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R15协议版本作为5G NR的第一个基础版本，于2018年6月完成并发布，支持增强移动宽带（eMBB）业务和基本的URLLC业务。而后的R16版本对eMBB业务又进行了进一步的增强，同时也完整地支持了URLLC业务。R16协议版本完成后支持的新功能主要有以下几个方面。
R16的MIMO在R15的MIMO基础上进行了增强和演进，主要增强的内容包括以下4点。
为了解决R15 TypeⅡ码本反馈开销太大的问题，R16进一步引进了eType Ⅱ码本。不同于Type Ⅱ码本将宽带或子带上的信道分解成多个波束的幅度和相位，eType Ⅱ码本将子带上的信道进行等效的时域变换，通过反馈各个波束的多径时延和加权系数，大大降低了反馈信令的开销。同时，eType Ⅱ码本还支持更精细化的信道量化以及更高的空间秩（Rank），从而能够进一步提高基于码本的传输性能，在MU-MIMO场景下，性能的提升更为显著。
为了进一步提高小区边缘UE的吞吐量和传输可靠性，R16引入了基于多个发送接收点（Transmission and Receiving Point，TRP）传输的MIMO增强。基于单个下行控制信息（Downlink Control Information，DCI）和多个下行控制信息（DCI）的非相关联合传输（Non Coherent-Joint Transmission，NC-JT），典型目标场景是eMBB。基于单个DCI的Multi-TRP分集传输，典型目标场景是URLLC。其中，基于单个DCI的NC-JT传输可以在不增加DCI开销的情况下，支持两个TRP在相同时频资源上同时传输数据，从而在理想回传（Ideal Backhaul）场景下提高边缘UE的传输速率。基于多个DCI的NC-JT传输支持两个TRP独立地对同一个UE进行调度和数据传输，在提高吞吐量的同时也保证了调度的灵活性，可以用于各种回传的假设。基于多TRP的分集传输则支持两个TRP通过空分、频分或时分的方式传输相同的数据，提高了边缘UE的传输可靠性，从而更好地满足URLLC业务的需求。
R15引入的基于模拟波束赋形的波束管理和波束失败恢复机制，使毫米波频谱的高速率传输成为可能。R16在这些机制的基础上进一步做了优化和增强，具体表现在：通过同时激活一组上行信号或下行信号（如多个资源或多个载波上的信号）的波束信息、引入默认的上行波束等方案，降低了配置或指示波束信息的信令开销；通过引入基于L1-SINR的波束测量机制，为网络提供了多样化的波束测量和上报信息；通过将波束失败恢复机制扩展到辅小区，提高了辅小区上的模拟波束传输的可靠性。
在R15的上行发送功率控制机制中，如果基于码本的物理上行共享信道（Physical Uplink Shared Channel，PUSCH）传输的端口数大于1且小于终端的发送天线数，此时不能以满功率传输PUSCH。为了避免由此带来的性能损失，R16引入了全功率发送的增强，即不同PA架构的UE可以通过UE能力上报，使得网络侧能够调度满功率的物理上行共享信道（Physical Uplink Shared Channel，PUSCH）传输。具体的，R16引入了3种满功率发送模式：UE的单个PA支持满功率发送（不需要使用Power Scaling方式）、通过全相关预编码向量支持满功率发送（即满端口传输）以及UE上报支持满功率发送的预编码向量。实际是否采用满功率发送以及采用哪种方式取决于UE能力上报及网络侧配置。
R15协议对URLLC功能的支持比较有限，在NR灵活框架的基础上，针对URLLC增强了处理能力，引入了新的调制编码方式（Modulation and Coding Scheme，MCS）和信道质量指示（Channel Quality Indicator，CQI）对应的表格，引入了免调度传输和下行抢占技术。R16针对URLLC成立了增强型项目，进一步突破了时延和可靠性瓶颈。R16的URLLC增强主要包含以下方面。
● 下行控制信道增强，包括压缩DCI格式和下行控制信道监听能力增强。
● 上行控制信息增强，包括支持一个时隙内的多HARQ-ACK传输，同时构建2个HARQ-ACK码本和用户内不同优先级业务的上行控制信息抢占机制。
● 上行数据信道增强，支持背靠背和跨时隙边界的重复传输。
● 免调度传输技术增强，支持多个免调度（Configured Grant）传输。
● 半持续传输技术增强，支持多个半持续传输配置和短周期半持续传输。
● 不同用户间的优先传输和上行功率控制增强。
