如今，5G新空口（NR）系统的大规模商业部署，不仅满足了人类日益增长的通信需求，更是通过支持日新月异的创新应用潜移默化地改变人类的生活方式。在应用场景方面，5G支持了增强移动宽带（eMBB）、海量机器类型通信（mMTC）和超高可靠低时延通信（URLLC）三大类应用场景。
作为三大应用场景之一的URLLC（Ultra Reliable Low LatencyCommunication），主要应用于电力自动化、车联网、工业制造等。这类应用场景对通信的及时性和可靠性都提出了较高的要求。比如无人驾驶，如果时延较长，网络无法在极短时间内对数据进行响应，就有可能发生严重的交通事故，甚至危害人身安全。并且这类场景对网络可靠性的要求也很高，不像手机上网，如果网络不稳定，最多引起用户的不满。然而，这超低时延超高可靠的通信究竟是怎么实现的呢？下面小编对物理层采用的技术进行简述。
01 持低时延高可靠的第一步——NR Rel-15
3GPP于2018年发布了NR第一个Rel-15标准版本。在这一版本，URLLC主要应用于虚拟现实（VR）/增强现实（AR）等领域，需提供低至1ms的时延和高达99.999%的可靠性。
为实现低时延，NR采用的主要技术包括：
1）支持灵活的帧结构：与4G LTE只支持15kHz的子载波间隔，每个子帧固定长度1ms相比，5G NR支持多种子载波间隔。越高的子载波间隔每个时隙的传输时间越短，带来越低的延迟性能。并且对于TDD，NR支持更加灵活的上下行配置，可动态指示符号的上下行方向，大幅降低了上下行切换的时延。
2）引入更小的时间资源单位，支持符号级别的调度。数据信道映射类型B支持起始符号位置灵活配置，分配符号数量少，时延短。短格式的PUCCH仅占1~2个符号。
3）支持灵活的PDCCH配置：通过配置合理的PDCCH的监听周期和偏移值，可以实现较为密集的PDCCH 监听机会，可以应对URLLC需求突发的业务场景，满足低时延要求。
4）上行采用免调度授权的机制，终端可不需要通过基站上行授权直接发送数据。
5）定义终端对下行数据接收和上行数据发送的快速处理能力。
6）支持URLLC业务对eMBB业务的抢占：基站可以在已经分配的，用于eMBB业务数据的时频资源选择部分或全部资源传输URLLC业务数据，在选择的用于传输URLLC业务数据的时频资源上停止发送eMBB业务。
为保证高可靠性，NR采用的方案有：
1）支持PDSCH、PUSCH的时隙聚合，PDCCH大的聚合等级，长格式的PUCCH重复传输，从而降低码率，提高可靠性。
2）设计支持低误码的CQI/MCS表格。
02 NR Rel-16对URLLC的增强
为满足工厂自动化（运动控制、控制到控制通信）、传输业（远程驾驶）和电力分配（智能电网）等应用场景的性能需求，NR Rel-16的URLLC增强支持0.5~1ms更低的时延和99.9999%的更高可靠性。为实现这一目标，Rel-16主要从以下几个方面进行了增强和特性补充。
1）PDCCH增强：
定义新的DCI格式：通过可配置的信息域大小，支持更小的DCI大小，提升可靠性。
PDCCH检测能力提升：基于span定义PDCCH盲检测次数上限和用于信道估计的不重叠CCE个数上限，一个时隙总的盲检测能力增大，保证时延和可靠性。
2）UCI反馈增强：
时隙内支持基于子时隙的多个可承载HARQ-ACK的PUCCH传输，减小HARQ-ACK反馈时延。
针对不同业务的HARQ码本独立反馈，减小反馈时延
3）PUSCH增强：
设计PUSCH重复类型B，针对一个传输块，基站发送一个上行授权或者上行免授权指示一个或多个名义PUSCH传输。终端在一个时隙中传输一个或者多个实际PUSCH副本，或者在连续多个可用的时隙中传输两个或者多个实际PUSCH副本，减小上行业务传输时延并提高可靠性。
4）上行免授权调度增强：
支持多套激活的上行免授权调度配置，使上行业务调度更及时。
5）下行半持续调度增强：
支持多套激活的下行半持续调度配置，使下行业务调度更及时。
6）上行终端间多业务复用
引入UL取消指示，URLLC上行业务到达可以取消另一个用户已经调度的eMBB业务，从而URLLC上行业务可以及时调度。
上行功率控制增强：一个用户的URLLC业务与另一个用于已经调度的eMBB业务传输冲突时，提高URLLC业务的上行发射功率，保证可靠性。
7）上行终端内多业务复用：
引入业务优先级指示。引入不同业务优先级间上行信道抢占规则，使得高优先级的业务先传输。
03 URLLC在NR Rel-17的进一步演进
目前NR Rel-17的相关标准正在讨论和制定中，对URLLC的进一步增强主要包括以下目标。最终标准如何，还将拭目以待。
1）研究、识别和规定所需的物理层反馈增强
·HARQ-ACK反馈增强
目前正在讨论的增强的主要内容有：
对TDD如何避免半持续调度的PDSCH的HARQ-ACK反馈由于PUCCH和下行或者灵活符号碰撞而导致的丢弃
对于下行半持续调度，没有承载业务的PDSCH的HARQ-ACK反馈不进行传输
对于下行半持续调度，承载业务的PDSCH的HARQ-ACK反馈载荷降低或不传输
PUCCH重复增强，支持基于子时隙的重复
传输取消的HARQ
基于子时隙PUCCH配置的Type 1 HARQ 码本
HARQ反馈的PUCCH载波切换
·可支持更精确MCS选择的CSI反馈增强
2）非授权频谱的受控环境中URLLC的上行增强
·针对基于帧的（Frame Based Equipment，FBE）先听后发（Listen Before Talk，LBT）机制，支持终端发起的连续占用时间COT
·协调上行免授权调度在NR-U中的增强和Rel-16中URLLC的增强，以应用于非授权频谱
3）基于Rel-16，进一步研究UE内具有不同优先级的业务的多路复用和优先传输
·规定不同优先级的业务HARQ-ACK/SR/CSI和PUSCH的复用行为，包括UCI在PUCCH和PUSCH上传输
·规定一个服务小区的一个BWP上具有不同优先级的重叠的动态调度的PUSCH和免授权调度的PUSCH的物理层优先传输，包括低优先级的PUSCH的相关取消行为
4）支持时间同步的增强功能，包括传播时延补偿增强等
URLLC是移动通信行业切入垂直行业的一个突破口。当前的5G网络仍然以支持eMBB业务为主，对于全面支持URLLC业务仍然有差距。小编也将持续关注URLLC的演进与增强，期待URLLC通过自动驾驶、工厂自动化和智能电网业务带来对整个社会巨大的变化。对于本文的不当之处，敬请读者批评指正。 
