R18における5G無線グループRAN1の主要技術ポイント

3GPPRelease 18は最初の5G-Advancedリリースであり、AI/ML統合、XR/産業用IoTにおける究極のパフォーマンス、モバイルIAB、位置測位の強化、最大71GHzまでのスペクトル効率に焦点を当てています。RAN1は、RAN最適化におけるAI/MLの強化と、物理層の進化を通じた人工知能（PHY/AI）をさらに推進しています。

I. RAN1の主な機能（物理層とAI/機械学習の革新）

1.1 MIMOの進化：マルチパネルアップリンク（レベル8）、最大24 DMRSポートのMU-MIMO、マルチTRP TCIフレームワーク。

• 動作原理：複数のTRPパネルにわたる統一されたTCIフレームワークを通じて、Type I/II CSIレポートを拡張します。gNBはMU-MIMO用に最大24個のDMRSポートをスケジュールし（Rel-17では12個）、各UEがレベル8 ULリンクを使用できるようにします。DCIは共同TCIステータスを示し、UEはパネル全体で位相/プリコーディングを適用します。
• 進捗状況：Rel-17マルチTRPにおける統一シグナリングの欠如は、高密度展開において20〜30％のスペクトル効率の損失をもたらしました。レベル制限により、各UEのULスループットはレイヤー4〜6に制限され、スタジアム/音楽フェスティバル向けにアップリンク（UL）容量が40％増加しました。

1.2 AI/MLアプリケーションCSIフィードバック圧縮、ビーム管理、および位置測位に。

• 動作原理：ニューラルネットワークは、オフラインでトレーニングされたコードブックを使用して、Type II CSI（32ポート→8係数）を圧縮します。gNBはRRCを介してモデルを展開し、UEは圧縮されたフィードバックを報告します。ビーム予測は、ハンドオーバー前にビームを事前配置するためにL1-RSRPモードを使用します。
• プロジェクトの進捗状況：CSIオーバーヘッドはDLリソースの15〜20％を消費しました。高移動シナリオ（例：高速道路）では、ビーム管理の失敗率は25％に達しました。
• 改善結果：チャネル状態情報（CSI）オーバーヘッドが50％削減され、ハンドオーバー成功率が30％向上しました。

1.3 カバレッジの強化（アップリンク全電力送信、低電力ウェイクアップ信号）。

• 動作原理：gNBはUEに信号を送信し、すべてのアップリンクレイヤーにわたって全電力出力を適用できるようにします（段階的な電力バックオフなし）。独立した低電力ウェイクアップレシーバー（デューティサイクル制御、感度-110dBm）は、メイン受信サイクルの前にウェイクアップ信号（WUS）を受信します。WUSは1ビットのインジケーション情報（PDCCHの監視またはスリープ）を伝送します。
• プロジェクトの進捗状況：Rel-17アップリンクカバレッジは、段階的な電力バックオフ（4次MIMOの3dB損失）によって制限されています。メインレシーバーは、DRX監視中にUEの電力の50％を消費します。
• 改善点：アップリンクカバレッジが3dB拡張されました。IoT/ビデオストリーミングアプリケーションは、電力の40％を節約しました。

1.4 ITSバンドサイドリンクキャリアアグリゲーション（CA）およびLTE CRSとの動的スペクトル共有（DSS）。

• 動作原理：サイドリンクは、n47（5.9GHz ITS）+ FR1バンドにわたるCAをサポートします。UE間のType 2c調整のための自律的なリソース選択をサポートします。ラウンドトリップ時間（RTT）が500ミリ秒を超えるため、NTN IoTはHARQを無効にします（オープンループ繰り返しのみをサポート）。ドップラー効果に対してDMRSで事前補償が実装されています。
• プロジェクトの進捗状況：Rel-17サイドリンクはシングルキャリアのみをサポートしています（スループット損失50％）。NTN IoT HARQタイムアウトは、30％のパケット損失をもたらします。
• 改善点：V2Xフォーメーションサイドリンクスループットが2倍に増加し、NTN IoTの信頼性が95％に達しました。

1.5 拡張現実（XR）/マルチセンサー通信（高信頼性、低遅延サポート）。

• 動作原理：新しいQoS手順、遅延バジェット1ミリ秒未満、マルチセンサーパケットタギング（ビデオ+触覚+オーディオストリーム）をサポートします。gNBは、プリエンプションメカニズムを介してデータを優先します。UEは、予測スケジューリングのために姿勢/モーションデータを報告します。
• プロジェクトの進捗状況：Rel-17 XRサポートはユニキャストのみをサポートしています。触覚フィードバックの遅延は20ミリ秒を超えています（リモート操作には使用できません）。
• 改善点：産業用リモートコントロールにおけるAR/VR +触覚のエンドツーエンドの遅延は5ミリ秒未満です。

1.6 NTN機能の強化（スマートフォンアップリンクカバレッジ、IoTデバイスのHARQの無効化）。

• 仕組み：Rel-18は、物理層送信を最適化することにより、非地上系ネットワーク（NTN）におけるスマートフォンのアップリンクカバレッジを改善し、衛星チャネルに対応するために、より高い送信電力とより良いリンクバジェット管理を可能にします。NTN上のIoTデバイスの場合、長い衛星ラウンドトリップ時間（RTT）により、従来のHARQフィードバックは非効率的であるため、HARQフィードバックは無効になり、代わりにオープンループ繰り返し方式が採用されています。
• プロジェクトの進捗状況：以前は、不十分な電力制御とリンクマージンにより、NTN上のスマートフォンのアップリンクカバレッジが制限され、接続性が低下していました。HARQフィードバックは、衛星遅延により、IoTデバイスのスループット低下と遅延の問題を引き起こしました。HARQを無効にすることで、フィードバック遅延が解消され、制約のあるIoTデバイスの信頼性が向上します。これにより、地上ネットワークを超えたIoTとスマートフォンの堅牢なグローバル接続が可能になります。

II. RAN1プロジェクトのアプリケーション

• 高密度都市XR（マルチTRP MIMO技術により、AR/VRの遅延を1ミリ秒未満に短縮）;
• 産業オートメーション（AI/MLビーム予測により、ハンドオーバー失敗率が30％削減）;
• V2X/高移動性（サイドリンクCAにより信頼性が向上）。

III. RAN1プロジェクトの実装

• gNB PHY（基地局物理層）：CSI圧縮用のAIモデルを統合（例：ニューラルネットワークは、Type I CSIに基づいてType II CSIを予測し、オーバーヘッドを50％削減）。RRC/DCIを介してマルチTRP TCIを展開し、アップリンクタイミングに2つのTAを使用。
• 端末装置（UE）：DRXアライメントシグナリング用の低電力ウェイクアップレシーバー（メインRFリンクとは独立）をサポート。