为了能更好地支持垂直行业的应用，如工业互联网（Industry Internet of Things，IIoT）、智能电网等，R16在物理层增强立项的同时，也成立了高可靠、低时延的高层增强项目，设计目标是能支持1 μs的时间同步精度、0.5 ms的空口时延，以及99.999%的可靠性传输。该项目主要的技术增强包括以下几个方面。
为了支持如工业自动化类业务的传输，对以下几个方面进行了研究，包括：以太帧头压缩、调度增强和高精度时间同步。具体的，以太帧头压缩是为了支持以太帧在空口的传输以提高空口的传输效率，调度增强是为了保证TSC业务传输的时延，高精度时间同步则是为了保证TSC业务传输的精准时延要求。
R15协议版本已经支持了空口链路上数据复制传输的机制。R16则支持多达4个RLC实体的数据复制传输功能，进一步提高了业务传输的可靠性。
在R15中支持的资源冲突场景是动态授权（Dynamic Grant，DG）和资源预配置授权（Configured Grant，CG）冲突的场景，且DG优先于CG传输。在R16协议版本中，需要支持URLLC业务和eMBB业务共存的场景，且URLLC业务传输可以使用DG资源，也可以使用CG资源。为了保证URLLC业务的传输时延，R16需要对R15中的冲突解决机制进行增强。
R15协议版本中，针对终端节能的主要功能是非连续接收（DRX）技术和带宽分段（BWP）的功能，分别从时域角度和频域角度降低终端的处理。R16又在如下几个方面进行了终端节能的增强。
● 引入了唤醒信号（Wakeup Signal，WUS），由网络侧决定是否需要在DRX激活周期到来前唤醒UE来进行数据的监听接收，UE唤醒机制通过新增控制信息格式（DCI Format 2-6）实现。
● 增强了跨时隙调度的机制，可以在业务数据不连续传输的情况下避免UE对PDSCH信道数据进行不必要的接收和处理。
● MIMO层数自适应的功能，网络侧结合BWP的配置可以通知UE降低空间传输的层数，从而降低对UE处理能力的要求。
● 支持RRM测量机制放松。
● 支持终端优选的节能配置上报。
为了缩短初始接入时延，在R15标准化的早期就讨论过两步RACH（2-step RACH）过程，但R15仅完成了传统的4-step RACH过程标准化。由于2-step RACH对于缩短随机接入时延、减少NR-U的LBT操作等方面有明显的增益，因此在R16版本中对2-step RACH进行了标准化，随机接入过程从普通的msg1到msg4的4步过程优化为msgA和msgB的两步过程。
从运营商的5G实际频谱分配和可用性情况看，TDD中频段（如3.5 GHz、4.9 GHz）是全球最主流的5G商用频谱。TDD频段相对较高，带宽大，但覆盖能力不足。FDD频段低，覆盖好，但带宽小。UE可在TDD频段上支持两天线的发送能力，但在FDD频段上仅有单天线发送能力。R16引入了上行频段切换发送的技术，即终端在上行发送链路以时分复用方式工作在TDD载波和FDD载波，同时利用TDD上行大带宽和FDD上行覆盖好的优势来提升上行性能。上行频段切换发送可以提高用户的上行吞吐率和上行覆盖性能，同时也能获得更低的空口时延。
上行载波间切换发送方案的前提是UE仅有两路射频发送通路，其中FDD的发送通路与TDD双路发射中的一路共用1套RF发射机。终端支持通过基站调度，可以动态地在如下两种工作状态下切换。
● FDD载波1路发射+TDD载波1路发射（1T+1T）。
● FDD载波0路发射+TDD载波2路发射（0T+2T）。
上行载波间切换发送机制可以使用户在EN-DC、上行CA、SUL 3种模式下工作。当UE处于小区近点位置时，基站可以调度用户在TDD载波的双发状态（0T+2T）下工作，使得用户获得TDD载波上行MIMO模式下的高速率；基站也可以对近点用户调度在FDD+TDD载波聚合状态（1T+1T）下，使得用户获得上行CA模式下的高速率。当UE处于小区边缘位置时，基站可以调度用户工作在FDD低频载波上单发，提升边缘用户的覆盖性能。
R16协议版本针对移动性增强主要引入了如下两个新功能。
对于支持双激活协议栈（Dual Active Protocol Stack，DAPS）能力的终端切换过程，终端并不先断开与源小区的空口连接，而是成功接入目标小区后，终端才会基于网络侧的显式信令去释放源小区的连接并停止与源小区的数据收发。可见，终端在切换过程中可以与源小区和目标小区同时保持连接和进行数据传输的状态，从而满足切换过程中的0 ms业务中断时延的指标。
