対応機種や回線契約に制限はあるものの、Wi-Fiに接続しなくてもモバイルデータ通信で最新のiOSアップデートをダウンロードできました。
5G対応のiPhoneでドコモ 5Gギガホプレミアといったデータ使い放題のプランを契約している場合は、iPhoneの設定メニューで「5Gでより多くのデータを許容」をオンにしておくとモバイルデータ通信で最新のiOSアップデートできました。
同上契約のiPhone12の場合、4Gエリア内でもモバイルデータ通信から最新のiOSアップデートできました（2022/05/17追記）。
「5Gでより多くのデータを許容」の設定手順
5G対応のiPhoneでドコモ 5Gギガホプレミアといったデータ使い放題のプランを契約していると、iPhoneの設定メニューで「5Gでより多くのデータを許容」のメニューが表示されました。
iPhoneホーム画面の歯車アイコン「設定」 —> 「モバイル通信」 —> 「通信のオプション」 —> 「音声通話とデータ」で「5Gオン」もしくは「5Gオート」を選択します。
「5Gオン」もしくは「5Gオート」を選択しても、4Gエリアでは４Gでモバイル通信できます。
iPhoneホーム画面の「設定」—> 「モバイル通信」 —> 「通信のオプション」 —> 「データモード」 で「5Gでより多くのデータを許容」を選択します。
上記画面から「< 戻る」、または「設定」—> 「モバイル通信」 —> 「通信のオプション」 を開いて
・「5Gオン」もしくは「5Gオート」
・「5Gでより多くのデータを許容」
になっていることを確認します。
appleサイトの「モバイルデータ通信での iOS アップデート」についての記事
appleサイトに対応機種やサービスについての記事があります。
iPhone で 5G を使う…データモード…モバイルデータ通信での iOS アップデート
iPhone 13 モデル、iPhone 12 モデル、iPhone SE (第 3 世代) では、一部の通信事業者の 5G モバイル通信ネットワークを利用できます。5G のモバイル通信サービスの利用方法をご案内します。
・・・（中略）・・・
5G でより多くのデータを許容：App やシステムタスクで、データ通信量の比較的多い機能を利用できるようにします。たとえば、高画質での FaceTime、Apple TV の HD コンテンツ、Apple Music の曲やビデオ、モバイルデータ通信での iOS アップデート、自動 iCloud バックアップなどが該当します。
https://support.apple.com/ja-jp/HT211828