的概念。李俨解释说，在当下的通信领域，所有设备都是需要配备电池，电池的体积也决定了整个设备的大小。不过，用户需要的部分功能功耗较低，自然环境中的蓄电就能满足，不需要电池。就像《三体》里面讲到的，自然界中就是有能源的，我们把这些能量收集起来后，可以用反射或者放大的方式再把信号发出来。这样的好处是，没有了电池，仅含天线和半导体元器件的设备可以做得很小、很薄，比如做成像印刷小卡片一样，可以贴在任何的地方。这就相当于在3GPP的生态系统下，重新去实现类似RFID（射频标签）的功能。

李俨进一步表示，还有几种模式可以做到像RFID一样完全无源，比如一种模式是功耗方面很小，可能只有1毫瓦，可以实现在几米的范围内的信号传输。在这个框架下，3GPP还允许将范围做得稍微大一点，比如可以一直收集能量，在一个小时之后瞬间把这些能量释放出来，就可以传输得相对远一点。Ambient IoT就可以实现这个更远一点的传输，进行一些新的尝试。这项功能的开发对整个物联网，尤其是低功耗、低成本的物联网有巨大的推动作用。

带来哪些新功能？

除了增强一系列现有能力的同时，5G R19还会引入一些全新的先进功能，比如双工演进、中高频段频谱、通信感知一体化等。

双工演进是6G相关技术5G化的代表之一。3GPP的规划显示，R20开始要进入6G相关研究，在此之前产业界要做一部分前瞻性研究，也就是在R19中尝试和部署一些6G技术，比如双工演进。

众所周知，信息通信是上下行双向的，就需要上下行各有一个频率。在移动通信中存在两种技术——FDD需要更宽的频谱，但更宽的频谱很难成对出现，所以要对一个宽频谱做切片，比如五分之四的时间做下行，五分之一的时间做上行；或者是四分之三的时间做下行，四分之一的时间做上行，这就是TDD。

李俨认为，但这样缺少灵活性。以直播为例，直播业务需求的上行业务量可能达到或接近下行业务量，这时如果网络还是倾向于为下行分配更多频谱资源的话，就显得不够灵活。对此，产业界要引入全双工概念，支持在单一的频谱中包含上行和下行，大家可以同时去发送和接收。说起来简单，但这意味着需要大量的数字信号处理（DSP）来支撑这项技术。

5G部署的主流频段是sub 7 GHz，而接下来到了6G时代，中高频段可能会成为业界的主要的工作频段，大家会开始对中高频段的使用做一些研究。李俨表示，虽然频段的频率越高衰减越大，但频率越高，天线的尺寸就会越小，天线的尺寸小了之后，单位面积就可以做更多的天线元素，这样就可以把Massive MIMO的数量做得更高一些。

通信感知一体化与中高频段部署很接近。当下的Massive MIMO开发出来之后，天线阵元会达到数百个甚至上千个，所以它的结构跟055大驱的相控阵天线就已经很像了。有了这样的结构，大家就会想，除了做通信之外，是不是还可以像航空母舰或者驱逐舰一样对目标做检测，因此大家就开始实践。

李俨指出，事实证明，这能够带来一些很好的案例，比如说在地面上建设基站的时候，如果天上有无人机的话，这些目标都可以被发现并且跟踪。将来如果开始开放低空经济的话，通信感知会是一个很有用的功能。

面向6G研究什么？

如前所述，R19中会开始一些6G技术的基础性的研究，无线AI/ML、网络节能、低功耗唤醒接收机等。

无线AI/ML的研究在R18中就有广泛涉及，因此在在R19中将对一些已完成的研究开展标准化工作。

网络节能是运营商进入5G时代后比较关心的课题，而未来6G所面临的功耗问题可能会更突出。因此，在5G R17和R18中，对于网络节能技术做过一些研究，在R19以及未来的R20可能仍然会持续推进这方面的研究，甚至于6G网络可能会从系统架构角度出发去设计，考虑如何优化节能。

除此以外，业界还在尝试改进一些相对较小的技术，以在具体实施时控制功耗变化，例如如何用更少的功耗让终端时刻监测到网络活动，如果别人通过给我们发送信息能找到我们的手机并把我们唤醒。

高通一直在努力

作为移动通信技术研究的主导企业，高通公司一直努力推进5G技术的演进。在即将开启的5G R19版本中，高通的努力目标也十分明确，比如5G MIMO、无源物联网、XR、5G NTN、无线AI等都是涉及的领域。

关于5G MIMO，自R19起，随着终端计算能力不断增强、天线数量增多、发射功率提升，以及电池续航能力的提升，终端的功能愈发强大。因此，终端不再仅仅是网络的被动服务对象，而是开始积极参与到网络的整体运作中。过去使用哪个MIMO、哪个波束都是由网络所决策的，而现在终端拥有了更大的决策权，此外，在信道反馈方面，由于在2014年至2015年我们开始讨论5G标准时并未预料到设备发展如此迅速，因此在以往的版本中当时仅预留了32个端口。而如今，设备尺寸和天线数量不断增长，因此在本版本中支持高达128个端口。实际上，最终实现的物理端口数可能超过这一数字，但就逻辑层面而言，已经达到了128个端口。

关于无源物联网的应用。目前有很多种模式可以传输信号，例如基站可以将信号发送下来，然后终端将能量反射回去，这是一种无源的模式，其特点是能耗较低。然而，纯粹的反射模式接收到的能量较少，再加上反射回去的能量，一般的工作档位约为1微瓦，即10的负6次方瓦。虽然量级较小，但足以传输数据，如用于电子标签等场景。此外，还有一种模式是通过电容收集能量，并将其存储在电容中，例如可以收集到1.2V或1.5V的电压，从而驱动一个小型的功放，将信号放大以传得更远，达到100微瓦的量级。而在R19版本中，主要考虑了微瓦和百微瓦两种量级的模式。有了这种能力，大量的物流跟踪和环境监控都可以得以实现。

关于XR。在R19版本中，将进一步增强XR链路可靠性和时延。为了提高可靠性和带宽，可以采用多通道传输的方式，即将多个链路捆绑在一起。当一个通道出现问题时，其他通道仍然可以正常工作，从而降低整体拥堵的概率，提高可靠性。同时，还需要考虑如何在多个通道之间进行数据合并，以及在丢失包时如何快速恢复，以进一步提升XR的体验。这个过程的难度很大，因为所有操作都需要在1—2毫秒内完成，但完成后的体验提升将是显著的。

关于5G NTN。在R18版本中，我们只做弯管方式，即通过卫星进行信号转发，实际上是将所有的处理放在地面完成，卫星只起到信号转发器的作用。然而，到了R19版本，计划将这部分功能前移，让卫星成为一个基站，负责处理这些信号。

关于无线AI。在R18的研究中，已经对生成式概念进行了初步探索，但研究远未完成。因此在R19中，会采用类似生成式的概念，但称之为“two side”的信道反馈。这种技术把发射和接收端的数据联合起来，通过AI运算来优化我们对信道的识别和感知。这与生成式AI的概念类似。

随着移动通信的发展，高通在3G、4G、5G乃至未来的6G上都积累了大量的基础发明创新，积累了超过16万项授权专利和专利申请，在过去的30多年里，高通的研发投入已经达到了900亿美元。李俨强调，随着技术发展的不断加快，涉及的领域也越来越多，包括AI领域的先进计算能力增强等，这使得高通进一步加大投入，以真正引领整个移动通信、移动计算的发展方向，这是高通的使命。

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责任编辑：高超