条件切换（Conditional Handover）的核心思想是网络侧提前将候选的目标小区以及切换命令信息预配置给UE，当特定条件满足时，UE就可以自主地执行切换命令中的配置，直接向满足条件的目标小区发起切换接入。由于切换条件满足时UE不再触发测量上报，且UE已经提前获取了切换命令中的配置，因而避免了切换过程中可能的测量上报或切换命令不能被正确接收的情况，从而提高了切换成功率。
在R16 MR-DC增强课题中，为了提升在MR-DC模式下的业务性能，支持快速建立SCell/SCG的功能，即允许UE在idle状态或者inactive状态下就执行测量，在进入RRC连接状态后立即把测量结果上报网络侧，使得网络侧可以快速配置并建立SCell/SCG。
R16引入了SCell休眠（SCell Dormancy）功能。在激活了SCell/SCG但无数据传输的情况下，通过RRC配置专用的Dormant BWP，即UE在该BWP上不监听PDCCH，仅执行CSI测量及上报，便于UE节电。而当有数据传输时，可通过动态指示快速切换到激活状态，快速恢复业务。
为了降低无线链路失败带来的业务中断，R16中引入了快速MCG恢复功能。当MCG发生无线链路失败时，通过SCG链路向网络发送指示，触发网络侧快速恢复MCG链路。
在网络架构方面，R16也进行了增强，支持异步NR-DC和异步CA，为5G网络的部署提供了灵活的选择。
3GPP在R12中开始了终端设备到终端设备（Device-to-Device，D2D）通信技术的标准化工作，主要用于公共安全（Public Safety）的场景。D2D技术基于侧行链路（Sidelink）进行数据传输，实现终端到终端的直接通信。与传统的蜂窝通信系统相比，终端在侧行链路上通信的数据不需要通过网络设备的转发，因此具有更高的频谱效率、更低的传输时延。在R14中，将D2D技术应用到基于LTE技术的车联网（Vehicle to Everything，V2X），即LTE V2X。LTE V2X可以实现辅助驾驶，即为驾驶员提供其他车辆的信息或告警信息，辅助驾驶员判断路况和车辆的安全。LTE V2X的通信需求指标并不高，如需要支持的通信时延指标为100 ms。随着人们对自动驾驶需求的提高，LTE V2X不能满足自动驾驶的高通信性能的要求，R16正式开展了基于NR技术的车联网（NR V2X）的项目工作。NR V2X的通信时延需要达到3~5 ms，数据传输的可靠性要达到99.999%，以满足自动驾驶的需求。
R16 NR V2X定义了侧行链路的帧结构、物理信道、物理层过程、侧行链路完整的协议栈等功能。NR V2X支持侧行链路的资源分配机制，包括基于网络分配侧行传输资源和终端自主选取传输资源的两种方式。NR V2X支持单播、组播、广播等多种通信方式，优化增强了感知、调度、重传以及侧行链路的连接质量控制等，为后续车联网多种业务的灵活和可靠部署提供了良好的标准支撑。
R15协议版本的NR技术是应用于授权频谱的通信技术，可以实现蜂窝网络的无缝覆盖、高频谱效率、高可靠性等特性。非授权频谱是一种共享频谱，多个不同的通信系统在满足一定要求的情况下可以友好地共享非授权频谱上的资源来进行无线通信。R16协议版本的NR技术也可以应用于非授权频谱，称为基于NR系统的非授权频谱接入（NR-based Access to Unlicensed Spectrum），简称为NR-U技术。
NR-U技术支持两种组网方式：授权频谱的辅助接入和非授权频谱的独立接入。前者用户需要借助授权频谱接入网络，非授权频谱上的载波为辅载波，作为授权频谱的补充频谱为用户提供大数据业务传输；后者可以通过非授权频谱独立组网，用户可以直接通过非授权频谱接入网络。
除了上述列出的10项R16协议版本增强的新功能，R16还完成了接入和回传集成（Integrated Access and Backhaul，IAB）、NR定位（NR Positioning）、UE无线能力上报优化、网络切片增强、应对大气波导的远端干扰消除（Remote Interference Management，RIM）、交叉链路干扰测量（Cross Link Interference，CLI）、自组织网络（Self Organization，SON）等项目。同时，R16也开展了如非陆地通信网络（Non-Terrestrial Network，NTN）、非正交多址（Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA）等研究项目（Study Item）。总之，R16协议版本标准化的新功能和新特性，为运营商以及行业客户的5G移动通信网络的网络功能部署、网络性能提升、网络升级演进，以及拓展新业务运营提供了强大的功能选择和技术保障。