科普 | 5g新技术之redcap基础篇-凯发平台

2/01/2024，光纤在线讯，什么是redcap：redcap是reduced capability（降低能力）的缩写，取两个单词的前三个字母拼接而成，它是国际移动通信标准组织3gpp面向中高速物联网场景定义的一种5g物联网技术。3gpp一开始讨论这个技术的时候用的是5g nr-light这个名称，直译过来就是5g轻量化，相比redcap来说似乎更好理解些。直到mwc2023大会上高通公司发布业界首个5g redcap调制解调器芯片的时候， 5g nr-light和redcap这2种名称还在同时使用，之后redcap已基本成为主流的称谓。redcap作为3gpp rel-17版的重要技术，已经于2022年6月正式纳入3gpp标准规范发布。

为什么需要redcap
     2015年，国际电信联盟（itu）定义了5g的三大使用场景：增强型移动宽带（embb）、大规模机器类型通信（mmtc）和超可靠低延迟通信（urllc）。除此之外，另一个确定的领域是时间敏感通信（tsc）。mmtc、urllc和tsc都与针对垂直行业的新型物联网应用有关。

     3gpp在2017 年启动 rel-15的标准研究，作为5g标准的第一个阶段，主要是满足了embb和部分urllc场景的需求。2021年7月，5g第一个演进版本3gpp rel-16标准冻结，相比2019年冻结的rel-15，rel-16标准进一步完善了5g在urllc和mmtc等场景的能力，可靠性和延迟得到了增强， 还为时间敏感通信应用引入了对时间敏感网络（tsn）的支持。3gpp还确认nb-iot和lte-mtc（emtc）符合imt-2020对mmtc的要求，被接纳为5g技术。


     除了上述技术已经充分解决的物联网应用场景外，还有一些中等水平的物联网应用场景是rel-15/16 5g规范无法满足的能力领域，这些应用场景需要更低成本、更低功耗、更低复杂度要求，高于lpwa（nb-iot/ lte-mtc），但低于urllc和embb，主要包括：（1）智慧工厂：工业中的数据采集业务对网络速率、设备成本、端到端时延、可靠性等性能要求较高；（2）智慧电力：安全隔离、精准负控是电力行业关注的重点问题；（3）视频监控：城市管理、公共安全、家庭安防等应用场景需要对环境进行实时监控，因此具有高速率、低成本需求；（4）包括智能手表、电子健康、医疗监测等在内的可穿戴设备。

     在这些应用场景中，面向embb和urllc的rel-15/16规范都可以说是“大材小用”，所以至少从经济效益角度上来讲不够理想。与此同时，lte-m和nb-iot等mmtc凯发k8官方网娱乐官方的解决方案无法满足性能要求。redcap能够覆盖以上需求场景，同时又在技术性能与部署成本之间找到平衡，为5g规模发展带来新机遇、注入新活力。


redcap关键技术参数
redcap技术最主要的特点就是对用户终端设备（ue）的复杂性的降低，主要包括以下方面：

（1）缩减ue最大带宽：fr1频段的最大带宽降低到20mhz，fr2频段最大带宽降低到100mhz。

（2）最小天线配置减少到1t1r或1t2r，下行mimo层数相应降低为1层或2层接收。降低了对终端射频收发器和基带处理模块的能力要求。

（3）最大下行调制阶数降低为64qam，256qam仅作为可选。

（4）双工模式：redcap可采用半双工fdd（hd-fdd），可以在不同时间和不同频率上进行收发，而不需要双工器。

     此外redcap引入了一些节省功耗的手段，例如增强的非连续接收特性（edrx），将rrc_idle状态下的drx周期扩展到长达10485.76秒（即大约3小时），将rrc_inactive状态下的drx周期扩展到10.24秒，从而终端休眠时间更长，更加节省功耗，更能延长电池寿命。最后要注意的是，redcap只能部署于5g sa（独立组网模式）网络，因此redcap设备不需要2/3/4g的网络连接能力，减少了相应的射频器件。


5g物联网终端技术能力比较

redcap技术演进
     2024年上半年3gpp rel-18规范即将全面完成，标志着5g advanced的开端。rel-18将拓展redcap的支持范围，涵盖额外的应用场景，其中大多是较低级别的物联网设备，其功能介于现有lpwa用户设备与rel-17 redcap用户设备之间。


     rel-18版redcap的目标是实现10mbps左右的峰值数据传输速率。为实现此目标，fr1频段的最大带宽可进一步降低到5?mhz。re-18版redcap并非取代现有lpwa凯发k8官方网娱乐官方的解决方案，因为现有方案在室内覆盖范围和功耗方面的表现依然要更好一些。未来redcap主要的市场定位将取代lte cat 4和lte cat 1/1 bis。准确点讲，rel-17版本的redcap将取代lte cat 4。而rel-18版redcap，将取代lte cat 1/1 bis。



在下一篇文章中我们将给大家分享下redcap最新市场应用方向与前景，敬请关注。

redcap测试方案

     mt8000a是一款用于5g终端及芯片射频、协议、波束测试及波束赋形评估的一体化测试平台。除了支持模拟开发5g芯片和终端所需的sa与nsa模式的基站功能之外，它还支持最新技术，如用于增加sub-6ghz频段数据传输速度的2cc 4x4 mimo，以及用于实现宽带毫米波的8cc 2x2mimo，5g redcap等。

关于安立
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