1.3.2 NR非授權頻譜接入技術

隨著物聯網和移動互聯網的迅速發展，未來10年（2021—2030年）無線通信技術將滲透到更加寬廣的領域和行業中，譬如智能家居、車聯網、遠程醫療、工業控制、智慧城市/智慧農村等。這需要通信網絡能夠提供非常高的容量及數據傳輸速率，以滿足用戶對交互性和響應的期望。此外，隨著移動通信業務量的不斷增長，用戶對高數據傳輸速率和無縫移動性的要求越來越高，授權頻譜資源短缺問題日益凸顯，因此，在5G蜂窩網絡中引入非授權頻譜特性的必要性不斷提高。

對于5G蜂窩網絡運營商來說，非授權頻譜可以作為授權頻譜的有效補充，以幫助解決特定場景中的流量爆炸問題。如圖1-9所示，5G非授權頻譜的典型應用場景包括密集城區、回傳/前傳、室內熱點、智能交通系統（ITS）/車聯網、工廠自動化/IIoT、火車站/機場/體育場館等人流稠密的熱點地區。

圖1-9 5G非授權頻譜的典型應用場景

目前蜂窩網絡已經從4G LTE進入下一個演進階段，即基于5G NR的新一代移動通信網絡。因此，需要將這些5G NR最新的研究成果融入LTE LAA非授權頻譜特性的演進中。5G蜂窩通信系統中的非授權頻譜接入技術被稱為“基于NR的非授權頻譜接入（NR-U）”。

2017年3月，5G Rel-16 NR-U研究項目正式成立[14]。但是，為了在2017年年底率先完成NR NSA版本的凍結，NR特性中不重要或無須按時完成的議題、新成立的一些NR研究項目/工作項目都延后研究。因此，直到2018年2月RAN1第92次會議，3GPP才開始正式討論Rel-16 NR-U SI相關內容。2018年12月，5G Rel-16 NR-U工作項目正式成立[15]，開啟5G Rel-16 NR-U的標準化工作。2020年7月3日，3GPP宣布5G標準的第二版規范Rel-16凍結。相應的，Rel-16位于低頻段（5～7GHz）非授權頻譜接入技術的研究和標準制定工作也已完成。在后續的工作組會議上，3GPP主要討論Rel-16 NR-U的一些不完善之處。

從2020年5月開始，3GPP開始進入Rel-17高頻段（52.6～71GHz，其中包括授權頻段和非授權頻段）技術的研究和標準制定工作中[16,17]，并且在IIoT/URLLC等課題[18]中同步開展對非授權頻譜接入技術的研究（主要研究內容包括UE發起的信道占用）。2020年12月，Rel-17 NR高頻段（52.6～71GHz）研究項目完成，并根據研究項目達成的結論修改了原工作項目[17]計劃研究的內容，新的工作項目研究內容在12月RAN第90-e次全會上被批準[19]。2021年12月，Rel-17 NR高頻段（52.6～71GHz）工作項目在RAN1的標準化工作完成，整個Rel-17標準在2022年6月被凍結。此外，在2022年啟動研究的Rel-18中，直連鏈路通信、定位、無人機等課題均包括研究非授權頻譜接入下的增強。

蜂窩網絡非授權頻譜接入技術演進史如圖1-10所示，共包括5個階段，跨越了兩代移動通信技術。

圖1-10 蜂窩網絡非授權頻譜接入技術演進史

5G NR-U（Rel-16 NR-U、Rel-17 NR-U）沿用了4G LTE LAA的部分設計思路，同樣引入了LBT（先聽后說）機制來保證NR-U設備與同系統設備、異系統設備之間的公平共存。與4G LTE LAA相比，5G NR-U所使用的非授權頻段的載波帶寬可以更寬，對于Rel-16 NR，其除能使用與4G LTE LAA相同的20MHz帶寬以外，還可以使用40MHz、60MHz及80MHz帶寬。對于Rel-17 NR-U，其可以使用100MHz、400MHz、800MHz、1600MHz甚至2000MHz帶寬。與小帶寬的載波相比，當需要達到Gbit/s級別數據傳輸速率時，5G NR-U會降低gNB或UE側的實現復雜度，它也可以支持更大規模的連接和更多的用戶數。此外，5G NR-U與4G LTE LAA相比，支持更多的場景，不僅包括載波聚合，還包括雙連接及獨立組網等場景，這使得非授權頻段的網絡部署可以不再依賴于授權頻段。

需要說明的是，Rel-16 NR-U工作在sub-7GHz頻段，該頻段隸屬于Rel-15 NR定義的FR1（頻率范圍1）頻段（410MHz～7.125GHz），因此Rel-16 NR-U可以基于Rel-15 NR現有的成熟協議進行設計。而Rel-17 NR高頻工作項目針對的是52.6～71GHz頻段，該頻段既不屬于FR1頻段，又不屬于FR2-1頻段（24.25～52.6GHz），是3GPP標準化尚未涉及的一個全新頻段，并且在該頻段中既包含授權頻段，又包含非授權頻段。因此，在Rel-17 NR高頻工作項目中，授權頻段和非授權頻段的設計是同步考慮的。從標準化的復雜性角度出發，兩者盡量尋求能夠公用的設計。

基于5G NR的非授權頻譜接入作為授權頻譜接入的有力補充，能夠進一步豐富5G的使用場景和潛在用例，更好地滿足eMBB、URLLC、mMTC等不同場景和業務的應用需求，從而有助于實現5G萬物互聯的通信需求，促進5G更快速的發展。5G NR-U為運營商降低運營成本、增強覆蓋、提高系統容量及使用非授權頻譜開展新業務提供了新的可能。3GPP將在5G演進版本中繼續完善和增強5G NR-U，支持更高的非授權頻段、更寬的頻帶及應用于更多場景，5G NR-U的發展前景非常廣闊。