5G RedCap标准化概述介绍

1随着移动物联网终端数量高速增长，如视频监控、工业传感器、可穿戴设备等典型物联网业务的市场规模潜力巨大。以可穿球终端数量超过8000万，具备千万级市场潜力，而传感器的规模更是在千亿美元级别。为了满足物联网业务容量、时延及可靠性要求高，成本功耗敏感的需求，3GPP立项了基于NR新空口的低能力NR终端（ReducedCapabilityNRDevices，RedCap终端）课题，R17和R18两个版本的RedCap标准设计通过降低5G终端的能力实现终端成本降低，满足速率需求的同时通过技术手段保证RedCap终端与传统终端共存，通过早期识别和接入控制保证网络对不同能力的终端可管可控，未来将大大扩展5G的生2面向的是较高端的、与LTECat4性能可比的物联网用例。R17源于基带的模数/数模转换器、FFT/IFFT模块和数据缓存模块。在满足速率要求的同时，不需要为RedCap终端进行新的初始接射频滤波器和收发机模块。综合智能可穿戴设备的产业现状和网络覆盖性能，接收天线数的选择保证了RedCap终端的弹性市场3）最大调制阶数放松：下行最大调制阶数从256QAM放松为64QAM，成本降低主要来源于射频收发机和基带的模数/数模转换器。上行最大调制阶数不进行放松，一方面由于调制阶数降低带3来的成本降低有限，另一方面考虑RedCap的应用场景中上行业器，以半双工方式在FDD不同收发频段之间转换，不能同时接收信号和发送信号。该能力为可选能力，如果未上报该能力，在5）最大数据无线承载DRB数量降低：支持多个DRB一般针对终端有多个业务场景、业务类型的情况，考虑到RedCap适用场景6）序列号SN长度降低：SN用于对PDCP/RLC服务数据单元进行编号，并确定重排序或发送/接收窗口的数值，其长度反映缓冲区大小的能力。考虑到RedCap终端所需的峰值数据速率较低，4上述带宽降低、接收天线数和MIMO流数降低、最大调制阶数放松、半双工技术等复杂度降低手段相结合可降低约60%的5G终端节能方面，考虑到物联网终端设备对电池使用寿命更加敏感，标准化针对新的终端形态引入了进一步降低终端能耗的技eDRX通过为RedCap终端配置较长的DRX周期，减少终端在空闲和非激活态下监听寻呼带来的功耗。CNeDRX周期扩展为周期小于10.24s，eDRX周期作为寻呼周期。当eDRX周期大于5%求度6松R17RedCap终端设计需要在降低5G终端的复杂度及成本，满足速率需求的同时，实现与非RedCap终端的共存部署，避免对网络的覆盖性能、传统终端体验带来消极影响。标准中共存设1）RedCap专属初始BWP：考虑到传统终端的初始上行BWP带宽行BWP，将导致一系列的共存问题，包括RACH、Msg3、PUCCH等传输超过RedCap最大带宽，以及网络接入容量受限问题。标准支持为RedCap配置专属初始BWP，保证RedCap终端工作带宽不大于其支持的带宽能力。基于专属初始BWP架构解决共存问题相比于其他候选方案对基站调度复杂度影响较小，同时还利于实现72）去使能PUCCH时隙内跳频：在与传统终端共存的情况下，如果RedCap终端在其初始BWP内使用跳频方式传输PUCCH，PUCCH位于其初始BWP的两端，导致整个上行带宽被分割成非连续带宽，影响支持单载波传输的传统终端的上行峰值速率。网络可以造成传统终端PUSCH资源的碎片化，减少对传统终端的性能影终端共存时，基站可能仍按照全双工FDD终端调度上行和下行传输，而半双工FDD终端无法在同一个符号上的两个频带同时进行上行发射和下行接收。标准引入针对半双工FDD终端的上下行冲突处理机制，明确半双工FDD终端如何进行上行发射和下行接收为了网络对不同类型终端具备灵活的控制管理权，标准支持络资源和负载情况调整终端接入，避免RedCap终端过度占用网8可以在RedCap终端接入过程中针对其能力执行特定的调度决策或者服务。另一方面，早期识别可以减少终端不必要的接入尝试，有利于终端能耗降低。基于Msg1/MsgA的提前识别是网络可配的，终端通过检查网络是否配置了相应的资源确定是否可以使用基于Msg1/MsgA的提前识别。基于Msg3的提前识别是始终开扩展RedCap生态，面向更低成本，更低能耗，更低数据速率9（10Mbps）要求，介于LPWA和R17RedCap能力之间的物联网用R18eRedCap主要的成本降低手段是保持射频带宽20MHz，数据信道基带降低为5MHz，峰值速率降低为10Mbps，相比R17由于基带带宽降低的R18eRedCa有一定部署和实施复杂度，标准同时支持了R18eRedCap的第二种成本降低手段：峰值速率降低作为独立特征。峰值速率降低只需对协议现有能力参数进行扩展，基站调度简单灵活，与R17实现R17RedCap网络中R18eRedCap终端的快速部署。另外，Cat1bis终端具有相同的20MHz带宽和可比的峰值速率，两者能Cat1bis终端上实现R18eRedCap的功能，开发双模终端易于实低能基带带宽降低的情况下，需要网络引入一系列的调度限制以MsgA、Msg3、Msg4小于5MHz，而系统消息、寻呼PDSCH、RAR、1）标准针对基带带宽降低的R18eRedCap终端，考虑了随机接入响应RAR的处理时间放松。在未配置针对R18eRedCap的早期识别的情况下，基站发送的RAR无法区分R18eRedCap与R175MHz时，R18eRedCap基带处理时间将比传统终端增加X。如果源分配值较少，调度限制严重，并且会大大增加传统终端的接入处理时间为现有处理时间加上1个时隙。如果网络调度RAR和Msg3之间的时间间隔小于处理时间，R18eRedCap终端行为取决2）标准针对两种物理信道并发时超过R18eRedCap终端带宽能力的场景进行了接收规则设计。R18eRedCap与传统终端共享广播消息，如果R18eRedCap同时接收的单播、广播a.对于系统消息、寻呼、RAR等2个广播信道的同时接收，由于系统消息和寻呼没有处理时序要求，可以缓存后处理，不会影响b.对于单播与自动系统消息的同时接收，单播可能有HARQ反馈c.对于连接态P-RNTI触发的系统消息和单播同时接收，P-RNTI触发的系统消息接收通常用于传输短消息或系统消息更新，优先d.对于RAR和单播同时接收，随机接入有更高优先级，终端优先为了保证网络对R18eRedCap终端可管可控，标准支持R18eRedCap终端的早期识别和接入控制，实现网络匹配调度，避免针对四步接入，基于Msg1的识别网络可配，如果不配置，R18eRedCap可复用R17RedCapMsg1识别的资源，减轻随机接入资源碎片化问题，同时标准也支持基于Msg3的识别。针对两步接入，R